19 Ocak 2017 Perşembe

Sempanzelerle Bonobolarin Karisma Oykuleri


Gecen yilin sonlarina doğru yayinlanan bir çalışma (Kasim 2016), sempanze ve bonobolarin populasyon öyküleriyle ilgili cok ilginc bulgulara ulaşıyor. Bu bulgular arasında bonobo ve sempanzelerin tipki modern insanlar ve Neandertaller gibi birbirleriyle karışmis olduklari da var. Gorunen o ki bonobolarla sempanzeler yakin evrimsel tarihlerinde en az iki sefer karışmışlar ve bu karışmalar sonucunda bonobolardan sempanzelere doğru gen akisi gerçekleşmiş.

10 ayri Afrika ülkesinden 75 bonobo ve şempanzenin genomlarini dizileyen arastirmacilar, bu verilerle sempanze ve bonoboların populasyon öykülerini yeniden yaziyorlar. Daha onceki çalışmalara dayanilarak sempanzelerin 4 ayri altture ayrildiklari biliniyordu. Bu dort alttur, bati, Nijerya-Kamerun, merkez (Central) ve dogu sempanzeleri olarak biliniyor (sekil 1). Genetik verilere bakildiginda en fazla genetik cesitliligin merkez sempanzelerinde oldugunu goruyor arastirmacilar. Bu da, merkez sempanzelerinin evrimsel olarak daha buyuk populasyonlara (effective population size) sahip olduklarina isaret ediyor. Diger altturler ise daha once genetik darbogaz[1] gecirdiklerine dair sinyaller gosteriyorlar. 

Sekil 1. Sempanze ve bonobolarin Afrika kitasindaki yayilimi. Mavi, bati sempanzelerini, kirmizi, Nijerya-Kamerun sempanzelerini, yesil, merkez sempanzelerini, mor, bonobolari, turuncu, dogu sempanzelerini gosteriyor. Seklin orijinali burada.   

Ellerindeki ornekleri genetik verilere gore gruplandiran arastirmacilar, ayni alttur icinde farkli bolgelerde yasayan sempanzelerin ait olduklari bolgelere gore gruplandiklarini goruyorlar (sekil 2). Bu sonuclarin koruma calismalarina dogrudan etkisi var. Kacakcilarin elinden canli olarak kurtarilan ya da hayvanat bahcelerinden dogaya geri birakilan sempanze ve bonobolarin ait olduklari popülasyonlar genetik verilere bakilarak tahmin edilebilir anlamina geliyor bu sonuclar. Koruma calismalarinin potensiyel sıkıntılarından birisi, kurtarilan bir bireyin ait olmadigi bir populasyona yerleştirilme riski. Bu durum, yerlestirilen bireyin hayatta kalma sansini dusurebilecegi gibi alici populasyonun cevresine uyumunu da bozabilir. Zira yerlestirilen birey kendisiyle beraber "yabanci genleri" de beraberinde tasiyabilir. Bu calismayla bu tur olumsuz sonuclardan kacinmak mumkun.

Sekil 2. Dogu ve merkez sempanzeleri ait olduklari cografyalara gore ayriliyor. Dogu sempanzeleri, turuncular, yukaridaki sekil; merkez sempanzeleri, yesiller, asigidaki sekil. Seklin orijinali burada.

Calısmanın bir diğer onemli sonucu, merkez, doğu, ve Nijerya-Kamerun şempanzelerinin bati şempanzelerine oranla bonobolarla daha fazla genetik çeşitlilik (turemis alel) paylasmaları (sekil 3). Bu paylasilan turemis aleller bonobolarda görece yüksek frekansta gorunurken, bati şempanzeleri haric şempanze populasyonlarında görece dusuk ve orta frekanslarda gorunuyor. Bu sonuçlar, bonobolardan merkez, doğu ve Nijerya-Kamerun şempanzelerine doğru gen akisi olduğu gösteriyor. Zira bir karisma senaryosunda donor popülasyonda (bonobolar) yüksek frekansta görünen alellerin alici popülasyona geçmesi, dusuk frekansli alellere gore daha olasi. Ayrica, karisma sonrasi alici popülasyona 
 (sempanzeler) gecen aleller, bu geçiş anindan itaberen alici popülasyonda görece dusuk frekanslarda goruneceklerdir. Cunku donor popülasyondan alici popülasyona karısan bireylerin sayıca az olması, dolayisiyla gorece dusuk frekansta genetik cesitliligi alici populasyona aktarmalari beklenir.


Sekil 3. Merkez, dogu ve Nijerya-Kamerun sempanzeleri, bati sempanzelerine kiyasla bonobolarla daha fazla turemis alel paylasiyor. Bu ise bonobolarla merkez, dogu ve Nijerya-Kamerun sempanzeleri arasinda gen akisi olduguna isaret ediyor. Central, merkez sempanzeleri, Eastern, dogu sempanzeleri, NC, Nijerya-Kamerun sempanzeleri, Western, bati sempanzeleri. Seklin orijinali burada.

