Sinapomorfi Nedir? Evrimsel Süreçte Türemiş Özellikler Nasıl Evrimleşir?

Evrimsel biyoloji, canlılığın okyanuslarda başlayıp sonradan karalara geçtiğini ve burada dallandığını bize net bir şekilde gösteriyor. Her geçen gün yayınlanan yeni araştırmalar, bu evrime dair çeşitli gizemleri aydınlatıyor ve bize yeni bilgiler sunuyor. Bu görselde gördüğünüz de, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanan ve kara omurgalılarının, balıklardan evrimine ışık tutan bir makalede yer alan bir görsel. Aminoasit dizilimlerinin verildiği görseli inceleyelim.

Sol tarafta tür isimleri, sağ tarafta ise canlı gruplarının isimleri verilmiştir. Örneğin insan, tavşan ve fare memeli hayvanlardır. Tavuk bir kuştur, kaplumbağa bir sürüngendir, kör kertenklere, semender ve kurbağa ise birer amfibidir. Bunların tamamı "dört uzuvlular" (tetrapodlar) olarak bilinirler. Daha sonra, evrimsel akrabalık bakımından akciğerli balıklar ve sölekantlar gelir, ki bunlar lop yüzgeçli balıklardır. Yani karasal omurgalıların tamamıyla son derece yakın kuzenler olan balıklar... Daha sonra gelenlerse, ışın yüzgeçli balıklardır; yani kara omurgalılarının daha uzak balık akrabaları.

Bilim camiasının, kara omurgalılarının balıklardan ayrılan bir koldan evrimleştiğine dair herhangi bir şüphesi kalmamıştır, bugün bütün moleküler veriler, fosiller ve diğer paleobiyolojik veriler bunu doğrulamaktadır. Ancak bir süredir tartışılan mevzu, bizler de dahil olmak üzere tüm karasal omurgalıların en yakın balık akrabasının sölekantlar mı, yoksa akciğerli balıklar mı olduğu idi. İşte makale, moleküler verilerden yola çıkarak bu soruya bir yanıt veriyor: en yakın balık akrabamız, diğer verilerle de doğrulandığı gibi, akciğerli balıklardır.

Sinapomorfi, torun türler ve bu türlerin ortak ataları tarafından paylaşılan özelliklerdir. Bu özellikler genetik olabileceği gibi, fiziksel de olabilir. Sinapomorfilere bakmanın diğer bir yolu şudur: ortak atada evrimleşen bir özellik, tüm torunlara olduğu gibi aktarılmaktadır. Bu, her zaman bu şekilde olmaz; ancak çoğu olduğu durumda, bu tür özelliklere sinapomorfik karakterler adı verilir. Eğer bir özellik, atadan tüm torunlara geçmediyse ve torunlara giden dallardan biri üzerinde evrimleştiyse, buna türemiş karakter adı verilir.

İşte bu araştırmada, farklı omurgalı soy hatlarını belirlemek için 13 adet türemiş karakter tespit edilmiştir. Bu karakterler, genetik işaretleyicilerdir. Daha sonra bu karakterler, günümüzdeki yaşayan çeneli balıklar ile kıyaslanmış ve aralarındaki evrimsel ilişkiler ortaya çıkarılmıştır. Bu türemiş karakterler arasında ekleme ve silinme tipi mutasyonlar, çekirdek intronları ve değişken olarak birleşen dizilimler bulunmaktadır. Bunların her biri, genomların belirleyici özellikleridir.

Bu şekilde yapılan titiz bir çalışma sonucunda, araştırmacılar çok net bir evrim ağacı çıkarmayı başarmışlardır. Bu evrim ağacı, birçok önemli veriyi göstermekte ve önceki bazı çıkarımları doğrulamakta, bazı diğerlerini ise yanlışlamakta veya netleştirmektedir. Örneğin tahmin edildiği gibi, tüm çeneli omurgalıların (gnathostomların) en yakın kuzenleri, kıkırdaklı balıklardır (kondrityenler). Ayrıca çeneli balıkların atası da, kıkırdaklı bir balıktır. Bu zaten uzun bir süredir tahmin edilen bir evrimsel değişimdi, ki bu çalışma da bunu doğrulamış oldu.

Öte yandan, sölekantların mı, yoksa akciğerli balıkların mı biz kara omurgalılarının en yakın kuzeni olduğu tartışmalarına da son nokta konulmuş oldu: genomlardaki işaretleyiciler, morfolojik olarak da tahmin edilebilecek evrimi göstermektedir. Akciğerli balıklar, (Dipnoi), bizlerin (tetrapodların) en yakın balık kuzenleridir. Bir diğer bulgu da, biçirler olarak bilinen Cladistia altsınıfının, ışın yüzgeçli balıkların yaşayan en eski grubu olduğudur. Üstelik 2001 yılına ait bu araştırma teleost balıklar ile tetrapodların birbirleriyle yakın kuzenler olduklarına yönelik fikirleri doğrulayan bulgulara ulaşmıştır.

2001 yılından bu yana yapılan diğer çalışmalar da, bu araştırmanın bulgularını destekler ve geliştirir niteliktedir. Görseldeki ortak silinme tipi mutasyonu (sağ üst taraftaki) inceleyecek olursanız, akciğerli balıklar ile tüm tetrapodlar tarafından paylaşıldığını; ancak eskiden en yakın balık kuzenimiz olduğu düşünülen sölekantlarda bu silinmenin olmadığını görebilirsiniz.