Soyu tükenmiş tarih öncesi insanlar genomumuzda

Araştırma, genomumuzdaki soyu tükenmiş tarih öncesi insanların genlerini ortaya koyuyor

Antik DNA örnekleri insanlık tarihinde yolculuk yapmamızı sağlıyor. Bu nasıl mümkün olabilir? Peki Neandertaller günümüzün modern insanlarından ayırt edilebilir mi?

Alman moleküler biyolog, Leipzig’deki Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü’nde çalışmaya başladığında Neandertaller ve erken Homo sapiens’le pek ilgilenmiyordu. Yöntemlerle ilgileniyordu. En eski DNA kanıtı iki milyon yıl öncesine dayanıyor ve Grönland’daki ren geyiği, tavşan ve çeşitli ağaçlardan geliyor. İnsanlar söz konusu olduğunda rekorun sahipleri, İspanyol “kemik çukuru” Sima de los Huesos’tan alınan yaklaşık 400.000 yıllık Neandertal örnekleridir. Daha fazla var mı? Daha iyi verileri nasıl elde edebilirsiniz?

Bir yıl önce büyük bir dönüm noktasına katkıda bulundu: İlk kez tarih öncesi bir eserin yüzeyinde insan DNA’sı elde edildi. Geyik dişinden yapılmış 20.000 yıllık bir kolye ucu, kolyeyi takanın veya yapanın (veya her ikisini de) bir kadın olduğunu ortaya çıkardı. Aksi halde bir nesneyi kimin yaptığını bulmak zordur; mezar hediyeleri söz konusu olduğunda bile, bir tılsımın gömülü birisi tarafından takılıp takılmadığı belirsizdir. Ancak birisi üzerinde yeterince DNA bıraktıysa bu, o kişinin eserle en azından çok fazla zaman geçirdiğini gösteriyor. Essel, ünlü uzman dergisi “Nature”da (DER STANDARD’ın bildirdiği) yer alan ve Nobel Ödülü sahibi Svante Pääbo’nun da dahil olduğu çalışmanın ilk yazarıydı. Bir kişinin DNA’sını elde etmeye yönelik zarif yöntemin geliştirilmesinde önemli bir rol oynadı.

Uzmanlar için binlerce yıllık kemik ve dişlerden okunabilir genetik materyal çıkarmak nasıl çalışıyor? Bir parça kemik veya diş iyi bir temel oluşturur. İçerdikleri mineral onları sertleştirmenin yanı sıra genetik materyalini de binlerce yıl koruyabilmektedir. Daha sonra antik DNA (“antik DNA” veya aDNA) çıkarılır, yabancı maddelerden arındırılır ve esasen okunabilir bir formata dönüştürülür. Genetik kod ekranda belirir. Bunları diğer örneklerle karşılaştırarak bu dizilerin hangi genleri temsil ettiği ve vücut hücrelerindeki protein makinelerini nasıl etkiledikleri bulunabilir.

Çamaşır makinesinden DNA

Normalde kemik tozundan DNA elde etmek için dişçi matkabı veya benzeri aletler kullanarak kemikleri kısmen yok etmeniz gerekiyordu. Bu nedenle araştırma grupları çoğu zaman bu tür örneklerin alınmasına izin alamamaktadır. Bu özellikle Taş Devri’nden kalma eserler için geçerlidir çünkü bunların işlenme şekli teknoloji hakkında pek çok şeyi ortaya çıkarır ve hiçbir bilgiyi kaybetmek istemezsiniz.

Biyoloğun söylediği gibi bir tür “kemik yıkama makinesine” gidiyor: DNA, bir tampon çözelti kullanılarak yıkanıyor. Sıvı yavaş yavaş oda sıcaklığından 90 santigrat dereceye kadar ısıtılır. “Çamaşır makinesinde olduğu gibi, derine yerleşmiş lekeler yalnızca yüksek sıcaklıklarda ortaya çıkar.”

Bu konuda biraz daha bilgi edinmek isterseniz: Bunun arkasında elektrostatik prensibi yatmaktadır. DNA’nın negatif yüklü omurgası, fosfatlar ve kemiklerde ve dişlerde bulunan pozitif yüklü kalsiyum birbirini çeker. Bayan Essel, araştırmacıların artık kalsiyuma bağlanmak için DNA ile rekabet eden, büyük miktarda serbest fosfat içeren bir tampon çözeltisi kullandığını açıklıyor. “Bu şekilde DNA’yı kemik materyalinden dışarı atabilirsiniz.” Artık kemiğe bağlı kalmaz, bunun yerine çözelti içinde yüzer. Daha sonra DNA’yı “yıkama suyunda” izole etmek ve onunla çalışmak için moleküler biyoloji araçlarını kullanabilirsiniz.

