P1:evrim tarihi 4 8

• 1800 Öncesi • 1800'ler • 1900'lerden Günümüze

Genetik Benzerlikler : Wilson, Sarich, Sibley ve Ahlquist

1950’lerde bir biyolog bir kuşun diğeri ile akrabalığını araştırmak için, onların anatomik benzerlik ve farklılıklarını dikkatli bir şekilde incelemek zorundaydı. Ancak bugün aynı problem üzerinde çalışan bir bilim insanı anatominin yanı sıra, anatominin de inşa edildiği direktifleri yollayan genetik şifreyi kullanabilir. DNA dizilimi nesiller arasındaki kalıtsal bağları oluşturur, dolayısı ile evrimsel akrabalıkları inceleyen bilim insanlarının gün be gün bu ilişkileri ortaya koyan DNA’ya yaklaşmaları hiç de şaşırtıcı değildir. Fakat bütün organizmaların genomlarının okunması DNA’nın 1950’lerde ki keşfinin hemen ardından gerçekleşmemiştir. Bilim insanları ufak adımlarla hedeflerine yaklaşmışlardır.

Bilim insanları öncelikle DNA ürünleri olan proteinleri inceleyerek gen dizilimlerine yoğunlaşmışlardır. Sonuçta eğer iki tür yakın olarak akraba ise benzer gen dizilerine sahip olmaları gerekmektedir, dolayısı ile benzer proteinler yapmalıdırlar. O yüzden 1970’lerden önce, evrim çalışmalarında proteinler genlerin yerine kullanılmışlardır.

Benzerliklerin bulunmasında antikorların kullanılması

Araştırmacıların protein benzerliğini değerlendirdiği yöntemlerden bir tanesi bağışıklık sisteminin yabancı proteinleri tanıma yeteneğinin kullanılması idi. Örneğin bir tavşanın bağışıklık sistemi bir insan proteinini yabancı bir protein olarak algılayacak ve o proteine özgü antikorlar yaparak saldırıya geçecektir. Aynı tavşan antikorları, benzer proteinlere tabi tutulursa (mesela şempanze proteinleri) muhtemelen yine saldıraya geçecektir. Bu iki yabancı protein birbirine ne kadar yakınsa, ikinci proteine karşı antikor saldırısı o kadar güçlü olacaktır. Bu tekniğin değişik çeşitleri 1904’ler gibi erken tarihlerde kullanıldıysa da, daha hassas yöntemler 1960’lar da geliştirilmişti. Bu hassas yöntemler, insanlar ile diğer insansı maymunların proteinleri arasındaki dikkat çeken benzerliği ortaya çıkarmıştır. Vincent Sarich (solda) ve Allan Wilson (sağda), diğer araştırmacıların çalışmalarından da yararlanarak; daha az protein benzerliği gösteren türlerin daha yakın zamanda ayrıldığı varsayımında bulunarak, insanların, şempanzelerin ve gorillerin tahmin edilenden çok daha kısa bir süre önce, sadece 5 milyon yıl önce, yaşamış ortak ataya sahip olduğunu öne sürmüşlerdir.

Zamanda geriye gidiş ve primatların soyoluş şeması bağışıklıkbiliminin verileriyle yapılmıştır.

Benzerliklerin bulunmasında DNA’nın kullanılması

DNA kimyası çalışan bilim insanları gerçek dizilimlere daha da yaklaşmışlardır. Charles Sibley (solada) ve Jon Alquist DNA-DNA melezleşmesi (sağdaki şema) denilen bir yöntemle evrimsel akrabalıkların araştırılmasında DNA kinetiğinin kullanılmasına öncülük etmişlerdir. Her DNA molekülü iki nükleotit zincirinden oluşur. Eğer bu zincirler ısıtılırsa biribirlerinden ayrılırlar, soğuduklarındaysa nukleotitlerin çekimleri zincirleri tekrar biribirine bağlar. Farklı türleri karşılaştırmak için, bilim insanları DNA’yı küçük parçalara keserler, zincirleri biribirinden ayırır ve DNA’ları karıştırırlar. İki farklı türün DNA’sı biribirine bağlandığında, türlerin genetik farklılıkları nedeniyle tam olarak biribirine uymaz. Farklılık fazlalaştıkça DNA zincirleri arasındaki bağ da zayıflar. Bu zayıf bağlar çok az bir ısı ile kırılabilirken, daha yakın türlerin DNA’larının oluşturduğu bağlar için daha yüksek ısı gerekir.

DNA melezleşmesi farklı türlerin DNA’larının ne kadar benzer olduğunu ölçebilir. Benzerlik arttıkça DNA melezleri daha yüksek sıcaklıkta erirler. Bu teknik primatların akrabalık derecelerinin anlaşılması için uygulandığında; şempanzelerin insanlara, orangutanlardan ya da gorillerden daha yakın olduğunu ortaya koymuştur.

DNA-DNA melezleşmesi verileriyle insan ve yakın akrabaları arasındaki evrimsel ilişki hipotezleştirmesi.

DNA dizilimini otomatik olarak yapan makina(PCR). Bu dizilimler kolayca evrimsel araştırmalar için kullanılır.

DNA dizileme

İlk DNA dizileme yöntemleri 1970lerde keşfedilmişti ancak dizileme için hazır, saf DNA üretmek zordu, bu da DNA dizilim okuma işini, dizi elde etmek için kullanılan dolaylı yöntemlere göre daha zahmetli ve zaman alıcı hale getiriyordu. Fakat 1980’lerin sonunda, bilim insanları çok küçük miktardaki DNA’nın çok çok fazla kopyasının yapılmasını sağlayan bir yöntem geliştirdiler, bu keşif DNA dizilimi okuma üzerine yapılan çalışmalarda bir patlamaya yol açtı. Araştırmacılar, evrimsel akrabalık çalışmalarında dizilimlere ciddi bir kanıt kaynağı olarak güvenmeye başladılar.

Genlerin diziliminin okunması her geçen gün daha kolay hale gelir görünmektedir. On yıl önce, 10 baz çiftinin dizilimini okumak bir saat sürebilirdi. Bugün sıradan bir laboratuvar 100 baz çiftinin bir saat içerisinde dizilimini okuyabilir, son teknolojiye sahip yerler ise bir dakika da yüzlerce baz çiftinin dizilimini okuyabilirler. Şu anda genetik şifrenin içerisinde yüzüyoruz; insan genomunun temel bir haritasına sahibiz, başka pek çok organizmanın genomlarını biliyoruz. Fakat DNA dizilimi tek başına biyologların sorularını cevaplamaktan uzaktır ve bir genin dizilimini bilmek, onun aslında ne yaptığını ve nasıl yaptığını bilmek anlamına gelmiyor. DNA dizilimi sadece evrimsel akrabalıkların aydınlatılması için kullanılan kanıtlar sağlar. Örneğin, insan ve şempanze DNA’ları %98 aynıdır ve genetik dizilimi okuma bize bu ufak farklılıkların nerelerde olduğunu söyleyebilir. Ama anatomi, davranış çalışmaları ve gelişimsel çalışmalar aynı zamanda farkılılıklarımızı, benzerliklerimizi ve ortak evrimsel tarihimizi derinlemesine anlamak için çok önemli veriler sunar.

21. Yüzyıl İçin Evrim ve Gelişme: Stephen Jay Gould

Ana Sayfa

Sarich fotoğrafı UC Department of Anthropology, Berkeley; Wilson fotoğrafı Allan Wilson Centre for Molecular Ecology and Evolution; Sibley fotoğrafı Thayer Birding Software; PCR Sequenom alınmıştır.