Homo Neanderthalensis Genomu / Mehmet Kerem DOKSAT


Taslak DNA haritası, daha önce gen haritaları çıkarılan insan ve şempanzeninkilerle karşılaştırıldığında bugünkü insanınkilerden farklı olduğu görülürken, 2009’da Prof. Svante PääboNeanderthal gen haritasının analizine yardım için bütün dünyadan bir bilim adamı ekibi kurdu.

Sonuçları bu yıl içinde açıklaması beklenen ekip, özellikle insanın gelişiminde, bugünkü insanın söz ve konuşmasında önemli rol oynayan FOXP2geninin de aralarında bulunduğu çok sayıda gene odaklanacaktı (bu genin lisanın evrimiyle ilgisi var).

Araştırmacılar ayrıca beynin yaşlanması ve gelişimine bağlı olan Tau locus ve Microsefalin-1 genlerini inceleyeceklerdi (bu genin de beyin büyüklüğünün evrimiyle ilgisi var).

Modern insanlarda değişik bir biçimlisi bulunan iki genin Neanderthal insanından miras kaldığı düşünülüyor.

Ancak, ilk incelemeler Neanderthal insanının çağdaş insandaki bu genetik değişikliğe çok az katkı yaptığını gösteriyor.

Bilim adamlarının taslak gen haritasını oluşturdukları çalışmaların büyük bölümü, Hırvatistan’daki Vindija mağarasında bulunan fosilleşmişNeanderthal kemikleri üzerinde yapıldı.

Bu Neanderthal insanının genetik özelliklerinin diğer Neanderthal’lerle aynı olup olmadığını anlamak için bilim adamlarının, yine başka kazılarda bulunan Neanderthal fosillerinden elde edilecek milyonlarca çift DNA’yı çözümlemeleri gerekiyor.

 

Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü’nden Svante Pääbo liderliğindeki ekip, Neanderthal genomunun üçte ikisini diziledi ve insan, şempanze ve başka yakın türlerin genomlarıyla karşılaştırdı. SonuçNeanderthaller ile modern insan bilinenden daha yakındı ve Avrasyalı genomlarında Neanderthal mirası vardı.

Mehmet Somel, Hesaplamalı Biyoloji Enstitüsü (PICB), Şanghay

İnsan soyunun tarihini, şempanzeyle ortak atamızın yaşadığı yaklaşık 6.5 milyon yıl öncesinde başlatmak mümkün. Fosil kayıtları, bu ortak atanın Afrika’da, ormanlık arazide yaşadığını gösteriyor. Bu atanın ardılları arasında ormanda yaşayanların, günümüzün şempanzelerine evrimleştikleri tahmin ediliyor. Daha açık arâzilerde yaşamaya başlayan gruplarsa günümüz insanının atalarına evrimleşiyor.

Bu sürecin ilk 4 milyon yılında, iki ayak üzerinde yürüyen ve ortak ataya göre biraz daha büyük beyinli Australopithecus’larla karşılaşıyoruz. Günümüzden 2 milyon önce yine Afrika’da bulunan insanımsı fosilleri iki büyük farklılık gösteriyor: Beyin hacmindeki ciddi genişleme ve beyin hacminin büyümesiyle ortaya çıkan taş âletler. Böylece bizim de dahil olduğumuz Homo (Lâtinca: insan) cinsi doğuyor.

İki milyon yıl önce ortaya çıkan bu insanımsılar, zaman içinde Afrika’dan eski dünyaya yayıldılar. Asya’da ve Avrupa’da Homo erectusHomo heidelbergensisHomo floresiensis veya Homo neanderthalensis gibi isimler verilen bu insanımsıların fosilleri, modern insan (Homo sapiens) kemiklerinden önemli farklar taşıyor: Kimi kısa, kimi daha büyük veya daha küçük beyinli, kiminin kaburgaları günümüz insanlarında görülmeyen biçimde… Ancak hepsi de iki ayaklı, taş âlet kullanıyor ve çeşitli anatomik özellikleri, şempanzeye kıyasla bize çok daha yakın.

Bu fosiller yaklaşık 150 yıl önce keşfedilmeye başlandı. Araştırmacılar, doğal olarak, bunların söz konusu bölgelerde yaşayan farklı insan gruplarının ataları olduklarını tahmin ettiler. 500 bin yıldan daha öncesine ait Pekin adamı fosillerinin günümüz Uzak Asyalılarının ataları, ilk olarak Avrupa’da bulunan Homo neanderthalensis fosillerinin de Avrupalılar’ın ataları olduğu öne sürüldü.

