Ellerin evriminin izinde

Nâzım Hikmet’in “Ellerinize ve Yalana Dair” şiirinden, Can Yücel’in “El Tutuşa Tutuşa” başlıklı şiirine ve Sennur Sezer’in “Sabah Türküsü” şiirine edebiyatımızda pek çok şiirin konusu olmuş eller. Emeği ışıtan, isyan eden eller; birleşen, tutuşan, kavuşan eller; karanlık gecelerin sonunda umudu ilmek ilmek dokuyan eller. Evrim sürecinde insanın iki ayak üzerinde yürümeye başlamasıyla serbest kalan eller.

Ellerin evrimine dair bildiklerimiz yeni bilimsel bulgular ışığında derinleşmekte. Geçtiğimiz ağustos ayında Nature dergisinde yayımlanan makale, balıkların ışınsal  yüzgeçleri ile dört ayaklı canlıların ayaklarının (ve tabii bizim ellerimizin) aynı kökenden geldiğini ortaya koymuştu1. Araştırmayı yürüten ekibin lideri olan Evrimsel Biyolog Neil Shubin’in ismini belki hatırlarsınız. 370 milyon yaşındaki Tiktaalik (Tiktaalik roseae) fosilini bulan ekibin içinde yer alan Shubin, canlıların sudan karaya geçişinin nasıl olduğunu araştıran bir evrimsel biyolog.  Kanada’nın Arktik bölgesinde 2004’te bulunan Tiktaalik, hem balık hem de tetrapod (dört ayaklı) özelliklerine sahip ve canlıların sudan karaya geçişlerinin nasıl olduğunu anlamamıza katkı sunan sıra dışı bir fosil örneği. Shubin ve ekibi, ağustos ayında yayımlanan araştırmaları ile bu geçişin moleküler mekanizmalarına da ışık tuttular. Daha önceki bazı çalışmalar Hoxa-13 ve Hoxd-13 genlerinin işleyişleri durdurulduğunda farelerin bacaklarındaki uzun kemiklerin geliştiği ancak bilek kemiklerinin ve parmaklarının gelişmediğini göstermişti. Bu genler, tetrapodlarda bazı hücrelerin el ve ayak yapılarını oluşturmasını sağlamakta. Neil Shubin bu genlere çok benzeyen genlerin balıklarda da mevcut olduğunu biliyordu. Araştırmacılar, oldukça yeni bir yöntem olan genom düzeltme (genome editing, CRISPR-Cas9 sistemi) yöntemini kullanarak Hoxa-13 ve Hoxd-13 genlerinin zebra balıklarındaki benzerlerini silerek işleyişini durdurdu. Zebra balıklarının embriyoları şeffaftır ve bu nedenle organ gelişimi kolay takip edilebilir bu nedenle de bu tür çalışmalarda model organizma olarak sıklıkla kullanılmaktadır. hox13 genlerinin silindiği  balıklarda ışınsal yüzgeçlerin ya çok az oluştuğu ya da tamamen oluşmadığı , yerine bu bölgelerde  dört ayaklı canlılarda parmakları oluşturan yapıların sayısında artış olduğu gözlendi. Yıllardır pek çok bilim insanı ışınsal balıkların yüzgeci ile dört ayaklı canlıların parmaklarının alakasız olduklarını düşünmekte idi. Ancak bu çalışma, her ikisinin de ortak bir gelişimsel kökeni olduğunu gösterdi. 

Marie Kmita liderliğinde yürütülen benzer bir çalışma ise 5 Ekim 2016 tarihinde Nature dergisinde yayınlandı2. Fosil kayıtları, evrimsel atalarımızın polidaktil yani çok parmaklı olduklarını göstermekte. Evrim süreci ise pentadaktil yapıların yani beş parmaklı yapıların ortaya çıkmasını sağladı. Ancak bunun hangi mekanizmalarla olduğu ve neden beş parmağa sahip olduğumuz sorusunun cevabı bu çalışma ile kısmen yanıtlandı. Kmita ve ekibi insanlar ve farelerde gelişim sırasında hoxa11 ve hoxa13 genlerinin farklı bölümlerde işlevsel olduğunu, balıklarda ise gelişmekte olan yüzgeçte çakışan bölümlerde işlevsel olduğunu gözlemledi ve ekip hoxa11’in farklı bölgelerde işlevsel olmasını sağlayan düzenleyici bir DNA bölgesini de keşfetti. Bu bölge zebra balıklarında bulunmamakta idi.  Çalışmada bu DNA bölgesi silindiğinde farelerde yedi parmaklı yapıların oluştuğu açığa çıkarıldı. Çalışma ile hoxa11 ve hoxa13 genlerinin beş parmaklı yapıların oluşması için gerekli olduğu da ortaya çıkarıldı. Balıkların yüzgeç yapıları ile dört ayaklı canlıların beş parmaklı yapıları arasındaki fark evrim sürecinde yeni genlerin kazanılması yoluyla değil, gen işlevlerinin düzenleyici bölgeler yoluyla değiştirilmesi ile oluşmuştur. 

Picasso’nun “Barış Buketi” (“Çiçekli Eller” ya da “Çiçekler ve Eller” olarak da biliniyor) isimli eserinde barış buketini tutan, emeği, sanatı ve yazıyı yaratan, alet yapan ve kullanan, insanın insan oluşunu sağlayan, dünyayı değiştiren ellerin evrimine ışık tutan bu önemli çalışmalar, evrimsel tarihimizi anlamamız bakımından büyük önem taşımakta. 

1Nakamura et al., Digits and fin rays share common developmental histories. Nature, 2016; DOI: 10.1038/nature19322

2YKherdjemil et al., Evolution of Hoxa11 regulation in vertebrates is linked to the pentadactyl state. Nature, 2016; DOI: 10.1038/nature19813