23 Mayıs 2016 Pazartesi

Antik Homininlerle Dört Karışma

Yakin donemde basilan ve ayni konuyu isleyen iki makaleden bahsedecegim. Bu makalelerin ikisi de benzer yontemler kullanarak modern insan genomlarinda Neandertaller ve Denisovalilarin (antik homininlerin) biraktigi genetik izlere bakiyorlar.

Ilk makalede [1] arastirmacilar, 35 Malenezyali insan genomunu diziliyorlar. Bu bireylerden birbiriyle akraba olmayan 27’sine ait verileri baska bir calismada (1000 Genom Projesi) elde edilen verilerle birlestirerek farkli populasyonlardan toplam 1523 bireyde Neandertal ve Denisovali genetik katkisina bakiyorlar.

Arastirmacilar ilk olarak 27 Malenezyali bireyin genomlarinda %1.9 ila 3.4 arasinda Denisovali katkisi oldugunu gozlemliyorlar (f4 istatistigi sonuclari). Daha sonra baska bir yontem kullanarak (S* istatistigi) Denisovalilardan ve Neandertallerden gecen genetik materyali Malenezyali genomlari uzerinde haritaliyorlar. Boylece ilk analizde oran olarak tahmin edilen antik hominin katkisini genom uzerinde bloklar halinde gosterebiliyorlar. Dahasi bu bloklarin Denisovalilardan mi yoksa Neandertallerden mi gectigini de tahmin edebiliyorlar (gerci bazi bolgeler icin bunu kestiremiyorlar). Bu yontemle 1523 bireyin genomlarina baktiklarinda su sonuclari gozlemliyorlar:

-Avrupali genomlarinda Neandertal katkisi gorunurken Denisovali katkisi gorunmuyor.

-Malenezyali genomlarinda hem Neandertal hem de Denisovali katkisi gorunuyor.

Bu verileri kullanarak Malenezyalilarda genom basina 104 milyon baz (diger bir ifadeyle nukelotit cifti) buyuklugunde antik hominin DNA’si tespit ediyorlar (bir insan genomunda uc milyar cift nukleotit var). Bu 104 milyon bazin 48.9 milyonu Neandertallerden gelirken, 42.9 milyonu Denisovalilardan geliyor (12.2 milyon bazin Neandertal kaynakli mi yoksa Denisovali kaynakli mi oldugu ise kestirilemiyor). 

Arastirmacilar daha sonra diger populasyonlara baktiklarinda, Uzak Asyalilarda 65 milyon baz, Guney Asyalilarda 55.2 milyon baz ve Avrupalilarda ise 51.2 milyon baz antik hominin DNA’si goruyorlar. Guney ve Uzak Asyalilarda gorunen cok kucuk oranlarda (%1’den az) Denisovali katkisi disinda, bu bulunan DNA dizilerinin hepsinin Neandertal kaynakli oldugunu tahmin ediyorlar.

Daha sonra populasyonlar arasinda paylasilan antik hominin DNA dizilerine bakarak bir ortak karisma hikayesi cikarmaya calisiyor, arastirmacilar. Bulduklari sonuclar sunlari gosteriyor:

-Malenezyali genomlarina kiyasla, Avrupali, Guney Asyali ve Uzak Asyali genomlarinda ekstra bir Neandertal katkisi oldugunu;

-Guney Asyalilar ve Avrupalilarin Neandertal karismasi bakimindan ortak bir gecmise sahip olduklarini ve

-Uzak Asyalilarin, Guney Asyalilar ve Avrupalilara kiyasla bir sefer daha Neandertallerle karistigini gosteriyor.

Bu sonuclar bir butun olarak modern insanlarin en az 3 ayri dalga halinde Neandertallerle karistiklarini gosteriyor. Denisovalilarla olan karisma dalgasina hesaba katarsak modern insanlar yakin akrabalari olan diger homininlerle en az 4 ayri sefer karismislar (bknz asagidaki sekil).

