1 Mayıs 2014 Perşembe

Hepimiz biraz Neandertaliz



 Bu yazi Bilim ve Gelecek dergisinin 121. sayisinda ayni baslik ile yayinlanmistir.

Geçen Ocak ayında Nature dergisinde yayımlanan bir makale günümüz insanlarının ne kadar Neandertal geni taşıdığını haritalandırdı. Üstüne üstlük Afrika dışında kalan bölgelerde yaşayan bizlerin sahip olduğu Neandertal genlerinin bu bölgelerin çevresel faktörlerine uyum sağlamada bizleri daha başarılı kıldığını öne sürdüler. Kısacası hepimiz biraz Neandertaliz ve onlara çok şey borçluyuz.

Benzer prehistorik zamanlarda aynı coğrafyada yaşamış olan ve farklı türlere atfedilen atalarımızın birbirleri ile olan ilişkileri hep merakımızı uyandırdı. Birbirleri ile karşılaştılar mı, karşılaştılarsa ne yaptılar? Bugüne kadar yapılan kurguların ve canlandırmaların çoğu ya birbirleri ile savaştıkları ya da seviştikleri yönünde. Ya hayatta kalma mücadelesinde birbirlerini rakip olarak gördüler ve savaştılar ya da içlerinden kimi cesaretli bireyler sevişmeyi tercih etti. Nedense güncel algılarımız onlara sadece bu iki ihtimali yaşama şansı bırakıyor. Bu heyecanlı tartışmaların çoğu Neandertaller ve çağdaşı modern insan arasındaki karşılaşma ve melezleşme üzerine odaklanıyor. Çünkü bu iki tür aynı zamanda çok yakın yaşam alanlarını paylaştılar ve karşılaştılar. Gelin savaştılar mı yoksa seviştiler mi birlikte tartışalım.

İnsan evriminde soru işaretlerinin yoğunlaştığı temel basamaklar genel olarak şöyle özetlenebilir: Yaklaşık 6 milyon yıl önce şempanze ile paylaştığımız ortak atadan gerçekleşen evrimsel ayrışma, beraberinde dik yürümenin evrimi ve bu değişimde rol almış türler. Ardından 2,5 ile 3 milyon yıl arasında kalan dönemde bu erken insanlardan (australopithecuslar) Homo cinsinin (taksonomik olarak bizlerin içinde yer aldığı grup) evrimleşmesi, beyin hacminde meydana gelen artış ve taş alet üretimi gibi hem biyolojik hem de kültürel evrimsel değişimleri içeren süreç. Yaklaşık 1,8 milyon yıl önce Homo erectus atamızın Afrika’dan Avrasya’ya olan göçü ve Homo türlerinin Avrasya’ya yayılışı, Homo heidelbergensis’in evrimleşerek bize yani Homo sapiens ve Neandertal insanı Homo neanderthalensis’e atalık etmesi sayılabilir. Ancak son zamanlarda bu önemli evrimsel değişim süreçlerinde kaç farklı türün yer aldığı tartışmaların odağını oluşturuyor. Özellikle günümüze yakın, binyıllar ile tarihlendirilen dönemlere ait fosil kalıntılarda korunmuş atasal DNA materyalinin elde edilmesi ile oluşturulan genetik bilgi bizlere bu dönemlerde kaç farklı tür yaşamış olabileceği konusunda önemli kanıtlar sunuyor. Yaklaşık 200 bin ile 28 binyıl arasında kalan dönemde Avrupa, Orta Asya ve güneybatı Asya’da yaşamış olan Neandertallere ait fosil kalıntılardan elde edilen neredeyse bütüne yakın gen haritası, o türün bizler ile olan genetik benzerliğini aydınlatıyor. Aynı zamanda yeni keşiflerden elde edilen atasal DNA bilgileri bizlere yakın dönemde bizden ve Neandertallerden başka insan türlerinin de yaşamış olabileceğini gösteriyor.

