Ana sayfa 121. Sayı Hepimiz biraz Neanderthaliz

Hepimiz biraz Neanderthaliz

43
PAYLAŞ

Geçen Ocak ayında Nature dergisinde yayınlanan bir makale günümüz insanlarının ne kadar Neanderthal geni taşıdığını haritalandırdı. Üstüne üstlük Afrika dışında kalan bölgelerde yaşayan bizlerin sahip olduğu Neanderthal genlerinin bu bölgelerin çevresel faktörlerine uyum sağlamada bizleri daha başarılı kıldığını öne sürdüler. Kısacası hepimiz biraz Neanderthaliz ve onlara çok şey borçluyuz.

Benzer prehistorik zamanlarda aynı coğrafyada yaşamış olan ve farklı türlere atfedilen atalarımızın birbirleri ile olan ilişkileri hep merakımızı uyandırdı. Birbirleri ile karşılaştılar mı, karşılaştılarsa ne yaptılar? Bugüne kadar yapılan kurguların ve canlandırmaların çoğu ya birbirleri ile savaştıkları ya da seviştikleri yönünde. Ya hayatta kalma mücadelesinde birbirlerini rakip olarak gördüler ve savaştılar ya da içlerinden kimi cesaretli bireyler sevişmeyi tercih etti. Nedense güncel algılarımız onlara sadece bu iki ihtimali yaşama şansı bırakıyor. Bu heyecanlı tartışmaların çoğu Neanderthaller ve çağdaşı modern insan arasındaki karşılaşma ve melezleşme üzerine odaklanıyor. Çünkü bu iki tür aynı zamanda çok yakın yaşam alanlarını paylaştılar ve karşılaştılar. Gelin savaştılar mı yoksa seviştiler mi birlikte tartışalım.

İnsan evriminde soru işaretlerinin yoğunlaştığı temel basamaklar genel olarak şöyle özetlenebilir: Yaklaşık 6 milyon yıl önce şempanze ile paylaştığımız ortak atadan gerçekleşen evrimsel ayrışma, beraberinde dik yürümenin evrimi ve bu değişimde rol almış türler. Ardından 2,5 ile 3 milyon yıl arasında kalan dönemde bu erken insanlardan (australopithecuslar) Homo cinsinin (taksonomik olarak bizlerin içinde yer aldığı grup) evrimleşmesi, beyin hacminde meydana gelen artış ve taş alet üretimi gibi hem biyolojik hem de kültürel evrimsel değişimleri içeren süreç. Yaklaşık 1,8 milyon yıl önce Homo erectus atamızın Afrika’dan Avrasya’ya olan göçü ve Homo türlerinin Avrasya’ya yayılışı, Homo heidelbergensis’in evrimleşerek bize yani Homo sapiens ve Neanderthal insanı Homo neanderthalensis’e atalık etmesi sayılabilir. Ancak son zamanlarda bu önemli evrimsel değişim süreçlerinde kaç farklı türün yer aldığı tartışmaların odağını oluşturuyor. Özellikle günümüze yakın, bin yıllar ile tarihlendirilen dönemlere ait fosil kalıntılarda korunmuş atasal DNA materyalinin elde edilmesi ile oluşturulan genetik bilgi bizlere bu dönemlerde kaç farklı tür yaşamış olabileceği konusunda önemli kanıtlar sunuyor. Yaklaşık 200 bin ile 28 bin yıl arasında kalan dönemde Avrupa, Orta Asya ve güneybatı Asya’da yaşamış olan Neanderthallere ait fosil kalıntılardan elde edilen neredeyse bütüne yakın gen haritası o türün bizler ile olan genetik benzerliğini aydınlatıyor. Aynı zamanda yeni keşiflerden elde edilen atasal DNA bilgileri bizlere yakın dönemde bizden ve Neanderthallerden başka insan türlerinin de yaşamış olabileceğini gösteriyor.

