İnsan ve Şempanze : Yüz Yapılarının Farklılığının Kökeni

Apelerin primat ağacındaki en yakın akrabalarımız olmasına karşın, şempanzelerin yüzleri kesin bir biçimde insanlarınkinden farklıdır. Şimdi Stanford University Tıp Fakültesi’nden araştırmacılar..
Görsel Telif:

Apelerin primat ağacındaki en yakın akrabalarımız olmasına karşın, şempanzelerin yüzleri kesin bir biçimde insanlarınkinden farklıdır. Şimdi Stanford University Tıp Fakültesi’nden araştırmacılar, neredeyse aynı genetik altyapıya sahip olan bu iki türün (insan ve şempanze) yüz yapılarındaki farklılıkların nasıl ortaya çıkmış olabileceğini araştırmaya koyuldu.

Anahtar nokta, genlerdeki farklılık yerine; yüz oluşumu ve gelişimine genlerin etkisi ve insan yüz çeşitliliğinin nasıl belirlendiğinin -hangi genlerin, ne zaman, ne kadar ekspres edilerek buna sebep oluyor-  anlaşılması olacaktır. Daha özele inecek olursak araştırmacılar şempanzelerin ve insanların yüz gelişimini düzenleyen proteinleri – çene, burun uzunluğu, deri pigmentasyonu – farklı seviyelerde sentezlediğini ortaya koydu.

Araştırmacılardan Joanna Wysocka, son evrimsel süreçte DNA’mızda gerçekleşen ve bizi büyük apelerden farklı kılan epigenetik değişimleri anlamaya çalıştıklarını ifade etti. Daha özelde ise, daha büyük beyne sahip olmamızı, dik yürümemizi ve larynximizi kullanarak kompleks konuşma biçimine sahip olmamızı sağlayan, kraniyofasiyal (kafa – yüz şeklinde anlaşılabilir) yapının girdiği adaptasyon süreçleri ile ilgilendiklerini – kafa şekli, gözün konumu, yüz yapısı vb. – de ekledi.

Erken dönem primatların gelişimini, laboratuvar ortamında taklit etmeyi, gen ekspresyonu değişimlerini gözlemleyerek evrimsel geçmişimize ışık tutmayı hedefledikleri çalışma biçimine ‘hücresel antropoloji‘ adını verdiler.

Araştırma tüm faktörleri ve detayları ile Cell dergisinde yayımlandı.

Enhancer (Hızlandırıcı)’ların Rolü

Karşılaştırma yapabilmek için, araştırmacılar insan ve şempanzelerde DNA üzerindeki hızlandırıcı(ing: enhancer) bölgelerine yoğunlaştılar. Bu bölgeler, yakınlarında bulunan genlerin ne zaman ne kadar ve nasıl protein sentezleyeceklerini kontrol etmek üzere üzerlerinde -hızlandırıcıya bağlı olan- kimyasallar ve/veya proteinler bulunan (on/off mekanizması gibi düşünülebilir) bölgelerdir. Araştırma ekibi, gelişim sırasında bu hızlandırıcı bölgelerine proteinlerin bağlanma biçiminin, iki tür arasındaki morfolojik farklılıkları da açıklayabileceğini öne sürdü.

Araştırmacılar da bu öncüller ışığında – türler arasındaki morfolojik farklılıklara hızlandırıcı bölgelerindeki DNA dizisi değişiminin sebep olduğunu gösteren çalışmaları baz alarak – son evrimsel basamakta bu bölgelerin nasıl değiştiğini gözlemlemeye çalıştı.

Araştırma için, yalnızca primat gelişimin erken fazlarında bulunan özelleşmiş bir hücre tipinden faydalandılar. Kraniyal sinir ucu hücreleri olarak bilinen bu hücreler, insan embriyosunun beşinci ve altıncı haftaları arasında görülüyor. Daha sonraları omurilik olacak olan düzlemde görülen hücreler, zamanla embriyo içinde göç ederek kemik, kıkırdak ve kafa / yüzde bulunan bağ doku hücrelerine dönüşürler.

Araştırmacılar insan ve şempanze arasındaki yüz farklılıklarının anlaşılması için bir yerde bu farklılığın kaynağı olan embriyolojik gelişim sırasındaki kader tayininde belirleyici olan bu hücrelerin incelenmesi gerektiğini düşünüyor.

Bulunması zor bu hücre tipini elde etmek için araştırmacılar şempanzelerden üretilen pluripotent kök hücreleri (IPS hücreleri) kullandılar. IPS hücreleri, kan ve deriden kolaylıkla elde edilebiliyor ve diğer dokulara dönüşebilmesi için de kolaylıkla uyarılabiliyor.

Mevcut araştırmada ise ekip, insan ve şempanze iPS hücrelerini kraniyal sinir ucu hücreleri olmak üzere düzenledi ve uygun şartlar altında sayılarını artırarak büyümelerini sağladı. Daha sonra genomlarından hızlandırıcı bölgelerini analiz eden ekip, bu bölgelerden aktif olmayanları -dolayısıyla yüz gelişiminde etken olabilecek olanları- araştırdı. Bununla birlikte de insan ve şempanzedeki benzer bölgelerin aktiflik derecesinin farkı da incelenen parametreler arasındaydı.

İnsanlar ve şempanzeler çok yakın akrabalar olduğu için, iki türün DNA’larında bir biri ile aynı olan bir çok düzenleyici element (DNA üzerinde gen ekspresyonunu düzenleyen hızlandırıcı/promoter/transkripsiyon faktörü gibi ögeler) bulunmaktadır. Bununla birlikte araştırmada temel bir takım farklar da gözlemlendi. Türe-özel olarak bilinen 1000 ayır hızlandırıcı bölgesinin aktiflik seviyesinin iki türde de farklı olduğu görüldü. İlginçtir; türe-özel hızlandırıcıları olan genler ve ekspresyon seviyelerinin, insandaki yüz çeşitliliğine sebep olan kraniyofasiyal gelişimde de etkili olduğu gösterildi.

Burun uzunluğu, şekli ve pigmentasyon

Laboratuvar farelerinde, araştırmacılar burun uzunluğu ve şekline etki eden iki gen tespit etti: PAX3 ve PAX7 bu genler deri pigmentasyonuna (melanin sentezine bağlı deri rengi oluşumu) da etki ediyor ve şempanzelerde insanlardan daha fazla ekspress ediliyor. Normal PAX3 seviyesinin altında kalan insanlarda Waardenburg sendromu görülüyor. Bu sendromda, kraniyofasiyal, işitsel ve pigmentasyon bozuklukları görülmektedir. Geniş çaplı genom araştırmalarında da insanlarda PAX3 gen bölgesinin normal yüz çeşitliliğinde etkili olduğu gözlemlenmişti.

Buna karşılık, saka kuşlarında gaga uzunluğuna etki eden ve balıklarda çene gelişiminde rol oynayan bir gen de insanlarda şempanzelerden daha yüksek seviyelerde ekspres edilmektedir. Farelerde bu genin –  BMP4 – kraniyal sinir ucu hücrelerinde gereğinden fazla ekspres edilmesi gözle görülür bir yüz şekli değişikliğine, kafatasının yuvarlaklaşmasına ve gözlerin yüzün önünde birbirine daha yakın konumlanmasına sebep olmaktadır.

Araştırmacılar şimdi de, türe-özel hızlandırıcı bölgelerinden daha ilgi çekici olan bir kısmını takibe koyulmuş durumda. Burada hedeflenen ise morfolojik değişikliklere ettikleri etkiyi daha derinlemesine irdeleyebilmektir.


Referans : http://med.stanford.edu/


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

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