Evrim Olgusu: Şubat 2009
Biyologların doğal seçilimle ilgili sorabileceği en basit sorulardan biri de, ilgiçtir, yanıt verilmesi en güç olanlardan biridir. Doğal seçilim, bir popülasyonun genel genetik oluşumunun değişiminden ne derecede sorumludur? Doğal seçilimin canlıların fiziksel özelliklerinin çoğunu oluşturduğundan kimsenin ciddi bir kuşkusu yoktur - gaga, biseps, beyin gibi büyük ölçekteki özelliklerin oluşumunun başka mantıklı bir açıklaması yoktur. Ancak, doğal seçilimin, değişimin moleküler düzeyde yönlendirilmesi üzerindeki rolünün etkinlik derecesi üzerinde ciddi şüpheler duyulmuştur. Acaba DNA'da milyonlarca yıl boyunca gerçekleşen evrimsel değişimin -başka bir sürece göre- ne kadarı doğal seçilim tarafından yönlendirilmiştir?
1960'lara gelene değin, biyologların bu soruya verdiği yanıt, "hemen hepsi" olmuştur, ancak Japon araştırmacı Motoo Kimura, tarafından yönetilen bir grup popülasyon genetikçisi, bu görüşe keskin bir biçimde meydan okumuştur. Kimura -çevre koşullarının başlangıçta az rastlanan bir özelliğin frekansını arttırdığı "olumlu" doğal seçimin- çoğunlukla moleküler evrime etki etmediğini ileri sürdü. Buna karşın Kimura; popülasyonlarda kalıcı olan ya da yüksek frekanslara ulaşan genetik mutasyonların hemen hepsinin seçilim açısından "yansız" olduğunu, yani şu ya da bu şekilde seçilim değeri üzerinde kayda değer etkileri olmadığını söyledi (Doğal olarak, zararlı mutasyonlar yüksek bir oranda oluşmaya devam ederler, ancak popülasyon içinde yüksek frekanslara ulaşamadıkları için, evrimsel açıdan çıkmaz sondurlar.) Şu anki çevre koşullarında yansız mutasyonlar esas olarak görünmez olduklarından, böylesi değişiklikler, genetik derlemeyi zamanla büyük oranda değiştirirken, popülasyon içinde sessiz bir biçimde farkedilmeden evrilirler.
1980'lere gelindiğinde bir çok evrimsel genetikçi "yansız mutasyon" kuramını kabul etmişti. Ancak bu kuram üzerindeki veriler çoğunlukla dolaylıydı; daha doğrudan yapılan kritik testlerden yoksundu. İki ayrı gelişme bu sorunun çözümüne yardım etti. Birincisi, popülasyon genetikçileri, genomdaki yansız değişiklikleri, uyumlu olanlardan ayırt etmeye yarayan basit istatistiksel testler geliştirdiler. İkincisi, yeni teknoloji, bir çok türün genomunun tamamının sıralanmasını olanaklı kıldı, böylelikle bu istatistiksel testlerin uygulanabileceği yüksek miktarda veri edinilmiş oldu. Yeni veriler "yansız mutasyon" kuramının, doğal seçilimin önemini yabana attığını gösterdi.
Kaliforniya Üniversitesi, Davis'den David J. Begun ve Charles H. Langley'in liderliğindeki bir ekip tarafından yapılan bir araştırmaya göre, Drosophila sınıfına ait iki meyve sineği türünün DNA dizileri karşılaştırıldı. Bilim insanları her iki türde yaklaşık 6.000 geni incelediler, ve iki tür ortak bir atadan ıraksadığından beri, hangi genlerin ayrıldığını saptadılar. İstatistiksel bir test uygulayarak, 6.000 genin en az %19'unda yansız evrimin olmadığını ortaya koydular; bir başka deyişle, doğal seçilim, incelenen genlerin beşte birinin evrimsel ıraksamasını yönlendirmişti (uyguladıkları istatistiksel test "ölçülü" (conservative) olduğundan, asıl oran daha yüksek olabilir.) Bu sonuç yansız evrimin önemsiz olduğunu önermiyor -yani genlerin geri kalan %81'i genetik sürüklenmeyle ıraksamış olabilir. Ama doğal seçilimin, çoğu "yansız mutasyon" kuramcısının sanısının aksine, türlerin ıraksamasında daha büyük bir rolü olduğunu kanıtlıyor.
Scientific American: http://www.sciam.com/article.cfm?id=testing-natural-selection
Posted by Evrim Olgusu at 02:44
Yeni bir araştırmayla Batı Avustralya Tıp Araştırma Enstitüsünden (WAIMR) genç bir araştırmacı, insan genomunun karmaşık yapısına açıklık getirdi.