Modern insanlarla antik homininler arasindaki karisma oykusu. Ilk karisma Neandertallerle modern insanlar arasinda, modern insanlar Afrika'dan ciktiktin hemen sonra oluyor. Ikinci karisma ise gene Neandertallerle Asyalilarin ve Avrupalilarin ortak atalari arasinda, Malenezyalilar (ya da Okyanusyalilar) bu ortak atadan ayrildiktan sonra oluyor. Ucuncu karisma Denisovalilarla Okyanusyalilar arasinda, dorduncu karisma ise Neandertallerle Uzak Asyalilar arasinda oluyor. Seklin orijinali bu calismada [1].


Arastirmacilar son olarak antik homininlerden aktarilan genetik materyalin (yani DNA bloklarinin) buyuklugune bakiyorlar ve bu degerleri simulasyon sonuclariyla karsilastiriyorlar. Bu simulasyonlar antik homininlerle karisma senaryosu icermiyor; ama karismanin oldugu tarihlerden itibaren gunumuze kadar hayali DNA bloklari ureterek bu bloklari notral evrime ugratiyor. Sonuclar, antik homininlerden gecen DNA bloklarinin beklenenden daha kucuk oldugunu gosteriyor (ayni yastaki DNA bloklari icin belli bir uzunluktan daha buyuk bloklar simulasyon sonuclarina oranla gercek verilerde beklenenden daha az birikiyor). Arastirmacilar bu durumu, antik homininlerden gecen DNA’nin modern insanlar icin evrimsel acidan dezavantaj saglamis olabilecegine ve bu sebepten negatif secilime ugrayarak insan populasyonlarindan zamanla silinmis olabilecegine yoruyorlar. Ayrica Neandertallerden gecen bloklarin modern insan genomlarinda hic gorunmedigi bolgelerle Denisovalilardan gecen bloklarin hic gorunmedigi bolgelerin kesistigini gozlemliyorlar. Bu ise, ozellikle bu bolgelerde negatif secilimin kuvvetli olabilecegini gosteriyor (ya da soyle okuyabiliriz: Genomun bu bolgelerinde antik homininlerden aktarilan DNA’yi tasiyan bireylerin hayatta kalma ve ureme sansi, antik hominin DNA’si tasimayan bireylere oranla daha dusuktu).

Sonraki asamada arastirmacilar, genom uzerinde antik hominin DNA’si yonunden corak bolgelere teker teker bakiyorlar. Bu bolgelerde beyin gelisiminde rol alan birkac gen gozlemliyorlar. Bu sonuclar, beyin gelisimini ilgilendiren genlerde modern insanlara ozgu cesitlenmeler oldugunu ve bu cesitlenmelerin baska turlerden gelen katkiya karsi ozellikle hassas oldugunu gosteriyor olabilir (zira bu tur bir katki fonksiyonu bozucu etkilerde bulunabilir). Fakat arastirmacilar bu sonuclara dikkatle yaklasilmasi gerektigini oneriyorlar. Zira genom uzerinde modern insanlara ozgu baska yapisal sureclerin de (ornegin silinmelerin de) benzer sonuclar yaratabilecegini soyluyorlar.

Diger taraftan antik hominin DNA’sinin insan genomlarinda beklenenden daha yogun gorundugu bolgelere de bakan arastirmacilar, bu bolgelerde metabolizmayla ve bagisiklik sistemiyle ilgili birkac gen gozlemliyorlar. Bu genlerden ozellikle bazilarinda, antik hominin DNA’si iceren bloklar modern insan populasyonlarda yuksek frekanslara cikiyorlar (yani bircok bireyde gozleniyorlar). Bu sonuclar bir onceki paragraftakilerin aksine antik homininlerden gecen genetik materyalin secilim acisinden modern insanlara avantaj saglamis olabileceigini gosteriyor. Arastirmacilar daha kesin sonuclara ulasilabilmesi icin bu bolgeler hakkinda daha fazla calisma yapilmasi gerektigini soyluyorlar.