İlk Neandertal fosili keşfedildiği günden günümüze paleoantropologlar bu fosil insanın günümüz insanıyla aynı tür içerisinde yer alıp almadığını tartışıyorlar. Bilim ve Gelecek dergisinin 118. sayısında “Dmanisi Fosil Keşifleri ve Erken İnsanların Evrimsel Geçmişi” başlıklı yazıda, yaşayan türler ile fosil (yok olmuş) türlerin taksonomik tanımlamalarının çok farklı süreçler içerdiğinden söz etmiştim. Yaşayan canlıları çalışan biyologlar ve taksonomistler çoğunlukla doğal yaşam alanlarında birbirleri ile çiftleşip verimli yavrular üretebilen toplulukları biyolojik tür konsepti bağlamında tür olarak tanımlarlar. Buna karşın paleoantropologlar ve paleontologlar fosil materyal üzerinde evrimsel tür konsepti ya da filogenetik tür konseptini baz alarak, benzersiz morfolojik karakterleri çeşitli kompleks kriterlere göre değerlendirerek, analiz ederek tür tanımlaması yaparlar. Neandertal ve modern insanı farklı türler mi değil mi sorusu ile masaya yatırdığımızda, sadece paleontolojik perspektife göre tartışamayız, çünkü araştırmacılar iki türün de DNA materyalini elde etmeyi başardı. Bu durum işi düşündüğümüzden daha farklı bir platforma taşıdı. İsterseniz yavaş yavaş bu konuyu tartışmaya başlayalım.

Neandertaller günümüz modern insanına gerek morfolojik gerekse genetik olarak bildiğimiz en yakın insan türlerinden biri. Sokakta bir Neandertal görseniz ve insanların fiziksel özellikleri hakkında çok dikkatli bir gözlemci değilseniz, onun Neandertal olduğunu anlamanız güç olurdu. Neandertaller bize göre daha kısa ancak daha iri ve kaba yapılı insanlardı. Çetin çevre koşullarına karşı hayatta kalabilecek güçlü ve sağlam kemiklere, dayanıklı bir bedene, güçlü kaslara sahiptiler. Birçok lokalitede bulunan Neandertal kemiklerinden, bireylerin yaşarken birçok kez kemiklerinin kırıldığı ancak tekrar iyileştikleri ve yaşamaya devam ettikleri anlaşılıyor. Acıya ve darbelere karşı daha sağlam ve dayanıklı bir iskelete ve bedene sahiptiler. Buna karşın kullandıkları alet teknolojisi kesinlikle çağdaşı modern insana göre daha basit ve avlanma repertuvarı sınırlıydı. Neandertallerin sanatla uğraştıklarına dair görüşler var, ancak bunu direkt bağlantılandıran güçlü bir kanıt yok.

Neandertal insanı ve bizim türümüz Homo sapiens arasında genetik melezleşmenin gerçekleştiğine ve bizlerin ne kadar Neandertal geni taşıdığımıza dair kapsamlı çalışma geçen Ocak ayının son haftasına ait Nature dergisinde yayımlandı (Sankararaman ve diğ., 2014). Ayrıca 2014 Ocak ayının ilk haftasında Altay Dağları’nda bir lokaliteden keşfedilen Neandertal kadınına ait genom dizilimi de elde edildi (Prüfer ve diğ., 2014). Yine geçen Ocak ayı içerisinde günümüz insanlarında ne kadar Neandertal geni bulunduğuna dair bir çalışma da Science dergisinde duyuruldu (Vernot ve Akey, 2014). Bu makaleleri okurken ve bu yazının hazırlanması sürecinde kısa bir kaynak araştırması yaparken çok önemli yeni bir esere rastladım. İlk Neandertal genom çalışmalarına 90’lı yıllarda başlayan ve bugün Neandertal genom diziliminin neredeyse tamamen ortaya çıkarılması ile bu sürece damgasını vuran bir isim, Max Planck Enstitüsü Evrimsel Antropoloji Bölümü’nden (Almanya, Leipzig) araştırmacı Svante Pääbo’nun 11 Şubat 2014 tarihinde Basic Books Yayınevi tarafından Neanderthal Man; In search of lost genomes (Kayıp Genlerin Araştırılmasında Neandertal İnsanı) başlıklı kitabı yayımlandı. Hemen kitabın elektronik versiyonunu aldım okumak için, fakat henüz bitiremedim. Pääbo ilk çalışmalardan günümüze Neandertal insanına ait genetik bilgiye nasıl ulaşıldığının detaylı tarihini ve Neandertal insanı ile ilgili güncel tartışmaları büyük bir bilgi zenginliği ile anlatıyor, bu kitabı okumayı bitirmeden bu yazıyı kaleme almak beni rahatsız etse de, yeni çıkan makaleler üzerinden konunun güncelliği kaybolmadan yazmanın da değerli olacağını düşündüm.

