İnsanlarda Klinal Çeşitlilik: Genetik Kümeleme Araştırmaları, İnsan Irklarının Var Olduğunu Gösterir mi?

İnsanlar, örüntü arayan hayvanlar olması dolayısıyla, hiçbir şey olmayan yerlerde bile örüntüler tespit etmeye meyillidir. Biz, aynı zamanda bir şeyleri sınıflandırmayla da çok ilgiliyiz. Muhtemelen hayata bu şekilde "kategorik bir şekilde" yaklaşmak, bilişsel olarak kolayımıza geldiği için... Eğer her bir yaprağı ayrı bir varlık gibi algılasaydık ve sadece "bir yığın yaprak" olarak göremeseydik, yaşayacağımız zorluğu düşünsenize!

Ama tabii ki bunun bir dezavantajı da var: Kategorilerimiz basit ve psikolojik olarak etkiye açık olduğu için yanlış yönlere gidebiliyoruz veya kompleks (ama gerçek olan) modelleri reddedebiliyoruz.

Bu tip meseleler ve sorular, genelde insanın genetik çeşitliliği konusundaki tartışmalarda da ortaya çıkıyor. Bu durum, bu alanda yayınlanan karmakarışık genetik ve hesaplamalı analizlerin; hayal gücümüzü gıdıklayan çarpıcı görsel grafiklerle birlikte sunulunca bizi bu şekilde düşünmeye daha da fazla itiyor. Halbuki bizler, bu araştırmaların altında yatan metodolojiye aynı derecede dikkat ve özen göstermiyoruz!

İnsanlarda "Genetik Kümelenme" ve Irk Araştırmaları Ne Kadar Anlamlı?

Ne var ki gerçeklik, sandığımızdan çok daha karmaşık. Genetik araştırmalarda sözü edilen genetik kümeler, farklılıklara aşırı önem verirken, benzerlikleri çoğunlukla yok sayıyor ve düşük örnekleme yoğunluğu dolayısıyla coğrafi uzaklıktan etkileniyor.

Modern analizlerin gösterdiği üzere, birkaç istisna ile birlikte insan genetik çeşitliliği klinal yapıdadır (E.N. kademeli ve yumuşak geçişler gösteren biçimde olduğu). "Ayrık, genetik ırklar" yaklaşımı doğru bir açıklama değildir.

Steve Hsu

Sıklıkla etnisitenin tıpta faydalı olduğu söylenir ama bu durum, aynı zamanda da sağlık eşitsizlikleri, ön yargı, ayrımcılık, sağlık hizmeti arama davranışı, uysallık ve sosyoekonomik statü gibi değişkenlerden dolayı aşırı karmaşık. Halbuki yapılan çalışmalar, etnik durumun bir insanın alelleri için olsa olsa kaba bir belirteç olduğunu ve bireylerin genlerinin diziminin çok daha fazla işe yarayacağını gösteriyor. Aynı zamanda "ırksal tıbba" odaklanmak; orak hücreli anemi, Akdeniz anemisi ve kistik fibroz gibi bazı hastalıklar için yanlış teşhisler yapılmasına yol açıyor.

Son zamanlarda, Steven Novella, insan genetik çeşitliliği ve bunun genetik araştırmalar ve tıpla ilişkisini inceleyen oldukça tarafsız bir tartışma yazısı yazdı. Novella'nın söylediği şeylerin çoğu doğru olsa da, genetik kümeleme ve ırksal tıp hakkındaki tartışması iki açıdan hayati derecede sorunlu: ayrık genetik ırk kavramına yönelik kanıtlar aşırı tutarsız ve bu kanıtlar, ayrık genetik ırk kavramını Novella'nın sandığı kadar desteklemiyor. Bu durum, onun modern bilimin ayrık genetik ırkların varlığını desteklediği gibi hatalı bir sonuca varmasına sebep olmuş.