20. yüzyılın sonlarında “çok bölgeli insan evrimi” hipotezinin geçersiz olduğu ispatlandı. Günümüzde yaşayan tüm insanların ortak ataları bir Homo erectus türünden Afrika’da evrimleşmişti. 200-250 bin yıl önce Afrika’nın güneyinde ortaya çıkan Homo sapiens, son 100 bin yılda Ortadoğu üzerinden dünyaya yayılmıştı.

Arkeoloji ve genetik câmiası bu konuda yaklaşık 30 yıl önce ortaklaştı. Yeni fosil keşiflerinin ve moleküler genetik tekniklerin gelişmesinin de bunda rolü var. Söz konusu teknikler, bir canlının DNA dizisini (DNA’yı oluşturan dört bazın sıralanışının) başka canlıların dizileriyle karşılaştırarak, aradaki akrabalık düzeyini tespite izin veriyor. Akrabalık düzeyi ise, hem insanların hem diğer canlıların geçmişlerini aydınlatıyor.

Biraz ten, biraz gen…

TTAAACTGC, TTATACTGC ve ATAAACCCC, üçer canlıdan alınmış DNA dizileri olsun. Bunlardan ilk ikisinin birbirine daha yakın olduğu (yalnızca bir baz fark var), üçüncüsününse daha uzak olduğu âşikâr. Dolayısıyla geçmişte, önce üçüncünün atası, diğer ikisinin atalarından ayrılmış, daha yakın zamanda ise, ilk ikisinin ataları ayrışmışlar (lisan âleminden örnek: birinci grup Uygurca, ikinci ve üçüncü gruplar da Azerîce ve Türkiye Türkçesi olabilirdi).

Bugün adlî tıpta kullanılan babalık testi, parmak izi analizinden çok daha güvenilir olan bu moleküler tekniklere dayanıyor. Bu yöntemler, insan evrimine dâir soru işaretlerini de gidermeye yaradı. Daha 19. Yüzyıl’da doğabilimciler, en yakın akrabamızın şempanze olduğunu tahmin etmişti. 20. yüzyılda, genetik olarak da bize en yakın türün şempanze olduğu belirlenince, bu eski tahmin doğrulanmış oldu (şempanzeyle DNA dizilerimiz ortalama yüzde 99, makak maymunu ile yüzde 93 ortaktır; iki insanın DNA’ları ise ortalama yüzde 99.9 ortaktır).

Neanderthal

Bugün, Homo sapiens’in atalarının 200 bin yıl önce Afrika’da yaşadığını, modern insanın bir bakıma çok genç bir tür olduğunu, farklı bölgelerin insanları arasındaki genetik farkların çok küçük olduğunu biliyoruz. Yine son yıllarda, insan genetik çeşitliliğinin büyük çoğunun Afrika’da olduğunu öğrendik. Yâni genetik olarak hepimizin üç aşağı beş yukarı (ten rengi ve birkaç gende kimi değişiklikler hâriç) Afrikalı olduğumuz görülüyor.

Bu bulgular, insan evrimine dâir bir başka yakıcı soruyu doğurdu: Modern insan grupları, Avrupa ve Asya’da yaşamış olan diğer Homotürlerinden türemedilerse, o zaman beriki türlere ne oldu? Ortadoğu’da ve Avrupa’da yaşamış olan Neanderthaller’e âit kemik ve âletler, yaklaşık 30 bin yıl önce yok oluyor. Modern insanlarsa (sırasıyla) yaklaşık 100 bin ve 50 bin yıl önce bu bölgelere ulaşıyor. Yani bir dönemNeanderthaller ve Afrika’dan göç eden modern insanlar aynı bölgelerde yaşıyor. Peki, iki tür kaynaşmış olabilir mi? Yoksa atalarımız,Neanderthaller’in yok olmasına mı sebep oldu?

Neanderthal ve Homo sapiens

Yalnızca fosil kayıtlarına bakarak, Neanderthaller ile Afrika’dan yeni göçen Homo sapiens’lerin ne ölçüde hasım veya dost olduğunu, çiftleşip çiftleşmediğini, genetik olarak karışıp karışmadığını söylemek zor.