İlk Neanderthal fosili keşfedildiği günden günümüze paleoantropologlar bu fosil insanın günümüz insanıyla aynı tür içerisinde yer alıp almadığını tartışıyorlar. Bilim ve Gelecek dergisinin 118. sayısında “Dmanisi Fosil Keşifleri ve Erken İnsanların Evrimsel Geçmişi” başlıklı yazıda, yaşayan türler ile fosil (yok olmuş) türlerin taksonomik tanımlamalarının çok farklı süreçler içerdiğinden söz etmiştim. Yaşayan canlıları çalışan biyologlar ve taksonomistler çoğunlukla doğal yaşam alanlarında birbirleri ile çiftleşip verimli yavrular üretebilen toplulukları biyolojik tür konsepti bağlamında tür olarak tanımlarlar. Buna karşın paleoantropologlar ve paleontologlar fosil materyal üzerinde evrimsel tür konsepti ya da filogenetik tür konseptini baz alarak, benzersiz morfolojik karakterleri çeşitli kompleks kriterlere göre değerlendirerek, analiz ederek tür tanımlaması yaparlar. Neanderthal ve modern insanı farklı türler mi değil mi sorusu ile masaya yatırdığımızda sadece paleontolojik perspektife göre tartışamayız, çünkü araştırmacılar iki türün de DNA materyalini elde etmeyi başardı. Bu durum işi düşündüğümüzden daha farklı bir platforma taşıdı. İsterseniz yavaş yavaş bu konuyu tartışmaya başlayalım.

Neanderthaller günümüz modern insanına gerek morfolojik gerekse genetik olarak bildiğimiz en yakın insan türlerinden biri. Sokakta bir Neanderthal görseniz ve insanların fiziksel özellikleri hakkında çok dikkatli bir gözlemci değilseniz onun Neanderthal olduğunu anlamanız güç olurdu. Neanderthaller bize göre daha kısa ancak daha iri ve kaba yapılı insanlardı. Çetin çevre koşullarına karşı hayatta kalabilecek güçlü ve sağlam kemiklere, dayanıklı bir bedene, güçlü kaslara sahiptiler. Birçok lokalitede bulunan Neanderthal kemiklerinden, bireylerin yaşarken birçok kez kemiklerinin kırıldığı ancak tekrar iyileştikleri ve yaşamaya devam ettikleri anlaşılıyor. Acıya ve darbelere karşı daha sağlam ve dayanıklı bir iskelete ve bedene sahiptiler. Buna karşın kullandıkları alet teknolojisi kesinlikle çağdaşı modern insana göre daha basit ve avlanma repertuarı sınırlıydı. Neanderthallerin sanatla uğraştıklarına dair görüşler var, ancak bunu direkt bağlantılandıran güçlü bir kanıt yok.

Neanderthal insanı ve bizim türümüz Homo sapiens arasında genetik melezleşmenin gerçekleştiğine ve bizlerin ne kadar Neanderthal geni taşıdığımıza dair kapsamlı çalışma geçen Ocak ayının son haftasına ait Nature dergisinde yayınlandı (Sankararaman ve diğ., 2014). Ayrıca 2014 Ocak ayının ilk haftasında Altay Dağları’nda bir lokaliteden keşfedilen Neanderthal kadınına ait genom dizilimi de elde edildi (Prüfer ve diğ., 2014). Yine geçen Ocak ayı içerisinde günümüz insanlarında ne kadar Neanderthal geni bulunduğuna dair bir çalışma da Science dergisinde duyuruldu (Vernot ve Akey, 2014). Bu makaleleri okurken ve bu yazının hazırlanması sürecinde kısa bir kaynak araştırması yaparken çok önemli yeni bir esere rastladım. İlk Neanderthal genom çalışmalarına 90’lı yıllarda başlayan ve bugün Neanderthal genom diziliminin neredeyse tamamen ortaya çıkarılması ile bu sürece damgasını vuran bir isim, Svante Pääbo’nun -Max Planck Enstitüsü Evrimsel Antropoloji bölümünde (Almanya, Leipzig) araştırmacı- 11 Şubat 2014 tarihinde Basic Books yayınevi tarafından Neanderthal Man; In search of lost genomes (Kayıp Genlerin Araştırılmasında Nenaderthal İnsanı) başlıklı kitabı yayınlandı. Hemen kitabın elektronik versiyonunu aldım okumak için, fakat henüz bitiremedim. Pääbo ilk çalışmalardan günümüze Neanderthal insanına ait genetik bilgiye nasıl ulaşıldığının detaylı tarihini ve Neanderthal insanı ile ilgili güncel tartışmaları büyük bir bilgi zenginliği ile anlatıyor, bu kitabı okumayı bitirmeden bu yazıyı kaleme almak beni rahatsız etse de yeni çıkan makaleler üzerinden konunun güncelliği kaybolmadan yazmanın da değerli olacağını düşündüm.