İnsanlar ve popülasyonlar arasında bazen tıpta yararlı olabilecek türden genetik farklılıklar var mı? Evet, var. Ancak o genetik farklılıklar, ayrık genetik ırklar şeklinde tanımlanamazlar ve ırksal tıbbın göz önünde bulundurmamız gereken bazı tıbbi dezavantajları ve kısıtlamaları da var.

PLOS One

Genetik Kümeleme Nasıl Çalışır?

Genetik kümelemenin neden ayrık insan ırkları görüşünü desteklemediğini anlamak için, genetik kümelemenin nasıl çalıştığını ve eğer bu detayları tam olarak algılamazsak nasıl yanlış yollara sapabileceğimizi anlamalıyız.

Genetik kümeleme 2 adımda çalışır. İlk adım, örneklerinizin arasındaki ikili uzaklık ölçümlerini hesaplamayı içerir. Bu size veri setinizdeki herhangi iki örneğin birbirlerinden ne kadar farklı olduklarını gösterir. İkinci adıma ise (hiyerarşik) kümeleme denir ve örnekler, uzaklık ölçümlerine göre kümelere ayrılırlar. Hiyerarşik kümelemeden başka kümeleme yöntemleri de var, mesafeyi ölçmenin birçok farklı yolu var ve hiyerarşik kümelemeyi yapmanın da birçok farklı yolu var.

Bu durumda en önemli adım, uzaklık ölçümü hesaplamasını anlamak. Bunun için en yaygın iki metot, Öklid uzaklığı ve Pearson korelasyonudur. Basitçe söylenirse, aldığınız 2 veriyi grafikteki 2 nokta, aralarındaki uzaklığı da noktalar arası uzaklık ölçümü olarak düşünebilirsiniz. Ana fikir şu: Bu hesaplama, aynılık veya benzerliklerin değerinden ziyade, farklılıkları fazlasıyla vurgular. Büyük farklılıklar yüksek uzaklık değerleri verirken, yüksek benzerlikler düşük uzaklık değerleri verir ve özdeşlikler genetik uzaklığa sıfır değer vermek demektir.

Genetik kümeleme hakkında bir öncü olarak D’haeseleer (2005) makalesi okunabilir. Her ne kadar örnek olarak gen ekspresyonu verisini kullansa da, temel prensipler hangi veriyi kümelediğinden bağımsız olarak, evrenseldir.

Neden Genetik Kümeleme Ayrık Genetik Irkları Desteklemez?

Eğer genetik kümelere bakarsanız, benzerlikler küçümsenip özdeşlikler yok sayıldığı için sadece farklılıklara bakmış olursunuz. Bu, genetik bilimcilerin bazı çevresel seçilim baskıların veya ilaçlar gibi maddelerin gen ekspresyonu (gen ifadesi) konusunda ne tür değişimler yarattığını görmek için kullandığımız bir yöntemdir. Ancak eğer bunu popülasyonların genetik yapıları hakkında iddialar öne sürmek için kullanırsak, bu metotta bireyler arası farklılıklar lehine temel bir ön yargı yaratmış oluruz.

Genetik Kümeleme Veri Setinin %99.9'unu Görmezden Gelir!

Özellikle genetik çeşitliliğin çok düşük olduğu türlerde bu yöntem çok tehlikelidir. Örneğin, insanlarda bireyler arası genetik farklılıklar çok düşüktür. Eğer tekil nükleotit farklılıklarına (yani Tek Nükleotid Polimorfizmlerine, SNP'lere) bakarsak, 2 birey arasındaki fark %0.1’dir (National Human Genome Research Institute, 2016). Yani ortalamada 1000 SNP’den 999’u bireyler arasında tıpatıp aynıyken, 1000’de 1 SNP değişiyor.

Genetik kümeleme yöntemi, veri setinin %99.9’unu görmezden gelip geriye kalan %0.1’e odaklanır. Bu durum, 650 bin SNP ve 400 civarı mikrosatelite bakan modern yüksek verimli tarama sistemleri, genetik çeşitliliğin büyük çoğunluğunun (çalışmaya ve genetik elemente göre %84.7- %95 arası) bireyler arasında ve kıtasal gruplar içinde meydana geldiğini bulduğunu düşününce daha da riskli duruma geliyor (Li et al., 2008; Rosenberg et al., 2002).

