Meksika ve güney Teksas'ın nehirlerinde, aslında var olmaması gereken bir balık yüzüyor. Ilık, yavaş akan sularda, tamamen dişilerden oluşan sürüsüyle birlikte sürükleniyor; gümüş rengi pulları, yakından akraba olduğu diğer türlerin erkeklerine sürtünüyor. Kendine burada bir eş seçiyor. Ancak olağanüstü bir evrimsel dönemeçle, bu erkeğin genleri doğacak yavrularda hiçbir rol oynamıyor. Bu, dişinin erkeğin spermini yalnızca yumurta gelişimini tetiklemek için kullandığı, ancak erkeğin DNA’sını hızla bir kenara fırlattığı jinogenez olarak bilinen biyolojik bir hırsızlıktır. Dişi, her biri kendisinin bir klonu olan sadece kız yavrular dünyaya getirir.
Yunan mitolojisindeki savaşçı kadın kabilesinden esinlenilerek Amazon molly (Amazon moli balığı) adı verilen bu balık, neredeyse bir asırdır bilim insanlarının kafasını karıştırıyor. Evrim teorisi, eşeysiz üreyen türlerin zamanla genomlarında zararlı mutasyonlar biriktirmesi nedeniyle hızla yok olması gerektiğini öne sürer. Ancak tamamen dişilerden oluşan bu tür, yaklaşık 100.000 yıldır varlığını sürdürüyor.
Bilim teorilerine meydan okuyor
Teori aksini söylerken Amazon molly balığı neslinin tükenmesinden nasıl kurtuldu? Yeni araştırmalar bu gizemi çözmeye başlarken, bilim insanları eşeysiz türlerin bir zamanlar düşünüldüğünden çok daha dirençli olabileceğini keşfediyor; bu da eşeyli üreme olmadan yaşamın başarısızlığa mahkum olduğu yönündeki kökleşmiş inanca meydan okuyor.
Eşeyli üreme neden önemli?
Amazon molly balığının erkekler olmadan hayatta kalmasının neden bu kadar olağanüstü olduğunu anlamak için şu soruyu sormak yardımcı olur: Eşeyli üreme neden var?
Amazon molly üzerine yapılan yeni çalışmanın ortak yazarı ve Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi'nden hesaplamalı biyolog Edward Ricemeyer, "Eşeyli üreme, üremek için oldukça tuhaf ve karmaşık bir yol, değil mi?" diyor.
Ricemeyer, eşeyli üremenin maliyetli olduğunu açıklıyor. Bireyler bir eş bulmak ve onun için rekabet etmek zorundadır ve her ebeveyn kendi DNA'sının yalnızca yarısını aktarır. Üreme genellikle eşitsizdir; birçok türün dişisi, yavruları üretmek, doğurmak veya kuluçkaya yatırmak ve büyütmek için erkeklerden çok daha fazla enerji harcar.
Amsterdam Üniversitesi'nden, eşeyli üremenin kökenleri konusunda uzmanlaşmış evrimsel biyolog Dave Speijer, "Genel resme bakarsanız, canlılığın %99,9'u Eşeyli üremedir" diyor.
Speijer'a göre bunun bir nedeni, eşeyli üremenin popülasyonların genetik "olasılıklar alanını" daha verimli bir şekilde keşfetmesini sağlamasıdır.
Eşeyli üreme sırasında, iki ebeveynin DNA'sı rekombinasyon adı verilen bir süreçle yeniden harmanlanır ve her yavruya benzersiz bir gen kombinasyonu verilir. Bu, bir oyun kağıdı destesini karıştırıp dağıtmaya benzer; her karıştırma, evrimin test etmesi için yeni bir el yaratır. Bu, eşeyli türler içinde genellikle daha fazla genetik çeşitlilik olduğu anlamına gelir; çünkü her birey farklı bir gen karışımına — benzersiz bir oyun eline — sahiptir, bu da genellikle bir türün hayatta kalması için faydalıdır.
Eşeyli üreme aynı zamanda koruma sağlar. Bu genetik harmanlama olmadığında genomlar, Muller'ın çarkı (Muller's ratchet) adı verilen yavaş ve sinsi bir tehditle karşı karşıya kalır.
Speijer, DNA kopyalanırken "her zaman hatalar olur" diye açıklıyor. Eşeyli türlerde bu hatalar gen havuzundan dışarı itilebilir, ancak klonlanan türlerde nesilden nesile tekrar tekrar aktarılır. Zamanla, bu zararlı mutasyonların tek yönlü bir çarktaki dişliler gibi biriktiği düşünülür; genomu tıkır tıkır bozar, ta ki türün nesli tükenene kadar.