Neanderthallerden bize kalan miras

Neanderthallere ait ilk DNA kalıntısı 1997 yılında keşfedildi ve o günden bugüne atasal DNA çalışmaları hızla ilerledi. Örnek alma tekniklerinden genetik bilgiyi elde etme teknolojisine, kullanılan aletlerin hızla gelişmesine ve ekonomikleşmesine paralel olarak DNA kalıntısına ulaşma şansı da yükseldi. 1997 yılında elde edilen Neanderthal (mitokondriyal) DNA kalıntısı (360 baz çifti) 1836 yılında Almanya’da Feldhofer mağarasında bulunmuş kemiklerden elde edilmişti. İlk Neanderthal çekirdek DNA’sının (1 milyon baz çifti) elde edilmesi ise 2006 yılında gerçekleşebildi. Mitokondriyal DNA (mtDNA), hücrelerimiz içerisinde hücrenin enerji gereksinimini sağlayan mitokondri organelinin içinde bulunan ve sadece anneden aktarılan DNA bilgisini içermektedir. Çekirdek DNA ise hücre çekirdeğinin içinde yer alan ve hem anne hem de babadan gelen DNA bilgisini içerir. 2010 yılında yaklaşık olarak 5,5 milyon çekirdek DNA baz çifti altı ayrı Neanderthal bireyine ait fosil kalıntılardan elde edildi. Ayrıca neredeyse 20 farklı Neanderthal bireyinden parçalı ve bütün mtDNA elde edildi. Sadece Neanderthal insanına ait değil, ayrıca 2010 yılında Rusya’da Altay Dağları’nda Denisova mağarasında keşfedilen fosil kalıntılarda Neanderthal ve bize ait olmayan üçüncü bir türe ait DNA elde edildi. 2012 yılında Denisova insanı üzerinde süren çalışmalar sonuçlandı ve bir bireyden 100 milyara yakın DNA baz çifti elde edildi. (Şekil-1)

1: Neandertal ve Denisova insanlarına ait DNA materyalinin elde edildiği lokaliteler.

Bu çalışmalar aynı zamanda uzun zamandır paleoantropoloji dünyasının gündemini işgal eden Neanderthal ve modern insanın melezleşip melezleşmediği tartışmasını aydınlığa kavuşturdu. Bu çalışmalar Neanderthal, Denisova ve modern insan arasında genetik alışverişin yani melezleşmenin olduğunu gösterdi. Hatta geçen Ocak ayında Nature dergisinde yayınlanan Sankararaman ve diğ. 2014 makalesi günümüz insanlarının ne kadar Neanderthal geni taşıdığını haritalandırdı. Üstüne üstlük Afrika dışında kalan bölgelerde yaşayan bizlerin sahip olduğu Neanderthal genlerinin bu bölgelerin çevresel faktörlerine uyum sağlamada bizleri daha başarılı kıldığını öne sürdüler.

Neanderthal ve modern insanın ortak atası muhtemelen yarım milyon yıldan biraz fazla süre önce Afrika’da yaşıyordu. Modern insanın ataları Afrika’da kalmayı sürdürürken Neanderthallerin ataları Avrupa ve Asya’ya göç etmişlerdi. Ancak 100 bin yıl önce modern insanın ataları da Neanderthallerin atalarına benzer olarak Afrika dışına göç ettiler. Araştırmacılar, Neanderthal atalarının Afrika’dan ayrılma tarihinin 270 bin ile 440 bin yıllar arasında kalan bir dönemde gerçekleştiğini tahmin ediyorlar. Neanderthaller uzunca bir süre neredeyse 200 bin yıl, daha çetin çevresel koşullarda hayatta kalabilecek bir genetik donanıma sahiptiler. Bu genleri modern insana aktarmaları, modern insanın bu fiziksel koşullara karşı hem kendi teknolojik ve kültürel donanımını hem de daha güçlü bir biçimde hayatta kalmış olmasını sağladığı düşünülebilir. Bunun en önemli kanıtı olarak araştırmacılar, vücudumuzda derimizin üst tabakasında (epidermiste) yer alan keratinocyte hücrelerini kontrol eden gen ifadelerinin Neanderthallerden aktarıldığını ileri sürdüler. Keratin proteini saçlarımızda, tırnaklarımızda ve derimizde bulunur ve ayrıca derimizin su geçirmez özelliğini artırarak bakteriyel, viral, sıcaklık, soğuk, UV ışınları gibi zararlı birçok çevresel etkilere karşı korur. Bu durumda Afrika’dan Neanderthal atalarından daha sonra göç eden modern insanın ataları, Avrupa ve Batı Asya’ya vardıklarında Neanderthaller ile karşılaştılar ve melezleşmenin sonucu, farklı çevre koşullarında onları avantajlı kılacak karakterleri gen havuzlarına kattılar.

