A10s:Hotspots - Evrimi Anlamak
Haberler	Evrim için sıcak noktalar Haziran 2006
Antartika’da bir avuç tür varken Amazon’un neden bir sürü türle dolu olduğunu hiç merak ettiniz mi? Yeni Zelandalı biyologlar Shane Wright, Jeanette Keeling ve Len Gillman merak ettiler ve güneş sever turistlerin hiç de şaşırmayacağı cevabı buldular, elbette ki hava! Ekip, daha soğuk iklimde bulunan bitki türleri ile tropikal bitki türlerinin DNA'larını karşılaştırdı ve tropikal bölgede yaşayan türlerin DNA’larının soğuk bölgede yaşayan kuzenlerininkinden yaklaşık iki kat daha hızlı evrildiğini buldu. Araştırmacılar bu farklılığın, tropikal bölgelerdeki verimli büyümeyi, daha yüksek metabolizma hızını ve bu nedenle de daha yüksek oranda mutasyonu teşvik eden sıcak havaya bağlı olduğunun altını çiziyorlar. Bu kadar yüksek oranda mutasyon, sayısız tropikal türün açığa çıkması ile sonuçlanacak olan türleşmenin hızını artırıyor. Antartika’daki türleşme ile tropik yağmur ormanlarındaki türleşme arasındaki fark nedir?
Evrim bunun neresinde? Bu çalışmadaki araştırmacılar evrimdeki temel bir soruyu incelediler: Neden bu kadar fazla tür var ve özellikle neden Ekvator’da yoğunlaşmışlar? Böyle bir soruyu cevaplamak biraz yanıltıcı olabilir. Sonuçta şu an tropik bölgelerde bulunan türler binlerce ya da milyonlarca yıl önce evrildi; biz bugünkü kanıtlar ile bu kadar derin geçmiş hakkında nasıl fikir edinebiliriz? Araştırma ekibi bu yaklaşımlarını farklı türlerin genlerinde nesilden nesile aktarılan evrimsel kanıtlara dayandırıyor.
Biyologlar, çeşitliliğin birkaç yüzyıl önce tropik bölgelerde tırmanmaya başladığına dikkat çekti. Son zamanlarda biyologlar metabolizma hızının (vücudun içinde meydana gelen hızlı kimyasal tepkimeler) doğrudan sıcaklıkla ilgili olduğunu buldular: Daha yüksek sıcaklıkta yaşayan organizmaların metabolizma hızları da yüksektir çünkü biyokimyasal tepkimeler yüksek sıcaklıklarda daha çabuk meydana gelir. Yeni Zelanda ekibi bu iki gözlemi temel bir teoride birleştirmeye odaklandılar: Tropik bölgelerdeki türler soğuk bölgelerdeki türlerden daha hızlı evrilirler çünkü yüksek sıcaklıklar yüksek oranda mutasyonlara yol açar. Sıcak bölgelerde yaşayan organizmaların daha yüksek metabolizma hızına sahip olmalarından ve metabolik reaksiyonlarda bulunan bâzı maddelerin DNA hasarına yol açmasından dolayı mutasyonların ortaya çıkma olasılığı olduğu için bu gayet anlaşılır bir hipotezdir. Mutasyonlar ise evrimin ‘hammaddesi’ olan genetik çeşitliliği arttırır. Sıcak hava, yüksek metabolizma hızı ve yüksek mutasyon oranları anlamına geliyor; ki bu da sıcak havada yaşayan türlerin soğuk havada yaşayanlardan daha hızlı evrildiği anlamına gelebilir.
Yeni Zelanda ekibi bu hipotezi test etmek için sıcak havada yaşayan bitki türlerinde birikmiş mutasyon sayısını soğuk hava türlerininki ile karşılaştırdı. Fakat bu sayıları anlamak biraz detaylı çalışma gerektiriyordu. Araştırmacılar yakın akraba çiftlerini karşılaştırdılar. Tropik bölgelerde yaşayan bir tür ile daha ılıman iklimlerde yaşayan benzer bir bitki türünü incelediler. Bütün bu bitki türlerinde aynı DNA bölgelerinin dizilimini yapıp daha uzaktan akraba olan bir dış grup bitki türünün dizilimi ile karşılaştırdılar (aşağıda görüldüğü gibi).
Bu üç tür geçmişteki ortak bir ataya sahip. O zamandan bu zamana, her bir soyda, o soyun DNA dizilimini kendine özgü kılacak mutasyonlar seçildi. Aşağıdaki örnekte, dışgrupta diğer türlerden farklı olan üç mutasyon birikmiştir. Diğer taraftan, tropikal ve ılıman türlerin ikisi de yakın ortak atalarından aynı iki mutasyonu kalıtsal olarak almışlar ama tropikal tür sadece kendisine ait olan dört mutasyona ve ılıman tür de sadece kendisine ait olan bir mutasyona sahip. Şimdi, eğer tropikal tür ve dışgrup arasında dizilimdeki farklılıklarını karşılaştırırsak, dokuz noktada birbirlerinden ayrıldıklarını görürüz (dördü sadece tropik türde meydana gelmiştir). Bununla birlikte ılıman tür ve dışgrup sadece altı noktada birbirinden ayrılıyorlar (birisi sadece ılıman türde meydana gelmiştir).
Üstteki ılıman türle dış grubun karşılaştırması, alttaki tropik türle dış grubun karşılaştırmasıdır.