Neandertallerden bize kalan miras
Neandertallere ait ilk DNA kalıntısı 1997 yılında keşfedildi ve o günden bugüne atasal DNA çalışmaları hızla ilerledi. Örnek alma tekniklerinden genetik bilgiyi elde etme teknolojisine, kullanılan aletlerin hızla gelişmesine ve ekonomikleşmesine paralel olarak DNA kalıntısına ulaşma şansı da yükseldi. 1997 yılında elde edilen Neandertal (mitokondriyal) DNA kalıntısı (360 baz çifti) 1836 yılında Almanya’da Feldhofer Mağarası’nda bulunmuş kemiklerden elde edilmişti. İlk Neandertal çekirdek DNA’sının (1 milyon baz çifti) elde edilmesi ise 2006 yılında gerçekleşebildi. Mitokondriyal DNA (mtDNA), hücrelerimiz içerisinde hücrenin enerji gereksinimini sağlayan mitokondri organelinin içinde bulunan ve sadece anneden aktarılan DNA bilgisini içermektedir. Çekirdek DNA ise hücre çekirdeğinin içinde yer alan ve hem anne hem de babadan gelen DNA bilgisini içerir. 2010 yılında yaklaşık olarak 5,5 milyon çekirdek DNA baz çifti altı ayrı Neandertal bireyine ait fosil kalıntılardan elde edildi. Ayrıca neredeyse 20 farklı Neandertal bireyinden parçalı ve bütün mtDNA elde edildi. Sadece Neandertal insanına ait değil, ayrıca 2010 yılında Rusya’da Altay Dağları’nda Denisova Mağarası’nda keşfedilen fosil kalıntılarda Neandertal ve bize ait olmayan üçüncü bir türe ait DNA elde edildi. 2012 yılında Denisova insanı üzerinde süren çalışmalar sonuçlandı ve bir bireyden 100 milyara yakın DNA baz çifti elde edildi. (Şekil 1)
 Sekil 1
Bu çalışmalar aynı zamanda uzun zamandır paleoantropoloji dünyasının gündemini işgal eden Neandertal ve modern insanın melezleşip melezleşmediği tartışmasını aydınlığa kavuşturdu. Bu çalışmalar Neandertal, Denisova ve modern insan arasında genetik alışverişin, yani melezleşmenin olduğunu gösterdi. Hatta geçen Ocak ayında Nature dergisinde yayımlanan Sankararaman ve diğ. (2014) makalesi, günümüz insanlarının ne kadar Neandertal geni taşıdığını haritalandırdı. Üstüne üstlük Afrika dışında kalan bölgelerde yaşayan bizlerin sahip olduğu Neandertal genlerinin bu bölgelerin çevresel faktörlerine uyum sağlamada bizleri daha başarılı kıldığını öne sürdüler.