Genetik Kümeleme, Coğrafî Ara Popülasyonları Görmezden Gelir!

Bir başka önemli mesele ise insanlardaki genetik kümeleme analizleri genelde düşük bir örnekleme yoğunluğuna sahiptir. Eğer dikkatli olmazsak, coğrafi uzaklıkla genetik farklılığı birbirine karıştırabiliriz. Mesela eğer İsveç, Somali ve Hindistan’dan birer düzine insan alıp sıralarsak ve bu veriye bir kümeleme analizi yaparsak, doğal olarak, kümeler elde ederiz. Hâlbuki eğer bu alanlar arasında yaşayan diğer tüm toplumları da sıralamış olsaydık görecektik ki, insan genetik çeşitliliği genellikle aralıksız ve klinaldir, böylece ayrık genetik kümeler illüzyonu yok olurdu.

PLOS One

Serre ve Pääbo (2004) şöyle diyor:

Bu sonuçların ışığında ve klasik genetik işaretleyicilerin kapsamlı çalışmalarıyla (Cavalli-Sforza et al. 1994) uyumlu şekilde görünüyor ki, küresel insan genetik çeşitliliğinde mesafeden kaynaklanan aşamalı çeşitlilik ve izolasyon, büyük genetik farklardan daha yaygın. Elbette bu genetik farkların farklı dil ailelerindeki insanlar arasındaki gibi daha yerel skalalarda var olmadığı anlamına gelmiyor (mesela Barbujani and Sokal 1990; Sokal et al. 1990). Bu, aynı zamanda, kıtasal gruplar arasında ne olursa olsun hiçbir fark olmadığı anlamına da gelmiyor. Aslında, Rosenberg ve arkadaşlarının (2002) gösterdiğine göre, yeterince işaretleyici kullanılır ve genetik yapının olağanüstü gücüne bakılırsa, kıtalar arasında belli miktarda genetik farklılıklar da fark edilebilir. Bununla birlikte, dünya çapında klinler insan çeşitliliğini kladlardan daha iyi temsil ediyorlar ve kıtalar klinlerde diğer coğrafi ve kültürel bariyerlerden daha önemli bir farklılık göstermiyor.

Yani eldeki kanıtlar ayrık insan ırklarını desteklemiyor; kullanılan örnekleme stratejisi ve hesaplama araçları hakkında dikkatli düşünmeli ve verilerden ne tür sonuçlara varabileceğimizi iyi değerlendirmeliyiz. İnsanlar, örüntü arayan havyanlardır ve genetik kümeleri ayrık genetik ırklar olarak okumak daha kolaydır ama gerçeklik bundan çok farklıdır.

Detaylar hakkında araştırmacılar arasında tartışmalar olsa da (alel korelasyonları için hangi modelin kullanılması gerektiği üzerindeki tartışmalar gibi gibi), Serre ve Pääbo’yu eleştiren Rosenberg ve arkadaşları (2005) bile genetik kümelerin biyolojik ırklara denk gelmediğini kabul ediyor:

Kümeleme hakkındaki kanıtlarımız, biyolojik ırk gibi bir kavrama verdiğimiz bir destek olarak düşünülmemelidir. Genel olarak, insan genetik çeşitliliğinin gösterimi, insanın evrimsel tarihi ve popülasyonlar arasında frekans olarak çeşitlenen tıp açısından önemli genotiplerin belirlenmesi gibi konulardaki ileri araştırmayı kolaylaştırma imkânları açısından değerlendirilmelidir. Klinler de kümeler de bu işe yararlığı karşılayan yapılar arasındadır: Örneğin, alel frekans çeşitliliğinin klinlerinin, Avrupa’nın genetik tarihinin açıklanması için önemli olduğu ve kümelerin, genetik ilişkilendirme çalışmalarındaki popülasyon yapılarından kaynaklanan yanlış pozitif ilişkilendirmelerin önlenmesi için değerli olduğu görülüyor. Biyolojik ırkların varlığı veya yokluğu hakkındaki argümanlar, spesifik bir bağlamın yokluğunda bilimsel yararlılıktan bağımsızdır ve şu gerçek unutulmamalıdır ki insanlarda genetik çeşitlilik çalışmalarının birincil amacı; insanın evrimsel tarihi, insan biyolojisi ve hastalıkların genetik sebeplerini belirlemektir.

