Bilim insanları kedilerin evrimine odaklandı

Araştırmacıların birkaç kedi türünün genomlarını karşılaştırdığı yeni bir proje, kedi genomlarının neden primatlar gibi diğer memeli gruplarına göre genetik çeşitlilik açısından neden daha düşük bir karmaşıklık (DNA bölümlerinin yeniden düzenlenmesi gibi) taşıma eğilimi sergilediğini anlamamıza yardımcı oluyor. Araştırma ayrıca kedi DNA’sının hangi bölümlerinde hızlı evrimleşmenin en muhtemel olduğuna ve bunların tür farklılaşmasında nasıl bir rol oynadığına da ışık tutuyor.

KEDİLER NASIL FARKLI TÜRLERE EVRİMLEŞTİ?

Populer Science Türkçe’nin aktardığına göre Texas A&M Üniversitesi Veterinerlik Tıbbı & Biyomedikal Bilimler Fakültesinde (VMBS) çalışan araştırmacılar ve disiplinlerarası ortaklardan oluşan bir araştırma takımı, kedi evriminin tarihiyle ilgili kedilerin (aralarında aslanlar, kaplanlar ve evcil kedilerin de bulunduğu bilindik türler dahil) farklı türlere nasıl evrimleştiğini açıklayan yeni bilgiler ortaya çıkarmış ve kedilerdeki farklı genetik değişimlerin, avların kokusunu alma kabiliyeti gibi hayatta kalma becerileriyle nasıl ilişki sergilediğine ışık tutmuşlar.

Kasım ayında Nature Genetics bülteninde yayımlanan ve birkaç kedi türünün genomlarının karşılaştırıldığı proje, araştırmacıların kedi genomlarının primatlar gibi diğer memeli gruplarından neden daha düşük karmaşıklıkta genetik varyasyon (yeniden sıralanan DNA bölümleri gibi) içermeye eğilim gösterdiğini anlamasına yardımcı oluyor. Araştırma ayrıca kedi DNA’sının hangi bölümlerinde hızlı evrimleşmenin en muhtemel olduğuna ve bunların tür farklılaşmasında nasıl bir rol oynadığına da ışık tutuyor.

VMBS’de çalışan ve kedi evriminde uzmanlaşmış bütüncül veterinerlik biyobilimler profesörü Dr. Bill Murhpy, “Hedefimiz kedilerin nasıl evrimleştiğini ve kedi türleri arasındaki özellik farklılıklarının genetik temelini daha iyi anlamaktı” diyor. “Kedilerin genomik haritalarını daha eksiksiz oluşturmamıza imkan sağlayan bazı yeni teknolojilerden faydalanmak istedik.

“Bulgularımız kedi hastalıkları, kedi davranışları ve kedi koruma üzerinde çalışan kişilere kapı aralayacak” diyor Murhpy. “Her bir kedi türünü eşsiz yapan genetik farklılıkları daha eksiksiz biçimde anlayarak çalışacaklar.”

Bilim insanlarının daha iyi anlamaya çalıştığı şeyler arasında, kedi kromozomlarının (kürk rengi, boyut ve duyusal kabiliyetler gibi özellikler için genetik bilgi içeren hücre yapıları) neden diğer memeli gruplarına kıyasla istikrarlı olduğu da var.

“Kedi kromozomlarının türler genelinde birbirine çok benzediğini bir süredir biliyoruz” diyor Murhpy. “Örneğin aslanların ve evcil kedilerin kromozomları neredeyse hiç farklı değil. Büyük maymunlarda bulunanlara kıyasla daha düşük miktarda tekrarlama, yeniden dizilim ve diğer varyasyon türlerinin olduğu görülüyor.”

Bu tür bir genetik çeşitlilik, primat sınıfında insanlar ve büyük maymunlar da dahil olmak üzere farklı türlerin evrimleşmesine yol açmış.

“Büyük maymun genomları parçalanmaya ve yeniden dizilenmeye eğilim gösteriyor; insan genomlarında bile çok istikrarsız bölgeler var” diyor Murhpy. “Bu varyasyonlar, belli bireyleri otizm ve başka nörolojik bozukluklar gibi genetik durumlara eğilimli hale getirebilir.”

