Çoğu insan, timsahlar ile kuşların evrimsel kuzenler olduğunu ilk bakışta düşünemez. Fakat kuşkusuz sürüngenler, kuşların yaşayan en yakın akrabalarıdır ve tümü, 250 milyon yıl önce yeryüzünün baskın biçimde hüküm süren sürüngünleri olan "arkozor"ların torunudur.

Arkozorlar, dinozor çağına neden olmuş ve nihayetinde onlardan geriye sadece kuşlar ile sürüngenler kalmıştır. Bir süre önce, tam veya kısmi kuş tüyleri taşıyan çok sayıda geçiş dönemi dinozoru fosili ortaya çıkarıldı. Bilimcilerin tahminlerine göre, tüylü dinozorların bu ilkel "kuş tüyü öncülleri", sıcakkanlılığa, karşı cinsi cezbetmeye, yırtıcılardan daha iyi kaçmaya ve nihayetinde de süzülüp uçmaya yardımcı olmak için gelişmiş olabilirdi. Ancak derinin dış katmanının ve onun altındaki dokunun, sürüngen pulu yerine kuş tüyü geliştirecek biçimde tam olarak nasıl değişmiş ve en sonunda uçma becerisi sağlamış olabileceği gizemini koruyordu.

Elbette söz konusu zengin evrimsel mirasın, yaşayan tüm kuşların ve sürüngenlerin DNA'sında gömülü hâlde hâlâ varolması gerekiyordu. Keck Tıp Okulu'ndan profesör Dr. Cheng-Ming Choung ve meslektaşları, modern genomik yöntemlerinden yararlanarak, kuş tüyünün ve kuş uçuşunun evriminden sorumlu moleküler ipuçlarının peşine düştü. Molecular Biology and Evolution derigisinde yayımladıkları makalelerinde, Choung liderliğindeki ekip, pul ve kuş tüyü gelişimi ile ilişkilendirilen çok sayıda yeni gen saptadıklarını duyurdu.

"Artık, öne sürülen bu kayıp halkalar için potansiyel bir moleküler açıklamamız var," diyor Chuong. Ekip ayrıca pul büyümesi ve gelişiminin kritik aşamalarında, kilit rol oynayan moleküler devreleri açık kapatarak, sürüngen pullarını kuş tüylerine dönüştürebileceklerini de gösteriyor. "Bu sonuçlar, farklı küçük değişimlerin, farklı düzeyde puldan tüye dönüşüme neden olduğunu gösteriyor ve bu, uygun moleküler sinyaller verilen pulların, tüye dönüşme kapasitesi olduğuna işaret ediyor," diyor Chuong.

Yaptıkları araştırma kapsamında, gelişmekte olan tavukların ve timsahların eksiksiz bir RNA transkriptom ve DNA genomik analizlerini gerçekleştiren ekip, canlıların gen ifadelerindeki farklılıkları ve pul ya da tüy oluşumda kilit rol oynayan genleri belirlemiş. Ardından bu benzersiz tavuk tüyü genlerini, timsah yumurtalarına yerleştiren araştırmacılar, onları gelişen derilerinin altında dikkatle açıp kapatarak, pulları tüylere dönüştürebilen antik programlamayı yeniden uyandırmış. (Bkz. İnsan Saçı, Hayvan Kürkü, Kuş Tüyü ve Sürüngen Pulunun Kökeninin Aynı Olduğu Netleşti)



"Yaptığımız analizler sonucunda, modern tüy oluşumu için olmazsa olmaz durumdaki beş adet görünüm düzenleyici modül tanımlamayı başardık. Bu modüllerin başlangıçta daha iyi uyumlanma (adaptasyon) için farklı stratejiler olarak evrilmiş olabileceklerini öne sürüyoruz. Nihayetinde, beş adet görünüm düzenleyici modülün tümleşik birleşimi, günümüzün yüksek düzeyde başarılı olan tüy mimarisini ortaya çıkardı ve Ave (kanatlılar) sınıfının ekolojik mevki olarak göğün büyük bölümüne sahip olmasına olanak tanıdı," diyor Chuong.

Bu kilit devreler, uzantıların tomurcuklanmasına ve uzamasına, kök hücreli foliküllere ve döngüsel rejenerasyona olanak tanıyan derisel kabarcıklara, farklı dallanma biçimleri olan tüy tipi oluşumlarına ve spesifik tüy keratini farklılaşmasına yol açıyor. Bazı moleküller, beş ölçütten sadece birini tetikleyebiliyor; örneğin Sox2 geni tüy tomurcuklanmasını açabiliyor ve pul oluşumunu bütünüyle engelliyor iken, Grem1 tüydeki dallanmayı tetikliyor.

"Diğer moleküller, örneğin retionik asit veya Sox18, kalkan şeklindeki pulları, tüy benzeri deri uzantıları oluşturmak için tetikleme becerisine daha yüksek düzeyde sahip. Bu tüy benzeri uzantılar, tüyleri tanımlayan beş ölçütün tümüne sahip; bu da onların evrimsel yolda daha yüksek bir hiyerarşik düzeyde olduklarına işaret ediyor," diyor Chuong.

Ekipten Ping Wu, timsah pullarını kuş tüyüne dönüştürmeyi de denediklerini ekliyor. Genetik manipülasyon ile timsah embriyonik derisindeki pulların, kuş tüylerini andıran şekilde uzatılmasını sağladıklarını belirtiyor.

 

---

Kaynak: Phys.org, "Using modern genomics to turn alligator scales into birdlike feathers"
https://phys.org/news/2017-11-modern-genomics-alligator-scales-birdlike.html

İlgili Makale: Ping Wu et al, Multiple regulatory modules are required for scale-to-feather conversion, Molecular Biology and Evolution (2017). DOI: 10.1093/molbev/msx295 

---