Dış görünüşlerinin farklılığı göz önüne alındığında, bütün omurgalı hayvanların aynı organlara sahip olduğu gerçekliği oldukça şaşırtıcıdır. Tavuklar, balıklar, insanlar ve dahası, hepsinde de kalp, karaciğer, beyin, böbrekler ve diğer organlar vardır. Bu organların her biri de, özelleşmiş bazı görevleri başarıyla gerçekleştirir.

Oldukça eski bir kökene sahip olmalarından kaynaklı, bu organların nasıl ortaya çıktığı ve evrimleştiği üzerine araştırmalar yürütmek zorlu bir iştir. Bütün omurgalılarda ortak olan bu organlar, 500 milyon yılı aşkın bir süre önce, Dünya üzerinde henüz ilk omurgalı ortaya çıkmadan önce evrimleşmiş olmalıdır. Hatta araştırmacılar bu organların çoğunun çok daha önce ortaya çıktığını düşünüyor. Örneğin; sinir sistemi, tüm hayvanların (son) ortak atasından bile daha eski bir geçmişe sahip olabilir. Çünkü, 600 milyon yılı aşkın bir süre önce diğer bütün hayvanlardan ayrılan taraklı denizanası (ktenofor, taraklı medüz) isimli bir omurgasızda bile bir sinir sistemi bulunuyordu.

Yeni organların nasıl oluştuğuna dair bir kavrayış geliştirmek için, plasentaya odaklanmak akıllıca bir yaklaşım olabilir. Plasenta yani döleşi (etene), pek çok kez bağımsız biçimde evrimleşmiş kompleks bir organdır. Modern hayvanlar arasında plasenta bulunmayan türler, karmaşık plasentaya sahip türler ve bu iki uç arasında bulunan sayısız tür görüyoruz.

Plasentanın Görevi Nedir?

Doğum yapan hayvanlarda döleşi, hamile bireyin vücudunda oluşan bir organ olup, doğmamış yavruya büyümek ve gelişmek için ihtiyaç duyduğu maddeleri sağlar. Hem ebeveyn dokusundan, hem de embriyonik dokudan oluşan döleşi, anne ile gelişen embriyo arasında besin ve gaz alışverişine ortam sağlar.

Erken memelileri de içerisinde bulunduran ilk omurgalılar, yumurta ile çoğalıyordu; plasentaya sahip değillerdi. Fakat keseli ve plasentalı memelilerin atasında dişiler, embriyonik gelişim tamamlanana kadar yumurtayı rahimde tutacak şekilde evrimleşti. Bir embriyonun, hamilelik süresince anne canlının vücudu içerisinde kalabilmesi için, kendisine besin ve oksijen sağlayıp, karbondioksit ve diğer atıkları dışarıya atacak plasentaya ihtiyacı vardır.

Plasental yapılar, doğum yapan pek çok canlıda gebeliği desteklemek üzere hayvanlar alemi içerisinde 100'den fazla bağımsız kökenden evrimleşmiştir. Fakat bu durum birden bire olmamıştır. Peki o halde, yeni bir organla sonlanan sürecin adımları nelerdir?

Kompleks biyolojik yapılar, zaman içerisinde oluşan basit değişimler aracılığıyla evrimleşebilir. Süreç, hayvanların yeni vücut parçaları kazanabilmesine ve vücut parçalarının, bir türün DNA'sında birbirini izleyen değişiklikler yoluyla birden fazla nesil boyunca farklı işlevler kazanabilmesine bağlıdır.

Yeni Yapılar, Yeni Kullanımlar

Döleşi, hayvanlarda çeşitli biçimlerde evrimleşmiştir; fakat hepsinde de mevcut bir dokunun görev değişikliği ile oluşmuştur.

Kertenkeleler ve yılanlar güzel bir örnektir. Bu türlerin çoğu yumurta ile çoğalırlar, fakat doğurmak bu grupta 100'den fazla evrim geçirmiştir. Bütün bu durumlarda, yavru gelişimini tamamlayana kadar; anne, yumurtalarını rahim içinde tutar. Bu sürüngenlerde, plasentalar, uterustan ve yumurta kabuğunun iç yüzeyini atadan kalma bir biçimde kaplayan embriyonik zardan oluşur. Memelilerde de bu şekilde gerçekleşir.

