Uzuvların Yüzgeçlerden Evrimine Genetik İpucu!

Plos Biology dergisinde yayınlanan bir araştırma, balıkların parmak oluşumu için gerekli genetik düzeneğe sahip olduğunu, ancak düzeneğin çalışır durumda olmadığını ortaya koyuyor. Araştırma, milyonlarca yıl önce balıkların nasıl ilk kara hayvanlarına evrimleştiği konusuna açıklık kazandırıyor.

Araştırmacıların söylediğine göre, balıkların karaya çıkması için, var olan bir DNA yapısına “zorla el konularak” parmak oluşumunu sağlamak gerekti. Bunu yapmak için, araştırmacılar balıklardan aldıkları genleri farelere yerleştirdiler. Kol ve bacak gibi uzuv genlerinin balıklarda olduğu zaten biliniyordu, ancak parmak oluşumu için nasıl evrimleştikleri açık değildi. Bunun arkasındaki genetik sistemi çözmek için araştırma yazarları zebra balığını model olarak kullandılar. Fakat diğer bilim insanları kol ve bacak gibi uzuv evrimini araştırmak için zebra balığının uygun bir tür olmadığını söylüyorlar.

İsviçre’deki Cenova Üniversitesi’nden baş yazar Joost Woltering, “eskiden beri süregelen evrimle ilgili bir soruyla, ilk zamanlardaki balık yüzgeçlerinden nasıl kol ve bacak gibi uzuvların oluştuğuyla” ilgilendiğini bildirdi. Bunu cevaplamak için Dr. Woltering ve meslektaşları, zebra balığı ve farelerde yüzgeç ve kol-bacak gibi uzuv gelişiminin genetik sistemini gözden geçirdiler. Dr. Woltering, özellikle balık yüzgeçlerinde bulunmayan el ve kol (veya parmak) bölünmesi ile ilgileniyordu, bu bölünme “yüzgeçten uzva geçişteki başlıca morfolojik yeniliklerden biri olarak görülmektedir.”

“Mimar” Genler

Dünya üzerinde yürüyen ilk dört bacaklı yaratık olan Tetrapodlar, 380 milyon yılı aşkın bir süre önce, genellikle “balıklar çağı” olarak anılan Devoniyen döneminde sudan karaya evrimleştiler. Yüzgeç ve kol-bacak uzvu gelişimi için gerekli olduğu bilinen HoxA ve HoxD adlı gen kümeleri, hem balıklar ve hem de kara hayvanlarında bulunmaktadır.

Bu Hox genleri, hayvanların sahip olduğu birçok fiziksel yapının oluşumunda görev aldığı için bazen “mimar genler” olarak anılır.

Bununla birlikte balıklardan alınan bu Hox genleri fare embriyolarına aktarıldığında kol oluşturan genler devreye girdiği hâlde el veya parmaklardan sorumlu olan genler çalışır duruma geçmediler. Bu, bize tetrapod uzuvlarının oluşumu için gerekli olan genetik bilginin tetrapodların evrimleşmesinden daha önce balıklarda zaten var olduğunu göstermektedir. Dr. Woltering BBC News’a şunları söyledi:

Tam, uyumlu ve sağlıklı çalışan yetişkin bir organizmanın gelişimini sağlamak için embriyogenez (embriyo oluşumu) sırasında gelişimsel genlerin doğru zamanda ve doğru yerde çalışır duruma geçmesi önemlidir.

Çağa Ayak Uydurmuş Genler

En şaşırtıcı sonuç, farelerde bulduğumuz üst seviye DNA yapısının neredeyse aynısının balıklarda olmasıdır.

Çalışmanın diğer önemli sonucu da balık yüzgeçlerinin tetrapod el ve parmaklarına birebir denk olmamasıdır. Bunun yerine, kara hayvanlarındaki parmak evrimi, var olan genetik alt yapının başka bir amaca uygun olarak değişmesini gerektirmiştir. Çalışmanın eş yazarlarından, yine Cenova Üniversitesi profesörü Denis Duboule şunları söyledi:

Bütün yönleriyle bakıldığında, yüzgeçten kol-bacak uzvuna geçiş sırasında, zaten var olan düzenleyici bir mekanizmanın çağa ayak uydurmasıyla parmaklarımızın evrimleştiğini görmekteyiz.

Bu alanda çalışan diğer bilim insanları çalışmanın bazı hatalar içerdiğini söylüyorlar. Cambridge Üniversitesi Zooloji Müzesi’nden, çalışmada görev almamış olan, Jennifer Clark, deneylerde zebra balığını model olarak kullanmanın kötü bir seçim olduğunu söyledi. Açıklaması şöyle:

Bu hayvanın, ve çıkarsama yoluyla akrabalarının, tetrapodlarda parmak oluşumunun gerçekleştiği bazı gelişimsel evrelerden yoksun olduğunu biliyoruz. Polydon (kaşık balığı) gibi diğer yüzgeçli balıklar tetrapodlardakine benzer şekilde işleyen ve karmaşık bir yüzgeç iskeleti oluşmasını sağlayan bu mekanizmaya sahiptir. Bu da bize, zebra balığının bir noktada parmak oluşumu yeteneğini kaybettiğini göstermektedir.

Bu görüşü, İsveç’teki Uppsala Üniversitesi’nden Per Ahlberg de tekrar ediyor. Ahlberg, moleküler analizin çok yüksek kalitede, ancak evrimsel sonuçların hatalı olduğunu söyledi. Ahlberg açıklamasına şöyle devam etti:

Bütün bu çıkarsama, zebra balığı yüzgeç iskeletinin ilk zamanlardaki tetrapodların mantıklı bir temsilcisi olduğu varsayımına dayanmaktadır, fakat durum öyle değildir. Aslında günümüz mersin balığı, zargana ve kel turna balığının (yaşayan ilkel ışın yüzgeçli balıklar) yüzgeç iskeleti, paylaşılan fare ve zebra balığının ilk zamanlardaki durumlarına oldukça yakındır.