Neanderthaller, bilinen Homo türleri arasında bize en çok benzeyen grup. Fosil bulgularına göre, Neanderthaller’in ataları 400 bin yıl önce Afrika’dan çıkarak önce Ortadoğu’ya, oradan Batı Asya ve Avrupa’ya yayılıyor. Günümüz insanının atalarıyla Neanderthal ataları 400-500 bin yıl önce ayrışıyor.

Bugüne kadar yüzlerce fosil kemik örneği bulunan Neanderthaller’in fiziksel görünüşlerine dâir ayrıntılı dökümler var: Örneğin Homo neanderthalensis kafatasları, Homo sapiens’e göre basık ama epey geriye doğru uzanıyor. Beyinleri bize göre biraz daha büyük. Yüzleri çıkık ve belirgin bir çeneleri yok. Soğuk iklimlere uyum sağlayacak şekilde tıknazlar, göğüs kafesleri fıçı şeklinde… Paleontologlar, bu ve benzeri özelliklerin hiçbir modern insan bireyinde bir arada bulunmadığını vurguluyor.

İnsanın ayırdedici özelliği olan âlet yapımı, ortaklaşma ve kültüre gelince: Neanderthaller’in konuşup konuşmadığı hâlen tartışma konusu -belki hiçbir zaman açıklığa kavuşmayacak. Ayrıca dönemdaşları olan Homo sapiens gruplarından günümüze ciddi miktarda mağara resmi, süsleme ve müzik aletleri külliyatı kalırken, Neanderthaller’e âit benzer sembolik ürünlere pek rastlanmadı. 2009’da kimi Neanderthal süslemelerinin keşfine dâir bir çalışma yayımlandıysa da, kesin kanaâte varmak için erken. Yâni Neanderthaller ve modern insanlar birbirine çok benzeseler dahi, aralarında belirgin fiziksel ve kültürel farklılıklar vardı. O hâlde bu iki türün karşılaşmaları nasıl gelişti?

Neanderthal-modern insan karşılaşmasına dâir spekülasyon mağduru konulardan biri, yokoluşlarında modern insanların rolünün olup olmadığı. Acaba atalarımız, aynı kaynaklar için rekabet yoluyla yahut doğrudan şiddet uygulayarak bu “kuzen türü” ortadan kaldırmış olabilir mi? Yoksa soğuk iklimlere uyum sağlamış olan Neanderthaller, yükselen hava sıcaklıklarının mı kurbanı oldu?

Bu soruları eldeki verilerle cevaplamak mümkün değil.

Merak uyandıran diğer bir soru ise, Neanderthaller’in Afrika’dan gelen modern insanlarla çiftleşip çiftleşmediğiİki tür birbirine çok yakın olduğundan, böylesi bir çiftleşmenin mümkün olduğu, döllerinin de sağlıklı olabileceği tahmin edilebilir.

Yine de, bir çiftleşme yaşanıp yaşanmadığını söylemek yakın zamana kadar imkânsızdı –sâdece fosil kaydı yeterli bilgi vermiyordu. Son 30 yılda durum değişmeye başladı. 1980’lerde geliştirilmeye başlanan ve 90’larda popülerleşen kadim DNA teknolojisi, daha önce tahayyül edilemeyecek deneyleri muhtemel kıldı. Polimeraz zincir tepkimesi yönteminden (PCR) yararlanan bu teknolojiyle, ölmüş canlıların parçalanmış DNA moleküllerini çoğaltmak ve dizilemek, yâni baz dizilimlerini okumak mümkün oldu (bu yöntemlerin adlî tıpta da sıkça kullanıldığını not düşelim).

Bu sâyede 1997’de ilk defa bir Neanderthal’in mitokondrisinin (anneden geçen ve kendi ufak genomuna sâhip olan, hücrenin enerji çekirdeği) DNA dizisi yayımlandı. Bu dizi, bilinen tüm insanların mitokondriyel DNA dizilerinden farklıydı. Böylece Neanderthaller’in günümüz insanlarından farklı bir tür oldukları doğrulanmış oldu.

Fosil kaydına göre de, tüm günümüz insanlarının ortak ataları son 200-250 bin yıl içinde varolmuşken, günümüz insanıylaNeanderthaller’in ortak atası 400-500 bin yıl önce yaşamıştı (yâni iki dal 500 bin yıl önce ayrışmıştı).

