Sölekantlara "Yaşayan Fosil" Demeyi Bırakma Vakti Geldi: Antik Balığın Genomunda Onlarca Yeni Gen Evrimleşti!

Güçlü bir okyanus yırtıcısı olan ve soyu onlarca milyon yıl önce tükendiği sanılan sölekantların, 1938’de Güney Afrika kıyılarında canlı olarak yakalanması, bilim camiasında büyük bir heyecan yaratmıştı. Keşfedilen balığın anatomisi, fosil kayıtlarındaki sölekantlarla neredeyse aynı gözüktüğü için bu tür, sonradan "yaşayan fosil" olarak bilinir oldu. Sölekantların yapısındaki değişimler ufak gibi gözükse de, Toronto Üniversitesi'nden araştırmacıların yaptığı bir çalışma, sölekant genomunun bambaşka bir hikâye anlattığını söylüyor.

Araştırmacılar, Afrika sölekantı olarak da bilinen Latimeria chalumnae türünün, 10 milyon yıl kadar önce, başka balık türleriyle karşılaşarak, 62 yeni gen kazandığını ortaya çıkardılar. Gen dizilimleri, bu yeni genlerin "bencil genler" olarak da bilinen transpozonlar (zıplayan genler) sayesinde kazanıldığını gösteriyor. Transpozonlar, tek amacı kendilerinin daha fazla kopyasını oluşturmak olan ve bazen bunu, bir türden diğer türe geçerek başaran "parazitik DNA elementleri" olarak tanımlanabilirler.

Molecular Biology and Evolution dergisinde yayınlanan bulgular, gezici transpozon DNA'sının genlerin oluşumunda sahip olabileceği dramatik etkiyi gösteriyor ve aynı zamanda, en gizemli ve antik organizmalardan birinin genomunu şekillendiren kuvvetlerin bazılarına bir bakış sağlıyor.^[1] Donnelly Hücresel ve Biyomoleküler Araştırmalar Merkezi'nde ve Temerty Tıp Fakültesi'nde moleküler genetik profesörü olan, aynı zamanda Kod Çözücü Gen Düzenlemesi'nde Kanada Araştırma Başkanı olan makale yazarı Tim Hughes, şöyle belirtiyor:

Bulgularımız, konakçı genomuna katkıda bulunan bu transpozon olgusu için oldukça çarpıcı bir örnek sunuyor. Bu 62 genin ne yaptığını tam olarak bilmiyoruz; fakat bu genlerin çoğu, DNA bağlayıcı proteinleri kodluyor. Bu nedenle, evrimin, en üstü örtülü değişikliklerin bile önemli olduğu parçası olan gen düzenlemesi sahasında muhtemelen bir rolleri vardır.

Transpozonlar, bazen "zıplayan genler" veya "sıçrayan gen elemanları" olarak da adlandırılırlar; çünkü "kes-yapıştır mekanizması" denen bir yöntem kullanarak kendilerini kopyalayabilirler. Bu sıra dışı genler, kendi DNA kodlarını tanıyan, taşıyan ve kendi kendini kodlayan bir enzim kullanırlar ve bu sayede genom içerisinde yer değiştirebilirler! Hücre bölünmesi sırasında genomun tamamı kopyalanırken yaşanan şans eseri sıçramalarla yeni transpozon kopyaları da ortaya çıkabilir.

Ancak bu birbirini tekrar eden sıçramalar dolayısıyla, zamanla, enzimin kodu tamir edilemez hale gelir ve sıçramalar durur; ancak değiştirilmiş dizi, konakçıya en ufağından bile seçici bir avantaj sağlayacak olursa, bu transpozonlar hakiki bir "konakçı gen"e dönüşerek, konakçı genomunda yeni bir hayata başlayabilir.

İnsanlar da dahil olmak üzere, türler arasında transpozon türevi genlerin çok sayıda örneği vardır; fakat sölekant, bu alanda sayıca öne çıkmaktadır. Çalışmaya öncülük eden yüksek lisans öğrencisi Isaac Yellan, şöyle diyor:

Sölekantların omurgalılar arasında gerçekten çok sayıda transpozon türevi gene sahip olduğunu görmek şaşırtıcıydı. Çünkü tamamen haksız bir tanımlama olsa da sölekantlar, "yaşayan bir fosil" olarak biliniyorlar. Sölekantlar, diğer türlere nazaran biraz daha yavaş evrimleşmiş bir tür olabilir; ama kesinlikle bir "fosil" değiller.

