Erken Avrupalılar, Tarım Devrimine Nasıl Uyum Sağladılar?

Antik DNA analizleri, Erken Avrupalıların 7.000 yıl boyunca çevrelerine nasıl uyum sağladıklarını ortaya koyuyor.

İnsan iskelet kalıntılarından elde edilen antik DNA’yı benzersiz bir istatistiksel analiz yöntemiyle inceleyen araştırmacılar, erken Avrupalıların çevrelerine nasıl uyum sağladığına dair yeni bulgular ortaya çıkardı.

Teksas Üniversitesi ve Kaliforniya Üniversitesi’ndeki (UCLA) araştırmacılardan oluşan bir ekip tarafından gerçekleştirilen ve Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışma, yaklaşık 7.000 yıllık Avrupa tarihini kapsıyor.

Teksas Üniversitesi’nden bütünleşik biyoloji, istatistik ve veri bilimleri alanında doçent ve çalışmanın baş araştırmacısı olan Vagheesh Narasimhan, “Antik DNA’yı incelemek, geçmişe dönerek evrimsel değişimleri doğrudan tarihsel popülasyonlar üzerinden takip etmemizi sağlıyor. Günümüz genomlarında büyük ölçüde silinmiş ya da gizlenmiş olan genetik izleri ortaya çıkarıyoruz” diyor.

(İlgili: Avcı-Toplayıcı Genler, İlk Çiftçilerin Bağışıklığını Artırdı)

Araştırmacılar, Avrupa ve günümüz Rusya’sının bazı bölgelerindeki arkeolojik alanlardan alınan 700’den fazla DNA örneğini inceledi. Bu örnekler, Neolitik Dönem’den (yaklaşık 8.500 yıl önce) Geç Roma Dönemi’ne (yaklaşık 1.300 yıl önce) kadar geniş bir zaman dilimini kapsıyor.

Bilim insanları, modern Avrupalıların DNA’sında tespit edilemeyen doğal seçilim izlerini—çevresel baskılara karşı genetik adaptasyon belirtilerini—ortaya çıkarmayı başardı. Bu bulgular, yalnızca uzak geçmişe bir pencere açmakla kalmıyor, aynı zamanda hayatta kalma ve sağlık açısından avantaj sağlayan genetik özelliklerin zamanla nasıl kaybolabileceğini de gözler önüne seriyor.

Modern genetik örnekleri üzerinde yapılan çalışmalarda, eski dönemlerde gerçekleşen doğal seçilim olaylarını tespit etme konusunda bazı zorluklar bulunuyor. Doğal seçilim, genomumuzda ince izler bırakır; ancak DNA segmentlerinin karışıp seyrelmesine neden olan rekombinasyon süreci nedeniyle bu izler nesiller boyunca aşınabilir. Ayrıca, antik adaptasyon sinyalleri, genetik sürüklenme (genlerin görülme sıklığındaki rastgele dalgalanmalar) ve popülasyon karışımı nedeniyle maskelenebilir; bu da belirli uyum sağlayıcı genetik özelliklerin gen havuzundan kaybolmasına yol açabilir.

Antik DNA, bu olaylara daha yakın bir dönemde yaşamış bireylerin genomlarını doğrudan inceleme imkânı sunarak, araştırmacıların evrimsel değişimleri kaybolmadan önce gözlemlemelerini sağlar. Bu sayede antik DNA, insan adaptasyonunun tarihsel dinamiklerini yeniden yapılandırmada önemli bir araçtır.

Araştırma ekibi, antik DNA verilerini incelemek için özel olarak geliştirilmiş yeni bir istatistiksel yöntem kullandı. Bu yeni teknik, geleneksel yöntemlere kıyasla doğal seçilim izlerini daha etkili bir şekilde tespit etmelerini sağladı. Ekip, örnekleri Neolitik Çağ, Tunç Çağı, Demir Çağı ve Tarihsel olmak üzere dört zaman dilimine ayırarak inceledi. Bu yaklaşım, avcı-toplayıcılıktan tarıma geçiş gibi yaşam tarzındaki değişimlere genetik tepkileri takip etmelerine olanak tanıdı.

Hücresel ve moleküler biyoloji alanında lisansüstü öğrencisi ve makalenin ortak ilk yazarı olan Devansh Pandey, “Yöntemimiz, belirli özelliklerin nasıl ve ne zaman seçildiğine dair daha net bir tablo sunuyor, özellikle de bu sinyaller modern genomlarda kaybolmuşsa” diyor.

Araştırmacılar, avcı-toplayıcılıktan tarıma geçiş sürecinde insan adaptasyonunu ve devlet düzeyindeki toplumların oluşumunu incelerken, insanların birbirlerine ve evcilleştirilmiş hayvanlara daha yakın mesafede yaşamaya başlamasıyla genlerde nasıl değişimler meydana geldiğini gözlemleme fırsatı buldu.

Çalışmada, toplamda 14 genom bölgesinde önemli doğal seçilim izleri tespit edildi. Örneğin, erken Avrupalıların D vitamini üretmesini ve yetişkinliğe kadar sütü sindirmesine olanak tanıyan özelliklerle ilişkili genler, ancak en yakın zaman dilimlerinde güçlü seçilim belirtileri gösterdi. Açık ten rengi muhtemelen daha az güneşli iklimlerde erken dönem çiftçilerin D vitamini üretmesine yardımcı olmuş olsa da, hayvansal sütü sindirebilme yeteneği, Avrupa’da süt besiciliğinin yaygınlaşmasıyla birlikte sütü önemli bir besin kaynağı olarak kullanabilmelerini sağladı.

Narasimhan’a göre, süt ürünlerini sindirebilme yeteneği, mahsul kıtlığı, gıda eksikliği ve hastalık dönemlerinde hayatta kalmak için önemli olmuş olabilir.

Araştırmacılar ayrıca bağışıklık ile ilişkili genlerin, farklı zaman dilimlerinde seçilim baskılarına maruz kaldığını keşfetti. Muhtemelen bu durum, eski popülasyonların tarımın yayılması ve ardından gelen göçlerle ortaya çıkan yeni hastalıklara uyum sağlamasıyla bağlantılıydı. İlginç bir şekilde, bu adaptasyon sinyallerinin yaklaşık yarısı yalnızca en eski zaman dilimlerinde tespit edilebiliyordu; bu da onların daha sonra genetik sürüklenme nedeniyle kaybolduğunu veya yoğun popülasyon karışımıyla maskelendiğini gösteriyor.

Bu araştırma, Avrupa popülasyonlarının binlerce yıl boyunca çevresel zorluklara nasıl uyum sağladığına dair benzersiz bir bakış açısı sunarak, belirli genetik özelliklerin zaman içinde nasıl korunduğunu, kaybolduğunu veya değişime uğradığını anlamamıza yardımcı oluyor. Antik DNA’nın insanlık tarihini yeniden inşa etmedeki önemini vurgulayan bu bulgular, erken Avrupalılar için bir zamanlar hayatta kalma avantajı sağlayan bazı özelliklerin, günümüz genetik yapısında nasıl görünmez hale geldiğini ortaya koyuyor.

Teksas Üniversitesi. 19 Kasım 2024.

Makale: Pandey, D., Harris, M., Garud, N.R. vd. (2024). Leveraging ancient DNA to uncover signals of natural selection in Europe lost due to admixture or drift. Nat Commun 15, 9772.