Almanya Konstanz Üniversitesi, Singapur Bilim Teknoloji Araştırma Ajansı ve Çin'den katılan 34 araştırmacının ortaklaşa çalışması ile denizatının tüm genom dizilimi gerçekleştirildi. Evrimsel biyologlar ve genom araştırmacılarından oluşan ekip, denizatının evriminde rol oynayan mekanizmaları inceledi. Araştırmanın ayrıntıları, 15 Aralık 2016 tarihinde Nature dergisinde yayımlandı.

Prof.Axel Meyer liderliğinde yürütülen genom dizileme projesinde, kaplan kuyruklu denizatının (Lat. Hippocampus comes) genomu dizilendi ve çözümlendi. Çalışma sonucunda, biyoçeşitlilik araştırmalarına ilişkin yeni moleküler evrimsel sonuçlar elde edildi: Genomdaki düzenleyici (İng. regulative) elemanların kaybının yanı sıra, genlerin kaybı ve ikilenmesi de (duplikasyonu), denizatının hızlı evrimine katkıda bulunmuş.

Gen Kaybı ve Gen İkilenmesi

Denizatı, pek çok sıra dışı özelliğe sahip bir balıktır. Evet, balıktan çok minyatür atlara benzeseler de, onlar da aslında birer balık. Peki acaba gözümüzün aşina olduğu balık formundan nasıl bu kadar uzaklaşabildiler? Üstelik ilk bakışta göze çarpmayan başka tuhaflıkları da var.

Hamile olup doğum yapan cinsiyetin erkek olmasını bir yana bırakırsak; denizatının karın yüzgeci yoktur, dikey yüzer, kemik levhası tüm bedenini ayakta tutar ve dişsizdir (dişsiz olması, bir balık için son derece alışılmadık bir durum). Genom dizileme çalışmalarının altında yatan "çeşitliliğin nasıl belirdiği ve genetik temelin ne olduğu" soruları, denizatı örneği sayesinde gayet güzel açıklanabilir; çünkü bu benzersiz özellikler denizatında çok kısa sürede evrilmiştir.

İnsanlarda ve çoğu balıkta diş gelişimine katkıda bulunan bazı genler denizatında bulunmuyor ve hayvan besinini, dişe gerek kalmayan özel bir yolla tüketiyor. Avını çiğnemek yerine, uzun hortumunda oluşan devasa negatif basınç sayesinde besini emiyor. Ekip, denizatının dişlerini yitirmesinden sorumlu olan genetik temeli saptamayı başardı: P/Q-zengini (P/Q-rich) SCPP genleri yok. Aynı genetik kayıp, koku alma duyusuna katkıda bulunan genler için de geçerli: Denizatları iyi bir görüşe sahip ve görme duyularıyla avlanıyorlar. Dolayısıyla koklama, az bir rol oynuyor.

Bir diğer dikkate değer kayıp ise karın yüzgeçleridir. Evrimsel açıdan pelvik yüzgeçler, insan bacakları ile aynı kökeni paylaşır. Bu özellikten sorumlu olan tbx4 geni, neredeyse tüm omurgalılarda mevcuttur, ama denizatı genomunda yok. Araştırmacılar bu genin işlevini sınamak için genom analizine ek olarak, işlevsel analiz de yaptı. Bu amaçla, zebra balığında karşılık gelen gen, CRISPER-cas yöntemi ile deaktive edildi (kapatıldı). Balıkların pelvik yüzgeçlerini yitirdikleri gözlemlendi. Böylece tbx4 geninin, karın yüzgeçlerinin "normal" gelişimindeki önemi kanıtlandı.

Denizatının evrim sürecinde gen kayıpları olduğu gibi, gen ikilenmeleri de olmuş. Bir gen ikilendiğinde, kopya bütünüyle yeni bir işlev kazanabilir. Denizatında bu muhtemelen "erkek gebeliği"nde rol oynayan etkenlerden biri, çünkü patristacin geninin 6 versiyonuna sahipler.

Hem Genler, Hem de Gen Düzenleyiciler Zamanla Değişiyor

Ekip, yayımladıkları makalede evrim sürecinde genlerin ana rollerinin değişmekle kalmayıp, düzenleyici elemanların da (genetik aç-kapa düğmelerinin de) etkilendiğini belirtiyor. Düzenleyici elemanlar, genlerin işlevlerini kontrol eden DNA bölümleridir. Bunlardan bazıları önemli düzenleyici görevlere sahip olup, evrim sürecinde neredeyse hiç değişmezler. Fakat böyle değişmeyen ve kritik görünen elemanların bazıları da denizatında bulunmuyor.Örneğin hem balıklarda hem de insanlarda tipik iskelet gelişiminden sorumlu olan elemanlar için durum bu. Muhtemelen denizatının iskeletinin o kadar büyük bir değişime uğramasının nedenlerinden biri de bu. Kaburgası yok; onun yerine gücü artıran ve yırtıcılardan koruyan kemik levhalar var. Ayrıca kıvrık ve kavrayabilen kuyruk, denizatının tutunarak hareketsiz kalarak, kamufle olmasına yardım ediyor. Genom dizilimine bakılırsa, sorumlu düzenleme dizisinin kaybı, bu kemikleşmeye yol açmış.