Evrim, canlı organizma türlerinin zaman içinde değişme sürecidir. Bu, biyoloji alanında merkezi bir kavramdır ve tüm zamanların en önemli bilimsel teorilerinden biri olarak kabul edilir.
Müthiş kazma kürekleriyle donatılmış Avrupa köstebeği, zahmetsizce içinden tünel açabilir. Dünya. Aynısı Avustralya keseli köstebeği için de geçerlidir. Çok farklı bölgelerde yaşamalarına rağmen iki tür, yer altı yaşam tarzlarına mükemmel şekilde uyan benzer uzantılar geliştirmiştir.
Bilim, hayvan türlerinin yanı sıra bitki türlerinin de bağımsız olarak geliştiği bu tür durumlarda “yakınsak evrim”den söz eder. aynı şekil ve işleve sahip özellikler. Bunun birçok örneği vardır: Örneğin balıklar, memeli olmalarına rağmen balinalar gibi yüzgeçlere sahiptir. Kuşların ve yarasaların kanatları vardır ve kendilerini saldırganlara karşı savunmak için zehirli maddeler kullanmaya gelince, denizanasından akreplere ve böceklere kadar pek çok canlı aynı aleti geliştirmiştir: zehirli iğne.
Aynı özelliklere rağmen ilişki eksikliği
Dünyanın dört bir yanından bilim adamlarının, ilgili türlerin genetik materyalindeki hangi değişikliklerin, hiçbir benzerlik olmamasına rağmen, bu türlerde aynı özelliklerin evrimleşmesinden sorumlu olduğunu bulmakla ilgilendikleri açıktır. Julius-Maximilians’tan bitki fizyoloğu Dr. Kenji Fukushima, “Bu tür özellikler – fenotiplerden bahsediyoruz – elbette her zaman genom dizilerinde kodlanır” diyor. Üniversite (JMU) Würzburg. Mutasyonlar – genetik materyaldeki değişiklikler – yeni özelliklerin gelişimi için tetikleyici olabilir.
Bununla birlikte, genetik değişiklikler nadiren fenotipik evrime yol açar çünkü altta yatan mutasyonlar büyük ölçüde rastgele ve nötrdür. Böylece, evrimsel süreçlerin meydana geldiği aşırı zaman ölçeğinde muazzam miktarda mutasyon birikir ve fenotipik olarak önemli değişikliklerin saptanmasını son derece zorlaştırır.
Moleküler evrimin yeni bir ölçüsü
Şimdi, Fukuşima ve Colorado Üniversitesi’nden (ABD) meslektaşı David D. Pollock, fenotipik özelliklerin genetik temellerinin araştırılmasında daha önce kullanılan yöntemlerden çok daha iyi sonuçlar veren bir yöntem geliştirmeyi başardılar. Yaklaşımlarını Nature Ecology & Evolution dergisinde sunuyorlar.
Fukushima, “Protein kodlayan DNA dizilerindeki yakınsak evrim oranını doğru bir şekilde temsil edebilen yeni bir moleküler evrim ölçüsü geliştirdik” diyor. şimdi yayınlanan çalışmanın ana sonucu. Bu yeni yöntemin, yüz milyonlarca yıllık evrimsel bir zaman ölçeğinde hangi genetik değişikliklerin organizmaların fenotipleriyle ilişkili olduğunu ortaya çıkarabileceğini söylüyor. Böylece, DNA’daki değişikliklerin büyük bir tür çeşitliliğine yol açan fenotipik yeniliklere nasıl yol açtığı konusundaki anlayışımızı genişletme olanağı sunar.
Temel olarak muazzam bir veri hazinesi
A Yaşam bilimlerindeki kilit gelişme, Fukushima ve Pollock’un çalışmalarının temelini oluşturuyor: Son yıllarda, türlerin çeşitliliği boyunca birçok canlı organizmanın giderek daha fazla genom dizisinin kodu çözüldü ve böylece analiz için erişilebilir hale getirildi. Fukushima, “Bu, genotipler ve fenotipler arasındaki karşılıklı ilişkileri makroevrim düzeyinde geniş ölçekte incelemeyi mümkün kıldı” diyor.
Ancak, birçok moleküler değişiklik neredeyse nötr olduğundan ve hiçbir özelliği etkilemediğinden, verileri yorumlarken genellikle “yanlış pozitif yakınsama” riski vardır – yani sonuç, bir mutasyon ile gerçekte var olmayan belirli bir özellik arasındaki bir korelasyonu tahmin eder. Ayrıca, bu tür yanlış pozitif yakınsamalardan metodolojik önyargılar da sorumlu olabilir.
Milyonlarca yıllık korelasyonlar
“Bu sorunun üstesinden gelmek için çerçeveyi genişlettik ve ölçüm yapan yeni bir metrik geliştirdik. protein evriminin hataya göre ayarlanmış yakınsama oranı,” diye açıklıyor Fukushima. Bunun, simülasyonlarda ve gerçek dünya örneklerinde doğal seçilimi genetik gürültüden ve filogenetik hatalardan ayırt etmeyi mümkün kıldığını söylüyor. Sezgisel bir algoritma ile geliştirilmiş olan bu yaklaşım, yüz milyonlarca yıldan uzun bir süredir birbirinden ayrılan soylarda bile genotip-fenotip ilişkileri için çift yönlü aramalar yapılmasını mümkün kılıyor.
İki bilim adamı, dünyada 20 milyondan fazla dal kombinasyonunu analiz etti. Geliştirdikleri metriğin ne kadar iyi çalıştığını incelemek için omurgalı genleri. Bir sonraki adımda, bu yöntemi etçil bitkilere uygulamayı planlıyorlar. Amaç, bu bitkilerin avını çekme, yakalama ve sindirme yeteneğinden kısmen sorumlu olan genetik temeli deşifre etmektir.
Referans: “Hata düzeltilmiş protein yakınsama oranları kullanılarak makroevrimsel genotip-fenotip ilişkilerinin saptanması” Kenji Fukushima ve David D. Pollock, 5 Ocak 2023, Nature Ecology & Evolution.
DOI: 10.1038/s41559-022-01932-7