İnsanlar Kuyruklarını Nasıl Kaybetti?

Yeni bir çalışmaya göre, eski atalarımızdaki genetik bir değişiklik, insanların neden maymunlar gibi kuyrukları olmadığını kısmen açıklıyor.

Kuyruklar hayvanlar aleminde ortak bir özellik. Neredeyse her omurgalı sınıfı kuyruğa sahip. Sürüngenler, bunları kendilerini savunmak ve avlarına saldırmak için kullanıyor. Kuyruklar köpek ve kedilerde dengeye ve iletişime, kuşlarda ise yön bulmaya yardımcı oluyor. İnsanların primat ataları da bunlara sahipti. Atalarımız onları ağaçların arasında sallanırken dalları kavramak için kullandılar; ta ki kuyrukları yaklaşık 25 milyon ila 20 milyon yıl önce insan soyundaki en önemli evrimsel değişimlerden biri olarak fosil kayıtlarından kaybolana kadar.

Araştırmacılar kuyruklarımızın kaybına hangi evrimsel baskıların yol açtığından emin değiller. Örneğin bu durum, ağaçtan inmemizle ya da dik yürüme için gereken değişikliklerle ilgili olabilir. Ancak şimdi bilim insanları ilk kez bu dramatik değişimin ardındaki genetik mekanizmayı belirlediler. Nature dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmanın yazarları, bulgularının hominidlerdeki kuyruk kaybının genetik bir açıklamasını sağladığını ve aynı zamanda insanın iki ayak üzerinde yürümesine yol açan evrimsel baskıların daha iyi anlaşılmasını sağlayabileceğini söylüyor.

Araştırmanın baş yazarı Bo Xia, kuyruk sokumu yaralanmasının neredeyse bir yıl boyunca kendisinde rahatsızlığa yol açtığı 2019 yılında konuyu araştırmaya başladı. Oturmak, omurganın genellikle kuyruk sokumu dediğimiz bu hassas kısmının sürekli bir hatırlatıcısıydı.

(İlgili: İnsanların Kuyrukları Olsa Nasıl Olurdu?)

Xia, “Bu durum, vücudun bu kısmı hakkında gerçekten düşünmeme neden oldu.” diyor. Böylece Xia, bir genom tarayıcısı (genom için “arama motoru” gibi bir şey) kullanarak primatlar (insan atalarımız dahil) ve kuyruklu maymunlar arasındaki farkları araştırarak kuyruk kaybıyla ilgili tüm genleri keşfetmeye başladı.

Fareler üzerinde yapılan geçmiş araştırmalar, 100 kadar geni kuyruk kaybıyla ilişkilendirmişti ve Xia, bu değişime bunlardan birinin insan versiyonundaki mutasyonun neden olduğunu tahmin etti. Araştırması, bir tür “sıçrayan gen” olan AluY elementini ortaya çıkardı. Bu tür DNA dizileri, genomun etrafında zıplama yetenekleri nedeniyle bu şekilde adlandırılıyor. AluY, TBXT adı verilen bir gene atladığında, bu eklemenin insan ataları da dahil olmak üzere primatlarda kuyruk kaybına neden olduğu görüldü. (TBXT, omurganın öncüsü olan embriyonik notokordun gelişimi için önemli olan bir proteinin yapımından sorumlu)

Xia, bu elementi bulmanın çok çalışmanın ve aynı zamanda tesadüfün sonucu olduğunu söylüyor. çalışmanın ortak yazarlarından Itai Yanai, “Bu samanlıkta iğne aramak gibiydi” diyor.

AluY, bulmacanın beklenmedik bir parçasıydı çünkü hücrelerimizde bu türden milyonlarca element mevcuttu. Ayrıca uzun bir süre bunlara “çöp DNA” adı verildi çünkü araştırmacılar bunların insan genomunu rastgele ve görünüşte amaçsız bir şekilde kirlettiğine inanıyordu. Yanai, “Bu, bu unsurların sadece genomu karmaşıklaştırmadığını gösteriyor. Aynı zamanda önemli bir şey yapıyorlar.” diyor.

