Neandertaller Y Kromozomunu Nasıl Kaybetti?

Neandertallerle çiftleşmek, Neandertaller’in erkek cinsiyet kromozomlarının yerini modern insanlarınkiyle değiştirmesine yol açtı.

Neandertaller çok uzun zamandır, an azından yiyecek, yaşam alanı ve çiftleşmek için rekabet ettikleri, hafif siklet insan kuzenlerine göre oldukça maskulen ve iri yarı olarak görülüyorlardı. Ancak yeni bir çalışma, Homo sapiens erkeklerinin 100.000 yıldan daha uzun bir süre önce Neandertal kadınlarıyla çiftleşerek, esasen güçlü kuzenlerini zayıflattıklarını keşfetti. Bu birleşmeler, modern Y kromozomlarının, Neandertal çocuklarının gelecek kuşaklarını süpürüp atmasına ve sonunda Neandertal Y’nin yerini almasına sebep oldu.

Bu yeni bulgular, araştırmacıların neden bir Neandertal Y kromozomu bulamadıklarına ilişkin on yıllardır süren gizemi çözmüş olabilir. Erkeklerden gelen DNA eksikliği problemin bir parçasıydı: Şimdiye kadar bulunan düzinelerce Neandertal’in sıralanmış DNA’larının çoğu kadınlara ait. Erkek Neandertaller’in fosillerindeki DNA’lar kötü bir şekilde korunmuşlar ve bakteriler tarafından bozulmuşlar. Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü’nde işlemsel biyolog olan ve çalışmanın baş yazarı Janer Kelso mizahi bir dille, “Erkek Neandertal diye bir şey var mı şüphe etmeye başladık.” diyor.

(Neandertal Genleri, Şiddetli Covid-19 Riskini Artırıyor!)

Ancak teknik bir atılımla, Max Planck’ta yüksek lisans öğrencisi olan Martin Petr, modern insanların Y kromozomlarının küçük parçalarından DNA dizilerini bulup çıkaran ve arkaik erkeklerin Y kromozomlarından gelen DNA ile bağlanmak için kullanılan bir dizi sonda tasarladı. Bu yöntem işe yarıyor çünkü modern insanlar ile Neandertaller’in DNA’ları çoğunlukla benzer. Ancak DNA sondaları farklı olan az sayıdaki baz çiftini de sarıyor.

Araştırmacılar, Belçika, İspanya ve Rusya’dan gelen ve yaklaşık 38.000 ile 53.000 yılları arasında yaşayan üç Neandertal insanı ile onların yakın kuzenleri olan, Sibirya’daki Denisova Mağarası’nda 46.000 ile 130.000 yılları arasında yaşayan iki erkek Denisova insanının parçalı Y kromozomlarına sonda koydu. Araştırmacılar DNA’yı sıraladıklarında bir sürprizle karşılaştılar. Kelso’nun söylediğine göre, Neandertal Y “Denisovalılardan çok modern insanlara benziyordu.”

Martin Petr, “Daha önceki çalışmalar Neandertal nükleer genomundan geri kalanların, Denisovalılar’a daha yakın olduğunu gösterdiği için bu bir bilmeceydi,” diyor.

Bu önerme, iki grubun modern insanlardan yaklaşık 600.000 yıl önce ayrıldığını gösteriyor. Ancak Y kromozomunun olağan dışı görünümü başka bir genetik devralma ile paralellik gösteriyor: 38.000 ile 100.000 yıl öncesine ait Neandertal kalıntıları, daha önceki fosillerde bulunan eski Neandertal mtDNA’sı yerine, modern kadın insandan gelen ve anneden miras kalan mitokondriyal DNA’sını (mtDNA) içeriyor. Bu da demek oluyor ki, eski bir Homo sapiens kadını muhtemelen 220.000 yıldan daha uzun bir süre önce bir Neandertal erkeğiyle melezlenmişti ve onların soyundan gelenler modern mtDNA’yı taşıdılar.

Araştırma ekibinin hesaplama modellerine göre Y paternini açıklamak için en iyi senaryo, erken modern insan erkeklerinin Neandertal kadınlarıyla 100.000 yıldan uzun, ancak 370.000 yıldan daha kısa bir süre önce çiftleşmesidir. Oğulları, babalarından miras kalan modern insan Y kromozomunu taşıyacaktı. Araştırmacıların Science dergisine aktardığına göre, “Modern Y, daha sonra gelen nesillerle, Avrupa ve Asya’daki küçük Neandertal nüfusları arasında hızla yayıldı ve Neandertal Y’nin yerini aldı.” 

İlginçtir ki, modern insan çiftleri bugünün Homo sapiens’inin atası değildi. Muhtemelen Afrika’dan erken bir zamanda göç eden ve sonra soyu tükenen bir nüfusun parçasıydı. Neandertal DNA’sının, yaşayan insanlardaki izleri, 50,000 ile 70,000 yılları arasında gerçekleşen bir melezlenme olayının mirasıdır.

Araştırmacılar, bu değişimin kesin olarak neden gerçekleştiğinden emin değiller. Kelso’nun söylediğine göre, “Doğal seçilim Homo sapiens’in Y kromozomunu avantajlı kılmış olabilir, zira Neandertaller’in genomlarında daha zararlı mutasyonlar vardı.”

Neandertal insanlarının, modern insanlara göre daha küçük popülasyonları vardı ve küçük popülasyonlar, özellikle X ve Y cinsiyet kromozomlarında zararlı mutasyonlar biriktirme eğilimindedir. Daha geniş, genetik olarak daha çeşitli ata popülasyonlarına sahip modern insanlar, genetik olarak bir avantaja sahip olabilirdi. Çalışmada yer almayan, Cold Spring Harbor Laboratuvarı’nda işlemsel biyolog Adam Siepel, “Diğer bir olasılık ise, Neandertaller’in modern bir insan mtDNA’sını miras aldıklarında, hücrelerinin modern insan Y’si ile etkileşimi tercih etmiş olabileceğidir.” diyor.

Bu olasılığı test etmenin en iyi yolu, Y kromozomlarının Denisovalılar’daki gibi görünüp görünmediğini görmek için eski zamanlardaki Neandertaller’den DNA elde etmektir. Princeton Üniversitesi’nde popülasyon genetikçisi olan Josh Akey, bu çalışmada belirtilen modern insanlar ve Neandertaller arasındaki karışımın “insansılar tarihinin belirleyici bir niteliği” olduğunu söylüyor. Bu süreç yalnızca modern insanlara Neandertal DNA’sı vermekle kalmadı, aynı zamanda Neandertaller’i de temelden değiştirdi.

Science Magazine. 24 Eylül 2020.

Makale: Petr, M., Hajdinjak, M., Fu, Q., Essel, E., Rougier, H., Crevecoeur, I., … & de la Rasilla, M. (2020). The evolutionary history of Neandertal and Denisovan Y chromosomes. bioRxiv.