Coelacanth’ın fosil formu ile yaşayan formu arasındaki yüksek benzerlik, evrimsel bakış ölçeği olarak genom düzeyine inildiğinde, evrimleşme hızı bakımından anlam kazanır ve Coelacanth genomu sudan karaya geçişe dair çok kritik bilgiler verir. Coelacanth genomu, evrimsel değişim geçirmeyen canlı olmadığının açık bir örneğini oluşturur ve evrimin canlıya ve yaşadığı ortama göre farklı hızlarda gerçekleşmiş ve gerçekleşen tarihsel bir süreç olduğunu gözler önüne serer.
Ex Africa semper aliquid novi. Afrika’dan her zaman yeni şey çıkar ya da Afrika’dan çıkan her şey yenidir anlamındaki bu yaygın ve kökleri antik dönemin büyük ansiklopedisti Plinius1 ve hatta Aristoteles’e2 dek uzanan deyiş, 1938’de Güney Afrika’da East London açıklarında yakalanan, “yaşayan fosil” tabir edilen Coelacanth türünün bilim dünyasına heyecanla duyurulduğu makalenin ilk cümlesini oluşturur.3 Yalnızca fosil örneklerinden bilinen ve yakalandığı güne kadar yaklaşık 300 milyon yıldır ortalıkta gözükmemiş bulunan bu acayip görünüşlü, etli loblu yüzgeçleri karasal canlıların ayaklarını andıran 1 metreyi aşan uzunluktaki “canavar” ilk günden itibaren hem bilim dünyasının hem de her fosilin altında kendi kaderinden izler bulmaya mahkûm evrim karşıtlığının ilgi nesnesi olmayı sürdürmüştür. Kaşifinin namına Latimeria chalumnae adı verilen bu “arkaik” türün yalnız olmadığı ise, 1997’de Endonezya’da keşfedilen ikinci bir soydaşının, Latimeria menadoensis’in varlığıyla anlaşılmıştır.4
Her iki türü de sınırlı alanlarda yaşayan bu tuhaf görünümlü balıklar, lob yüzgeçli balıklar sınıfına dâhil edilirler ve hem biyolog hem de uzman olmayan gözlemci açısından en çarpıcı özellikleri, her ikisinin de 300 milyon yıl kadar önceki fosil formlarına olan yakın morfolojik benzerlikleridir. Fosil kayıttaki muhtemel atalarının en son 300 milyon yıl kadar önce görülmesi, bir başka deyişle, sonraki dönemlerde başka bir akraba üye içermeyişleri ve yaşayan üyelerin de geçmişin izlerini bu denli netlikle sergilemesi, bu iki Coelacanth türünün “yaşayan fosiller” olarak da popülerize edilmelerinin nedenidir.
‘Yaşayan fosil’ denmesinin nedeni, yavaş evrimleşme
Bu yakın benzerlik, hemen evrim karşıtlığının “değişmezlik” dogmasının motorunun dişlilerinden biri olmuş olmakla birlikte, normal bilim icraatı açısından, geçmişle günümüz arasında yer tuttuğu evrimsel önem bakımından yoğun ilgi konusudur ve özellikle son 4 yılda yayımlanan ve ayrıntılı genomik analizlerin sonuçlarını içeren yayınlarla, özellikle sudan karaya çıkış ve karasal adaptasyonlara dair çok çarpıcı bilgiler bilim dünyasına sunulmuştur. Bu tür kapsamlı bir çalışmada, öncelikle, akciğerli balıkların mı yoksa coelacanth’ın mı tetrapodların (dört uzuv üzerinde hareket eden, genellikle karasal canlılar) atası olduğuna dair meşakkatli sorun, Latimeria chalumnae’nin genomik varyasyonunun akciğerli balıkla karşılaştırılmasıyla çözülmüştür.5 Bu çalışmanın da gösterdiği gibi, Coelacanth, tarihsel olarak, akciğerli balıklara yakın olmakla onlardan öncedir ve akciğerli balıklar karasal hayvan formlarının hemen öncesinde yer alırlar.
Söz konusu çalışmanın bir diğer çarpıcı sonucu, Coelacanth’ın hem akciğerleri balıklara hem de tetrapodlara oranla protein evrimleşme hızlarının önemli düzeyde düşük olmasıdır: Coelacanth proteinlerinin akciğerli balık, tavukgiller ve memelilerle olan karşılaştırmaları proteinlerinin yavaş evrimleştiğini göstermektedir. Ayrıca, Coelacanth genomunda büyük çaplı, kromozom seviyesinde meydana gelen değişimlerin (yapısal kromozom düzenlenmeleri) hızı da yavaştır. Yine, Latimeria chalumnae’nın Endonezya’daki kuzeni Latimeria menadoensis ile genetik karşılaştırılması, her iki tür arasındaki genetik benzerlik düzeyinin, şempanze ile insan arasındaki gibi, % 98 civarında olduğunu da göstermektedir. Öyle görülüyor ki, Coelacanth’ın “yaşayan fosil” olarak da adlandırılmasının önünü açan geçmiş ile günümüz formları arasındaki keskin benzerliği, diğer canlılara göre hissedilir oranda yavaş evrimleşiyor olmasıdır.