AluY elementi, Alu elementleri adı verilen daha büyük bir sıçrama genleri ailesinin bir parçası. Ve TBXT genine atladıktan sonra, AluY elementi başka bir Alu elementinin protein kodlayan bölümünün (ekzon) üzerine konumlandı. Alu elementleri zıt yönlere işaret ettiğinden gen tarafından üretilen RNA’da eşleşiyorlardı. Bu, ekzonun kuyruk gelişimi için gerekli olan proteinin üretimine dahil edilmesini önleyen bir döngü oluşturdu.

Çalışmaya dahil olmayan genetikçi David Kimelman, “Garip bir evrimsel tuhaflığın nasıl ilginç ve önemli sonuçlara yol açabileceğinin gerçekten güzel bir örneği. Primatlardaki bu büyük değişimin nasıl meydana geldiğinin temeline iniliyor.” diyor.

Eklemeyi belirlemek bir başlangıçtı ancak bulgularını kanıtlamak için Xia ve Yanai’nin hipotezlerini farelerde test etmesi gerekiyordu. CRISPR gen düzenleme teknolojisini kullanan araştırmacılar, her iki Alu elementini aynı anda bir fare embriyosunun TBXT genine yerleştirdiler. İlk başta ortaya çıkan fareler hâlâ kuyruklarını koruyordu. Ancak araştırmacılar aynı elementlerden daha fazla miktarda eklediğinde farelerin kuyruğunun daha kısa olduğu ya da hiç olmadığı ortaya çıktı.

Kimelman, bu sonucun, AluY’nin kuyruk kaybına büyük katkıda bulunan bir faktör olmasına rağmen muhtemelen hikayenin tamamı olmadığını gösterdiğini söylüyor. İlk başta, fare modellerinde olduğu gibi atalarımızın kuyruk uzunluğunda muhtemelen değişkenlik vardı, ancak zamanla ilave mutasyonlar kuyruk kaybımızı daha belirgin ve sonunda kalıcı hale getirdi. (Eğer AluY, insanlarda TBXT geninden çıkarılmış olsaydı, kuyruk büyütmeye başlamazdık)

Yeni çalışma aynı zamanda kuyruğunu kaybeden farelerden bazılarının tamamen kapanmayan nöral tüpler geliştirdiğini, bunun da spina bifida adı verilen ve şu anda yeni doğan 1000 insandan birini etkileyen duruma benzer bir omurilik bozukluğuyla sonuçlandığını buldu.

Yanai, “Kuyruğun kaybedilmesi yönünde o kadar büyük bir evrimsel baskı oluşmuş olmalı ki, bu korkunç hastalığın bedelini ödese bile buna değmişti.” diyor.

Araştırmaya dahil olmayan biyolojik antropolog Gabrielle Russo, “Hangi evrimsel baskıların kuyruk kaybına yol açtığını hiçbir zaman tam olarak bilemeyebiliriz ve bu nedenlerin, bugün kuyruğu olmayan her memeli soyunda farklı olması muhtemel.” diyor.

Russo, fosil kayıtlarının, kuyruk kaybı, ağaçtan iniş, dik duruş ve iki ayak üzerinde yürüme gibi olayların milyonlarca yıl arayla gerçekleştiğini gösterdiğini söylüyor. Çalışmanın da ima ettiği gibi, bu olayların hepsinin bir şekilde bağlantılı olduğunu söylemenin çok basit olduğunu ekliyor ve bu olayların fosil kayıtlarında gerçekten birbirinden çok uzak olduğunu belirtiyor. Yanai ise, makalenin iki ayak üzerinde yürümekten söz etmesine rağmen aslında başlığının da belirttiği gibi (“İnsanlarda ve Maymunlarda Kuyruk Kaybı Evriminin Genetik Temeli Üzerine”) sadece kuyruk kaybının genetik temeli ile ilgili olduğunu söylüyor.

Russo, cevaplardan çok soru olsa bile, genetik mekanizmayı bilmenin bu önemli paleoantropolojik değişikliklere ışık tutmada çok yararlı olduğunu söylüyor. “Örneğin, kuyruk kaybıyla ilgili çok ilginç olan şeylerden biri, bunun hâlâ ağaçlarda olduğumuz bağlamda meydana gelmiş gibi görünmesi.”

Scientific American. 28 Şubat 2024.

Makale: Xia, B., Zhang, W., Zhao, G., Zhang, X., Bai, J., Brosh, R., … & Yanai, I. (2024). On the genetic basis of tail-loss evolution in humans and apes. Nature, 626(8001), 1042-1048.