Doğurmak, amfibilerde ve balıklarda da farklı biçimlerde görülür. Örneğin lepisteslerde, yumurtalar döllenir ve yumurtlamadan önce yumurtalık içerisinde gelişirler ve yumurtalıktaki dokulardan bir plasenta oluşur. Deniz atlarında ise, erkekler, karınlarında bir kuluçka kesesi geliştirir ve yumurtalar doğrudan bu keseye bırakılır. Plasenta, babanın karın deri dokusundan oluşur. Keseli kurbağalarda, dişinin sırtında bir kese gelişir ve plasenta, sırt kısmındaki deriden bir çıkıntı şeklinde oluşturulur. Bu durumların hepsinde de, plasenta; embriyonik dokunun, gelişim sırasında, ebeveyn doku ile temasa geçmesiyle oluşur.

Plasentalar, mevcut vücut parçalarının yeniden görevlenmesiyle evrimleşirken, bazen de eski bir vücut parçasında tamamen yeni biyolojik yapıların evrildiğini görürüz. Örneğin, deniz atlarının kuluçka keseleri, evrimsel olarak, yumurtaların; ebeveynin karnının alt tarafına yapışmasının ardından ortaya çıkmıştır. Yeni görevleri gerçekleştirebilmek için özelleşmiş yeni hücre tipleri de evrimleşebilir.

Dokular Yeni Bir Görev Edindiğinde

Dolayısıyla, plasenta durumunda, yeni bir organın evrimi mevcut dokuları yeniden görevlendirebilir. Bu dokuların bazıları, döleşli hayvanın atasında işlev gördüler, bazıları ise yeni organ işlevlerini desteklemek için işe koyuldular.

Bunun bir örneği de, embriyonik zarlardaki hormon üretimidir. Karada yaşayan ve yumurta ile çoğalan omurgalılarda, yumurtalar, bir dizi zarla çevrili olacak şekilde bırakılır. Bu embriyonik zarlar, fetusun gelişimi ve büyümesi için önemli bir dizi hormon üretir. Doğumun evrimleşmesini takiben, hormonlar, ebeveyn dokularla etkileşime girerek fetus-ebeveyn iletişimin evrimi ile sonuçlandı.

Geçmiş araştırmalar, ayrı dokular arasındaki sinyalleşmenin, hayvanlarda tipik olarak organ gelişiminin nasıl başladığını ortaya koyduğunu gösteriyor. Bilim insanları, bu sinyalleşmenin yalnızca organın gelişimi için değil, aynı zamanda oluşumu için de önemli olduğunu ileri sürüyor.

Eğer, bir mutasyon, dokuların birbirleriyle yeni bir şekilde gelişmesine neden oluyorsa, o zaman bu dokulardaki sinyal dinamikleri de birbirlerinin gelişimini etkileyecektir. Bu yeni sinyalizasyon, yeni bir organın gelişimi için başlatıcı olabilir. Plasenta, bu fenomenin bir örneği olabilir ve bu biçim, hayvanlarda yeni organların ortaya çıkmasının genel bir yolu olabilir.

Bir Vaka İncelemesi Olarak Plasenta Evrimi

Nature'da yayımlanan bir çalışma, yeni organların, mevcut vücut parçalarının görev değişikliğiyle evrimleştiğini ileri sürüyor. Evrimsel süreçte, organlar; yeni yapılar ve hayvanın üreme ya da uyum başarısını arttıran yeni görevler evrimleştirebilir. Bu değişimler, yaşayan hayvanların karşılaştırılmasıyla belirlenen genetik değişimlerin bir sonucudur.

Bir hayvanda, birden bire ortaya çıkmış bir organ göremezsiniz. Evrimsel süreçte, zamanla küçük genetik değişimler meydana gelir. Bu küçük değişimlerin birikmesiyle, nihayetinde kompleks biyolojik yapılar evrimleşebilir. Bilimciler, yeni karmaşık organların hayvanlarda evrimleşmesine olanak tanıyan belirli genetik değişikliklerin türlerini belirleme üzerine çalışmalarını sürdürüyor.

Söz konusu genetik değişimlerin oluşmasında retrovirüslerin payı da var. Şöyle ki, plasenta oluşumu için mutlak gerekli olan sinsitin (İng. syncytin) proteinini üreten kod, memelilerin atalarının genomuna bir retrovirüs enfeksiyonu sayesinde dahil oldu. Plasental yapılar, memeli olmayan omurgalılarda da gelişebiliyor. Örneğin 25 milyon yıl önce beliren Mabuya kertenkelesi, memelilerdekine çok benzeyen bir döleşine sahiptir ve gelişimi muhtemelen retroviral bir genin yakalanması sonucu olmuştur.