Bir diğer önemli nokta ise, genetik kümelemenin ayrık genetik ırkları gösterdiğini savunanlar genelde, Serre ve Pääbo’nun karşı çıktığı orijinal Rosenberg makalesini alıntılarlar. Yani araştırmacılar bile ırk yorumlaması konusunda aynı fikirde değiller.

Rosenberg ve arkadaşları (2005) genetik kümelemeye daha pragmatik bir bakış getirmeye karar verdiler. Irksal sınıflandırmalar, objektif olarak gerçek olmasalar ve sadece coğrafi uzaklık ve kümeleme metodolojisinin ürünü olsalar bile, yararlı olabilirler mi? Örneğin tıp açısından işlevsel olabilirler mi? Mesele böylece, ilk göründüğünden daha da karmaşık bir hal alıyor.

Ama bunu incelemeden önce, balık genetiği ve evrime kısa bir bakış atacağız.

İnsan Irklarına Dair Bazı Şüpheli İddialar...

Novella diyor ki:

Ben, öncülü (en çok genetik çeşitliliğin kıtasal gruplar arasında oluşması) kabul ediyorum ama; sonucu (ayrık genlerin insan genetik çeşitliliğinin hatalı bir tanımı olması) kabul etmiyorum. Genetik olarak bakarsak tüm omurgalılar balıktır. Balık kladı içinde balıkla diğer omurgalılar arasında olduğundan daha büyük bir genetik çeşitlilik var. Karada yaşayan omurgalılar geniş balık genetik ağacında ince bir dal temsil ediyor.

Aynı şekilde, Afrikalılar arasında, Afrikalılar ve diğer tüm insan popülasyonları arasında olduğundan daha büyük bir genetik çeşitlilik var. Bu basitçe, insanların geniş bir genetik çeşitlilik geliştirerek uzun süre Afrika’da yaşadıkları ve Afika’dan ayrılan popülasyonun Afrika genetik ağacında ince bir dal temsil ettiği gerçeğini yansıtıyor. Hepimiz Afrikalıyız, tıpkı balık olduğumuz gibi.

Burada filogenetik hakkında dikkatli olmalıyız. Balıklar klad değildir, birçok farklı türü (amfibiyanlar, avianlar, avian olmayanlar, memeliler vb.) ortaya çıkaran parafiletik bir gruptur. Bu balıkların, farklı organizmaların evrimsel tarihten ziyade, dış görünüşteki benzerlikler ve yaşama şeklinden dolayı bir arada kalan bir "form grubu" olduğu anlamına gelir.

Yani balıklar yapay olarak şişirilmiş bir genetik çeşitliliğe sahiptir. Bu, aynı zamanda da kordalılardaki (filum/şube oldukları için) geniş genetik çeşitlilik ve insanlardaki (türümüz son zamanlarda genetik darboğaza (bottleneck) girdiği için) düşük genetik çeşitlilikten dolayı yetersiz bir analoji.

Şu noktaya da dikkat edilmeli ki, muhtemelen herhangi bir kıtanın içinde, diğer kıtalarla arasında olduğundan daha büyük bir genetik çeşitlilik vardır. Sadece Afrika’da değil.