Bu fikre göre, açgözlü mutasyonlar yüzünden eşeysiz türlerin kısa ömürlü olması gerekirdi. Ancak Amazon molly gibi bazı türler sadece hayatta kalmakla kalmıyor, adeta parlıyor.
Speijer, kafa karışıklığının bir kısmının teorinin yorumlanma biçiminden kaynaklanabileceğini düşünüyor. "Muller'ın çarkı, 'Hey, eğer Eşeyli üreme yapmazsan mutasyonel bir çöküş yaşarsın' demez." Bunun yerine, bunun tüm yaşam üzerindeki daha geniş bir kısıtlama olarak anlaşılmasının daha doğru olduğunu savunuyor. Herhangi bir sistem genetik "hataları" yönetmenin bir yoluna sahip olmalıdır ve Eşeyli üreme bu stratejilerden yalnızca biridir.
Bu açıdan bakıldığında, uzun ömürlü asexual (eşeysiz) türler evrim kurallarına mutlaka meydan okuyor sayılmaz, sadece bu kuralların etrafından dolaşacak alternatif yollar buluyorlar. Speijer, "Henüz tam olarak anlamasak bile, mutasyon oranını kontrol altında tutan mekanizmalar her zaman vardır," diyor.
Evrimsel açıdan mümkün değil
Amazon molly bu konuda yalnız değil. Hayvanlar aleminde, çalılıklarda yaşayan sopa böceklerinden damla şeklindeki "mikro hayvanlara" kadar, teorinin öngördüğünden çok daha uzun süre hayatta kalmış gibi görünen birkaç eşeysiz yaratık var.
Bu türler, basında geniş yer bulan ve yılanların veya köpekbalıklarının esaret altındayken çiftleşmeden üremesi anlamına gelen partenogenez vakalarından farklıdır. Bunlar eşeyli üremeye kalıcı alternatifler değildir; koşullar izin verdiğinde bu hayvanlar eşeyli üremeye geri döner.
Buna karşılık Amazon molly, nesiller boyu babasız bir yaşama kendini adamış, sadece dişilerden oluşan seçkin bir kulübe aittir. Bu uzun ömürlü eşeysizlerin Muller'ın çarkının öngördüğü kaderden nasıl kaçındığı hâlâ tartışılıyor, ancak bazı türlerin belirgin bir eşeyli kurtarma işareti olmaksızın milyonlarca yıl boyunca genetik olarak sağlıklı kaldığı görülüyor.
Burada sahneye bdelloid rotifer (tekerlekli hayvan) çıkıyor.
İngiltere’deki Plymouth Üniversitesi'nde zooloji öğretim görevlisi ve önde gelen bir rotifer uzmanı olan Chiara Boschetti, "Onlara evrimsel bir skandal deniyor," diyor.
Bu damla benzeri yaratıklar yaklaşık bir kum tanesi büyüklüğündedir, ancak bir baş, bir sindirim sistemi ve iki küçük ayak parmağı ile şaşırtıcı derecede karmaşıktır. Dünya genelindeki tatlı su ortamlarında yaygın olan bu canlılar, "kadim asexual'lar" olarak bilinen ve milyonlarca yıldır eşeyli üremeden varlığını sürdüren küçük bir grubun parçasıdır. Bdelloid durumunda bu süre, erkekler olmadan on milyonlarca yılı buluyor; bu da Amazon molly balığının kabaca 100.000 yıllık geçmişini oldukça kısa gösteriyor.
Boschetti açıkça, "Dürüst olmak gerekirse, bu kadar uzun süre nasıl hayatta kaldıklarını bilmiyoruz," diyor.
Yine de bazı ipuçları var. Bunlardan en sıra dışı olanı, çevrelerinden DNA alma yetenekleridir — bu süreç yatay gen transferi olarak bilinir. Genleri yalnızca ebeveynlerinden miras alan çoğu hayvanın aksine, bdelloid'ler tamamen ilişkisiz organizmalardan genetik materyal "çalarlar"; bu, genellikle yalnızca bakteri gibi daha basit yaşam formlarında görülen bir durumdur.
Ancak Boschetti için en şaşırtıcı kısım bu değil. "Bu yatay olarak edinilen genler aslında hayatta kalmak için kullanılıyor," diyor.
