3 Kasım 2015 Salı

İlk Antik Afrikalı Genomu İşleri Gerçekten Karıştırdı!

Son birkaç haftada antik DNA/popülasyon genetiği alanında çok önemli birkaç makale yayınlandı. Bu makalelerin birinden bahsetmek istiyorum. 

İlk defa bir grup, Afrika’da bulunan bir antik insan örneğinin DNA’sını dizilemeyi başardı. Bunun ilk defa yapılabiliyor olmasının sebebi, Afrika’da insan fosili örneklerine hiç rastlanmıyor olması değil (aksine çok var); Afrika’nın sıcak iklim koşullarında DNA’nın kısa sürede parçalanıyor olması. Etiyopya’nın dağlarında, bir mağrada bulunan yaklaşık 4500 yıllık antik insan örneğine (‘Mota’ya) ait kemikler için bu durum o kadar da dramatik değildi neyse ki; ve araştırmacılar Mota’nın genomunu görece yüksek kalitede dizilemeyi başardılar. 

Mota’dan elde edilen DNA üzerine yapılan analizlerden anlaşılıyor ki; modern Afrikalılar ciddi oranda Avrasyalı karışımının izlerini taşıyorlar. Bahsi geçen bu karışmanın 4000 yıl önce, Orta Doğulu ilk tarımcı popülasyonların devamı olan popülasyonlardan Afrika'ya doğru olduğu düşünülüyor. Afrika’nın güney uçları dahil her yere yayılan bu karışmanın izleri, daha önce görece karışmamış olduğu düşünülen Yoruba ve Mbuti gibi Afrika popülasyonlarında dahi ciddi oranda görünebiliyor. 

Araştırmacılar, Mota’nın genomunu günümüz Afrikalı örnekleriyle karşılaştırdıklarında hem principle component analizinin (PCA) hem de outgroup-f3 analizinin sonuçları, Mota’nın en çok günümüz Etiyopyalılarına (özellikle Arilere) benzediğini gösteriyor (şekil 1 ve şekil 2). Bu sonuç çok şaşırtıcı değil; zira Mota’ya ait kemikler Etiyopya’da bulunuyor.


Şekil 1. Principle Component Analizi sonuçları. Mota (antik Afrikalı, siyah üçgen), en çok günümüz Etiyopyalı popülasyonlarından olan Arilere (kırmızı noktalar) yakın görünüyor.

Şekil 2. Outgroup-f3 istatistiği sonuçları. Günümüz Güney Afrikalı popülasyonlarından Khoisan popülasyonu kontrol grubu (outgroup) olarak alındığında, Mota en çok günümüz Etiyopyalılarına yakın gözüküyor (haritada en kırmızı olan, Doğu Afrika bölgeleri). Haritada her nokta, bir modern Afrika popülasyonunu gösteriyor. Renkler maviden kırmızıya doğru gittikçe Mota’yla olan genetik benzerlik artıyor. 

Daha sonra f4 istatistiğini kullanarak Mota’nın genomunda modern-Avrasyalılara ait izleri arayan araştırmacılar, karışmaya işaret eden sonuçlara ulaşamıyorlar. Yani, başka çalışmalar tarafından ima edilen, antik çağlarda Avrasya’dan Afrika’ya doğru gerçekleştiği  düşünülen tersine-göç (backflow), Mota’nın yaşadığı tarihlerden daha sonra olmuş. (Bu sonuçlar karışmanın daha önce de olmuş olma olasılığını ortadan kaldırmıyor aslında; karışma daha önce de olmuş ama Mota’nın dahil olduğu popülasyonu etkilememiş olabilir.)

Mota’nın yaşadığı tarihlerden sonra olduğu düşünülen bu tersine göçün modern Afrikalıların genomlarında ne kadar iz bıraktığını bulmak için f3 istatistiğini uyguluyor araştırmacılar. Mota’yı Arilerin (yani günümüz Etiyopyalılarının) atasal popülasyonalarından biri olarak aldıklarında, diğer atasal popülasyonun antik ya da modern Avrasyalı popülasyonlar arasından en çok antik tarımcılar (şekil 3’te LBK (Stuttgart)) ve modern-Sardinyalılara (şekil 3’te Sardinian) benzediğini gözlemliyorlar (şekil 3). Sardinyalıların antik tarımcılara en yakın modern Avrupalılar olduğunu düşündüğümüzde Avrasya’dan Afrika’ya yaklaşık 4000 yıl önce gerçekleşen bu tersine göçün, Avrupa’ya tarımın yayılmasına da kaynaklık etmiş, muhtemelen aynı Orta Doğulu popülasyondan doğru olduğu fikri belirginlik kazanıyor. Bu tahmin Afrika’da tarımın benzer tarihlerde (~3000 yıl) uygulanmaya başladığı gözlemiyle de uyumlu ayrıca. 

Şekil 3. f3 istatistiği sonuçları. Ariler, Mota atasal popülasyonlardan birini temsil ettiğinde en çok modern Sardinyalılarla ve antik tarımcılardan olan LBK (Stuttgart’la) ile genetik benzerlik gösteriyorlar. f3 değerleri küçüldükçe karışmanın etkisi de artıyor.

Son olarak, Mota’yı kontrol grubu olarak alıp Avrasyalı antik tarımcı LBK (Stuttgart) ile modern Afrikalıları karşılaştıran araştırmacılar, modern Afrikalılarda Avrasyalılardan gelen karışımın bugüne bıraktığı izlerin oranını tahmin etme fırsatı buluyorlar. Bu analizin sonuçları gösteriyor ki; Avrasya'dan gelen göç, Afrika’nın çok büyük bir kısmını etkilemiş (şekil 4). Zira daha öncesinde görece izole ve hiçbir Afrika-dışı popülasyonla karışmadığı düşünülen ve çoğu genetik analizde bu sebeplerle kontrol grubu olarak kullanılan Yoruba ve Mbuti gibi Afrikalı popülasyonlara ait insanlar, genomlarında  % 6-7 oranında Avrasyalı DNA’sı taşıyorlar (şekil 4).

Şekil 4. Outgroup-f3 istatistiği sonuçları: Mota kontrol grubu olarak alındığında LBK (Stuttgart) ile paylaşılan genetik çeşitliliğin oranı. Avrasyalılarla yaşanan karışmanın izleri Güney Afrika dahil Afrika’nın neredeyse her yerinde gözlemleniyor. Renkler beyazdan kırmızıya doğru gittikçe paylaşılan genetik çeşitliliğin oranı artıyor. 

Bütün bu bulgular, bundan sonraki popülasyon genetiği çalışmalarını ciddi yönde etkileyecek potansiyele sahip. Zira, bu çalışmadan önce Afrika insan popülasyonlarını Avrasyalılarla karışmamış, modern-insanın kaynak popülasyonları olarak görüyorduk ve örneğin, birçok antik DNA çalışmasında Afrikalılar bu sebeple kontrol grubu olarak kabul edilip popülasyon-genetiği analizleri ona göre yapılıyordu. Bu sonuçlar ışığında bu durum muhtemelen değişecek.  

Özgür


*ilgili makale: M. G. Llorente, E. R. Jones ve diğerleri. http://www.sciencemag.org/content/early/2015/10/07/science.aad2879