Bir Neandertal adamının iskeleti ve canlandırması.

Melez bireylerin kısır olması seçilimi düşürdü

Ancak araştırmacılar melez bireylerin üremede başarısız olduklarını yani kısır olabileceklerini düşünüyorlar. Melez bireylerin kısır olduğu görüşünü hepimiz biliyoruz, at ve eşekten melezlenen katır da kısır bir canlıdır. Araştırmacılar bizlerde bulunan Neanderthal genlerinin gen havuzunda seçiliminin çok düşük olduğunu ve bunun melez bireylerin üremede başarısız olduklarından kaynaklanabileceğini ileri sürdüler. Bunun nedeni ise Neanderthal soyuna ait azalmış genlerin modern insan genomunda iki yerde yoğunlaşması; erkek bireylerin testislerinde ve X kromozomu üzerinde. Genlerin bu şekilde dağılımı aslında farklı alttürlerin çiftleşmesi ile ortaya çıkan üremede başarısız kısır bireyler (katır gibi) ile benzeşiyor. Bu durum bize biyolojik olarak farklı türlere doğru ayrışma noktasında olan Neanderthal ve modern insanın tamamı ile farklı tür olmadan önce melezleştiklerini ancak melezleşen bireylerin üremede başarısız olduğu için genlerin seçilim oranının iki türün gen havuzunda da zamanla azaldığını işaret ediyor. Sonuç olarak henüz tür bazında biyolojik olarak tamamı ile birbirinden izole olmayan Neanderthal ve modern insan bireyleri melezleştiler, doğan melez bireylerin erkek olanları ya çok düşük üreme gücüne sahiptiler ya da kısırdılar. Çünkü bizler özellikle sperm üretmede kullandığımız testislerimizdeki genlerde Neanderthal-modern insan melezlerinden çok az gen katkısına sahibiz, bu da bu melez bireylerin üreme ile ilgili gen katkısında çok az ya da hiç bulunmadıkları anlamına geliyor. Neanderthal alellerinin melez bireylerin erkeklerinde üreme verimsizliğine yol açtığı iddia ediliyor. Kalıtılan genler ise çoğunlukla melez dişi bireylerden.

Neanderthal genleri Afrika dışındaki soğuk iklimlerde atalarımıza başarılı karakterler sağlasa da, melez bireylerin kısır olması bu karakterlerin seçilimini düşürmüş olmalıydı. Bu görüş ilk kez ileri sürülmüyor. Finlandiyalı dünyaca ünlü paleontolog Björn Kurten 1980 yılında yazdığı prehistorik bilimkurgu Dance of the Tiger; A novel of the Ice Age (Kaplanın Dansı; Buzul Çağının bir hikâyesi) eserinde, Neanderthal ve Cro-Magnon insanının buzul çağındaki hikâyesini anlatır, bu farklı iki insan türünün melezleştiğini ancak doğan bireylerin kısır olduğunu söyler. Kurten, paleontoloji alanında -prehistorik memeliler hakkında- birçok bilimkurgu kitabı yazmıştır, bu kitapların henüz Türkçeye kazandırılmamış olması büyük bir kayıp.

Araştırmacılar sadece günümüz insanlarının taşıdığı Neanderthal genlerini değil, aynı zamanda Neanderthal geni olup günümüz insanları tarafından taşınmayan genleri de açıkladılar. Bu durum Neanderthal genlerinin büyük çoğunluğunun aslında gen havuzunda seçilmediğini ve elendiğini düşündürüyor. Akey’in çalışmasına göre modern insan genomunun Neanderthal katkısı bulunmayan büyük bir bölümü FOXP2 genini içeriyor. FOXP2 geni insanlarda konuşma davranışını düzenleyen bir gen, bu özellik bizi Neanderthallerden ayırıyordu. Neanderthaller gırtlak ve ağız boşluğunda farklı seslerden oluşan sözcük gruplarını akıcı bir biçimde oluşturamıyorlardı ve bu gelişimi kontrol eden genlere sahip değildiler. Sankararaman’ın çalışması günümüz insanlarında aktif olan Neanderthal genlerinin erkek bireylerde testislerde ya da X kromozomu üzerinde yer aldığını ileri sürüyor. Bu durum daha önce bahsettiğimiz gibi Neanderthal ve modern insan melezlerinin yüksek oranda kısır oldukları sonucunu doğuruyor.