12 Şubat 2009'da "Molecular Cell" sitesinde çevrimiçi yayınlanan bu yeni araştırma, insan genomunun sıralamasının üzerini örten bir gizem perdesini araladı -- DNA'mızın %98'inin amacı nedir?
ABD'deki iki araştırma ekibiyle yapılan bir işbirliği kapsamında, WAIMR'dan Dr Archa Fox -- bilinmeyen bir nedenden ötürü gemomun çoğunda bulunan ve-- kodlama yapmayan RNA'nın özgün bir işlevini belirledi.
Fox, "Kodlama-yapmayan bir RNA olan 'Neat1'in, her hücrede yer alan ve önemli bir depo görevi gören çokbeneklerin (paraspeckles) yapısal temeli olduğunu keşfettik." dedi.
"İnsan genomunun haritası çıkarıldığında, yalnızca %2'sinin, 25.000 adet protein kodlayıcı genden oluştuğunun anlaşılması büyük bir sürpriz olmuştu. Ancak bu %2'lik kesim tek başına biz insanların karmaşık yapısını açıklayamıyordu, eğer protein yapmıyorsa kalan %98'lik kesim ne işe yarıyordu? Araştırmamızda, kodlama yapmayan bir RNA olan 'Neat1'in amacına odaklandık, ve bu RNA'nın rolünün çokbeneklerin yapısını yaratmak olduğunu bulduk."
2002'de Dr Fox hücrenin çekirdeğinde bulunan ve bir depoyu andıran bir işlevi olan "çokbenekleri" bulan ilk bilim-insanıydı, çokbenekler önemli proteinler için yapı malzemelerini depoluyor, böylelikle hücreler bir komut verdiğinde, malzemeleri daha verimli bir biçimde salgılıyor, ve proteinlerin daha hızlı üretilmesini sağlıyordu.
Çokbenekler, hücreler için hangi proteinlerin yapılacağını daha özenli denetlemeye yarayan, ve hücreler bir proteine gereksinim duyduğunda, işlemin gerçekleşmesinde hücrelere 25 dakika kazandıran bir yöntem sağlıyordu. Bir analoji yapmak gerekirse çokbenekler, bilgisayarın merkezi bilgi işlem biriminin önbelleğine (CPU cache) benzetilebilir. Demek ki kodlamada kullanılmayan RNA adeta bir önbellek yaratıcı gibi çalışıyordu.
Genlerin aksine kodlama yapmayan RNA, protein üretimine yardım etmeyen moleküllerdir. Bu yeni araştırma sayesinde, kodlama yapmayan RNA'nın, tıpkı proteinler gibi, hücrenin önemli kısımlarını oluşturmaya yardım eden yapıcı bir kısmı gibi davranabildiğini öğrenmiş bulunuyoruz.
Machines Like Us: http://machineslikeus.com/news/what-purpose-98-cent-our-dna
Molecular Cell: http://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(09)00070-7
Posted by Evrim Olgusu at 01:48
Sitchin "the case of Adam's alien genes" (Adem'in uzaylı genleri konusu) adlı bir yazısında, Uluslararası İnsan Genomu Sıralama Konsorsiyumu tarafından bulunan 223 özgün genin, genomik evrimsel ağaçta herhangi bir ata türüne ait olmadığını söylüyor, ve sonuçta bu genlerin Adem'e uzaylılar tarafından geçirilerek insan türünün başladığını öne sürüyor. Sitchin'in bu iletisini bulan yaratılışçılar ve akıllı tasarımcılar da konuyu derhal bloglarına ve sitelerine taşıyarak, olayı evrim kuramının iflas ettiğine ve insanın evrimden bağımsız tasarlandığına dayandırıyorlar.
Buna karşın TIGR veri kümesi, halka açık genomik verilerin, yüzlerce omurgasız türde saptanan kısmi genler de dahil olmak üzere, hemen hemen tamamını kapsıyordu. Araştırmacılar "Nature ekibinin orijinal kümesinde omurgasızlarda olmadığı bildirilen genlerden 21 tenesinin sünger, soya fasulyesi, ve deniz anası gibi omurgasız organizmalarda saptandığını" açıkladılar. Salzberg "Tek varabileceğim sonuç başlangıçtaki araştırmada bu genlerin atlanmış olduğudur" dedi. Dolayısıyla yeniden yapılan analizler, insan geninde saptandığı söylenen bakteri genlerinin sayısının, insan genomuyla karşılaştırmak üzere kaç omurgasız genomunun taranmış olduğuna bağımlı olduğunu göstermiştir.
