Darwin ’in doneminden bu yana, bilim insanları; emus, deve kuşu, kivi, cassowaries ve diğerleri gibi ucamayan kuşların doğayla nasıl bir ilişki icinde olduklarını merak ettiler ve onlarca yıl boyunca uzerinde anlaştıkları duşunce; hepsinin, daha topraklı bir yaşam icin gokleri terk eden ortak bir atayı paylaşmaları gerektiği varsayımıydı.
2000 ’li yılların başında, genetik aracların hızla kullanılmaya başlandığı yeni araştırmalarda bu hikaye alt ust oldu ve bunun yerine ucamamanın tarih boyunca bir cok kez evrildiği goruşu yerleşmeye başladı. Nihayetinde bu sefer de evrimin bu bağımsız kuş soylarının her birinde benzer ya da farklı genetik kolları cekip cekmediği gibi sorular cevapsız kalmaya başladı.
Harvard Universitesi ’ndeki araştırmacılarından oluşan bir ekip, şimdi cevabın bir parcası olabileceğine inanıyor.
Tum farklı yollar aynı kapıya mı cıkıyor?
FAS Bilişim Grubu Biyoinformatik Direktoru Tim Sackton ve Organismik ve Evrimsel Biyoloji Profesoru Scott Edwards ’ın liderliğini yaptığı bir araştırma ekibi, soyu tukenmiş bir moa da dahil olmak uzere bir duzine ucamayan kuşun genomunun analizine dayanarak; turlerin, genomlarının protein kodlayan bolumlerinde geniş ceşitlilik gostermesine rağmen, sonrasında bunların ucuş kaybını geliştirirken aynı duzenleyici yollara donuştuğu gosterdi. Calışma Science dergisinde 5 Nisan tarihinde yayımlandı.
Bu calışmada Sackton ve Edward ’a ek olarak; İstatistik ve Biyoistatistik Profesoru Jun Liu, İstatistik araştırma asistanı Zhirui Hu, Edwards ’ın laboratuarında calışan doktora sonrası araştırmacı olan Alison Cloutier ve Yeni Zelanda, Austin Texas Universitesi ve Royal Ontario Muzesi ’nden ekipler yer aldı.
Sackton, “Evrimsel biyolojide yakınsama ozelliklerinin -aynı tur fenotipe doğru bağımsız bir evrim olduğu fikri- uzun bir tarihi var” dedi.
“İlgilendiğimiz şey bunun nasıl gecekleştiği?
“Bu kuşların hepsinin benzer bir vucut planı var. Farklı acılarda gerilemiş on ayaklara sahipler ve tamamında bu bir omurga kaybına, o da ucuş kaslarının sabitlenmesine neden oluyor. Bu kadar onemli olan şey; tum bu turleri benzer bir vucut planına yonlendiren ortak morfolojik değişiklikler grubunun ne olduğu.”
Bu değişiklik grubunun neye yol actığını anlamak icin, Sackton, Edwards ve meslektaşları, kuşların genomlarına bakmaya başladılar.
Asimetrik değişim
Sackton calışmada ceşitli turleri incelerken, “Sadece protein kodlayan genomun bolumlerini değil, aynı zamanda bu proteinlerin ekspresyonunu duzenleyen genomun kısımlarını da karşılaştırmak istedik” dedi.
Ekip bu bolgeleri tanımlamak icin; 3 duzineden fazla -hem ucan hem de ucamayan- kuş turunun genomlarını hizalayan ve daha sonra genetik sekanslarında nispeten daha az farklılık gosteren bolgeleri tanımlayan bir proses kullandı. Bu bolgelerin protein kısımları haricindeki parcalarının, “sanki duzenleyici bir işlevi varmışcasına” korunduğunu gozlemlediler.
Sackton, “Bu duzenleyici unsurların her biri icin, bu turlerin kac tanesinin aynı ayrışma duzenini gosterdiğini ve aynı duzenleyici unsurları değiştirdiklerini gosteren yeni bir istatistiksel model geliştirmek icin Harvard ’daki istatistikcilerle işbirliği icinde calıştık” dedi.
“Ve bulduğumuz şey, protein kodlayan genlerin cok fazla paylaşılmamasına rağmen, bu duzenleyici bolgeler icin fenotipin her evriminde tekrar tekrar hedeflenen ortak gelişimsel yollar olduğu.”
Sackton ayrıca, protein kodlayan genlerin; diyet, tuy işlevi ve cevre ile ilgili uyarlamalardan sorumlu gorunmekle birlikte, duzenleyici bolgelerin; ucuş kaybına eşlik eden vucut olceklendirme değişikliklerinde onemli bir rol oynadığını belirtiliyor.
Ve, “Morfolojik değişikliklerle ilgili ilginc olan şey; arka bacaklarını korumak zorunda olmaları” diye ekliyor.
“Bir uzvun oluşmasını engellemenin bircok yolu vardır, ancak arka limiti değiştirmeden bir on buzuşmeyi gercekleştirmek cok daha zordur.”
Adımlardan birinin bozulması, tum sureci bozabilir
Sackton garip gorunmesine rağmen yine de bazı yonlerden bu hikayenin mantıklı olduğunu duşunuyor: “Bir uzuv oluşturmaktansa, olan bir uzvu kucultmek cok daha kolaydır.”
“Duşunsenize bir şeyi bozmanın bir cok yolu vardır. Ekstremite gelişiminde, bir proteinin tam olarak tanımlanmazsa sistemi tamamen başarısızlığa uğratacağı ve bir uzva sahip olamayacağınız bir dizi erken adım vardır.”
Bu nedenle bir uzvun, evrim sureci sırasında oluşmaması, var olan bir uzvun boylesi bir donuşume maruz kalmasına oranla cok daha buyuk bir olasılıktır.
Sackton, “Ancak bu, aslında vucut olceğindeki bir yapı icin karmaşık bir değişim” diyerek devam ediyor.
“Oyle ister istemez farklı boyutlarda uzuvlar geliştirmezsiniz. Bu nedenle sistemi kısıtlayan arka bacaklarını korumuş olmaları onemli. Cunku buradan, yakın donem evrimsel gelişimin duzenini gorebiliriz.”
Bu teoriyi kanıtlamak icin ekip, kuşların genomlarındaki bazı duzenleyici bolgeleri yeşil fluoresan protein ureten bir gen ile etiketledi ve ucamayan turlerde işlevsel değişikliğe uğradığına inanılan bolgelerin işaretli genlerinin kapandığını buldular.
Sackton, “Buyumeye başlayacak bir uzuv elde etmek icin, bir suru şeyin olması gerekir… Eğer bir geliştiriciyi ortadan kaldırır ve buna bağlı proteinin tanımlanmasını zorlaştırırsanız, bu sureci de geciktirebilirsiniz” dedi.
“Bu, ucamayan kuşlarda bu bolgelerin bazılarının kaybedilmiş olabileceğini gosteriyor.”

Calışmanın orijinaline aşağıdaki bağlantıdan ulaşabilirsiniz.
Timothy B. Sackton, Phil Grayson, Alison Cloutier, Zhirui Hu, Jun S. Liu, Nicole E. Wheeler, Paul P. Gardner, Julia A. Clarke, Allan J. Baker, Michele Clamp, Scott V. Edwards. Convergent regulatory evolution and loss of flight in paleognathous birds. Science, 2019; 364 (6435): 74 DOI: 10.1126/science.aat7244