Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Gezegendeki 160.000'den fazla güve türü en çok gece uçuşları ve güçlü tozlayıcılar olmalarıyla bilinir. Şimdi, bazı güveler bir türün farklı özelliklere sahip ayrı türlere nasıl farklılaşabileceğine dair evrimsel bir pencere açıyor. Disko geni olarak adlandırılan gen, iki renkli güvede uçuş düzenlerindeki keskin farklılığın arkasında olabilir. Bulgular, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences dergisinde 27 Ağustos'ta yayınlanan ve bu genin gündüz veya gece uçuşunu düzenlemeye nasıl yardımcı olabileceğini detaylandıran bir çalışmada açıklanmaktadır. 

Türler farklılaştığında

Doğada, bir tür zaman içinde farklılaşarak iki veya daha fazla türe dönüşebilir. Türleşme olarak adlandırılan bu süreç, tek bir popülasyondan bireyler coğrafi olarak izole olduklarında meydana gelir. Charles Darwin'in üzerinde çalıştığı Galápagos ispinozları türleşmenin en ünlü örnekleri arasındadır. Yaklaşık 13 ispinoz türü, popülasyonları birkaç adaya yayıldığında ve ayrı ayrı evrimleştiğinde tek bir atadan farklılaşmıştır. Organizmaların popülasyonları yeterince uzun süre ayrı kalırsa, sonunda birbirleriyle çiftleşme yeteneklerini kaybederler.

Bazı güvelerin genetiği, okyanus ya da dağ silsilesi gibi fiziksel bir engelden kaynaklanan ayrılıktan değil, günün en aktif oldukları saatinden etkilenmiştir. Bu yeni çalışmada ekip, Amerika Birleşik Devletleri'nin güneydoğusunda örtüşen aralıklara sahip, birbiriyle yakından ilişkili iki güve türüne odaklandı.

[İlgili: Güveler ekolokasyon yapan yarasalara karşı kendi sesleriyle savaşıyor]

Gül akçaağaç güveleri Dryocampa cinsindendir. Başlarının ve karınlarının üzerinde kalın, kabarık bir yele ve şeker renginde pembe ve sarı pullar bulunur. Erkek ve dişi pembe güveler sadece geceleri uçarlar. 

Pembe çizgili meşe kurdu güveleri biraz daha az gösterişlidir ve Anisota cinsinin üyeleridir. Hardal sarısı, koyu kahverengi ve grinin daha topraksı tonlarına sahiptirler. Dişi pembe çizgili meşe kurdu güveleri alacakaranlıkta ve akşamın erken saatlerinde aktifken, erkekler gün boyunca uçmayı tercih eder.

Çalışmanın eş yazarı ve Florida Doğa Tarihi Müzesi entomologu Yash Sondhi yaptığı açıklamada, “Bu iki [tür] birbirine çok benziyor” dedi. “Uçtukları zaman olan bu tek eksen boyunca farklılaştılar.”

Daha önceki çalışmalar hem Dryocampa hem de Anisota'nın yaklaşık 3,8 milyon yıl önce tek bir türden kaynaklandığını ortaya koymuştu. Evrim standartlarına göre, bu oldukça yeni bir durum ve aralarında hala bazı önemli farklılıklar ve benzerlikler var. Anisota cinsindeki bir avuç tür, alacakaranlığı ve gece uçuşunu tercih eden modern pembe çizgili dişi meşe kurdu güvelerinin aksine, gün boyunca aktiftir. Gece uçan pembe akçaağaç güveleri de Dryocampa cinsinin bilinen tek türüdür.

Başlangıçta Sondhi, her iki güve türünün de böcek görüşünün nasıl geliştiğini ve bir türün faaliyet modelini ne zaman değiştirdiğini keşfetmek için iyi bir fırsat olacağına inanıyordu. Ancak, böyle bir şey söz konusu değildi.

“Renkli görüşte farklılıklar aramaya gittim. Bunun yerine, saat genlerinde farklılıklar bulduk, ki bu da geriye dönüp baktığımızda mantıklı geliyor” diyor Sondhi.

'Zamanı söyleyen' genler 

Saat genleri, hem hayvanlarda hem de bitkilerde sirkadiyen ritmi kontrol eden özelleşmiş genlerdir. Saat genlerinin oluşturduğu proteinlerdeki değişiklikler, hücreleri yaklaşık 24 saatlik bir süre boyunca ya aktif ya da hareketsiz hale getirir. Ayrıca uyku ve uyanıklık döngülerinden daha fazlasını da etkileyebilirler. Saat genleri bir organizmanın hücre büyümesini, kan basıncını, vücut ısısını ve metabolizmasını etkileyebilir ve çok çeşitli organizmalarda bulunur.

Sondhi, “Bu, meyve sineklerinden memelilere ve bitkilere kadar her şeyde muhafaza edilen bir sistem” dedi. “Hepsinde bir tür zaman tutma mekanizması var.” 

[İlgili: Sirkadiyen ritimlerimizin ardındaki bilim ve zaman değişikliklerinin onları neden bozduğu].

Saat genlerinde bu farklılıkları bulduktan sonra Sondhi, iki güve türünün transkriptomlarını karşılaştırdı. Transkriptomlar genetik materyalin yalnızca bir alt kümesini içerir ve bir organizmanın hücre ve dokularında bir genin ne zaman ve nerede açılıp kapanacağını belirler. Buna karşılık, genomlar bir hayvanın tüm DNA'sını içerir. Bu durum, transkriptomları, bir organizmanın gün boyunca protein seviyelerindeki farklılıkları araştırırken yararlı kılıyor, çünkü bu proteinler hakkında daha spesifik bilgilere sahipler.

Sondhi, her iki güve türünde de farklı miktarlarda ifade edilen bir dizi gen buldu. Gece uçan pembe akçaağaç güveleri koku alma duyularına daha fazla enerji harcarken, gündüz uçan meşe kurdu güvesi görmeyle ilişkili daha fazla gen üretmiştir.

Disko geni ve 'çinko parmakları'

Bu analiz sırasında bir gen daha öne çıkmıştır: disco. Disconnected kelimesinin kısaltması olan disco, her iki türde de gündüz ve gece saatlerinde farklı seviyelerde ifade edildi. Meyve sineklerinde yapılan önceki araştırmalar, disco'nun beyinden vücuda saat enzimleri gönderen nöronların üretimi yoluyla sirkadiyen ritimleri dolaylı olarak etkileyebileceğini ortaya koymuştu.

Güve örneklerinde bulunan disko geni, meyve sineğindeki muadilinin yaklaşık iki katı büyüklüğündeydi. Ayrıca ek çinko parmaklara sahipti. Bunlar bir genin proteinler, DNA ve RNA ile doğrudan etkileşime giren aktif kısımlarıdır. Sondhi, disko genindeki değişikliklerin pembe akçaağaç güvesinin gece uçuşuna geçişinden en azından kısmen sorumlu olduğuna inanıyordu.

[İlgili: Yapay ışık -ve evrim- güveleri neden tuzağa düşürür?]

Sondhi, pembe akçaağaç güvelerinin disco genini meşe kurtlarındaki disco geniyle karşılaştırdığında, ikisini birbirinden ayıran 23 mutasyon buldu. Bu mutasyonlar aynı zamanda genin aktif kısımlarında da bulunuyordu, bu nedenle güveler arasındaki görünür fiziksel farklılıkların bazılarına potansiyel olarak katkıda bulunabilirler. 

Ek çalışma, bilim insanlarının genlerin vahşi doğada nasıl değiştiğini ve türleşmenin moleküler düzeyde nasıl işlediğini anlamalarına da yardımcı olabilir. 

Kaynak: www.popsci.com