Neandertal ve modern insanın ortak atası muhtemelen yarım milyon yıldan biraz fazla süre önce Afrika’da yaşıyordu. Modern insanın ataları Afrika’da kalmayı sürdürürken Neandertallerin ataları Avrupa ve Asya’ya göç etmişlerdi. Ancak 100 binyıl önce modern insanın ataları da Neandertallerin atalarına benzer olarak Afrika dışına göç ettiler. Araştırmacılar, Neandertal atalarının Afrika’dan ayrılma tarihinin 270 bin ile 440 binyıllar arasında kalan bir dönemde gerçekleştiğini tahmin ediyorlar. Neandertaller uzunca bir süre neredeyse 200 binyıl, daha çetin çevresel koşullarda hayatta kalabilecek bir genetik donanıma sahiptiler. Bu genleri modern insana aktarmaları, modern insanın bu fiziksel koşullara karşı hem kendi teknolojik ve kültürel donanımını, hem de daha güçlü bir biçimde hayatta kalmış olmasını sağladığı düşünülebilir. Bunun en önemli kanıtı olarak araştırmacılar, vücudumuzda derimizin üst tabakasında (epidermiste) yer alan keratinosit hücrelerini kontrol eden gen ifadelerinin Neandertallerden aktarıldığını ileri sürdüler. Keratin proteini saçlarımızda, tırnaklarımızda ve derimizde bulunur ve ayrıca derimizin su geçirmez özelliğini artırarak bakteriyel, viral, sıcaklık, soğuk, UV ışınları gibi zararlı birçok çevresel etkilere karşı korur. Bu durumda Afrika’dan Neandertal atalarından daha sonra göç eden modern insanın ataları, Avrupa ve Batı Asya’ya vardıklarında Neandertaller ile karşılaştılar ve melezleşmenin sonucu, farklı çevre koşullarında onları avantajlı kılacak karakterleri gen havuzlarına kattılar.

Melez bireylerin kısır olması, seçilimi düşürdü
Ancak araştırmacılar melez bireylerin üremede başarısız olduklarını, yani kısır olabileceklerini düşünüyorlar. Melez bireylerin kısır olduğu görüşünü hepimiz biliyoruz, at ve eşekten melezlenen katır da kısır bir canlıdır. Araştırmacılar bizlerde bulunan Neandertal genlerinin gen havuzunda seçiliminin çok düşük olduğunu ve bunun melez bireylerin üremede başarısız olmalarından kaynaklanabileceğini ileri sürdüler. Bunun nedeni ise Neandertal soyuna ait azalmış genlerin modern insan genomunda iki yerde yoğunlaşması; erkek bireylerin testislerinde ve X kromozomu üzerinde. Genlerin bu şekilde dağılımı aslında farklı alttürlerin çiftleşmesi ile ortaya çıkan üremede başarısız kısır bireyler (katır gibi) ile benzeşiyor. Bu durum bize biyolojik olarak farklı türlere doğru ayrışma noktasında olan Neandertal ve modern insanın tamamı ile farklı tür olmadan önce melezleştiklerini ancak melezleşen bireylerin üremede başarısız olduğu için genlerin seçilim oranının iki türün gen havuzunda da zamanla azaldığını işaret ediyor. Sonuç olarak henüz tür bazında biyolojik olarak tamamı ile birbirinden izole olmayan Neandertal ve modern insan bireyleri melezleştiler, doğan melez bireylerin erkek olanları ya çok düşük üreme gücüne sahiptiler ya da kısırdılar. Çünkü bizler özellikle sperm üretmede kullandığımız testislerimizdeki genlerde Neandertal-modern insan melezlerinden çok az gen katkısına sahibiz, bu da bu melez bireylerin üreme ile ilgili gen katkısında çok az ya da hiç bulunmadıkları anlamına geliyor. Neandertal alellerinin melez bireylerin erkeklerinde üreme verimsizliğine yol açtığı iddia ediliyor. Kalıtılan genler ise çoğunlukla melez dişi bireylerden.

Neandertal genleri Afrika dışındaki soğuk iklimlerde atalarımıza başarılı karakterler sağlasa da, melez bireylerin kısır olması bu karakterlerin seçilimini düşürmüş olmalıydı. Bu görüş ilk kez ileri sürülmüyor. Finlandiyalı dünyaca ünlü paleontolog Björn Kurten 1980 yılında yazdığı prehistorik bilimkurgu Dance of the Tiger; A novel of the Ice Age (Kaplanın Dansı; Buzul Çağının bir hikâyesi) eserinde, Neandertal ve Cro-Magnon insanının buzul çağındaki hikâyesini anlatır, bu farklı iki insan türünün melezleştiğini ancak doğan bireylerin kısır olduğunu söyler. Kurten, paleontoloji alanında -prehistorik memeliler hakkında- birçok bilimkurgu kitabı yazmıştır, bu kitapların henüz Türkçe'ye kazandırılmamış olması büyük bir kayıp.

