Diğer Türlerle Çiftleşerek Hastalıklara Karşı Direnç Kazandık

Son on yılda insan evrim ağacımız, daha çok karmaşık bir çalıya benzeyen bir şeye dönüştü. Bilim insanları, ilk olarak sırasıyla 2010 ve 2014’te dizilemesi yapılan, diğer iki hominid Neandertal ve Denisovalılar arasında çiftleşmeden paylaştığımız DNA parçalarını keşfetti. 

Bugün her birimizde hominid kuzenlerimizin yüzde kaçının kaldığı ve antik hominid DNA’sının herhangi bir adaptasyon avantajı sağlayıp sağlamadığı temel bir araştırma alanı.

Bilim insanları, tek hominid genlerinin, DNA değiştirmenin bir sonucu olarak yüksek irtifa adaptasyonu örneği de dahil olmak üzere avantajlar sağlayabildiğini daha önce göstermişti. Bu keşif, neden Tibetlilerin yüksek irtifada yaşamaya eşsiz bir biçimde uyum sağladıklarının açıklanmasına yardımcı olabilir.

Ancak çoğu hastalık, muhtemelen çoklu genlerin sonucu olduğu ve genellikle karmaşık özellikler sergilediği için, antik hominidlerin genomlarımıza katkılarını anlamak zor bir iş.

Şimdi ise yeni bir araştırmada, bilim insanları Alexandre Gouy ve Laurent Excoffier, insan geni veri setlerini daha iyi analiz edebilmek için yeni hesaplama araçlarını geliştirdi ve özellikle sıtma gibi bulaşıcı hastalıklarla savaşmaya yardımcı olmak için eski insansı adaptasyon mirasına dair daha fazla kanıt buldu.

Araştırmacılar “Sonuçlarımız bağışıklık ile ilişkili genlerde arkaik introgresyonun yaygın olduğunu ve patojenlerin insanlarda uyarlanabilir evrimin ana nedenlerinden biri olabilecek güçlü bir seçici baskıyı temsil ettiğini doğruluyor. Ayrıca sonuçlar, arkaik introgresyonun insan metabolizmasını ve insan adaptasyon geçmişi sırasında kritik olarak belirleyici olan farklı patojen tiplerine (bakteri, virüs ve protistler) yanıtını etkilediğini gösteriyor.” diyor.

Bu çalışmada araştırmacılar, yakın zamanda 35 Melanezyalı birey için 1000 Genom projesinden örnekler sunulmuş olan en son arkaik introgresyon haritalarını analiz ettiler.

Gouy, “Sonuçlarımız sadece introgresyonun aynı fonksiyonlarda yer alan birçok gende bulunduğunu değil, aynı zamanda arkaik DNA taşıyan bu etkileşen genlerin bazılarının birlikte seçildiğini gösteriyor.” diyor.

Araştırmacılar, kişiye özel genleri analiz etmekten ziyade, biyolojik yol analizi, bağlı genler ve alt ağların veri setlerine dayalı olan introgresyonun modellerini belirleme metodlarına odaklanarak işe başladı.

Araştırmacılar, üç ana biyolojik yol veri tabanı (KEGG, NCI ve Reactome) ve Doğu Asyalılar, Avrupalılar ve Papua Yeni Gineliler de dahil olmak üzere baktıkları üç popülasyonun her biri arasında oldukça gelişmiş alt ağları tespit edebildiler.

Excoffier, “Uyarlanabilir introgresyonun en çarpıcı kanıt alanlarından biri Papua Yeni Ginelilerde sıtmaya karşı olası bir direnç.” diyor.

Ayrıca bulaşıcı hastalıkların ötesinde, modern Avrupa halkları arasında Neandertal introgresyon sinyalleri gösteren koku alma reseptörlerinin yanı sıra enerji metabolizması (solunum dizisi) ve kırmızı kan hücreleri (hemoglabin) ve kaslarda (kas sıvısı – myoglobin) demir ve oksijen içeren porfirinle ilişkili genlerde introgresyon kanıtı buldular.

Daha fazla tartışmalı alanlardan biri de, modern insan davranışı ve bilişselliğinin gelişimi üzerine. Yazarlar çalışmanın henüz hazırlık aşamasında olduğuna dikkat çekmelerine rağmen, böyle işlevler içeren gen ağları arasında da introgresyon kanıtı buldular.

“Bu sonuçlar, arkaik introgresyonun bu fenotipleri kesin bir seçici baskıya bağlamak zor olmasına rağmen, davranışsal özellikleri de etkilemiş olabileceğini ileri sürüyor.”

Sonuçlar, daha önce davranışsal özelliklerle (depresyon, duygu durum bozuklukları, sigara içme) ilişkilendirilmiş iki SLC loci’deki (SLC6A11, SLC6A13) Neandertal varyantlarını ve tercihen beyinde ifade edildiği gösterilen bazı gen varyantları tanımlayan diğer çalışmalara dayanıyor.

Gouy, “Papualı’larda sırasıyla otizm duyarlılığı ve dikkat eksikliği/hiperaktivite bozukluğu ile ilişkili olan, önemli miktarda fazla introgresyon gösteren gen bulduk.” diyor.

İnsan sağlığı ve hastalıklarına katkılarını ortaya çıkarmak için bu etki alanlarının daha fazla araştırılmaya ihtiyacı var.

Neandertal ve Denisovalıların introgresyonunun toplam miktarı modern insanlarda (genellikle %1-3) oldukça düşük olmasına rağmen, kanıtları miras kalan hominid DNA’sının, modern insan adaptasyonunu şekillendirmesine yardımcı olduğu bilimsel vakayı inşa etmeye devam ediyor.

Phys. 15 Ocak 2020.

Makale: Gouy, A., (2019), Polygenic patterns of adaptive introgression in modern humans are mainly shaped by response to pathogens. Molecular Biology and Evolution.