Genom dizilemek ve Neanderthal’in insanlığı

Öte yandan mitokondriyel DNA, 3 milyar baz çiftinden (bç) oluşan insan genomunun (her bir hücrede bulunan DNA moleküllerinin) ufak, 16 bin bç uzunluğunda bir parçası. Dolayısıyla canlının geçmişine dâir ancak kısmi bilgi veriyor (yine lisanlar arası karşılaştırmadan örneklersek bu, iki lisan grubunu yalnızca birer kelimeyle karşılaştırmaya benziyor). İnsan veya Neanderthal genomlarının tümüne bakılırsa, çok daha geniş çaplı bilgi edinmek mümkün.

Bir canlının, hele de soyu tükenmiş, DNA’sı küçük parçalara ayrılmış ve zarar görmüş bir canlının genomunu dizilemek 10 yıl öncesine kadar bir rûyaydı. Teknoloji yine imdada yetişti. 2000’lerde gelişen “ikinci nesil” DNA dizileme teknikleri, bir makineyle bir günde on milyonlarca bazı dizilemeyi mümkün kıldı.

Almanya’nın Leipzig kentindeki Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü, birkaç milyon Dolarlık bütçeyle, Neanderthal genomunu dizilemeye girişti. 2005’te işe başlayan ekip, dizilim süreci boyunca büyük bâdireler atlatsalar da, otantik Neanderthal DNA’sını daha yüksek verimle ve kalitede saflaştırıp dizilemenin yollarını buldu.

Bu zor bir işti, çünkü Neanderthal kemiklerinden elde edilen DNA’nın âzamî yüzde 5’i Neandertal’e âitken, geri kalanı kemik üzerinde sonradan üremiş bakteri ve mantarlardan geliyordu! Ayrıca ekip, Neanderthal DNA’sına, kemikler üzerinde çalışan araştırmacıların DNA’larının bulaşmadığını (yâni Neanderthal yerine kendi DNA’larını dizilemediklerini) kontrol etmek için de özel yöntemler geliştirmek zorunda kaldı.

Svante Pääbo liderliğindeki uluslararası ekip, 5 yıl sonunda Neanderthal genomunun üçte ikisini, iyi kalitede dizileyebildi. Bu diziyi, daha önce dizilenmiş insan, şempanze ve başka yakın türlerin genomlarıyla karşılaştıran araştırmacılar, birkaç önemli ve çarpıcı sonuca ulaştı.

İlk sonuç, beklendiği üzere, Neanderthal’in modern insana (Homo sapiens) son derece yakın olmasıydı. Modern insanla şempanze arasında fark gösteren bazların çoğunda, Neanderthal ile modern insan ortaktı. Ancak bu, modern insanla Neanderthal arasında fark olmadığı anlamına gelmiyor. Nitekim araştırmacılar, tüm günümüz insanında bulunan, ancak Neanderthal’in şempanzeyle ortak ve bizden farklı olduğu, yâni “insana has” çok sayıda mutasyon (genetik değişiklik) tespit ettiler. Bunlardan 80 kadarı protein yapısını da etkileyen, yâni önemli olabilecek mutasyonlardı. Ayrıca genomun onlarca bölgesinde, modern insanların atalarında pozitif doğal seçilim izi sayılan türde gen frekansı örüntülerine rastladılar.

İlginç olan, bu modern insana has genetik değişimlerin birçoğunun, deri yapısı ve işlevi, zihinsel gelişim veya anatomik gelişim gibi süreçlerde rolleri olması. Örneğin en çok değişim gösteren bölgelerden birinde, otizmle ilgili bir gen yer alıyor. Bu da söz konusu işlevlerin son 500 bin yıl içinde, modern insanın atalarında evrimleşmiş olabileceğini gösteriyor. Şimdi araştırmacılar, bu genlerdeki insana has değişikliklerin kesin işlevlerini model organizmalar kullanarak tesbit etmeyi planlıyorlar.

Çocuklar kimde kaldı?

Araştırmanın asıl yankı uyandıran bulgusu, Neanderthal genomunun Asya, Avrupa ve Afrikalıların genomlarıyla karşılaştırılmasıyla ortaya çıktı. Eğer son 100 bin yıl içinde Neanderthaller’in, Afrika’dan göç eden modern insanlarla hiç karışmadığını, yani çiftleşmediklerini varsayarsak,Neanderthal genomunun farklı kıt’alardan insanlara eşit mesâfede olmasını bekleriz. Ancak eğer Neanderthaller’in ataları, örneğin günümüz Avrupalıların atalarıyla karıştılarsa, Avrupalı genomları, ortalamada diğer bölge insanlarına göre Neanderthaller’e daha yakın durmalı.