Araştırmacılar sadece günümüz insanlarının taşıdığı Neandertal genlerini değil, aynı zamanda Neandertal geni olup günümüz insanları tarafından taşınmayan genleri de açıkladılar. Bu durum Neandertal genlerinin büyük çoğunluğunun aslında gen havuzunda seçilmediğini ve elendiğini düşündürüyor. Akey’in çalışmasına göre modern insan genomunun Neandertal katkısı bulunmayan büyük bir bölümü FOXP2 genini içeriyor. FOXP2 geni insanlarda konuşma davranışını düzenleyen bir gen, bu özellik bizi Neandertallerden ayırıyordu. Neandertaller gırtlak ve ağız boşluğunda farklı seslerden oluşan sözcük gruplarını akıcı bir biçimde oluşturamıyorlardı ve bu gelişimi kontrol eden genlere sahip değildiler. Sankararaman’ın çalışması günümüz insanlarında aktif olan Neandertal genlerinin erkek bireylerde testislerde ya da X kromozomu üzerinde yer aldığını ileri sürüyor. Bu durum daha önce bahsettiğimiz gibi Neandertal ve modern insan melezlerinin yüksek oranda kısır oldukları sonucunu doğuruyor.

Genetik benzerlik soy ilişkisini vurguluyor, atasal ilişkiyi değil. Örneğin, insan ve şempanze aynı ata soyunu paylaşıyor, ancak şempanze insanın, insan da şempanzenin atası değil. Diğer bir örnek ise Denisova insanı. Sibirya’da Altay Dağları’nda bulunan Denisova Mağarası’nda keşfedilen kemiklerden yapılan DNA analizleri onların farklı bir tür olduğunu gösterdi. Daha sonraki çalışmalar Güneydoğu Asya ve Okyanusya’da yaşayan günümüz insanlarının dünyanın diğer bölgelerinde yaşayan insanlardan daha çok bugün yaşamayan Denisova insanıyla genetik olarak ilgili olduklarını ileri sürdü. Denisova insanlarının belli oranda genetik bilgilerine sahip olsak da bu insanların morfolojilerini yansıtan fosil buluntulara sahip değiliz. DNA materyalinin elde edildiği parmak kemiği gibi çok küçük kalıntılar dışında bir kanıt yok. Bu nedenle araştırmacılar salt genetik veriye dayanarak Denisova insanına yeni bir tür ismi vermediler. Verilerin daha da çoğalmasını bekliyorlar.

İnsan türleri arasındaki gen alışverişi
Prüfer’in çalışması dört farklı insan türü arasında gen alışverişi olasılığını güçlendiriyor (Şekil 2). Buna göre Neandertal geni barındıran farklı insan gruplarının Neandertallerin farklı coğrafik (izole) gruplarından bu genleri aldıkları fikri ağırlık kazanıyor. Çünkü Neandertal genine sahip olan Kafkaslar, Altaylar ya da Hırvatlar farklı oranlarda ve yapıda alel içeriklerine sahipler. Bu da onların coğrafik ve genetik olarak farklı Neandertal grupları ile gen alışverişinde bulunduklarını gösteriyor. Araştırmanın ilginç bir diğer sonucu ise Denisova insanlarının bilinmeyen bir insan türü ile gen alışverişinde bulunmuş olması (Şekil 2). Mitokondriyal DNA ayrışmasına göre bu bilinmeyen insan türünün bir Homo erectus topluluğu olacağı güçlü bir olasılık olarak makalede sunulmuş. Denisova insanının genomunda bulunan bilinmeyen insan türü katkısı yaklaşık olarak 700 binyıl ile 1,3 milyon yıl öncesi bir ayrışmaya denk geliyor ve bu tarihler yaklaşık 1,8 milyon yıl önce Afrika dışına göç eden Homo erectusun yaşadığı dönemi işaret etmekte. Bununla birlikte Afrikalı ve Asyalı Homo erectus türlerinin tamamen izole olması muhtemelen yaklaşık 1 milyon yıl önceye atfediliyor.