Murhpy’nin keşfettiğine göre kediler ve maymunlar arasındaki bu değişkenliğin anahtarı, bölümsel tekrarlar şeklinde adlandırılan bir şeyin sıklığı gibi görünüyor; yani DNA kısımlarının, genomun başka yerlerinde bulunan diğer DNA kısımlarıyla yüksek oranda benzerlik gösteren kopyalarının.

“Primat genomunu araştıranlar, bu kısımsal tekrarları kromozomlardaki dizilim tekrarlarıyla ilişkilendirmeyi başarmıştı” diyor. Örneğin DNA’nızda kısımsal tekrarlar ne kadar fazlaysa, kromozomların yeniden sıralanması da o kadar muhtemel olur.

“Kedi türlerine ait büyük miktarda genom karşılaştırdığımızda, kedilerde diğer memeli gruplarında bulunan kısımsal farklılıkların yalnızca ufak bir kısmının bulunduğunu keşfettik; primatlarda bu tekrarlardan yedi kat daha fazla var. Bu büyük bir farklılık. Artık kedi genomlarının neden daha istikrarlı olduğunu anladığımıza inanıyoruz” diyor.

“Görünüşe göre genetik yeniden dizilimlerin çoğunun gerçekleştiği X kromozomunun merkezinde büyük bir bölge var” diyor Murhpy. “Aslında bu bölgede DXZ4 adı verilen belli bir tekrarlı element var ve bulgular bize bunun çoğunlukla en az iki kedi türünün; evcil kedi ve orman kedisinin genetik izolasyonundan sorumlu olduğunu söylüyor.”

Murhpy, DXZ4’ü bir uydu tekrarı şeklinde adlandırıyor; kürk rengi gibi fiziksel bir özelliği kodlayan tipik bir gen değil. Daha ziyade, X kromozomunun üç boyutlu yapısına yardımcı oluyor ve muhtemelen kedilerin türleşmesinde de önemli bir rol oynamış.

Murhpy şöyle açıklıyor:

“Kesin işleyişi halen bilmiyoruz fakat tüm bu kedi genomlarını karşılaştırarak, DXZ4’ün diğer tüm türler karşısında bir türdeki evrimleşme hızını daha iyi ölçebiliyoruz. Öğrendiğimize göre DXZ4, kedi genomunun en hızlı evrimleşen kısımlarından biri; genomun geri kalanının yüzde 99,5’inden daha hızlı evrimleşiyor”

“Mutasyon geçirme hızı sebebiyle DXZ4’ün neden muhtemelen türleşmeyle bağlantılı olduğunu gösterebiliyoruz” diyor Murhpy.

YAKALANMASI ZOR GENLERİ KOKLAMAK

Yeni ve yüksek ölçüde detaylı genom dizilimleri kullanan araştırma takımı; kedilerde koku tespitini, sosyal davranıştaki çeşitliliği ve kedilerin çevreleriyle olan ilişkisini yöneten koku alma genlerinin sayısı arasında daha net bir bağlantı da ortaya çıkarmış.

“Kediler avlarını tespit etmek için büyük oranda kokuya bel bağlayan avcılar olduklarından, koku duyuları kim olduklarının epey önemli bir parçası niteliğinde” diyor:

Kediler çok çeşitli bir familya ve biz de genetik varyasyonun, farklı kedi türlerinin farklı ortamlarındaki koku alma kabiliyetlerinde nasıl bir rol oynadığını hep anlamak istemiştik.

“Aslanlar ve kaplanlar, feromonların tespitiyle ilişkili belli koku genleri arasında epey büyük bir farklılık sergiliyor. Bunlar, farklı hayvanların kimlik, bölge veya tehlike konusunda bilgi aktarmak üzere çevreye yaydığı kimyasallar” diyor Murhpy.

“Bu büyük farklılığın, aslanların aile gruplarıyla yaşayan çok sosyal hayvanlar olması ve kaplanların yalnız bir yaşam şeklinin bulunmasıyla alakalı olduğunu düşünüyoruz. Aslanlar sürekli diğer aslanların etrafında oldukları için feromonlara ve diğer koku maddelerine kaplanlar kadar bel bağlamıyor olabilir. Bu gen tiplerinin genomlarında daha düşük miktarda olması da bunu yansıtıyor.”