Bu karşılaştırmayı yapan ekip, Neanderthaller’in, Afrikalılar’a kıyasla hem (Pasifik dâhil) Asyalılar’a hem de Avrupalılar’a daha yakın olduğunu tesbit etti. Neanderthal-Asyalı ve Neanderthal-Avrupalı farkları ise benzer derecedeydi. Bu sonuç, 100 bin yıl önce Afrika’dan Ortadoğu yoluyla göç etmeye başlayan insanların (bütün günümüz Avrasyalılarının, Pasifik toplumlarının ve Amerikan yerlilerinin ortak atalarının),Neanderthaller’le karıştığını imâ ediyor. Arkeolojik bulgularla yan yana konduğunda, karışma, yâni üreme mekânının Ortadoğu olduğunu tahmin ediyoruz.

Peki, karışma ne yönde oldu? Neanderthaller mi insana gen aktardı, yoksa insan mı Neanderthaler’e? Başka deyişle, doğan çocuklar kimde kaldı? Ekibin analizi, Neanderthaller’in Avrasyalılara genetik yakınlığının sebebinin, Neanderthal genlerinin ata Avrasyalılara akması olduğunu gösteriyor. Tersi yönde, insandan Neanderthal’e gen akışını destekleyecek yönde bir veri bulunmuyor (gerçi Afrika’dan çıkan insan gruplarının o dönemde nüfusça az olmaları, Neanderthal’den insana gen akışının tespitini kolaylaştırıyor). Şimdilik bu cevapla yetinmek zorundayız. Daha fazlaNeanderthal bireyinin (umarız Türkiye’den de katkılarla) keşfi ve genomlarının dizilenmesi, ileride bu ikinci ihtimâli de doğrulayabilir –yâni çocukların bir kısmı da Neanderthaller’e gitmiş olabilir.

Çalışma, Avrasyalıların genomlarının yüzde 1 ilâ 4’ünün Neanderthaller’den miras kaldığını tesbit ediyor. Kısacası soyu tükenmiş bildiğimiz Neanderthaller, Avrasyalıların genlerinde düşük seviyede de olsa yaşıyor.

Mayıs ayında Science dergisinde yayımlanan bu çalışmanın bir ilginç yönü daha vardı. 2000’lerin ortalarında bir dizi araştırmacı aslında bu sonucu tahmin etmiş, sâdece modern insanlar arasındaki genetik çeşitlilik örüntülerine bakarak, soyu tükenmiş Homo türlerinden Homo sapiens’e bir miktar gen akışı olduğunu hesaplamışlardı. Bunun geçerliliğini kesinleştirebilmek için, nesli tükenmiş türlerin genom dizilerine ihtiyaç vardı. Pääbo ve ekibinin sonuçları, popülasyon genetiği modellerinin de gücünü ispatlamış oldu.

Neanderthal genomunun analizi, insan evrimsel genetiği çalışmalarında yeni bir sayfa açmış görünüyor. Bu gelişme, genetikçiler dışındakileri neden heyecanlandırıyor? Daha da ileri gidersek: Her yıl evrim araştırmalarına aktarılan yüz milyonlarca Dolar’a değiyor mu?

Sorunun iki cevabı var. Birincisi, nereden geldiğimizi ve kim olduğumuzu öğrenmenin entellektüel açıdan bâriz bir cazibesi var. Öte yandan, zaman içinde insan biyolojisinin nasıl değiştiğini, hangi genlerimizin ve özelliklerimizin eskiden kalma, hangilerinin çok yeni olduğunu tespit etmek, otizm, şizofreni veya şeker hastalığı gibi genetik temeli olan hastalıkları teşhis ve tedavi açısından son derece önemli.

Kültürümüzü nasıl ancak tarihi gelişimi içinde çözümleyebiliyorsak, biyolojik varlığımız ve onun sorunları da ancak evrimsel tarih içinde çözümlenebiliyor.

(Homo sapiens vs Neandertal): Homo sapiens sapiens (solda) ve Neandertal kafatasları

.

Kaynaklar:

Green, RE ve ark., “A Draft Sequence of the Neandertal Genome”, Science 328, 2010.

Carroll, SB, “Genetics and the making of Homo sapiens”, Nature 422, 2003.

*NTV Bilim’den istifâde edilmiştir.

.

Sayın Mehmet Kerem Doksat’a gönülden teşekkürlerimizle..

Reklamlar

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s