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 izlerini ariyor.

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

27 Malenezyali genomunda %1.9 ila 3.4 arasinda Denisovali katkisi tespit ediliyor  (f4 istatistigi sonuclari). Baska bir istatistik (S* istatistigi) Denisovalilardan ve Neandertallerden gecen genetik materyali Malenezyali genomlari uzerinde haritaliyor. Boylece ilk analizde oran olarak tahmin edilen antik hominin katkisi genom uzerinde bloklar halinde gosterilebiliyor. Dahasi bu bloklarin Denisovalilardan mi yoksa Neandertallerden mi gectigini de tahmin edebiliyor arastirmacilar . Bu yontemle su sonuclara erisiyorlar:

-Avrupali genomlarinda Neandertal katkisi gorunurken Denisovali katkisi gorunmuyor.

-Malenezyali genomlarinda hem Neandertal hem de Denisovali katkisi gorunuyor.

Malenezyali genomlarda genom basina 104 milyon baz (nukelotit cifti) buyuklugunde antik hominin DNA’si tespit ediliyor (bir insan genomunda uc milyar cift nukleotit var). Bu 104 milyon bazin 48.9 milyonu Neandertallerden miras kalmisken 42.9 milyonu Denisovalilardan miras kaliyor (12.2 milyon bazin Neandertal kaynakli mi yoksa Denisovali kaynakli mi oldugu ise kestirilemiyor). 

Arastirmacilar diger populasyonlara baktiklarinda, Uzak Asyalilarda genom basina ortalama 65 milyon baz antik hominin katkisi tespit ediyor. Guney Asyalilar icin bu 55.2 milyon bazken Avrupalilarda 51.2 milyon baz olarak tespit ediliyor. Guney Asyalilar ve Uzak Asyalilarda gorunen cok kucuk oranlarda (%1’den az) Denisovali katkisi disinda, bulunan DNA dizilerinin bu haplotiplerin hepsinin Neandertal kaynakli oldugu gorunuyor.

Populasyonlar arasi paylasilan antik hominin DNA dizilerine bakildiginda bir ortak karisma oykusu cikiyor ortaya:

-Malenezyalilara kiyasla, Avrupali, Guney Asyali ve Uzak Asyalilar ekstra Neandertal katkisi tasiyorlar,

-Guney Asyalilar ve Avrupalilar Neandertal karismasi bakimindan ortak bir gecmise sahipler ve

-Uzak Asyalilar, Guney Asyalilar ve Avrupalilara kiyasla bir sefer daha Neandertallerle karismislar.

Bu sonuclar bir butun olarak modern insanlarin en az 3 ayri dalga halinde Neandertallerle karistiklarini gosteriyor. Denisovalilarla olan karisma dalgasini da 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 karismalarin yaslarini hesaplayabilmek icin antik homininlerden aktarilan genetik materyalin (yani DNA bloklarinin) buyuklugune bakiyorlar ve bu degerleri simulasyon sonuclariyla karsilastiriyorlar. Simulasyonlar 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 dezavantajli olduguna yoruyorlar. Bu tur haplotiplerin negatif secilime ugrayarak insan populasyonlarindan zamanla silinmesi beklenir. Ayrica Neandertallerden gecen bloklarin modern insan genomlarinda hic gorunmedigi bolgelerle Denisovalilardan gecen bloklarin hic gorunmedigi bolgelerin kesistigini gozlemleniyor. Bu ise, ozellikle bu bolgelerde, negatif secilimin guclu oldugunu gosteriyor.

Genom uzerinde antik hominin DNA’si bulunmayin bolgelere teker teker bakan arastirmacilar bu bolgelerde beyin gelisiminde rol alan genler gozlemliyor. Yani bu genler icin hic antik hominin katkisi gozlemlemiyoruz. Genomun o bolgelerine antik homininlerden aktarilan DNA zamanla silinmis. Bu durumun olasi bir aciklamasi soyle: Beyin gelisimini ilgilendiren genlerde modern insanda kendine ozgu cesitlenmeler oldu ve bu cesitlenmeler insan evrimi icin o kadar onemliydi ki baska turlerden gelen genetik katkiya karsi hic tolerans gostermediler (zira bu tur bir katki fonksiyonu bozucu etkilerde bulunacakti). Arastirmacilar gene de bu sonuclara dikkatle yaklasilmasi gerektigini soyluyorlar. Zira genom uzerinde modern insanlara ozgu baska yapisal degisiklerin de de (ornegin 'inversion'lar)  benzer genetik oruntuler yaratabilir.

Diger taraftan antik hominin DNA’sinin insan genomlarinda beklenenden daha yogun gorundugu bolgelere de bakan arastirmacilar, bu bolgelerde metabolizmayla ve bagisiklik sistemiyle ilgili genler gozlemliyor. Bu genlerin bazilari icin antik hominin DNA’si iceren bloklar, modern insan populasyonlarinda yuksek frekanslara cikmis gorunuyor (yani bircok bireyde gozlemleniyor). Bu sonuclar bir onceki paragraftakilerin aksine antik homininlerden gecen genetik materyalin secilim acisinden modern insanlara avantaj saglamis olabilecegini gosteriyor. 


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). Fosil verilere dayanarak  Neandertallerle Okyanusyalilar arasindaki karismanin yasini 60.000 ila 50.000 yil oncesine tarihleyen arastirmacilar, Denisovalilarla yasanan karismanin yasini ise DNA bloklarinin boylari arasindaki orana bakarak kabaca 54.000 ila 44.000 yil oncesine tarihliyorlar.

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 gosteriyor. Bu sonuclar Denisovalilarla Okyanusyalilar arasinda yasanan bir karismaya isaret ediyor. Ayni zamanda, Uzak Dogulu ve Guney Asyali genomlarinda cok kucuk oranlarda Denisovali DNA'si tespit ediliyor. Bu durum Okyanusya populasyonlariyla Uzak Dogu 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 Dogu ve Guney Asya populasyonlarinda tespit edilen Okyanusyali katkisiyla Denisovali katkisi arasindaki iliskiye (korelasyona) bakiyorlar. Sonuclar, Guney Asyalilarin Okyanusyali katkisiyla aciklanamayacak oranda biraz daha fazla Denisovali DNA'si tasidigini gosteriyor ama bu, bir ikinci karisma senaryosuna isaret edecek kadar guclu gorunmuyor.

Denisovali ve Neandertal DNA'sinin genom uzerinde biriktigi bolgelere bakan arastirmacilar antik hominin DNA'sinin fonksiyonel bolgelerde daha nadir gorundugunu gozlemliyor. Bu durum, ozellikle X kromozomunda ve testiste yogun anlatilan genler uzerinde daha belirgin gorunuyor. Aristirmacilar, bu sonuclarin modern insan-antik hominin melezlerinin kisir olduguna isaret ettigini soyluyor 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