Diğer taraftan kaplanların, çok büyük bölgeler boyunca eş bulmanın yanısıra ufak avların kokusunu da almaları gerekiyor.

“Kaplanların genelde büyük koku ve feromon reseptör repertuarları var” diyor Murhpy. “Bunun bölgelerinin boyutuyla ve yaşadıkları ortamların çeşitliliğiyle doğrudan bağlantılı olduğunu düşünüyoruz.”

Diğer yandan evcil kediler, geniş çapta bir koku geni kaybetmiş gibi görünüyor.

“İnsanlarla yaşadıkları için ihtiyaç duydukları şeyi bulmak amacıyla o kadar uzağa gitmeleri gerekmeseydi, doğal seçilimin o genleri muhafaza etmeyecek olması kulağa mantıklı geliyor.”

Murhpy projedeki en sevdiği örneğin, Güneydoğu Asya’da yaşayan ve sucul ortamlara uyum sağlamış vahşi bir kedi türü olan balıkçı kedinin koku reseptörleri olduğunu söylüyor.

“Balıkçı kedilerde sudaki koku maddelerini tespit etmeye yarayan pek çok genin korunduğunu göstermeyi başardık ki bu, karasal omurgalılarda oldukça nadir bir özellik.” diyor. “Tüm diğer kedi türleri bu özel genleri zamanla kaybetmiş ancak balıkçı kedilerde hâlâ var.”

Kedilerdeki koku genleriyle ilgili bu yeni bilgi, üçlü gruplama adı verilen ve araştırmacıların bir genomun en zor bölgelerini dizilemesine olanak sağlayan yeni bir genom dizileme yaklaşımı sayesinde mümkün olmuş.

Bu yeni teknoloji, anne ve babadan gelen DNA’ları ayrıştırmayı da çok daha kolay hale getiriyor.

“Üçlü gruplama ile artık bir F1 melezinden (DNA’sı farklı türlere ait ebeveynler arasında 50-50 ayrılmış bir hayvan) DNA alabiliyor ve anne ile baba kaynaklı DNA’lı temiz bir şekilde ayrıştırabiliyor, böylelikle her ebeveyn türü için bir tane olmak üzere iki bütün DNA seti elde ediyorsunuz” diyor Murhpy. Bu işlem çok daha basit ve sonuçlar daha eksiksiz.”

Projede varılan en önemli kanılardan biri de kedi türlerinin pek çok yönden benzer olabilse de farklılıklarının önem taşıması.

“Bu farklılıklar bize bu hayvanların doğal ortamlarına nasıl mükemmel şekilde uyum sağladığını gösteriyor” diyor Murhpy. “Birbirlerinin yerine geçemezler ve bu bilgi, türleri doğal yaşam alanlarında korumak veya oralara geri döndürmek için çalışan koruma gönüllüleri ve diğer kişiler için kıymetli bir bilgi.

“Örneğin Sumatra ve Sibirya’daki kaplanların aynı olduklarını varsayamazsınız. İçinde yaşadıkları çevre çok farklı ve bu kaplan popülasyonlarında muhtemelen bu çok farklı yerlerde hayatta kalmalarına yardımcı olacak özel genetik adaptasyonlar gelişmiş.”

Bilim insanları için bir araya gelmesi en zor genomların bölümlerinin belki de bağışıklık ve üreme gibi hayati bedensel sistemleri anlamanın anahtarı olabileceğini fark etmek de önem taşıyor.

“Dizilmesi ve çalışması zor olan tek genler koku genleri değildi. Bilim insanları bağışıklık ve üreme genlerini dizilemede de zorlanmıştı, bu yüzden önceki çalışmalarda bu tür bilgiler yoktu. Bu bakımdan kediler, insanlar veya herhangi bir türdeki genetik durumu tüm bu parçalar olmadan incelemeye çalıştığınızı düşünün; bu yüzden genomları eksiksiz şekilde birleştirmek önem taşıyor” diyor Murhpy.

Murhpy ve araştırma takımı şimdilik bu en ileri genom dizileme ve birleştirme teknolojilerini kedi genomlarına uygulamaya devam ederek, kedilerin dünyasıyla ilgili mümkün olduğu kadar bilgi açığını doldurmaya çalışacak.