Genetik çeşitliliğin kıtasal gruplar içinde, onlar arasında olduğundan daha fazla var olması gerçeğinin arkasındaki temel fikir şudur: İnsan genetik çeşitliliğini doğru şekilde tanımlamak istiyorsan, basitçe, genetik çeşitliliği %5-15’lik kısmının kıtalar arasında olduğunu vurgulayıp geriye kalan %85-95’inin başka yerlerde olduğunu önemsizleştiremeyiz. İnsan genetik çeşitliliğinin büyük oranda klinal olduğunu söylemeyi tercih etmeliyiz.

Bir diğer yaygın itiraz ise, her ne kadar gradyandaki değişiklikler birbirini takip eden şekilde olsa bile, gradyanın iki ucunun birbirinden farklı olmasıdır. Bu doğru; ancak zaten ayrık ırkların reddedilmesi, tüm insanlar veya popülasyonların genetik açıdan aynı olduğunu söylemez. Bir fikrin yanlışlanması, diğerini de yanlışlamaz.

Ana fikir şu: İnsan genetik çeşitliliğinin ayrık ırklarla değil, klinal çeşitlilikle en iyi şekilde temsil edilmektedir. İnsanlar arasında kesinlikle genetik farklılıklar vardır; ama bunların, ayrık ırklar fikrinin destekçilerinin düşündükleriyle alakası yoktur.

Irksal Tıbbın Alacakaranlığı: Etnik Köken Tıp İçin Ne Kadar Önemli?

Bu noktada bazı insanlar, ayrık ırkların insan genetik çeşitliliğine doğru bir bakış olmadığını kabul etseler de, bu fikrin (örneğin tıp araştırmaları için) pragmatik bir değeri olduğunu iddia ederek savunulabileceğini öne sürebilirler. Sonuçta, ortalama 260 Afro-Amerikalı'nın her gün prematüre öldüğünü düşünürsek, ölüm oranında Afro-Amerikalılar ve beyazlar arasında farklılıklar olduğu söz konusu değil midir? Farklı kıtasal grupları etkileyen hastalıklar yok mudur? İlaç tedavisine farklı tepkiler vermiyorlar mı? Bazı gruplarda diğerlerinden daha yaygın olan ve tıp için anlam ifade eden gen varyasyonları yok mudur?

Bu konunun, birtakım farklı faktörlerden dolayı, göründüğünden daha karmaşık olduğu ortaya çıkıyor.

Sosyoekonomik Statü

Öncelikle, gözlemlenen farklılıkların büyük miktarı; sağlık hizmetlerindeki yetersizlikle, bunları karşılayan kişilerin bilinçsiz ön yargılarıyla, ayrımcılıkla ve gelir, eğitim ve işsizlik düzeylerindeki farklılıklarla ilişkilendirilebilir. Bu yüzden, farklı etnik kökenlerden gelen bireylerden gelen ham veriyi karşılaştırırken elmayla elmayı değil, elmayla portakalı karşılaştırmış oluyoruz.

Araştırmalar sosyoekonomik statünün sağlık durumunda etnik gruptan daha önemli bir faktör olduğunu ve sağlık hizmetlerindeki eşitsizlik ve ayrımcılıkların çeşitli sağlıksal sonuçlarla (hipertansiyon, her türden ölüm, astım insidansı, zayıf zihinsel sağlık, inflamasyon, koroner arter kalsifikasyonu, obezite, kortizol düzensizliği, yetersiz uyku, sigara içme ve diğer madde kullanımları vb. ve aynı zamanda daha az sağlık hizmeti arayışı ve uyum davranışı (Williams and Wyatt, 2015)) bağlantılı olduğunu ortaya koyuyor. Bu arada, bu durum muhtemelen tıbbi araştırmaları etnik kökene göre sınıflandırmak için iyi bir neden.

Coğrafi Patojenler

İkinci olarak, bazı farklılıklar kıtasal gruplardan ziyade, coğrafi patojenlerin bir sonucu. Orak hücreli aneminin Afrika’da daha yaygın olduğu doğruyken, bu, genelde, sıtmanın yaygın olduğu bölgeler için söz konusudur.