Peki Steven Scherer'e ne oldu, hani Google aramasında ismini kullandığımız, Nature ekibinde yer alan, ve yaratılışçı bloglarında, forumlarında kahraman gözüyle bakılan bu bilim adamının konuyla ilgisi nedir diye sorabilirsiniz. Rivayete göre Steven Scherer, şarlatan Zacharia Sitchin'e, 223 genle ilgili "It is a jump that does not follow current evolutionary theories", yani "Güncel evrim kuramlarını izlemeyen bir atlama" yorumunda bulunmuş. Ne diyelim, dilin kemiği yok ki! Şimdi herhalde bin pişmandır dediklerinden dolayı.
Posted by Evrim Olgusu at 03:00
Atomlardan Özelliklere - David M. Kıngsley- 3. Bölüm
Herschel, özellikler üzerine etkili olan ve yeni canlı türlerini tamamen doğal süreçlerle oluşturan Darwin'in doğal seçilim kuramını kabul etmeden önce, değişimlerin nasıl ve neden ortaya çıktığına yanıt istiyordu. Bugün bilim adamları, DNA'da kendiliğinden oluşan değişikliklerin, özellik değişimlerinin temel "nedeni" olduğunu biliyorlar, ancak bu mutasyonların "nasıl" özellik farklarına dönüştüğünün yanıtı daha karmaşıktır ve bu soru evrimsel çalışmaların ötesinde etkileri olan hareketli bir araştırma alanı oluşturur.
Biyologlar artık çoğu durumda, bitkiler ve hayvanlardaki alışılagelmiş biçimsel ve fizyolojik özelliklerden, DNA'nın atomlarına değin dizilen noktaları birleştirebiliyorlar. Örneğin, Mendel'in uzun ve kısa bezelye türleri arasındaki fark, "gibberellin oxidase" enzimini yapan gendeki tek bir A'nın yerine G'nin geçmesiyle oluşur. Genin "kısa" türü, enzimde tek bir aminoasidi değiştirerek enzim faaliyetini azaltır ve bezelye bitkisinin gövdesinin büyümesini sağlayan hormonun üretiminde %95'lik bir düşüşe neden olur.
Buna karşın, Mendel'in bezelyelerinin buruşuk tohum özelliği, nişastayla ilintili bir enzimin geninin arasına 800 baz-çiftlik bir dizinin girmesinden kaynaklanır. Bu dizi, enzimin üretimine etki eder, nişasta sentezini azaltır, su ve şeker miktarında değişikliklere yol açarak daha tatlı ama buruşuk tohumların oluşmasına neden olur. Aynı dizi, bezelye genomunun başka bir yerinde de görünebilir, dolayısıyla yeri değişen bir elemanın bütün özelliklerine sahiptir - özetle genomun bir yerinden başka bir yerine gidebilen bir blok DNA kodudur. Genomlar içerisinde bu şekilde "atlama" yapan elemanlar, ya genlerin etkilerini durdurarak ya da gen etkinlik şablonlarını değiştiren yeni düzenleyici diziler yaratarak, yeni genetik değişimlerin bir başka yaygın nedenini oluşturuyor olabilir.
Evrimsel biyologların, değişimlerin doğası hakkında yapabileceği genellemelerden birisi de, yalnızca bakarak bir özellik değişiminin altında yatan genetik değişimin kaynağının söylenemez olmasıdır. Örneğin Darwin, güvercinler, köpekler, ve diğer evcilleştirilmiş hayvanlar arasındaki dramatik biçimsel farklar üzerinde yoğun bir biçimde çalışmıştır. Bugün artık evcilleştirilmiş hayvanların ilginç özelliklerinin, farklı tipteki DNA dizi değişikliklerinden kaynaklandığını biliyoruz.
Örneğin "labrador retriever" köpeklerindeki siyah ve sarı renk farkı, sarı tüylü köpeklerin pigment hücrelerindeki bir sinyal alıcısını durduran tek bazlı bir değişiklikten kaynaklanır. Keza "whippet" cinsi köpeklerdeki büyük kasların ve daha üstün yarış performansının, kas büyümesini normalde bastıran bir sinyali durduran tek bir baz çiftinin değişimine bağlı olduğu bulunmuştur. Buna karşın rodezya "ridgeback" cinsi köpeklerin sırtındaki özgün saç tutamı, fibroblast hücrelerinin büyüme faktörünü kodlayan ve büyüme faktörünün üretimini arttıran üç tane geni içeren 133.000 baz-çiftlik bir bölgenin yinelenmesinden kaynaklanmaktadır.
