Modern Kuşların Yeni Soyağacı

Yumurta mı önce gelir yoksa tavuk mu sorusunun cevabını araştırmacılar  verdi; önce genler gelir. Araştırmacılar bazı kuş türlerinden elde ettikleri genom dizilimlerini kendileri ve yakın akraba olan farklı türler ile karşılatırarak kuşların bugüne kadar bilinen en son soyağacını oluşturdular. Science dergisinin 12 Aralık 2014 sayısında düzinelerce araştırmacının katkı koyduğu yeni bir genetik çalışma kuşların, özellikle dinozorların yok olduğu dönem olan Kretase-Paleojen geçişinde yaklaşık 10-15 milyon yıllık jeolojik olarak kısa bir zaman diliminde 36 farklı evrimsel çizgiye ayrıştığını gösteriyor. Sadece bu çalışma değil aynı zamanda Genome Biology, GigaScience ve bazı diğer yayınları da kapsamak üzere kuşların genom dizilimleri hakkında 28 makale yayınlandı.

Araştırmacılar bu çalışma için bugüne kadar bilinen en fazla kuş genom dizilimini çıkardılar; 48 farklı kuş türünün genomu dizildi. Böylece kuşların soy ağacı yeniden inşa edildi. Bu çalışma uluslararası büyüklükte farklı birçok ülkenin (20 farklı ülke ve 80 farklı enstitü) üniversite ve araştırma enstitülerinin katıldığı ortak bir proje ile gerçekleşti. Araştırmanın en önemli mimarlarından biri olan Danimarka Doğa Tarihi Müzesinden Thomas P. Gilbert “kuşların evrimi ile ilgili birçok soru işaretinin halen gizemini koruyor olduğunu bilmek beni çok rahatsız ediyordu, farklı kuş gruplarının birbirleri ile olan evrimsel ilişkilerinin günümüzde halen bilinmiyor oluşu üzerinde durulması gereken bir araştırma konusu” şeklinde bu araştırmanın ana sürücüsü olan soru işaretlerini vurguluyor. Bugüne kadar kimse modern kuşların ilk olarak ortak atadan ne zaman ve hangi tür ile ayrıştığını belirleyemedi.

Türlerin evrimleşerek çeşitlenmesi her zaman tedrici bir biçimde gerçekleşmez. Özellikle fosil kayıtlarda büyük çevresel değişimlerin ardından ani denilebilecek –makroevrimsel- ölçeklerde türleşmeler ve çeşitlenmeler görülür. Yaklaşık 66 milyon yıl önce dinozorların yok olmasının ardından memeli ve kuş türlerinde önemli bir artış gözlemlenir. Çalışmanın sonuçları ilk modern kuşlar (Neoaves) bugün bildiğimiz güvercin, dalgıç kuşu ve flamingoların atalarıydı. Yaklaşık 67-50 milyon yılları arasında dinozorların yok olması ile birlikte kuş çeşitliliğinde bir patlama oldu. Kuşlar da memeliler gibi dinozorlardan geriye kalan habitatlara yerleştiler ve çeşitlendiler. Kuşların nasıl evrimleştiği ve farklı grupların birbirleri ile olan evrimsel ilişkisini anlamak için araştırmacılar onların genomlarını yaşayan en yakın akrabaları ile karşılatırdılar; timsahlar. Kuşlar yakın akrabaları olan dinozorlar ve timsahlar gibi archosaur olarak isimlendirilen gruba dahildir. 3 farklı timsah türünün genomu dizildikten sonra araştırmacılar bu sucul sürüngenlerin son 50 ve 100 milyon yıl arası zaman diliminde çok az evrimsel değişim gösterdiğini saptadılar. Kuş ve timsah genomları karşılaştırıldığında ortak archosaur atadan nasıl ayrıldıklarını da anladılar. Bu çalışmada kullanılan karşılaştırmalı genom analizleri bütün modern kuşların ortak atasının mineralize olmuş dişlerden yoksun olduklarını ve yaklaşık 116 milyon yıl önce evrimsel bir değişim ile mineralize dişleri kaybettiklerini öneriyor. Günümüzde yaşayan yaklaşık 15 bin dişsiz kuş türü mevcut. Bununla birlikte memelilerde ise dişsiz sadece birkaç tür biliniyor, kuşlardan farklı olarak bizlerin yani memelilerin evriminde dişler çok önemli bir rol oynuyor. 

Şekil:  Genom-bazlı kuşların soyağacı (Jarvis et al., 2014)

Kuşların hakkındaki diğer bir soru ise onların vokal özelliklerinin nasıl evrimleştiği hakkındaydı. Bu özellik bir kere atasal bir grupta evrimleşti ve kalıtıldı mı yoksa farklı her grup kendi vokal özelliklerini evrimleştirdi mi? Çalışma vokal değişimin farklı gruplarda farklı sayıda ve zamanda evrimleştiğini gösteriyor. İnsanda konuşmayı kontrol eden genler kuşlarda vokal öğrenmeyi düzenliyor.

Modern kuşların çoğu gözlerinde 4 farklı renk alıcısına sahip, bu onlara tetrokromatik görüş yeteneği kazandırıyor. Bu durum onların daha geniş bir renk aralığını görebilmelerini sağlıyor. İnsan da dahil olmak üzere memelilerin birçoğu trikromatik, yani gözlerimizde sadece 3 farklı renk alıcısına sahibiz. Bununla birlikte penguenler kuşlar arasında farklı bir yere sahip, onlar da bizler gibi 3 renk alıcısına sahipler.

Bugüne kadar şahin ve kartal gibi avcı kuşların özelliklerinin kuş soy ağacının farklı kısımlarında iki kere ortaya çıktığı düşünülüyordu. Ancak kuşların yeni soy ağacına göre bütün kara kuşları tek bir avcı atadan türedi, fakat bu kara kuşlarının çoğu avcılık yeteneklerini kaybettiler.

Birçok kuşun bizleri hayran bırakan farklı renkte ve biçimdeki tüyleri β-keratin proteinleri tarafından oluşturulur (beslenir). Araştırmacılar farklı kuş gruplarını incelediklerinde, kara kuşlarının su kuşlarından iki kat daha fazla β-keratin çeşidine sahip olduklarını gördüler. Ayrıca evcilleştirme sürecinde renkleri ve biçimleri güzel olan kuşların insan tarafından seçilip melezleştirilmesi ile bu protein çeşitlerinin kara kuşlarında daha da arttığı bir gerçek.

Kaynak:

Jarvis et al. “Whole-genome analyses resolve early branches in the tree of life of modern birds.” Science 12 December 2014: Vol. 346 no. 6215 pp. 1320-1331. DOI: 10.1126/science.1253451

http://www.sciencemag.org/content/346/6215/1320