Biyologlar Açıkladı: Evrim Öngörülemez ve Tersinemez

Kapak Görsel: Dört hücreli embriyo, üç boyutlu gösterim. Evrimsel kuramcı Stephen Jay Gould insanlarda ve diğer canlılardaki evrimi tanımlamasıyla ünlüdür. “Eğer milyonlarca yıl geriye gidebilse..
Görsel Telif:

Kapak Görsel: Dört hücreli embriyo, üç boyutlu gösterim.

Evrimsel kuramcı Stephen Jay Gould insanlarda ve diğer canlılardaki evrimi tanımlamasıyla ünlüdür. “Eğer milyonlarca yıl geriye gidebilseydik ve “yaşam filmini” tekrar başlatsaydık, evrim farklı bir yol izleyecekti.”

University of Pennsylvania’dan biyologların yürüttüğü bir çalışma Gould’un haklı olduğuna dair deliller sağlıyor; moleküler düzeyde: Evrim, öngörülemez ve tersinemez. Evrimleşen bir proteinin simülasyonları kullanılarak, araştırmacılar, evrimin kabul ettiği genetik mutasyonların önceki mutasyonlara dayalı olduğunu ve kabul edilen mutasyonların zaman ilerledikçe geri dönüşünün oldukça zorlaştığını gösterdi.

Proceedings of the National Academy of Sciences ‘da yayımlanan çalışmada, araştırmacılar, özellikle evrimin; mevcut çevrede küçük ya da hiç etkisi olmayan mutasyonları tutan saflaştırıcı (negatif) seçilim (1) üzerine yoğunlaştılar. Bu durum; organizmanın yeni çevreye uyumunu artıran mutasyonların seçildiği adaptasyonun tersidir. Saflaştırıcı seçilim; çok yaygın seçilim tipidir.

Araştırmacılar; saflaştırıcı seçilim evrimin en sıkıcı ve en basit türü olduğunu söylüyorlar ve ekliyorlar; saflaştırma seçilimi; bir organizmadan yapıyor olduğu şeyi yapmasını ve devam etmesini istemek gibidir.

Evrimsel bir model olarak, ekip 3 boyutlu yapısı bilinen bakteriyel bir protein olan argT kullandılar. Küçük boyutu sayesinde araştırmacılar genetik mutasyonun, proteinin kararlılığını nasıl etkileyebileceğini yanılma payı olmaksızın tahmin edebildiler.

Bilgisayarlı model kullanarak, araştırmacılar, proteinin yaklaşık 10 milyon yıllık süreçte proteinin kararlılığında önemli düzeyde bir etki yaratmıyorsa kabul edildiği ve eğer etki ettiyse reddedildiği rastgele mutasyonların ortaya çıktığı evrimini simüle ettiler. Sonrasında; araştırmacılar, önceki mutasyonların etkilemediği sonraki mutasyonun kabul edilip edilmediğini sorgulayarak mutasyon çiftlerini değerlendirdiler.

Araştırmacılardan Profesör Joshua B. Plotkin:

“Ortaya çıktığında evrim tarafından kabul edilen belirli mutasyonlar, çok daha erken de ortaya çıkmışlardı, zararlı olabilirlerdi ve reddedilmiş olabilirlerdi” diyor.

Bu sonuç –sonraki mutasyonların öncekilere dayalı olduğu– koşulluluk olarak bilinen bir özelliği sergiliyor. Bir başka deyişle, evrim tarafından kabul gören mutasyonlar onların etkilerini onarmak için önceki mutasyonlara bağlıdırlar.

Daha sonra, araştırmacılar; ayrı, ters bir soru sordular: proteinin kararlılığını (istikrarını) koruyarak bir önceki mutasyona dönmenin mümkün olup olmadığı. Buldukları ise; cevabın “hayır” olduğuydu. Mutasyonlar “yerleşik” oluyorlar ve zaman, proteinin kararlılığında bozucu bir etkiye sahip olmadan geçerken geriye dönmek gittikçe daha da zorlaşıyor,

Makalenin yazarlarından Premal Shah:

“Zamanın her noktasında, eğer bir eksilme yaparsanız, kararlılıkta büyük bir değişim göremezsiniz. Fakat, proteindeki belli sayıdaki değişimlerden sonra geriye gider ve bir önceki değişimi eski haline çevirmeyi denerseniz, protein yapısı bozulmaya başlar” diyor.

“Koşulluluk” ve “yerleşiklik” konseptlerinin adaptif evrimde mevcut olduğu iyi biliniyordu, ancak onları saflaştırıcı seçilim altında bulmak araştırmacılara şaşırtıcı geldi.

Araştırmacılardan Plotkin bu durum için şöyle söylüyor:

“Beklenmedik durum ve kökleşmenin (yerleşiklik) ortaya çıkışı bize şunu anlatıyor; derinde, evrim öngörülemezdir ve bir anlamda, mutasyonlar arası etkileşimden dolayı da tersinemezdir.

Bir mutasyonun etkisinin bir başkasına dayalı olduğu bu etkileşimler epistazi olarak bilinir. Araştırmada beklenmedik bir şekilde, saflaştırıcı seçilim; eklemeci mutasyonların karşısında epistatik mutasyonları zenginleştirdiği bulundu. Plotkin bu durumu; saflaştırıcı seçilim; küçük etkiye sahip mutasyonları desteklemesinden ileri gelmesi olarak açıklıyor. Ya mutasyon kendine çok küçük bir etkiye sahip ya da küçük bir etkiye sahip çünkü; önceki mutasyon mevcut mutasyonun etkisini iyileştirmiştir. Böylece önceki mutasyonlara dayalı olan mutasyonlar desteklenecektir (kayırılacaktır).

Araştırmacılardan David M. McCandlish:

“Çalışmamız;  meydana gelen değişimlerin çoğunun küçük etkilere sahip değişimler olduğunu gösteriyor. Fakat ilginç olan şu ki; biz bu küçük etkilere sahip değişimlerin zamanla değiştiğini bulduk” diyor.

Plotkin:

“Bu değişimlerin meydana gelme biçimi büyük oranda öncesinde ne olduğuna bağlı ve bu durum da uzun vadeli evrim hakkında öngörüde bulunmayı oldukça zorlaştırır” diyor.

Araştırmacılar, gelecekte diğer gruplarla işbirliği yaparak laboratuvarda mikroplarla yapacakları deneylerle bulgularına destek sağlayacak gerçek-hayat evrimini doğrulamayı umut ediyorlar.

Ve, Stephen Jay Gould’un yaşam filmini yeniden başlatmayla ilgili yorumu; evrimin yolunda büyük miktardaki rastgele kalıtıma bir onaylama iken, bu çalışma yeniden yürütmenin farklı görüneceğine dair daha incelikli bir sebebe işaret ediyor.

(1)Zararlı mutasyonlar popülasyondaki bireyleri öldürür. Dolaysıyla da popülasyonda yararlı mutasyonları taşıyan bireylerin sayısı artar. Bu tür seçilime saflaştırıcı ya da negatif seçilim denir.

 


Araştırma Referansı: Premal Shah, David M. McCandlish, and Joshua B. Plotkin. Contingency and entrenchment in protein evolution under purifying selection.PNAS, June 2015 DOI: 10.1073/pnas.1412933112
Kaynak: University of Pennsylvania, “Evolution Is Unpredictable and Irreversible, Penn Biologists Show”, http://www.upenn.edu/pennnews/news/evolution-unpredictable-and-irreversible-penn-biologists-show

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv