Poliploit bitkiler eşlenmiş iki set kromozoma sahipler. Araştırmacılar Arabidopsis cinsi bitkiler kullanarak, oluşan her yeni poliploit bitki türünün sahip olduğu büyük genomda gerçekleşen çok sayıda genetik değişiklik sayesinde, çevresel koşullara atasal türlerine kıyasla daha fazla uyum sağlama olasılığı taşıdığını ortaya çıkardı.
Birçok yaban ve kültür bitkisi iki ayrı türün birleşmesiyle oluşmuştur. Poliploit olarak adlandırılan bu bitkilerin genomu iki set anneden iki set babadan olmak üzere dört set kromozomdan oluşur ve bu yüzden orijinal türlerin yaklaşık iki katı gene sahiptirler. Evrimsel biyologlar yaklaşık 50 yıl önce bu durumun evrimi hızlandırdığını ve yeni türlerin oluşumunu mümkün kıldığını öne sürdüler. Ancak bu tür genomlar çok karmaşık olduğu için bu teoriyi genetik düzeyde kanıtlamak mümkün olmamıştı.
Deneyler evrimsel biyologların teorisini doğruladı
Zürih Üniversitesi (UZH) Evrimsel Biyoloji ve Çevre Araştırmaları Fakültesi’nden, Timothy Paape ve Kentaro Shimizu’nun başını çektiği bir ekip bu teoriyi bir dizi deneyle doğruladı. Bunun için İsviçre ve Japonya’dan bilim insanları Arabidopsis kamchatica adı verilen ve rockcress cinsine ait bir bitkiyi kullandı. Bu bitkinin doğal genetik çeşitliliğini araştırmak için dünyanın farklı bölgelerinden 25 poliploit bitki ve bu bitkilere ait 18 atasal bitkinin genomu dizilendi.
Genomlar son teknoloji sayesinde dizilendi
Arabidopsis kamchatica, A. halleri ve A. lyrata bitkilerinin 65.000 ile 145.000 yıl arası bir süre önce doğal olarak melezleşmesi sonucunda ortaya çıktı. 450 milyon baz çiftine sahip olan genomu poliploit bitkiler için görece küçük olmasına rağmen oldukça karmaşık. Araştırmacılar son model dizileme yöntemleri ve teknolojileri ile biyoinformatik araçları kullanılarak bitkilerin genetik dizilerini belirlemeyi başardılar.
Yararlı genetik mutasyonlar ve fazladan gen kopyaları
Sahip olduğu büyük genetik donanım sayesinde A. kamchatica yeni çevresel koşullara uyum sağlama konusunda oldukça başarılı. “Bu sonuçlarla gen duplikasyonlarının canlıların uyum yeteneğini olumlu etkileyebileceğini moleküler-genetik bir seviyede göstermiş olduk.” diyor bitki bilimci Timothy Paape. Aynı genin birden fazla kopyasına sahip olmak, bitkinin hem önemli genlerinin orijinal kopyasını korumalarına yarıyor hem de yararlı mutasyonlar biriktirmelerine imkân sağlıyor.
Muhteşem yaygınlıkta
A. kamchatica’nın çift genoma sahip olmasının sağladığı avantaj, hem alçak hem de yüksek rakımlarda atasal türlerine göre çok daha sık görülmesinden de anlaşılabilir. Bitkinin doğal olarak yetiştiği ortamlar (habitat) Tayvan’dan Japonya’ya, Rusya’nın doğu kıyılarından Alaska’ya, oradan da ABD’nin Kuzeydoğu Pasifik bölgesine kadar uzanıyor. “Genomik ve evrimsel bağlamı bilmek, genetik çeşitliliğin değişen çevre koşullarına uyumu nasıl kolaylaştırdığını anlamamızı da sağlıyor.” diyor Kentaro Shimizu. Kısa süre önce yayımlanan bu araştırma, Zürih Üniversitesi’nin “URPP Evolution in Action: From Genomes to Ecosystems” adlı programı tarafından desteklendi.
Kaynak: “Genome duplication drives evolution of species”, Sciencedaily, 25 Eylül 2018.