Sekil 2

İnsanlar, bugün neredeyse bütün genomuna sahip olduğumuz Neandertal insanı ile günümüz insanının genlerini melezlemeyi konuşuyorlar; bunun sonucunu görmek çok ilginç olurdu. Ancak Profesör Reich, bu melezleşmenin yaklaşık 60 binyıl önce gerçekleştiğini ve birçok Neandertal geninin günümüz insanlarında mevcut olduğunu belirtiyor. Bu nedenle, hepimiz biraz Neandertaliz.

KAYNAKLAR

1) Prüfer ve diğ., “The complete genome sequence of a neandertal from the Altai mountains”, Nature, 2 January 2014, Vol 505; ss.43-49.
2) Sankararaman ve diğ., “The genomic landnscape of Neandertal ancestry in present-day humans”, Nature, 29 January 2014; doi:10.1038/nature12961.
3) Vernet ve Akey, “Resurrecting surviving neandertal lineages from modern human genomes”, Science, 29 January 2014 doi: 10.1126/science.1245938.

1 yorum:

  1. İnsanın evrimine fosiller ne diyor?


    Konuyu ayrı bir bölümde ayrıntılı ele alacağız.

    Bu makalemiz bir hazırlık olsun.

    Fosillerin evrim sürecine uygun dizilimi hiçbir zaman evrimsel aşamaları gösteren ilkelden gelişmişe doğru düzenli bir yükseliş göstermez.

    Genelde ilkel kabul edilenlerden daha yaşlı fakat daha gelişkin fosiller olduğu gibi aynı dönemlerde ilkel ve gelişkin kabul edilenler bir aradadır.

    Bir bakıma fosiller evrim yönünden tam bir kargaşa içindedirler.

    Bir ara format fosili olarak ortaya konulan 3 milyon yaşındaki LUCY fosilini ve diğer homo habilis fosillerini (bu fosiller büyük bölümü çok daha gençtir.) baz alırsak:

    yedi milyon yaşındaki Sahclanthropus Tchadensis,

    Altı milyon yaşındaki Orrorin Tugensis,

    altı milyon yaşındaki st W573,

    Beş milyon yaşındaki SM-4,

    Üç buçuk milyon yaşındaki Kenyathropus Platyops

    Bir ara format olarak kabul edilen üç milyon yaşındaki Lucy fosilinden daha yaşlı oldukları halde evrimsel ölçüler göz önüne alındığında daha GELİŞKİNDİR.


    Geçmiş yaşamda şimdiki gibi insansı zannedilen çeşitli canlılarla (örneğin şempanzesiyle orangutanıyla) insanların çeşitli ırklarıyla (örneğin pigmeler, aborjinler, beyaz ırk gibi büyük ve küçük yapılılar, büyük ve küçük kafataslılar) bir arada yaşıyorlardı.

    Evrim söz konusu bile değildir.

    Böylesine basit ve akılcı bir açıklaması olan bir konuyu (evrime kanıt oluşturma amacıyla) böylesine karmaşıklaştırmak için her şeyden önce bir evrimci olmak gerekir.

    Tersinim gerçeği ise insanın tek kaynaktan, tek yerden geldiği, bir arı ırkının olduğu,

    yeterince çoğaldıktan sonra dünyanın dört bir yanına dağıldıkları,

    dar alanda çeşitlenme sonucu ırkların oluştuğu varsayımını ortaya koyar ve bu varsayım her hangi bir yapay müdahaleye gerek kalmadan bilimsel gerçeklerle tamamen örtüşür.

    YanıtlaSil

INSANIN EVRIMI-YORUM