Köpekleri Küçülten Mutasyon 54.000 Yıl Önce Kurtlarda Vardı

54.000 yıllık kurt DNA’sında, küçük köpek ırklarının boyutundan kısmen sorumlu olan bir gen mutasyonu bulundu. Bulgu, küçük köpeklerin potansiyelinin, insanlar onları yetiştirmeye başlamadan çok önce var olduğunu vurguluyor.

Pomeranian ve Chihuahua gibi bazı köpek ırklarında küçük boyuttan sorumlu olan ana genetik mutasyonlardan biri, insanlar bu minyatür hayvanları yetiştirmeye başlamadan çok önce köpek akrabalarında evrimleşmişti. Araştırmacılar, mutasyonun 50.000 yıldan daha uzun bir süre önce yaşamış kurtlara kadar uzanabileceğini keşfettiler.

Araştırmacılar, sahiplerinin evcil köpeklerden DNA örnekleri topladığı bir vatandaş bilim projesi olan Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) Köpek Genom Projesi kapsamında toplanan verileri inceleyerek, insülin benzeri büyüme faktörü 1 (IGF1) geninde bulunan mutasyonu keşfettiler.

IGF1 geninin kendisinde değil, daha çok bu genin ifadesini düzenleyen DNA’da bulunan bu “olağandışı” mutasyon, daha önce on yıldan fazla bir süredir araştırmacıların gözünden kaçmıştı.

(İlgili: Japon Kurdu, Modern Köpeklerin En Yakın Vahşi Akrabası Çıktı)

İngiltere ve Almanya’daki bilim insanlarına danıştıktan sonra, araştırmacılar mutasyonun 54.000 yıllık Sibirya kurtlarının (Canis lupus campestris) fosillerinden alınan DNA’da ve ayrıca çakallar ve Afrika av köpekleri de dahil olmak üzere bugün yaşayan her köpekgil türünün DNA’sında mevcut olduğunu buldular.

NIH’de köpekler konusunda uzmanlaşmış bir genetikçi olan kıdemli yazar Elaine Ostrander, “Sanki doğa, ihtiyaç duyulana kadar on binlerce yıl onu arka cebinde saklamıştı. Keşif, köpeklerin evcilleştirilmesi ve vücut büyüklüğü hakkında bildiklerimizi birleştirmeye yardımcı oluyor.” diyor.

Olağandışı mutasyon

Genler, belirli proteinlerin inşası için plan görevi gören DNA bölümleridir. Her gen, belirli bir proteini kodlayan adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T) olmak üzere dört bazın benzersiz bir kombinasyonundan oluşur. Spesifik bir protein yapmak için hücreler, karşılık gelen geni içeren dizinin bazlarını okumak için çift sarmallı DNA’yı açmalıdır.

Hücre içindeki özel mekanizmalar daha sonra DNA’yı kopyalar ve RNA’yı yaratır – DNA’ya benzer tek dizili bir molekül, farklı bir şeker (deoksiriboz yerine riboz) ve timin (T) yerine baz urasil (U). Bu süreç transkripsiyon olarak bilinir.

Yeni mutasyon, DNA’nın IGF1 geninin yakınındaki bir bölümünde bulunur ve ifadesini düzenler, bu da köpeğin vücut boyutunu etkiler. Bu DNA parçacığının iki versiyonu veya alelleri vardır: Bir alel, daha küçük vücut boyutuna neden olan ekstra bir sitozin bazına (C) sahiptir ve diğer alel, daha büyük vücut boyutuna neden olan ekstra bir timin bazına (T) sahiptir. Her köpek, genin iki alelini (her bir ebeveynden bir tane) miras alır, yani küçük alelin (CC) iki versiyonuna, ikisinden birer tane (CT) veya iki büyük aleline (TT) sahip olabilir.

Araştırmacılar farklı köpek ırklarının DNA’sına baktılar ve aleller ile büyüklük arasında önemli bir korelasyon buldular: Küçük köpekler CC, orta boy köpekler CT ve büyük köpekler TT idi.

Gittikçe küçülüyor

Mutasyonu bulduktan sonra, NIH araştırmacıları, köpekgil evriminde alellerin ne kadar geriye izlenebileceğini bilmek istediler ve bu da onları önceki çalışmalarda yayınlanan genomlardan eski kurtların DNA’sındaki mutasyonu aramaya yöneltti.

Ostrander, “Mutasyonu bulduğumuza şaşırdık ve 54.000 yıl önce her iki varyantın da [C ve T] mevcut olduğunu gördük.” diyor. Araştırmacılar, daha küçük boyut için olan alelin, daha büyük boyut için olandan çok daha yeni olduğunu tahmin etmişti, ancak durum böyle değildi.

IGF1 mutasyonunun, tümü küçük alelin (CC) iki kopyasına sahip olan çakallar ve Afrika av köpekleri gibi daha küçük köpekgillerin evriminde önemli bir rol oynadığı görülüyor. Bununla birlikte, küçük köpeklerin, insan evcilleştirme ve üreme müdahalesi olmadan, doğal olarak şimdiki kadar minyon hale gelmek için evrimleşmeleri pek olası değil.

Ostrander, “Küçük alel, evcilleştirme sırasında veya civarında seçilene kadar on binlerce yıl boyunca köpeklerde düşük bir seviyede kalmıştı.” diyor. Bu seçilim, tavşanlar gibi küçük hayvanları daha iyi avlayabilen daha küçük köpekler yaratmak için yapıldı.

Araştırmacılara göre, sonunda bugün gördüğümüz son derece minyatür versiyonlara dönüştürülen ilk biraz daha küçük köpek ırkları, 7.000 ila 9.500 yıl önce ortaya çıktı.

Vücut boyutunu anlama

IGF1 geni, bir köpeğin vücut büyüklüğünü etkileyen tek gen değildir. Bilinen en az 20 gen, vücut büyüklüğünü etkiler, ancak bu özel genin büyük bir etkisi var. Ostrander, “Köpek ırkları arasında vücut büyüklüğü varyansının yaklaşık yüzde 15’inden sorumlu, bu sadece bir gen için büyük bir miktar.” diyor.

Karşılaştırıldığında, yüzlerce gen insanlarda vücut büyüklüğünü etkiler. Ancak köpek ırklarının çoğunun sadece birkaç yüz yıldır var olduğu düşünülürse, köpeklerin vücut büyüklüğü ile ilgili genlerinin daha az olması şaşırtıcı değil.

Araştırmacılar, Chihuahua’lardan Danualara kadar, her türün tam boyutunu belirleyen genlerin birlikte nasıl çalıştığını daha iyi anlayabilmek için, köpeklerde vücut büyüklüğünü etkileyen genler üzerinde çalışmaya devam edecek.

Live Science. 28 Ocak 2022.

Makale: Jocelyn Plassais et al. 2022. Natural and human-driven selection of a single non-coding body size variant in ancient and modern canids. Current Biology.