Arastirmacilar, bonobolardan şempanzelere gen akisi olduğunu saptadiktan sonra, şempanze genomlarinda bonobo DNA’sina benzeyen DNA parçalarına (haplotipler) bakıyorlar.  Bu tur DNA parcalarinin merkez şempanzelerin genomunun kabaca %2,4’unu olusturdugunu goruyorlar. Bu oran, doğu ve Nijeya-Kamerun şempanzelerinde ise daha dusuk gözüküyor. Arastirmacilar bu sonuclari simülasyonlarla da test ediyorlar. Sadece karisma senaryosu içeren simülasyonlar, gerçek verilerde görünen oruntuleri tekrarlayabiliyor (sekil 3).


Sekil 4. Karisma senaryosu iceren simulasyonlar, icermeyen simulasyonlara gore gercek verilerdeki oruntulere daha cok benziyor. Yukaridaki sekil, gercek verileri, ortadaki sekil, karisma senaryosu icermeyen simulasyonlarin sonuclarini, asagidaki sekil ise karisma senaryosu iceren simulasyonlarin sonuclarini gosteriyor. Sekiller, merkez ve bati sempanzelerinin genomlarinda bonobolara en cok benzeye yerlerde, bu iki alttur arasindaki mesafeye bakiyor. Bir karisma durumunda, bonobolara en cok benzeyen genom bolgelerinin ayni zamanda bu iki sempanzenin birbirine en uzak olduklari bolgeler olmasi beklenir. Zira, yukaridaki ve asagidaki sekillerin sol taraflarinda (yani sempanzelerin bonobolara en cok benzedikleri yerlerde) yesil cizginin daha yukarida oldugunu (yani merkez sempanzelerinin bati sempanzelerinden daha fazla ayristigini) goruyoruz. Central, merkez sempanzeleri, Western, bati sempanzeleri. Seklin orijinali burada.      

Sempanze genomlarindaki bonobo-benzeri DNA parçalarına yakindan bakan arastirmacilar, merkez şempanzelerinde diğer uc şempanze alttüründe görünmeyen cok sayida bonobo-benzeri DNA parcasi goruyorlar. Ayrica, bu DNA parcalari genomun geri kalanina oranla daha az korunmuş gorunuyor. Bu da bonobolardan şempanzelere gecen genlerin cogunlukla herhangi bir evrimsel avantaj tasimadigina işaret ediyor -aksi takdirde daha fazla korunmalari beklenirdi.

Arastirmacilar son olarak bonobolarla şempanzeler arasindaki karismanin yasini tahmin etmeye calisiyor. Bonobolardan şempanzelere geçtiği dusunulen DNA parcalarini hem bonobo hem de şempanze DNA’lariyla karsilastiran arastirmacilar[2], bonobolarla merkez ve doğu şempanzelerinin atalarinin 550.000 ila 200.000 yil once bir kez karistigini; ve bunu takiben 200,000 yil ile 100,000 yil once ikinci bir defa bonobolardan merkez şempanzelerine gen akisi olduğunu buluyorlar. Nijerya-Kamerun şempanzelerindeki karisma sinyallerini ise sempanzeler arasindaki ikincil karismalara bağlıyorlar. Bu grift karisma oykulerinin bir özetini asagidaki sekilde (sekil 5) görebilirsiniz.


Sekil 5. Sempanze ve bonobolarin populasyon oykuleri. Bonobolardan sempanzelere en azindan iki defa gen akisi gerceklesmis. Ayrica, sempanze altturleri arasinda da gen akisi var. Central, merkez sempanzeleri, Eastern, dogu sempanzeleri, NC, Nijerya-Kamerun sempanzeleri, Western, bati sempanzeleri; Bonobos, bonobolar. Seklin orijinali burada.

Ozgur



[1] Genetik darbogaz, bir populasyonun ani sekilde kuculmesi sonucu, o populasyondaki genetik cesitliligin ciddi oranlarda azalmasina deniyor. 



[2] Arastirmacilar bonobolardan şempanzelere gecen DNA parcalarinin yasini hesaplarken “coalescent” teoriden (“coalescent” turkceye birleşme diye cevirilebilir) yararlanıyor. Coalescent teori, her iki farkli DNA parçasının evrimlerinin bir noktasinda ortak bir ataya sahip olduklarini varsayar. Bu ortak atanin en son ne zaman gorundugunu ise iki DNA parcasi arasindaki genetik cesitliligin miktarina bakarak cikarsar. Zira bu iki DNA parcasi, ortak atalarindan ayrildiktan sonra farkli popülasyonlarda evrilecekler ve rastgele genetik çeşitlilik biriktireceklerdir. Bu iki DNA parcasi arasinda biriken genetik cesitliligin miktari da ayrismalarindan bu yana gecen zamanla orantili olacaktır. Yani, iki DNA parcasi arasindaki genetik cesitliligin miktari bize ayrismalarindan bu yana gecen zamani verir.