Bu, ilk kez Sibirya’daki Denisova Mağarası’ndaki geyik dişi takılarıyla başarıldı.

Bölge, varlığı araştırmacılar tarafından yakın zamanda öğrenilen bir insan formunun burada yaşadığı gerçeğiyle tanınıyor: Denisovalı insanlar. Araştırmacılar yalnızca genetik verileri kullanarak izini sürdüler. Neandertallerle ve modern insanlarla aynı dönemde yaşadı. Gruplar uzun süre nispeten izole yaşadılar, ancak birbirlerine o kadar benziyorlardı ki birbirleriyle karşılaştıklarında, dağılım alanına ve iklim durumuna bağlı olarak birbirleriyle yavrular ürettiler. Bu nedenle bağımsız insan türünden, insan biçimlerinden veya türlerinden daha az söz ediyoruz. Neandertaller ve Denisovalıların yanı sıra henüz hakkında hiçbir şey bilmediğimiz başka insan formları da olmuş olabilir. Bugün yaşayan tüm insanlar “modern insan” formuna aittir.

Bayan biyolog Essel, yeni yöntemin sonuçlarından “son derece memnundu”. Nesnelerin sondaj yapmadan genetik materyali çıkarmak için kullanılabileceğini göstermekle kalmadı, aynı zamanda eseri kullanan kişinin DNA’sının 20.000 yıldan fazla bir süre boyunca korunduğunu da gösterdi.

Sıcak iklimde stres testi

Elbette her provada bu kadar mükemmel sonuçlanmıyor. Sıcak bir bölgeden geliyorsa, kalıcı ısının DNA’yı bulunması zor olacak kadar küçük parçalara ayırması muhtemeldir. Moleküler biyolog, laboratuvardaki sıcak yıkamanın farklı çalıştığını açıklıyor. İlk olarak, bu yalnızca kısa bir süre için olur. İkincisi, DNA’nın çift sarmalı laboratuvarda ayrıştırılıyor ancak ek kırılma noktaları üretilmiyor. Bu, sıralama sırasında genetik bilgiyi hâlâ okuyabileceğiniz anlamına gelir.

Bu nedenle, Sibirya’daki sürekli donmuş topraktan alınan örneklerde, insanlığın beşiğinden Güney Afrika’da alınan örneklere göre şans çok daha yüksektir – tabii bir fosil özellikle korunan bir yerde zamana kadar hayatta kalamadığı sürece. Neyse ki, bu hala bazen oluyor. Tersine, iyi koşullar bile kemiğin içinde veya üzerinde yeterli miktarda yüksek kaliteli DNA’nın kaldığını garanti edemez. Taş aletler pürüzsüz yüzeyleri nedeniyle daha az uygundur; üzerlerinde ter, tükürük veya kan izi kalmaz.

Yalanmiş, el degmis örnekler

Bulucular ayrıca değerli örnekleri de yok edebilir. Mesela kendi izleriyle onları kirleterek. Bugün insanlar eski eserleri ele alma konusunda geçmiş on yıllara göre tamamen farklı bir farkındalığa sahipler. Eskiden kazılar sırasında nesnelerin taş mı yoksa kemik mi olduğunun daha çabuk anlaşılması için yalanması gerekirken, günümüzde bu ciddi bir yanılgıdır. En iyi senaryo eldiven giymektir.

En küçük örneklerden bile bilgi elde edebilmek için DNA’nın çoğaltılmasına çalışılıyor. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, korona salgını sırasında herkesin dilinde olan bir yöntem kullanılarak işe yarıyor: PCR veya polimeraz zincir reaksiyonu. Essel, “Bu şekilde, DNA molekülünün yalnızca bir veya iki kopyasına değil, milyonlarca kopyasına sahip olarak, deyim yerindeyse, DNA’yı ölümsüz hale getiriyoruz” diye açıklıyor. Son olarak, genetik parçacıkların tarih öncesi insanlardan mı, oraya yerleşmiş mantar ve bakterilerden mi, yoksa örneğin bir arkeologdan mı geldiğinin çözülmesi gerekiyor. Bunu yapmak için, insan DNA’sının bilinen parçaları, uygun parçaları bulmak için mıknatıs olarak kullanılıyor.

Riskli miras

DNA’yı esere getiren şeyin ter mi yoksa tükürük mü olduğunu belirlemek genellikle mümkün olmuyor. Ancak bazı durumlarda bu mümkün olabilir: “Eğer özellikle çok sayıda ağız bakterisi bulursanız, belki şunu söyleyebilirsiniz: Bu bir Taş Devri emziğiydi.” Çoğu örnek küçük olduğundan, cinsiyet ve olası aile ilişkileri dışında daha fazlasını belirlemek çoğu zaman mümkün olmuyor. Ancak bir bireyin göz ve saç rengi gibi belirli bir görünüm için genetik önkoşullara sahip olup olmadığını ortaya koyan neredeyse tamamlanmış Neandertal genomları da mevcut. Veya bazı hastalıklara yakalanma riski daha yüksektir.

Mevcut kanıtlar, belirli Neandertal gen varyantlarının depresyon ve bağımlılık davranışında rol oynadığını ve tip 2 diyabeti teşvik ettiğini gösteriyor. Bugün yaşayan Avrupalıların çoğu yüzde bir ila iki Neandertal DNA’sı taşıyor; dolayısıyla bu insan türünün neslinin hiç tükenmediği iddia edilebilir. Ancak bu tür pratik olmayan genler de korunmuştur. Şu soru sorulabilir: Bu gen çeşitleri neden evrimin kurbanı olmadı?

İsveçli paleogenetikçi ve Nobel Tıp Ödülü sahibi Svante Pääbo bu soruyu şöyle yanıtlıyor: “Eğer bugün yaşamımız boyunca neredeyse çok fazla yersek, bu tür genetik varyantlar geçmişte açlıktan ölürken faydalı olabilirdi.” Bu nedenle genetik enerji tasarrufu programı, bolluk dolu bir yaşam için oldukça zayıf bir adaptasyon olacaktır. Çoğu zaman olduğu gibi bu sadece genlerle ilgili değil, aynı zamanda çevreyle de ilgili.

İçimizdeki Neandertal

Artık Neandertallerin bize yalnızca genetik olarak çok benzemediğini biliyoruz. Dişlerden ve kabuklardan sofistike taş aletler ve takılar yaptılar, konuşabiliyorlardı, avlanabiliyorlardı, ateş yakabiliyorlardı, kıyafetler giyiyorlardı ve arkalarında en azından soyut mağara resimleri bırakmışlardı. Hatta kemikten flüt gibi müzik aletleri yapıp ölülerini gömmüş olabilirler. Neden yaklaşık 40.000 yıl önce soylarının tükendiği, antropolojinin muhtemelen hiçbir zaman kesin olarak çözülemeyecek en büyük gizemlerinden biridir. Biraz daha düşük performanstan, modern insanların veya küçük Neandertal popülasyonlarının bulaşıcı hastalıklarına kadar uzanan spekülasyonlar var.

Homo sapiens Orta Avrupa’ya beklenenden daha erken geldi. Modern insanlar yaklaşık 45.000 yıl önce Neandertal gruplarıyla aynı dönemde orada yaşamış olabilirler. Eğer iki tür insan binlerce yıl boyunca bir arada yaşadıysa, bu durum “düşmanca bir ele geçirmeye” karşı çıkıyor: “Neandertaller ve modern insanlar muhtemelen karışmış ve belki de kendilerini farklı popülasyonlar olarak bile algılamamışlardı.”

Ancak yine de pek çok insanın kafasında Neandertallere dair farklı bir imaj var. Biyologlar, onu “aptal kuzenimiz gibi, biraz beceriksiz ve donuk, pek zeki biri değil olarak hayal ediyor.

 Eğer bugün hayatta olsalardı onlara nasıl davranırdık? “Şu an dünyaya baktığınızda insanlar arasında pek anlaşamıyoruz. Belki onlar da bir tür ırkçılığa maruz kalacaklardı. Avrupa’da popülizmin ve belli bir sağa kaymanın olduğu dönemlerde, toplumumuzdaki Neandertaller konusunda ne kadar umutlu olabileceğimi bilmiyorum.

1) Sibirya’dan gelen 20.000 yıldan daha eski bir geyik dişi kolyesi hâlâ kullanıcının veya üreticinin DNA’sını içeriyordu.

2)  Rusya’daki uzak Denisova Mağarası, muhteşem buluntuları sayesinde dünyaca ünlü hale geldi.Günümüzde çevresel örneklerden bile DNA elde edilebilmektedir.