Sudan karaya geçişe dair kritik bilgiler
Üzerinde durduğumuz modern (genomik) çalışmanın belki de en önemli sonuçları, sucul yaşamdan karasal yaşama geçiş hakkında söyledikleridir. Karasal omurgalıların evrimindeki önemli noktalardan biri de gen kaybıdır: karadaki yaşamla beraber (ve karasal yaşama geçiş sürecini bir parçası olarak), bu yaşam biçimi için gereksiz konuma düşen pek çok gen kaybedilmiş durumdadır ve Coelacanth genomu, karasal omurgalıların en yakın ortak sucul atasına (akciğerli balık) ilişkin bu bakımdan da genetik bilgi sağlamaktadır. Coelacanth genomuna bakıldığında, karasal yaşam için gerekli olmadığı aşikâr pek çok genin, akciğerli balıklar üzerinden, tetrapodlarda kaybedildiğini göstermektedir. Bu genler arasında yüzgeç gelişimi, böbrek gelişimi, işitme taşı ve kulak gelişimi, gövde-somit (ense halkası)-kuyruk gelişimi, göz ve beyin gelişimi ile ilgili genler yer almaktadır. Tetrapodlarda yer almayan bu genlerin, karasal yaşama geçişte önemli yenilikleri tetiklediği kuşkusuzudur.
Sudan karaya geçişteki önemli yenilikler arasında, hiç kuşkusuz, ürenin vücuttan atılmasına ilişkin, üre döngüsünün değişimleri yer almaktadır. Bilindiği gibi, sucul ortamlarda, başlıca azotlu metabolik atık ürün amonyaktır ve bu ürün vücuttan atıldığında su ile seyreltilerek zararsız hale gelir. Ancak karasal ortamlarda, daha az zararlı üre ve ürik asit şeklinde bir ürün meydana getirilir. Pek çok amfibide ve kimi kaplumbağalarda ve memelilerde ürenin azotlu metabolik atık olması, azotlu metabolik atık olarak ürenin kullanılmasının sudan karaya geçişteki önemli bir yenilik olduğunu düşündürmektedir. Coelacanth genomu, bu açıdan da önemli bilgiler vermektedir: yapılan karşılaştırmalar sonucunda, karaciğer menşeli üre döngüsünde kritik önemi olan hız-sınırlayıcı nitelikteki önemli bir enzimi (Karbomoil fosfat sentaz 1, CS1) kodlayan gendeki önemli bir doğal seçilim hızının varlığı saptanmıştır. Tetrapodlara ve amniyotlara uzanan evrimsel soy hatlarında bu enzim hızlı biçimde doğal seçilimle evrimleşiyor gözükmektedir. Coelacanth ile tetrapodlar arasında, bu enzim açısından 5 aminoasitlik temel bir fark bulunmaktadır ve bu farklardan üçü enzimin yapısal-konformasyonel açıdan kritik bölgelerine (2 tanesi ATP bağlanma bölgesi, bir tanesi altbirim etkileşim bölgesi olmak üzere) dâhildir.
Anlaşılacağı üzere, Coelacanth’ın fosil formu ile yaşayan formu arasındaki yüksek benzerlik, evrimsel bakış ölçeği olarak genom düzeyine inildiğinde, evrimleşme hızı bakımından anlam kazanmakta ve Coelacanth genomu sudan karaya geçişe dair çok kritik bilgiler vermektedir. Coelacanth genomu, evrimsel değişim geçirmeyen canlı olmadığının açık bir örneğini oluşturmakta ve evrimin canlıya ve yaşadığı ortama göre farklı hızlarda gerçekleşmiş ve gerçekleşen tarihsel bir süreç olduğunu bir kez daha gözler önüne sermektedir. Önümüzdeki ay bu “yaşayan fosil” konusunu Coelacanth ile birlikte diğer çarpıcı örnek türler eşliğinde irdelemeye devam edeceğiz.
Kaynaklar
1) Pliny, Natural History, Book VIII, 17.42., Loeb Classical Library, Harvard University Press, 2006 (son basım).
2) Aristotle, History of Animals, 606b 20., Loeb Classical Library, Harvard University Press, 1991.
3) J. L. B. Smith (1939), A living fish of Mesozoic type, Nature, 143: 455-456.
4) M. V. Erdmann, R. L. Caldwell ve M. Kasim Moosa (1998); Indonesian “king of the sea” discovered, Nature, 395: 335.
5) C. T. Amemiya ve ark. (2013), The African coelacanth genome provides
insights into tetrapod evolution, Nature, 496: 311-316.
