İnsan genomundan 30 kat daha büyük

Akciğerli balık DNA’sı çözüldü: İnsan genomundan 30 kat daha büyük

Güney Amerika akciğerli balıkları tüm hayvan türleri arasında en büyük genoma sahiptir

Resim: Louisiana Eyalet Üniversitesi

Güney Amerika akciğerli balıklarının genomunun çözülmesi, omurgalıların evrimi ve kara yaşamına adaptasyonu hakkında bilgi sağlamayı vaat ediyor.

Konstanz Üniversitesi’nden evrimsel biyolog Axel Meyer ve Würzburg Üniversitesi’nden biyokimyacı Manfred Schartl liderliğindeki ABD, Brezilya, Fransa, İsveç ve Avusturya’dan oluşan uluslararası bir araştırmacı ekibi, bugüne kadar bilinen en büyük hayvan genomunun kodunu çözdü. Bilim insanları, 90 milyardan fazla baz çiftiyle insan genomundan (3,1 milyar baz çifti) yaklaşık 30 kat daha büyük olan Güney Amerika akciğer balıklarının (Lepidosiren paradoxa) genomunu sıraladılar. Avustralya akciğerli balıklarının (Neoceratodus forsteri) genomu daha önce en büyüğü olarak kabul ediliyordu, ancak Güney Amerika akciğerli balıkları bunun iki katından daha büyük.

Devasa genomdaki “sıçrayan genler”

Nature dergisinde yayınlanan çalışmanın sonuçları, günümüz kara omurgalılarının balık benzeri atalarının, yaklaşık 400 milyon yıl önce sudaki yaşamdan kara yaşamına nasıl geçiş yapabildiklerine dair bilgiler vaat ediyor.

Profesör Meyer, “Güney Amerika akciğerli balıkların 19 kromozomunun 18’inin her biri, neredeyse 3 milyar bazıyla insan genomunun tamamından daha büyüktür” diye açıklıyor. Sözde transpozonlar, genomun muazzam boyutundan sorumludur – genomda çoğalabilen ve konumlarını (transpozisyon) değiştirebilen DNA dizileri. Bu nedenle genetikte transpozonlara halk dilinde “sıçrayan genler” adı verilir.

Dizginsiz (önlemsiz) genom büyümesi

Araştırmacılar, Güney Amerika’da yaşayan balıkların genomunun bugüne kadar bilinen en hızlı oranda genişlediğini buldu: Her milyon yılda bir, tüm insan genomunun büyüklüğü o kadar büyüdü. Meyer, “Ve depolamaya devam ediyor” diye açıklıyor. “Bundan sorumlu transpozonların hala aktif olduğuna dair kanıt elde edildi.”

Sınıflandırma bir şekilde ekip, devasa genom boyutuna ve çok sayıda sıçrayan genlere rağmen genomda kaydedilemeyen değer bir stabilite bulundu. Araştırmacılar, gen düzenlemesinin beklendiği şekilde muhafazakarlığın ortaya çıktığını söyledi. Bu, ortak atanın orijinal kromozomunu yeniden başlatmayı mümkün kıldı.

Evrimsel içgörüler

Günümüzde yaşayan çeşitli akciğerli balık türlerinin genomlarının karşılaştırılması, aralarındaki farklılıkların genetik temellerine dair de fikir verdi. Avustralya akciğerli balıkları, bir zamanlar atalarının karada hareket etmesini sağlayan eklem benzeri yüzgeçlere hâlâ sahiptir. Afrika ve Güney Amerika türlerinde bu yüzgeçler, evrim süreci boyunca iplik benzeri yapılara gerilemiştir.

Meyer şöyle açıklıyor: “Araştırmamızda, CRISPR-Cas transgenik fareleri ile yapılan deneyler aracılığıyla, yüzgeçlerdeki bu basitleşmenin, Shh sinyal yolundaki bir değişiklikten kaynaklandığını gösterebildik.” Bu sinyal yolu, diğer şeylerin yanı sıra, farelerde embriyonik gelişim sırasında parmakların sayısını ve gelişimini kontrol eder. Bu nedenle araştırma sonuçlarının, kemikli balıkların yüzgeç ışınları ile kara omurgalılarının parmakları arasındaki evrimsel bağlantıya dair daha fazla kanıt sağladığı söyleniyor.

Araştırmacılara göre, mevcut tüm akciğerli balık familyalarının tam genom dizileri, ilk kara omurgalılarının evrimini daha iyi anlamak için yeni fırsatlar yaratacak. Daha ileri karşılaştırmalı genomik çalışmalar geleceğe dair ek bilgiler sağlayacak ve omurgalıların karaya nasıl geldiğine dair gizemin çözülmesine yardımcı olacaktır.