Şempanze ile İnsan Testisleri Arasındaki Boyut Farkının Evrimsel Analizi

Evrim Ağacı yazarları olarak gerek lisans düzeyinde, gerek yüksek lisans ve doktora düzeyinde akademik çalışmalarla da uğraşıyoruz, çünkü mesleğimiz bu. Her birimiz sadece halkın bilime erişmesini sağlamayı kolaylaştırmanın yanı sıra, bilimi ilerletmek için çalışmalar sürdürüyoruz.

Ekibimizden Babür Erdem'in ODTÜ Biyoloji ve Genetik Topluluğu'nun, dolayısıyla Evrim Ağacı'nın akademik danışmanı olan Doç. Dr. Mehmet Somel ve öğrencileri Ekin Sağlıcan (başyazar) ve Ezgi Özkurt ile birlikte yaptığı çalışmalarından birisi, BioRxiv üzerinden yayınlandı.

Araştırma sonucu bilim dünyasında şimdiden öyle büyük heyecan yarattı ki, Dünya'nın en saygın 2 akademik dergisinden biri olan Science dergisinin haber kısmında, araştırma sonucu haber olarak verildi!

Araştırmaya Çin'de bulunan Şangay Teknoloji Üniversitesi Biyoloji Bölümü'nden Haiyang Hu ve Philipp Khaitovich araştırma için ellerindeki verileri paylaşarak katkıda bulundular. Science'ta yayınlanan haberi yapan Lizzie Wade şöyle yazıyor:

İnsanların beyinleri şempanzelerden 3 kat büyüktür; ancak testis departmanı söz konusu olduğunda kuzenlerimizden çok gerideyizdir. İnsan testisleri en fazla 50 gram civarındayken, şempanzeler için normal ortalama 150-170 gram arasıdır. Bilim insanları bu farkın, bu iki türün çiftleşme alışkanlıklarıyla ilgili olduğunu düşünüyor. Her seferinde tek 1 erkek ile çiftleşmeyi tercih eden dişileri barındıran primatlarda (insanlar ya da gorillerde olduğu gibi) testisler küçüktür. Daha büyük testislerse, daha fazla sperm barındırabilen dokularla birlikte, bir üreme döngüsünde birden fazla erkekle çiftleşebilen dişilerin görüldüğü primatlarda (şempanzeler ve rhesus makaklarındaki gibi) karşımıza çıkıyor.

Yapılan yeni bir araştırma, bu iki grup arasındaki fark, türlerin transkriptomunda yatıyor. Yani genetik kodları, fiziksel özelliklere çeviren RNA moleküllerinde... bioRxiv'de bulunan makalenin gösterdiğine göre, bir döngü içerisinde daha fazla erkekle çiftleşen dişilerin olduğu türlerde (daha poligam olan türlerde) transkriptom, testislerin doğumdan sonra daha uzun süre gelişmeye devam etmesini sağlıyor.

İnsanlarda testis gelişimi daha geç başlıyor ve daha erken bitiyor, bu da insan erkeklerinin, ergen bir şempanze erkeğine göre testisler bakımından 'daha zayıf yapılı' olmasına neden oluyor. Ancak umudunuzu yitirmeyin, zavallı insanlar! Primat atalarımızda evrimsel süreçte çiftleşme davranışlarının (dolayısıyla testis boyutlarının) en az 6 defa değiştiği biliniyor. Bu da, testis boyutlarının evrimsel baskıya diğer vücut kısımlarından daha hızlı tepki verdiğini düşünmemize neden oluyor.

Makale, evrimsel biyolojinin harika uygulamalarına ve birçok özelliğin nasıl ve neden o şekilde evrimleştiğine yönelik açıklama gücüne net bir örnek olarak literatüre geçmeyi bekliyor. Babür, araştırmanın önemiyle ilgili olarak şunları söylüyor:

Bu araştırma, evrimin önemli alt başlıklarından biri olan heterokroninin primatlardaki çok sayıdaki örneğine bir diğer önemli veri sunuyor. Dahası, primatlardaki sosyal yaşamın evrimi ile fizyolojik evrim arasındaki ilişki açısından da önemli bilgiler veriyor. Her seferinde tek erkekle çiftleşen dişilerde (harem sistemlerinde ve monogam türlerde) sperm rekabeti olmadığı için testisler küçük kalabiliyor. Öte yandan, birçok erkeğin birçok dişiyi dölleyebildiği sistemlerde, kimin kiminle çiftleştiği tam olarak belli olmuyor. Bu sebeple, türler üzerinde evrimsel bir baskı oluşuyor. Erkeklerden büyük testisli olup, bir seferde çok sperm üretip boşaltabilenler hızlı bir şekilde avantaj kazanıyorlar. Böylece Cinsel Seçilim, türün büyük testisli olacak şekilde evrimleşmesine neden oluyor. Büyük testis, çok sperm demek. Çok sperm, birçok erkekle çiftleşen bir dişiden doğan çocuğun büyük testisli erkeğe ait olma şansını arttırıyor.

Yayımlanması beklenen makalenin özet kısmı da, önemli bilgiler sunuyor:

Testis, primatlar arasında çarpıcı miktarda farklılığa sahip olan bir organdır. Şempanzeler gibi çok-erkekli türlerde, insanlar gibi tek-erkekli türlere nazaran, tekrar tekrar büyük testisler evrimleşmiştir. Ancak bu testis farklılaşmasının arkasında yatan gelişimsel mekanizmalar ve yakınsak moleküler değişimlerin olup olmadığı bugüne kadar bilinmiyordu. Transkriptomik verinin karşılaştırmalı analizi sonucunda, türlerdeki testis ifade profilinin (testis büyüklüğü gibi) primatlar arasında ve hatta iri kemirgenlerde de çiftleşme sistemlerinin tespitinin güvenli bir göstergesi olduğunu ortaya koyduk. Bunun karşılığında diferansiyel ifade, vücut hücreleri (somatik) ile mayotik hücreler ve mayotik ile mayoz sonrası hücre tipleri arasındaki göreli boyut farklılıklarını büyük oranda yansıtmaktadır. Fare ve makak testis gelişimlerini inceleyerek, tek-erkekli türlerin testis ifade profillerinin, çok erkekli türlerin profillerine göre daha çocuk-tipli (pedomorfik) olduğunu bulduk. Örneğin, insan ve goril testis profilleri, ergen bir fareninkine benzemektedir. Araştırma sonuçlarımız, korunmuş transkripsiyon düzenleyicilerini de içeren hızlı heterokronik değişimlerinin primat evriminde tekrar tekrar meydana geldiğini gösterdi. Bu da, testis boyutları ve histolojisinde hızlı ve yakınsak değişimlere neden oldu.

Heterokroninin evrim açısından önemini "Heterokroni, Neoteni (Çocuk Görünümlülük) ve Sıçramalı Evrim" başlıklı makalemizden okuyabilirsiniz.

Hem Babür'ü, hem de ODTÜ Biyoloji Bölümü'nden araştırmaya katkı sağlayan tüm arkadaşlarımızı tebrik ediyoruz. Konuyla ilgili daha fazla haberi ve röportajı (özellikle başyazarlar ve akademik danışmanımızla yapacaklarımızı) ilerleyen zamanlarda sizlerle paylaşacağız.

Makaleyi şu anda bioRxiv üzerinden okumak mümkün. bioRxiv, rekabet olan konularda sonuç belliyken ama daha güçlendirecek veriler bekleniyorken, başka grupların daha zayıf sonuçlarla araştırmayı üstlenmemelerini garantileyen bir akademik makale deposudur.