Bazı genler susuz kalmaya (dehidrasyon) karşı direnmekle, diğerleri ise patojenlere karşı koymakla ilişkilendiriliyor. Boschetti, onların uzay uçuşlarından Sibirya permafrostunda (donmuş toprakta) 24.000 yıl boyunca donmuş kalmaya kadar olağanüstü ve aşırı koşullara dayanma yeteneklerine atıfta bulunarak, "Onları kurutabilirsiniz, pişirebilirsiniz," diyor.
Ancak bu DNA hırsızlığının, eşeyli üremenin genetik harmanlama gücüne tam bir alternatif olarak işlev görüp görmediği net değil.
'Kopyala-yapıştır' sistemi
Çalışmanın ortak yazarı Ricemeyer, "Teoride eksik bir parça vardı" diyor. "Ve bu parça gen dönüşümüydü."
Gen dönüşümü (Gene conversion) bir genetik onarım biçimidir ve Amazon molly'lerine özgü değildir; insanlar da dahil olmak üzere birçok organizmada gerçekleşir.
Bizim gibi eşeyli türlerde, her birey genellikle çoğu genin iki kopyasını taşır — biri annemizden, diğeri babamızdan gelir. DNA, örneğin UV radyasyonu nedeniyle hasar gördüğünde, hücreler bazen bir geni diğerini onarmak için şablon olarak kullanabilir. Gen dönüşümü olarak bilinen bu süreç, genellikle bir tür "kopyala-yapıştır" mekanizması olarak tanımlanır. Sonuç olarak, bir genin iki kopyasını birbirine daha benzer hale getirebilir.
İnsanlarda ve çoğu hayvanda bu mekanizma, DNA hasarı meydana geldiğinde bunu sessizce düzelten arka plandaki bir süreç olarak işlev görür. Ancak Amazon molly'sinde, genomunu korumada çok daha merkezi ve ön planda bir rol oynuyor gibi görünüyor.
Ricemeyer ve ekibi, nesiller boyunca Amazon molly'lerinin DNA'sını karşılaştırmak için tüm genom dizileme yöntemini kullandı. Molly'nin DNA'sının bazı bölümlerinin, Eşeyli üremenin genetik harmanlamasıyla değil, diğer hayvanların çoğuna kıyasla molly'de çok daha sık gerçekleşen gen dönüşümü yoluyla tekrar tekrar "üzerine yazıldığını" gözlemlediler. Burada gen dönüşümü, molly'nin genomu için Eşeyli üremenin bizimki için yaptğına benzer bir şey yapıyor gibi görünüyor: zararlı mutasyonların birikmesini sınırlamaya yardımcı oluyor.
Eşeysiz bir türün bu kadar kapsamlı bir gen dönüşümüne nasıl yetenekli olduğunu anlamak için, türün kökenine bakmak yardımcı olur.
Şans eseri bir karşılaşma sayesinde ortaya çıktı
Çoğu eşeysiz hayvan gibi, Amazon molly de tek bir şans eseri karşılaşmadan ortaya çıktı. Araştırmalar bu olayın, yaklaşık 100.000 yıl önce dişi bir Atlantik moli balığının, erkek bir yelken yüzgeçli moli balığıyla (sailfin molly) çiftleşmesiyle gerçekleştiğini gösteriyor.
Katırlar veya ligarlar (aslan-kaplan melezi) gibi çoğu melezden farklı olarak, bu eşleşme kısır yavrularla sonuçlanmadı. Aksine, eşeyli üreme olmadan üreyebilen bir soy çizgisi üretti. Dolayısıyla şimdi, her Amazon molly iki ata türden gelen genetik materyali taşıyor — bu da türe en başından itibaren yüksek bir genetik çeşitlilik sağlıyor, yani Muller'ın çarkına karşı biyolojik bir avans veriyor.
Bu çift yönlü miras, muhtemelen molly'nin bu kadar kapsamlı bir gen dönüşümü yapabilmesinin anahtarıdır. Ebeveyn türleri oldukça yakından ilişkili olduğu için, genleri çoğunlukla aynı işlevleri yerine getirecek kadar benzer, ancak üzerinde çalışılabilecek geniş bir şablon yelpazesi sunacak kadar da farklıdır.
Aynı derecede şaşırtıcı olan şey, bu kopyala-yapıştır sürecinin genomun bazı kısımlarında diğerlerine göre daha sık gerçekleşiyor gibi görünmesi.
Kaynak: Gazete Oksijen