Her türü dışgrup ile karşılaştıran araştırmacılar hangi türün (tropikal ya da ılıman) daha çok kendine özgü mutasyonlar biriktirdiğini buldular. Bu durumda, dışgruptan dokuz noktada farklılık gösteren tropikal türün dışgruptan sadece altı noktada farklılık gösteren ılıman türden daha çok mutasyon biriktirdiği ortaya çıktı. Yeni Zelanda ekibi bu karşılaştırmayı 45 tür çifti üzerinde yaptı ve tropikal türlerde ılıman türlerden neredeyse iki kat daha fazla mutasyon biriktiğini buldu. Bu kanıt, en azından çalıştıkları bitkiler üzerinde, yüksek sıcaklıklar yüksek mutasyon oranlarına ve dolayısıyla da daha hızlı evrilmeye sebep olur hipotezini desteklemiş oldu.
Elbette bu çalışma bulmacanın sadece küçük bir parçasını ortaya çıkarıyor: Tropiklerdeki bu inanılmaz çeşitliliği açıklayabilmek adına alternatif olarak birçok hipotez ortaya atıldı ve en belirgin açıklamayı bulabilmek için daha fazla çalışma yapılması gerekiyor. Eğer bu genel hipotez (yani, tropikal bölgelerdeki yüksek sıcaklık ve yüksek mutasyon oranları daha hızlı evrilmeye yol açar hipotezi) diğer gruplar için de geçerli olursa o zaman bâzı önemli anlamlar çıkarılabilir. Mesela, küresel ısınma devam ederse yerküredeki evrilme hızı artabilir!
Wright, S., Keeling, J., and Gillman, L. (2006). The road from Santa Rosalia: A faster tempo of evolution in tropical climates. Proceedings of the National Academy of Sciences 103:7718-7722. Okumak için (İngilizce)
MSNBC’den konu ile ilgili yardımcı olabilecek gerekli bilgiler içeren bir makale (İngilizce)
ScienceNOW Daily News’ten araştırmanın özeti (İngilizce)
Mutasyonların nasıl ve neden oluştuklarını ve etkilerinin neler olduğunu tartışan detaylı bir rehber Genetik çeşitliliğin evrim üzerindeki rolü Çeşitliliğe yol açan süreç olan türleşme üzerine derinlemesine hazırlanmış bir makale Ek tartışma soruları
Yeni Zelandalı araştırmacıların açıklamaya çalıştıkları çeşitlilik örüntüleri nelerdi? Bu örüntüleri açıklamak için kurdukları hipotez neydi?
Araştırmacılar hangi organizmaların yüksek mutasyon oranlarına sahip olduklarını nasıl anladılar?
Mutasyon nedir? Mutasyona neden olan faktörler nelerdir?
Yukarıdaki makale genetik çeşitliliği ‘evrimin ana malzemesi’ olarak tanımlıyor, genetik çeşitlilik hakkında daha fazlası için , ne olduğunu ve evrim için neden bu kadar gerekli olduğunu açıklıyor.
‘Evrim ve Kuş Gribi’ [HAZIRLIK AŞAMASINDA] hakkındaki yazıyı buradan okuyabilirsiniz. Haberlerde kısaca bahsedilen virüs hızlı bir şekilde evriliyor – tıpkı bu haberde bahsedilen tropikal bitkiler gibi. Birbirlerinden bu kadar farklı olan bu organizmaların bu denli hızlı evrilmelerinin sebeplerini karşılaştırın.
Türler arası DNA karşılaştırmasını öğretmek için :(İngilizce) 9-12. sınıflar için olan bu etkinlikte, öğrenciler, insanların maymunlardan evrildiği yönünde gelişen yanlış kanıyı araştırırken simülasyonla biyokimyasal ve yapısal verilere sahip olan model ve açıklamalar hazırlayacaklar.
Yüksek mutasyon oranları ve hızlı evrilmeyi öğretmek için [HAZIRLIK AŞAMASINDA]: 9-12. sınıflar için olan bu makale kuş gribi tehdidini açıklıyor. Bu virüsün küresel çapta ölümcül bir salgına sebep olan suşun evrilmesi kısmen virüsün geçirmiş olduğu yüksek mutasyon oranlarına bağlıdır.
Mutasyonlarla ilgili bir diğer sıcak nokta için [HAZIRLIK AŞAMASINDA]: 9-12. sınıflar için olan bu makale birine dava açmak ve sanığı temize çıkarmak için DNA parmakizi yönteminin nasıl kullanıldığını açıklıyor. DNA parmakizi yöntemi genom üzerindeki bölgelerde alışılagelmişin dışında oluşan yüksek mutasyon oranlarına dayanmaktadır.
Brown, J. and West, G. (2004). One rate to rule them all. The New Scientist. 182: 38-42. Unger, K. (2006, May 1). Evolution gets hot and steamy. ScienceNOW Daily News. Mayıs 18, 2006'da ScienceNOW 'dan alındı.
Wright, S., Keeling, J., and Gillman, L. (2006). The road from Santa Rosalia: A faster tempo of evolution in tropical climates. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103: 7718-7722
Güney Kutbu fotoğrafı, Gerald ve Buff Corsi © Kaliforniya Akademik Bilimler; yağmur ormanları fotoğrafı, Glenn ve Martha Vargas © Kaliforniya Akademik Bilimler
"http://evrimianlamak.org/e/A10s:Hotspots" adresinden alındı.