İnsan Genomunun 30 Katı Büyüklüğünde Genoma Sahip Akciğerli Balık Türü Keşfedildi!

Güney Amerika'da bulunan bir akciğerli balık türü, şimdiye kadar dizilenmiş en büyük genoma sahip hayvan unvanını aldı. Araştırmacıların Nature dergisinde yayınladıkları çalışmaya göre, Lepidosiren paradoxa'nın DNA'sı, 91 milyar bazdan oluşuyor. Bu, insan genomunun büyüklüğünün yaklaşık 30 katına denk geliyor. Ancak gen bazında bakacak olursak bu devasa DNA dizilimi yalnızca insanlardaki kadar yani yaklaşık 20.000 gen barındırıyor. Genomun geri kalanı ise büyük olasılıkla "çöp" olarak bilinen kodlama yapmayan DNA’dan oluşuyor. Araştırmacılar, diğer akciğerli balıkların genomlarıyla karşılaştırmalar yaparak bu balığın genomuna her 10 milyon yılda bir insan genomu kadar DNA eklendiğini de tespit etti.

Bu çalışmaya dahil olmasa da killifish balıklarında kodlama yapmayan DNA’lar üzerine çalışmalar yapan Uruguay Cumhuriyet Üniversitesi’nden evrimsel genetikçi Graciela Garcia, şöyle yorumluyor:

Bu, hayvanlar arasında şimdiye kadar bulunan en büyük genom. Çok heyecan verici.

Bazen "yaşayan fosiller" olarak da adlandırılan akciğerli balıklar, tüm omurgalıların en eski ortak atalarına en çok benzediği düşünülen hava soluyan lop yüzgeçli balıklardır. Würzburg Julius Maximilians Üniversitesi'nden evrimsel biyologlar Axel Meyer ve Manfred Schartl ile meslektaşları, omurgalıların evrimini daha iyi anlamak için 2018'den bu yana üç kıtadan akciğerli balıkların genomlarını çözmek için çalışıyor.

Ekip ilk olarak, yüzgeç kemikleri bizim uzuvlarımıza ve diğer kara hayvanlarının uzuvlarına benzeyen Avustralya akciğerli balığının genomunu diziledi. Ardından, uzuv kemikleri oldukça küçülmüş olan Afrika akciğerli balığına geçtiler. Şimdi ise yüzgeçleri küçülmüş başka bir tür olan olan Güney Amerika akciğerli balığını ele aldılar ve bu balığın genomunun Avustralya ve Afrika'daki akrabalarının genomlarının iki katı büyüklüğünde olduğunu keşfettiler.

Bu devasa genomun içinde organizmanın genleri, nükleotid veya baz adı verilen dört farklı kimyasal harf ile yazılmış ve proteinlerin üretim talimatları ve bazı yararlı RNA parçalarının kodları yer alıyor. Ancak, L. paradoxa genomunun büyük çoğunluğu kendilerini kopyalayıp bu kopyaları DNA’ya geri yerleştirebilen tekrarlayan dizilerden oluşuyor. Bunlara sıçrayabilir elemanlar deniyor. Araştırmacılar, L. paradoxa genomunun yaklaşık %90’ının bu "bencil" dizilerden oluştuğunu ortaya koydu. İnsan genomunda ise bu oran %40 civarında.

Peki nasıl oldu da akciğerli balıkların genomu nasıl bu kadar çok tekrarlayan DNA ile doldu? Diğer omurgalı hayvan genomlarıyla yapılan karşılaştırmalar, Güney Amerika ve Afrika akciğerli balıklarının tanspoze elemanların çoğalmasını durduran RNA ve proteinleri üreten ve onları kontrol altında tutan bazı kritik genlerini kaybettiğini ortaya çıkardı. Meyer, şöyle anlatıyor:

Bunun hayvana yarattığı enerji maliyeti çok fazla olmalı. Bu akciğerli balığın 19 kromozomundan biri hariç hepsi insan genomunun tamamı büyüklüğünde. Bu yüzden bu DNA'yı kopyalamak çok fazla enerji gerektiriyor. Ayrıca, bu DNA’yı barındıran çekirdek ve hücrenin de daha büyük olması gerekiyor.

Garcia, daha büyük bir genomun bazen bir organizmanın değişen koşullara uyum sağlamasına yardımcı olabileceğini şöyle belirtiyor:

Sıçrayabilir elemanlar bir genin içine veya yakınına yerleştiğinde o genin aktivitesini değiştirebilirler ki bu, uygun koşullarda faydalı olabilir. Bu hareketli DNA parçacıkları, tamamen yeni genler için malzeme bile sağlayabilir. Ancak organizmanın yaşamsal fonksiyonlarını sürdüren genlerin düzenlenmesi mümkün değilse su durum sürekli bir tehdit haline gelebilir. Bu nedenle bu balık türünde sıçrayan genlerin yayılmasını kontrol etmenin neden yeni yollarının evrimleştirmediği şu an için belirsiz.

Meyer ise durumu kısaca şu söz ile özetliyor:

Bunlar evrimin unuttuğu balıklar...

Ancak, yine de L. paradoxa’nın genomu tüm canlılar arasında en büyük genoma sahip değil. Bu rekor, 160 milyar baz ile Yeni Kaledonya'daki bir eğrelti otu türü olan Tmesipteris oblanceolate'ye ait. Ayrıca, Japonya’da nadir bulunan Paris japonica adlı diğer bitkiler de devasa genomlara sahip. Meyer sözlerini şöyle bitiriyor:

Ama hayvanlar söz konusu olduğunda daha büyük bir genom varsa gerçekten şaşırırım.

Ancak Innsbruck Üniversitesi'nden evrimsel biyolog Claus-Peter Stelzer ise aynı görüşte değil. Stelzer, mermer akciğerli balıkların yani Protopterus aethiopicus türünün genomunun kuzenlerinin genomlarından %50 daha büyük olabileceğini belirtiyor. Hayvan genomları arasındaki büyüklük şampiyonu ancak bu genom dizilendiğinde belli olacak.