Sıcaklıklar Yükseldiğinde Yardıma Koşan Etken: Evrim

Bazı canlılar için iklim değişikliği genetik parkında bir gezintiye çıkmak gibidir. Pek çok bilim insanının favori böceği olan meyve sineği de sıcaklık değişikliğinden etkilenen hayvanlardan biridir. İspanyada Barcelona Özerk Üniversitesinden araştırmacılar meyve sineğinin geçici olarak, sıcaklıklara karşı inanılmaz kısa bir sürede ısıya karşı daha toleranslı şekilde evrimleşerek adapte olduklarını gösterdiler. Sıcaklık yeniden düştüğü zaman bu tür yeniden eski formlarına evrimleşmektedir.

1 Nisan 2011'de Afrika'dan gelen alışılmadık bir sıcak hava dalgası İberyan yarımadası ve Batı Avrupa'nın çok büyük bir bölümünü etkiledi. Bu sıcaklık bir hafta sonra İspanya üzerine kaydı ve İspanya ve İngiltere'deki kayıt edilmiş olan en yüksek Nisan ayı sıcaklıklarından birine sebep oldu.

Sıcak hava dalgasının sineklerin ani değişimlere nasıl uyum sağladığını görmek için ideal zaman olduğu ortaya çıktı. Bilim insanları sineklerin birbirleriyle genetik benzerliklerinin bulunmayacağı kadar birbirine uzak olan iki farklı bölgeden sinek topladı.

Baş araştırmacı Francisco Jose Rodriguez-Trelles Astruga önderliğinde on yıllarca tek bir sinek türü üzerinde çalıştılar. Jose’nin açıklamalarına göre bu, Drosophila subobscura adında, Avrupa ve Kuzey Amerika'da sık rastlanan bir türdü. Genel olarak her mevsimde olmak üzere yılda dört defa ağlarıyla arazilere inerek sinek örnekleri yakaladılar.

Rodriguez-Trelles’in sözlerine göre her seferinde 100-150 erkek sinek yakalandı ve daha sonra bu sinekler laboratuar ortamında genomları bilinen başka sineklerle çiftleştirildiler.

Biyologlar meyve sineklerini severler ve 20. yüzyılın başlarından beri onlar hakkında araştırma yapmaktadırlar. Bu sinekler türe bağlı olarak 4 ya da 5 kromozomlu, genetik yapıları iyi bilinen ve kolay araştırılabilen hayvanlardır. Genetik çalışmalar ve öğretim için ideal modellerdir. Cambridge Üniversitesi'nden emekli bilim insanı Peter Lawrence şunları diyor:

Kısa yaşam döngüleri seleksiyonun çok hızlı olmasını sağlıyor. Böcekler iklim değişikliklerine karşı inanılmaz derecede hassastır ve eğer hava sıcaklıkları çok düşerse meyve sinekleri kısırlaşırlar.

Lawrence’ın sözlerine göre meyve sineği türleri İspanya'da biyoloji laboratuvarlarında deneyler için çok sık kullanılan bir tür değil, ancak yine de bu durum sonuçlarda bir değişikliğe sebep olsaydı bilginin doğruluğu hala kesinleşmemiş olacaktı.

Isı dalgası etki etmeye başladıktan 3 hafta sonra, İspanyol bilim insanları genellikle gün batımı ve öğle vakitleri gibi günün en sıcak zamanlarını bekleyerek D. subobscura örnekleri toplamaya başladılar.

Laboratuvara döndüklerinde bu örneklerin genomlarının analiz ederek İspanyol Milli Meteoroloji Ajansı tarafından elde edilmiş olan ısı bilgileriyle eşleştirdiler.

Barcelona bilim insanları çevirme tipi mutasyon olarak bilinen, gen içindeki bir kromozomun ters tarafa dönmesiyle oluşan özel bir mutasyon türüyle karşılaştılar. Örneğin eğer gen sırası ABCDEFGHIJKLMN şeklinde okunuyorsa evirmeye mağruz kalan DEFGH segmenti ABCHGFEDIJKLMN şeklinde biçim değiştiriyordu. Çevirme, genler arasındaki rastgele sıçramaların olmasını önlüyordu.

Sinek genomlarının geçirdikleri çevirme tipi mutasyonlar, onları sıcaklıklara karşı daha dirençli ya da tam tersi bir şekilde donatabiliyordu. Bilim insanlarının kuramlaştırdığına göre yeni nesiller yetiştikçe bu değişimler daha kolay gözlenebiliyor. Bulduklarına sonuçlara göre yüksek sıcaklık direk olarak bir evirme yaratıyor ve sıcaklık arttıkça değişim büyüyor. Hava soğuduğu zaman, terslik hangi genin baskın olduğuna göre yeniden düzeliyor. Rodriguez-Trelles şunları söylüyor:

Bu değişiklikler onların doğal seleksiyon sonucunda karşılaştıkları göreceli sıklıktan kaynaklanıyor. Isı dalgasının dramatik artışının bir sonucu, ısıya adapte olan çeşitlerin sayındaki dramatik artıştır.

Rodriguez-Trelles’in sözlerine göre bu keşif Drosophilia’nın küresel ısınmaya bağışık olduğu anlamına gelmiyor. Bu toplama işlemi sıcaklığın yaz ortasına göre daha hafif olduğu bahar aylarındada yapıldı.

Yine de bu deney için toplanan sineklerin ısıya karşı 1970 yılında toplanan sineklerden daha güçlü oldukları ortaya çıktı, çoktan iklim değişikliğine uyum sağlamışlardı. Biology Letters’a yazan bilim insanlarının sözleriyle: 

Bu bizim, doğal populasyonların genetik olarak yüksek sıcaklıklara cevap verdiğini açık şekilde kanıtlayan ilk çalışmamız.

Yazdıklarına göre değişim genomun yalnızca tek bir yerinde değil, aksine pek çok farklı yerinde ve sıcaklıkla direk bağlantılı olarak ortaya çıkıyor.