2 Milyon Yıllık İnsan Akrabasından Genetik Veri Elde Edildi

Eski protein dizileri, Paranthropus robustus fosillerinin cinsiyetini tanımlıyor ve evrimsel ilişkilere işaret ediyor.

Homininler -insanlar ve onların eski akrabaları- yaklaşık yedi milyon yıl önce Afrika’da ortaya çıktı. Şimdi ise araştırmacılar, iki milyon yıl önce yaşamış bir Afrikalı homininden genetik bilgi elde ettiler. Bu, şimdiye kadar elde edilen en eski genetik veri.

BioRxiv’te açıklanan protein dizileri, Güney Afrika’daki bir mağarada bulunan birkaç Paranthropus robustus diş fosilinden geliyor.

Bilim insanları, bu genetik verilerin herhangi bir homininden toplanan en eski veriler olduğunu ve genetik kayıtları daha önce düşünülemez zamanlara ve bölgelere çektiğini söylüyor.

(İlgili: Fosilleri İnsan Evrimine Doğru Bir Şekilde Yerleştirmek)

Viyana Üniversitesi’nde arkeolog olan Katerina Douka, “Bu harika bir sonuç. O kadar eski kalıntılar adeta taşa dönüşmüş halde.” diyor.

Çok eski fosillerden elde edilebilecek birkaç genetik dizinin, bilim insanlarının onlarca yıldır tartıştığı evrimsel ilişkileri çözmeye yardımcı olup olmayacağı açık değil. Torino Üniversitesi’nden biyomoleküler arkeolog Beatrice Demarchi, “Bunun ne kadar kullanılabilir olacağını henüz kimse bilmiyor.” diyor.

Korunmuş proteinler

Geçtiğimiz yıl araştırmacılar, iki milyon yıllık Grönland donmuş toprak örneklerinden genetik diziler elde ederek, korunmuş antik DNA’nın en eski keşfi rekorunu kırdı. Ancak DNA daha sıcak iklimlerde daha hızlı bozuluyor.

Araştırmacılar, kayıtlardaki en eski hominin DNA’sının bir parçasını dizilemek için yoğun bir çaba sarf ettiler: İspanya’da bir yer altı çukurunda bulunan 400.000 yıllık bir Neandertal genomu.

Proteinler, DNA’dan daha esnek olma eğiliminde ve araştırmacıların moleküler kayıtları zamanda daha da geriye götürmelerine olanak tanıyor. 2016 yılında Demarchi’nin ekibi, Tanzanya’daki 3,8 milyon yıllık devekuşu (Struthionidae) yumurta kabuklarından protein dizileri elde etti.

Birkaç yıl sonra, Kopenhag Üniversitesi’nde protein kimyageri olan Enrico Cappellini liderliğindeki bir ekip, İspanya’daki Homo antecessor adlı bir türe ait yaklaşık 800.000 yıllık kalıntılardan diş proteinlerini ve ayrıca Gürcistan’daki 1.8 milyon yıllık Homo erectus fosillerinden daha sınırlı dizileri sıraladı.

Yeni çalışmada, Cappellini liderliğindeki bir ekip, Johannesburg’un 40 kilometre kuzeybatısındaki Swartkrans mağarasından dört Paranthropus robustus dişini örnekledi. Araştırmacılar, bu güçlü gövdeli homininlerin diğer eski insan türleriyle nasıl akraba olduklarını uzun süredir tartışıyorlar.

Araştırmacılar, her örneğin dişlerin mineral dış tabakası olan minesindeki yüzlerce amino asidi analiz etmek için kütle spektrometrisi adı verilen bir teknik kullandılar.

Buldukları amelogenin-Y adlı bir protein, Y kromozomundaki bir gen tarafından üretiliyor. Örneklerin ikisinde bulunması, araştırmacıların dişlerin erkeklere ait olduğu sonucuna varmalarını sağladı. Bunlardan biri daha önce küçük boyutu nedeniyle bir kadına atfedilmişti. Diğer iki dişte amelogenin-Y belirtileri yoktu ve proteinin X-kromozom versiyonunu içeriyordu, bu da yazarların örneklerin muhtemelen dişi olduğu sonucuna varmasına yol açtı.

Dört örneğin hepsinde aynı amino asitlerin yaklaşık 400’ü dizilendi. Bu durum, araştırmacıların, son 200.000 yılda yaşamış olan Homo sapiens, Neandertaller ve Denisovalıların, birbirleriyle iki milyon yaşındaki Paranthropus’tan daha yakın akraba olduklarını doğrulayan basit bir evrim ağacı oluşturmalarına olanak sağladı. Douka, başka herhangi bir ilişkinin büyük bir sürpriz olacağını söylüyor.

Araştırmacılar, bir mine proteininde, Paranthropus kalıntıları arasında potansiyel olarak türler içindeki değişkenliği yansıtan dizi farklılıkları buldu.

“Potansiyel olarak dönüştürücü”

Cappellini ve meslektaşları, “Bu tür eski kalıntıların genetik verilerinden bir evrim ağacı oluşturmak, paleoantropoloji için potansiyel olarak dönüştürücü bir buluş olarak kabul edilebilir.” diyor.

Ayrıca eski protein araştırmalarının, Australopithecus afarensis gibi canlıların (birçok fosil parçası ve Lucy olarak bilinen daha eksiksiz örneği) hominin soy ağacında nerede olacağının anlaşılmasını geliştirebileceğini ekliyorlar.

Diğer bilim insanları, eski proteinlerin, şu anda büyük ölçüde kemik şekillerinden inşa edilen hominin evrimi resmine fikir birliği getirmeye yardımcı olup olmayacağı konusunda hâlâ kararsız olduğunu söylüyor.

Londra’daki Francis Crick Enstitüsü’nden bir paleogenetikçi olan Pontus Skoglund, “Diş minesi proteinlerinde sınırlı değişkenlik vardır, bu nedenle Cappellini’nin ekibinin soy ağacını oluşturmak için kullandığı 425 amino asit, araştırmacıların 1997’de dizilediği, pek çok varyasyon taşıyan yaklaşık 360 baz çift mitokondriyal DNA içeren ilk Neandertal dizilimlerinden daha az bilgilendirici görünüyor.” diyor.

Kemik şekli, ilişkileri çözmenin bir yolu olarak muhtemelen eski proteinlerden daha güvenilir bir yolu. “Dolayısıyla, evrimsel antik proteomikte gidilecek daha çok yol var.”

Demarchi de aynı fikirde ama parça fosillerin, özellikle de hayvanların cinsiyetini belirleme olasılığı onu heyecanlandırıyor.

Boyuttaki cinsiyete dayalı farklılıkların yanlışlıkla tür farklılıklarına atfedilmesi alışılmadık bir durum değil ve bunun tersi de geçerli: P. robustus fosilleri başlangıçta başka, daha küçük bir güney Afrika homininin erkeklerine atfedilmişti.

Araştırmacılar, eski proteomik genişledikçe, zarar veren örneklemenin maliyetlerine karşı faydaları dengelemenin de anahtar olacağını söylüyor. Skoglund’un laboratuvarı, fosilleri protein içeriği açısından taramak için tahribatsız yöntemler üzerinde çalışıyor – iyi veriler vermeyecek örnekleri koruyor. “Fosil kayıtlarından numune alma kararları alınırken başarısızlık riskinin göz önünde bulundurulması önemli.”

Nature News. 10 Temmuz 2023.