Genetik benzerlik soy ilişkisini vurguluyor, atasal ilişkiyi değil. Örneğin, insan ve şempanze aynı ata soyunu paylaşıyor, ancak şempanze insanın, insan da şempanzenin atası değil. Diğer bir örnek ise Denisova insanı. Sibirya’da Altay Dağları’nda bulunan Denisova mağarasında keşfedilen kemiklerden yapılan DNA analizleri onların farklı bir tür olduğunu gösterdi. Daha sonraki çalışmalar Güneydoğu Asya ve Okyanusya’da yaşayan günümüz insanlarının dünyanın diğer bölgelerinde yaşayan insanlardan daha çok bugün yaşamayan Denisova insanıyla genetik olarak ilgili olduklarını ileri sürdü. Denisova insanlarının belli oranda genetik bilgilerine sahip olsak da bu insanların morfolojilerini yansıtan fosil buluntulara sahip değiliz. DNA materyalinin elde edildiği parmak kemiği gibi çok küçük kalıntılar dışında bir kanıt yok. Bu nedenle araştırmacılar salt genetik veriye dayanarak Denisova insanına yeni bir tür ismi vermediler. Verilerin daha da çoğalmasını bekliyorlar.

İnsan türleri arasındaki gen alışverişi

Prüfer’in çalışması dört farklı insan türü arasında gen alışverişi olasılığını güçlendiriyor (Şekil 2). Buna göre Neanderthal geni barındıran farklı insan gruplarının Neanderthallerin farklı coğrafik (izole) gruplarından bu genleri aldıkları fikri ağırlık kazanıyor. Çünkü Neanderthal genine sahip olan Kafkaslar, Altaylar ya da Hırvatlar farklı oranlarda ve yapıda alel içeriklerine sahipler. Bu da onların coğrafik ve genetik olarak farklı Neanderthal grupları ile gen alışverişinde bulunduklarını gösteriyor. Araştırmanın ilginç bir diğer sonucu ise Denisova insanlarının bilinmeyen bir insan türü ile gen alışverişinde bulunmuş olması (Şekil 2). Mitokondriyal DNA ayrışmasına göre bu bilinmeyen insan türünün bir Homo erectus topluluğu olacağı güçlü bir olasılık olarak makalede sunulmuş. Denisova insanının genomunda bulunan bilinmeyen insan türü katkısı yaklaşık olarak 700 bin yıl ile 1,3 milyon yıl öncesi bir ayrışmaya denk geliyor ve bu tarihler yaklaşık 1,8 milyon yıl önce Afrika dışına göç eden Homo erectusun yaşadığı dönemi işaret etmekte. Bununla birlikte Afrikalı ve Asyalı Homo erectus türlerinin tamamen izole olması muhtemelen yaklaşık 1 milyon yıl önceye atfediliyor.

Şekil-2. Geç Pleyistosen dönem boyunca muhtemel gen akışlarının modeli. Bu modelde neanderthaller ile Denisovalılar ve modern insan arasındaki tahmini oranlardaki gen akışını görebilirsiniz. Ayrıca henüz bilinmeyen bir türün de Denisovalıların gen havuzuna katkıda bulunduğu saptandı.

İnsanlar bugün neredeyse bütün genomuna sahip olduğumuz Neanderthal insanı ile günümüz insanının genlerini melezlemeyi konuşuyorlar, bu sonucunu görmek çok ilginç olurdu. Ancak Profesör Reich, bu melezleşmenin yaklaşık 60 bin yıl önce gerçekleştiğini ve birçok Neanderthal geninin günümüz insanlarında mevcut olduğunu belirtiyor. Bu nedenle hepimiz biraz Neanderthaliz.

Kaynaklar

1) Prüfer ve diğ. 2014. The complete genome sequence of a neanderthal from the Altai mountains. Nature. Vol 505; 43-49. 2 January 2014.

2) Sankararaman ve diğ. 2014ç The genomic landnscape of Neanderthal ancestry in present-day humans. Nature. 29 January 2014. doi:10.1038/nature12961.

3) Vernet ve Akey. 2014. Resurrecting surviving neanderthal lineages from modern human genomes. Science, 29 January 2014 doi: 10.1126/science.1245938.