Basta bahsettigim iki calismanin digerinde [2] ise, 120 farkli insan populasyonuna ait 257 bireyin genomu dizileniyor. Bu 257 bireyden 20’si Okyanusyalilardan olusuyor. Yukarida anlatilan calismayla benzer bir motivasyonla arastirmacilar, modern insan genomlarinda antik hominin katkisina bakiyorlar.

Neandertallerden ve Denisovalilardan aktarilan DNA bloklarinin boylarini karsilastiran arastirmacilar, Denisovalilardan gecen bloklarin boylarinin ortalama olarak daha buyuk oldugunu gozlemliyorlar. Bu ise, Denisovalilarla yasanan karismanin daha yakin zamanlarda gerceklestigine isaret ediyor (zira rekombinasyon DNA bloklarini kirmaya yeterince zaman bulamamis). Neandertallerle Okyanusyalilar arasindaki karismanin yasini fosil verilere dayanarak 60.000 ila 50.000 yil onceye tarihleyen arastirmacilar, Denisovalilarla yasanan karismanin yasini ise DNA bloklarinin boylari arasindaki orana bakarak kabaca 54.000 ila 44.000 yil oncesine tarihliyorlar.

Daha sonra Denisovali katkisinin dunya uzerindeki dagilimina bakan arastirmacilar, onceki calismalari teyit edecek sekilde Denisovali katkisinin Okyanusya'da yogunlastigini ve o bolgeden uzaklastikca katkinin da duzenli olarak azaldigini gosteriyorlar. Bu sonuclar Denisovalilarla Okyanusyalilar arasinda yasanan bir karismaya isaret ediyor. Fakat ayni zamanda, Uzak ve Guney Asyali genomlarinda ufak da olsa bir Denisovali katkisi oldugunu da gosteriyorlar. Bu durum Okyanusya populasyonlariyla Uzak ve Guney Asya populasyonlari arasinda daha sonra yasanan gen akisinin sonuclarina isaret ediyor olabilecegi gibi (yani Denisovali DNA'si Okyanusyalilar vasitasiyla Asyalilara tasiniyor), bu iki Asya populasyonuyla Denisovalilar arasinda bir ikinci karisma senaryosuna da isaret ediyor olabilir. Arastirmacilar, bu hipotezi test etmek icin, Uzak ve Guney Asya populasyonlari uzerindeki Okyanusyali katkisiyla Denisovali katkisi arasindaki iliskiye (korelasyona) bakiyorlar. Sonuclar, Guney Asyalilarin Okyanusyali katkisiyla aciklanamayacak oranda biraz daha fazla Denisovali DNA'si tasidigini gosteriyor ama bir ikinci karisma senaryosuna isaret edecek kadar da guclu gorunmuyor.

Son olarak Denisovali ve Neandertal DNA'sinin genom uzerinde biriktigi bolgelere bakan arastirmacilar antik hominin DNA'sinin fonksiyonel bolgelerde daha az siklikta gorundugunu gozlemliyorlar. Bu durum, ozellikle X kromozomunda ve ozellikle testiste yogun anlatilan genler uzerinde daha belirgin gorunuyor. Aristirmacilar, bu sonuclarin modern insan-antik hominin melezlerinin ozellikle kisir olduguna isaret ettigini soyluyorlar ve bu sebeplerle, uremeyle ilgili genlerde antik hominin DNA'sinin daha guclu bir sekilde silindigini iddia ediyorlar. Bu sonuclarla dogrudan celismeyen; ama antik hominin DNA'sinin gen bolgelerinde ozellikle daha az gorunmesini baska sebeplerle aciklayan calismalar da var. Bu calismalar melezlerin kisir olmasini zorunlu bir varsayim olarak almiyor. Baska bir yazida bu calismalardan da bahsetmeyi umuyorum.

Ozgur


[1] http://science.sciencemag.org/content/early/2016/03/16/science.aad9416
     Makalenin ingilizce bir ozeti: http://www.sciencemag.org/news/2016/03/rich-sexual-past-between-modern-humans-and-neandertals-revealed


[2] http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(16)30247-0