Rodezya ridgeback cinsi köpeğin sırtındaki özgün saç tutamı
Darwin'i ve evrim kuramını günümüzde eleştirenler, bireyler arasındaki böylesi farkların doğal süreçlerle ortaya çıkabileceğini, ancak türler arasındaki daha büyük yapısal değişikliklerin bu şekilde oluşamayacağını sıklıkla öne sürerler. Ancak, bir çok küçük değişiklik, eklene eklene büyük değişikliklere dönüşebilir. Ayrıca bazı genlerin, embriyonik gelişim sırasında, hücre çoğalmasında ve hücre ayrımsamasında güçlü etkileri vardır, ve bu tür denetim genlerindeki değişiklikler, organların, büyüklüğü, biçimi ve sayısında dramatik değişikliklere yol açabilir. Evrimsel biyolojide "evo-devo" diye tanımlanan bir alt uzmanlık dalı, önemli gelişim genlerindeki değişikliklerin etkilerinin ve evrimde oynadıkları rolün araştırılmasına odaklanmıştır.
Böylesi genlerin güçlü etkisi, modern mısır bitkisinde de görülür, bu bitki Güney Amerika'da 'teosinte' denilen, yabani atasından tamamen farklı bir görünümdedir. Mısır ile teosinte arasındaki başlıca yapısal değişikliklerin çoğu bir kaç anahtar kromozom bölgesine karşılık gelir. Bitkinin gövdesinin gelişimi sırasında hücre denetim izlerini denetleyen bir genin düzenleyici alanında olan mutasyonlar, bütünüyle çalı olan biçimle, tek bir merkezsel gövde arasındaki farkların çoğunun da nedenidir. Tohumun gelişimi sırasında etkin olan ikinci bir gendeki değişiklikler, taşsı, mineral kaplı teosinde tohumlarını, daha yumuşak ve dışarıda duran mısır tohumlarına dönüştürmeye yardımcı olur. İlk Orta-Amerika çiftçileri, DNA, genetik ya da gelişim hakkında doğaldır ki doğrudan bilgileri olmadan, teosinte'den mısır geliştirdiler. Arzulanan özelliklere sahip bitkileri çiftleştirerek, bilmeden gelişimi denetleyen anahtar genlerin kendiliğinden oluşan çeşitlerini seçmiş oldular, ve böylelikle çalımsı bir yabani otu, tarım için faydalı olan, tamamen farklı görünümlü bir bitkiye dönüştürmüş oldular.
Mısır ve atası teosinte
Dikenlibalığın (stickleback fish) tamamı yabani olan popülasyonlarında oluşan yeni vücut biçimlerinin evriminde benzer prensipler işler. 10.000 yıl önce son Buz Çağı sona erdiğinde, Kuzey Amerika'da, Avrupa'da ve Asya'da yeni ortaya çıkan sayısız göllerde ve akarsularda, okyanus balıklarının göç eden popülasyonları koloniler oluşturdular. Bu popülasyonlar o zamandan beri, tatlı su ortamındaki yeni yiyecek kaynaklarına, yeni avcılara, ve yeni su rengine, ısısına ve tuz yoğunluğuna uyum sağlayan, yaklaşık 10.000 nesil ürettiler.
Dikenlibalığın evrimine bir örnek
Bugün birçok dikenlibalık türü, başka balık türlerine göre daha fazla yapısal farklılık gösterir, bunlara, kemiksi plakalarının sayı ve büyüklüğünde 30 kata varan değişiklikler, yüzgeçlerin tamamının olması ya da olmaması, çene ve vücut biçimlerinde, diş yapılarında, savunma amaçlı dikenlerinde ve vücut rengindeki büyük değişiklikler dahildir.
Mısır bitkisinde olduğu gibi, son genetik çalışmalar, bazı büyük biçimsel değişikliklerin birkaç önemli kromozom bölgesine karşılık geldiğini göstermiştir. Ve bu bölgelerdeki anahtar genlerin, gelişimin merkezsel düzenleyicilerini kodladığı ortaya çıkmıştır. Bunlara, birçok değişik yüzey yapısının oluşumunu denetleyen imleyici bir molekül, kol/bacak gelişiminde etkin olan diğer genlerin bataryalarını açan başka bir molekül, ve embriyonik gelişim sırasında, öncül hücrelerin göçünü ve çoğalmasını denetleyen gizli bir kök hücre faktörü de dahildir.