Eğer coğrafi karıştırıcı değişkenler ve benzer durumlar (çoğu çalışma genetik veri yerine, ifade edilen etnik grubu kullanıyor) hakkında dikkatli olmazsak, sahte bağlantılar tespit edebiliriz. (Weiss and Fullerton, 2005)

Alel Frekansı Farklılıkları

Üçüncüsü, alel frekanslarındaki farklılıklar çoğu zaman düşüktür ve sadece bir kısmının tıbbi tedavilere farklı tepkiler verdiği bulunmuştur. Örneğin, arter sertliğiyle ilgili olan nitrik oksit sentazı G89T4 SNP için alel frekansındaki farklılık, Afro-Amerikanlar ve beyazlar arasında sadece yaklaşık %20 oranındadır (Chen, 2004). Bu özel durumda, Afro-Amerikanlar için özel bir tedavi şekli oluşturmak, onların hepsinin faydasına olmayacağı gibi, beyazların da azınlığı için faydalı olacaktır.

Genomun Alellere Üstünlüğü

Dördüncüsü, etnik grubunuz hangi alellere sahip olduğunuzun kaba bir temsilcisi olduğu için, doktorlar hastalarının sahip olduğu genom versiyonunu da dizebilirler. Bu çok daha faydalı olacaktır.

Irksal Tıbba Yönelik Zayıf Kanıtlar

Beşincisi, çoğu ırksal tıpla ilgili keşif ya çürütüldü ya da başta düşünüldüğü kadar uygun olmadığı görüldü. Örneğin, bir zamanlar anjiyotensin dönüştürücü enzim (ACE) inhibitörlerinin Afro-Amerikanlarda kan basıncı kontrolü için daha az etkili olduğu düşünülmüştü ancak daha iyi bir çalışma, bunun etnik gruptan bağımsız etki ettiğini göstermiştir (Saunders and Gavin, 2003).

BiDil tedavisinin, kalp yetmezliği olan Afro-Amerikanlarda diğer tedavilerden daha iyi bir çözüm olduğu gösterilmişti ama asıl çalışma diğer gruplardan olan insanları içermiyordu (Brody and Hunt, 2006) ve bu durum, ırksal tıbbın şüpheli olduğu fikrini düşündürüyor.

Irksal Tıbbın Yanlış Teşhisleri

Altıncısı; ırksal tıp, orak hücreli anemi, Akdeniz anemisi ve kistik fibroz gibi bazı hastalıklar için yanlış teşhisler yapılmasına sebep olabiliyor. Kistik fibrozun Afrika’da daha az teşhis edildiği görülüyor çünkü beyaz insanların sahip olduğu bir hastalık gibi düşünülüyor. Yani ırksal tıbbın hastalık teşhisi için sadece pragmatik yararları değil, eksi tarafları da var.

Sonuç

Sonuç olarak, etnik kökenin tıpla tamamen alakasız olduğunu göstermek mümkün değil. Ama aklımızda tutmalıyız ki:

1. İşin içinde sosyoekonomik statü ve sağlık hizmeti eşitsizlikleriyle veya ön yargı ve ayrımcılık da var.
2. İşin içinde coğrafi veya metodolojik detaylar da var.
3. Alel frekans farklılıkları genellikle sadece basit düzeydedir.
4. İfade edilen etnik grup hangi alellere sahip olunduğu hakkında kaba bir temsilci, o yüzden yararlılık bakımından sadece bireyin genom dizilimini de yapabiliriz.
5. Irksal tıpla ilgili bazı ikonik çalışmaların yanlış olduğu görüldü.
6. Etnisiteyle bağlantısı çok güçlü olduğu düşünülen hastalıkları teşhis ederken ırksal tıbbın olumsuz yönleri olduğu görülüyor.

Kısacası, etnik kökenin tıbba katkısı muhtemelen sıfır değil; ama genelde inanılandan çok daha az ve ayrık genetik ırklarla bağlantılı veya ilgili olmak zorunda da değil.