Yellan, bu keşfi, üzerinde çalıştığı bir insan geninin diğer türlerindeki benzerlerini ararken yaptı. CGGBP1 geninin; memelilerin, kuşların ve sürüngenlerin ortak atasındaki spesifik bir transpozon tipinden ortaya çıktığını biliyordu. Bu gen, CGG içeren ve DNA dizilerini bağlayan proteinleri kodladığı için bu şekilde isimlendirilmiştir. Ancak meyve sineği gibi, araştırmalarda yaygın olarak kullanılan türlerde bir karşılığı olmadığı için, bu gen üzerinde çalışma yapmak kısmen zordu.

Yellan, veritabanlarındaki tüm genomları taradıktan sonra, nihayet ilgili genleri bulabildi; ancak bunların türler arasındaki dağılımı düzensizdi ve ortak kökenden beklenildiği şekilde değildi. Tüm memelilerde, kuşlarda ve sürüngenlerde bulunan CGGBP benzeri tek bir gene ek olarak Yellan, taşemen de dahil baktığı balıkların hepsinde olmasa da bazılarında, ilkel bir omurgalı ve bir tür mantar gibi canlılarda bu genin kopyalarını bulmayı başardı. Solucanlar, yumuşakçalar ve böceklerin çoğundaysa bu gen hiç yoktu. Buna karşılık, genom dizisi 2013'te ilan edilen sölekantta bu genlerden 62 tane vardı!

Bu genlerin ortak atadan miras alınmış olma ihtimali bulunmadığı için, bu transpozonların yatay gen transferi olarak bilinen yöntemle türler arasında taşınarak, farklı zamanlarda çeşitli soylara geldiği üzerinde durulmaktadır. Yellan şöyle belirtiyor:

Yatay gen transferi, transpozonların tam olarak nereden geldiğini anlamamızı zorlaştırıyor; fakat bunun parazitlik yoluyla meydana gelebileceğini, diğer türler sayesinde biliyoruz. En muhtemel açıklama, evrim tarihi boyunca bu genlerin birden çok kez genoma dâhil olmuş olmalarıdır.

Genlerin ne yaptığı belirsizliğini koruyor; ancak bazı kanıtlar, gen düzenlemesinde ince ayarlanmış bir role işaret ediyor. Hesaplamalı modelleme ve test tüpü deneyleri, bu genlerin ürettiği proteinlerin, DNA üzerindeki benzersiz dizi imzalarını bağlayan proteinler olduğunu ortaya koydu. Bu da bu genlerin, insanlardakine benzer bir şekilde, gen ifadesinde bir rolleri olduğunu akla getiriyor. Dahası, genler, elimizde verileri olan bir düzine kadar sölekant organında, değişen şekillerde açılıp kapatılabilir ve bu da bu genlerin, dokulara özgü, ince ayarlanmış bir rolleri olabileceğini akla getirir.

Ne yazık ki bu genlerin nereden geldiği ve sölekantta ne yaptıkları bir süre daha sır olarak kalabilir. Türe ait araştırmalarda kullanılabilecek örnekler, çok nadiren balıkçı tekneleri tarafından yakalanabiliyor ve ufak bir kısmı araştırmacılara ulaştırılıyor. Öyle ki bu balığın günümüzde halen canlı bir diğer türü olan Latimeria menadoensis, bundan sadece kısa bir süre önce, 1998 yılında bir Endonezya balık pazarında ilk defa keşfedildi! Yellan, şöyle belirtiyor:

Bu türler, söz konusu genler ortaya çıkmadan önce birbirlerinden ayrıştılar; dolayısıyla bu genler, türleşmeyi tetiklemiş olamaz. Yine de bu genler, kraliyet mavisi renginde pullarından oluşan görkemli zırhıyla, kahverengimsi renkteki akrabasına gölge düşüren bugün bildiğimiz Afrika sölekantını şekillendirmiş olabilirler.

Bu, şu anda sadece bir spekülasyon seviyesinde ve ne yazık ki, doğru olup olmadığını hiçbir zaman öğrenemeyebiliriz de çünkü Yellan'ın da dediği gibi:

Sölekantlar, aşırı nadirdirler ve çok iyi saklanırlar.