Yeni ve değişik dikenlibalık türlerinin evriminin tamamı, açık bir biçimde çoğul genleri içerir, ancak aynı tür genlerin bazıları, özellikle de gelişim düzenleyicileri, defalarca bağımsız popülasyonlarda görülmüştür. Böylelikle bu balıkların göreli ortamlarına sağladıkları uyum, rastgele değişimlerin nasıl olup da canlılar arasında büyük farklara yol açabileceğini, ve eğer bu değişiklikler avantajlı ise, doğal seçilimin onları koruyacağını, tekrar tekrar güzel bir biçimde örnekler.
Posted by Evrim Olgusu at 01:30
Scientific American dergisi Ocak 2008 sayısını evrim kuramının babası Charles Darwin'in 200. doğum yılı nedeniyle evrime ayırdı (Scientific American January 2009). Bu sayıda birbirinden ilginç yazılar var. Önümüzdeki günlerde bu yazıların bir kısmını Türkçe'ye kazandırmayı ve değerli okuyucularımı aydınlatmayı düşünüyorum.
İlk çevirim David M. Kingsley'den; Atomlardan Özelliklere. Yazının tarzı gerçekten hoşuma gitti. Tarihsel bir bakış açısından yola çıkıyor, evrimi sıkıcı olmadan, akıcı, basit ve özenli bir dille anlatıyor. David M. Kingsley Stanford Üniversitesi'nde Gelişim Biyolojisi profesörü.
Posted by Evrim Olgusu at 18:14
Bilimsel kuram1, yapılan gözlemleri açıklayan ve sınanabilir tahminlerde bulunmayı sağlayan, çok sağlam desteklere dayalı birbiriyle bağlantılı açıklamaların oluşturduğu bir yapıdır.
1. "Teori" ve "Kuram" eş anlamlıdır.
Posted by Evrim Olgusu at 00:53
Dünyada yaşamın ortaya çıkışı: Evrimin hızlı başlangıcı basit bir füzyon.
Basit bir deneyle, araştırmacılar biyolojinin en karmaşık sorularından birisiyle ilgili bazı ipuçları ele geçirdiler: çok eski moleküller nasıl olup da biraraya gelip yaşamın temelini oluşturdular?
Bu çalışma, primordiyal RNA'nın nasıl birbirine bağlanıp biyolojik olarak kritik uzunluğa eriştiğini gösterdi.
DNA'nın tek tutamlı oncüsü RNA, normalde her seferinde bir çekirdeksel taban birim kadar, bağlantılı bir zincir gibi dizgizel bir biçimde büyür. Sorun, primordiyal dünyada RNA moleküllerinin bu reaksiyonu kolaylaştıran enzimlerden yoksun olmasıydı, ve her ne kadar RNA büyümesi doğal olarak devam edebilse bile, büyüme hızı o denli yavaş olurdu ki RNA'nın bir kaç parçadan daha fazla büyümesi olanaklı değildi (zira bir uca çekirdeksel bazlar bağlanırken öbür uçtan düşebilirlerdi).
Ernesto Di Mauro ve arkadaşları, bu termodinamik engeli aşacak bir düzenin olup olmadığını kısa RNA parçalarını değişik sıcaklık ve pH değerli su örneklerine yatırarak araştırdılar.
Uygun koşullarda (asitli ve 70 dereceden düşük sıcaklıklarda), 10-24 taban birimden oluşan parçalar, daha büyük parçalara genel olarak 14 saat içinde doğal bir biçimde dönüştüler.
RNA parçaları çift tutamlı yapılar olarak bir araya gelip sonradan uçlarda birleştiler. Parçalar aynı uzunlukta olmak zorunda değildi, ancak reaksiyonların verimi parça büyüklüğüne (daha büyük parçalar daha iyi sonuç verdi, ancak verim 100 birime ulaştığında tekrar düşüyordu) ve parçaların benzerliğine bağlıydı .
Araştırmacılar bu kendiliğinden kaynaşmanın, ya da bağlanmanın, RNA'nın büyümesine karşı başlangıçtaki engelleri aşabilmesi ve işlevsel, 3 boyutlu şekillere katlanmaya başlayabilmesi için biyolojik olarak önemli olan 100 taban birimlik uzunluğa ulaşmasının basit bir yöntemini oluşturduğunu kaydettiler.
ScienceDaily, Origin Of Life On Earth: Simple Fusion To Jump-start Evolution
American Society for Biochemistry and Molecular Biology, via EurekAlert!, a service of AAAS
Posted by Evrim Olgusu at 02:03