Antik DNA’mız ve Karbonhidrat Sevgimiz
Antik DNA’mız, ekmek, makarna, pirinç ve diğer karbonhidratlara olan tutkumuzun kökenlerini şekillendirmiş olabilir. İnsan türünün, karmaşık karbonhidratları ağızda ayrıştırmaya yardımcı olan birden fazla gen kopyasına sahip olduğunu uzun zamandır biliyoruz. Nişastalı gıdaların metabolize edilmesinin ilk aşamaları oldukça iyi belgelenmiş durumda. Ancak, bu karbonhidrat işleyen gen sayısının nasıl ve ne zaman arttığını belirlemek o kadar da kolay olmamıştır.
Popüler Science Türkçe’nin aktardığı yeni bir araştırma, tükürük amilaz geninin (AMY1) ilk kopyalarının 800.000 yıldan daha uzun bir süre önce ortaya çıkmış olabileceğine işaret ediyor; yani insanlar tarıma başlamadan çok önce. Bu gen kopyaları, günümüzde hala mevcut olan ve nişastalı gıdaları sindirmemize yardımcı olan geniş bir genetik çeşitliliğin kapısını açmış. Bulgular, Science dergisinin gelişmiş çevrimiçi sayısında üç gün önce yayımlanan bir çalışmada detaylı bir şekilde ele alınıyor.
HEPSİ AMİLAZDA
Amilaz, nişastayı vücudun enerji için kullanabileceği glukoza ayıran önemli bir sindirim enzimidir. Pankreasta ve tükürük bezlerinde üretilen bu enzim, ekmek gibi nişastalı gıdaların tadını da artırmaktadır.
Buffalo Üniversitesi’nde çalışan evrimsel antropolog ve makalenin eş yazarı Ömer Gökçümen, “Ne kadar çok amilaz geniniz varsa, o kadar fazla amilaz üretebilir ve daha fazla nişastayı etkili bir şekilde sindirebilirsiniz” diyerek konunun önemine dikkat çekiyor.
Gökçümen, bu çalışmada optik genom haritalama ve uzun okumalı dizileme yöntemleri kullanarak AMY1 gen bölgesinin haritasını çıkardı. Kısa okumalı dizileme yöntemleri, bu bölgedeki gen kopyaları arasındaki ayrımları belirlemekte zorlanmaktadır; çünkü dizilimleri neredeyse eşdeğerdir. Uzun okumalı dizileme ise araştırma ekibinin, günümüz insanlarının genlerini inceleyerek AMY1 kopyalarının zaman içinde nasıl evrimleştiğine dair daha net bir tablo görmesini sağladı.
Araştırma, Sibirya’dan 45.000 yıllık bir örneğin de dahil olduğu 68 antik insan genomunu analiz etti. Tarım öncesi avcı-toplayıcıların, her diploit hücre için ortalama dört ila sekiz AMY1 kopyasına sahip olduğunu gözlemlediler. Bu durum, Avrasya’daki erken dönem insanların buğday gibi bitkileri evcilleştirmeye başlamadan ve nişasta alımlarını artırmadan önce dahi geniş bir AMY1 kopya çeşitliliği taşıdıklarını düşündürüyor.
Araştırma ekibi, AMY1 gen kopyalarının Neandertaller ve Denisovalılar’da da bulunduğunu keşfetti. ABD’nin Connecticut eyaletindeki Jackson Genomik Tıp Laboratuvarı’nda hesaplamalı biyolog olarak çalışan makalenin eş yazarı Kwondo Kim, “Bu durum, AMY1 geninin ilk olarak 800.000 yıldan daha uzun bir süre önce çoğalmış olabileceğini gösteriyor; yani insanların Neandertaller’den ayrılmasından çok önce ve daha önce sanılandan çok daha eski bir tarihte” diyor.
GENETİK ÇEŞİTLİLİĞİN BAŞLAMASI
AMY1’in bu ilk çoğalması, insan türünü şekillendirecek olan devasa bir genetik fırsat yaratan ilk domino taşına benzemektedir. İnsanlar, farklı besin kaynaklarına sahip daha sıcak ve soğuk ortamlara yayıldıkça, AMY1 kopya sayısındaki bu esneklik, onların yeni beslenme biçimlerine uyum sağlamalarına olanak tanıdı; özellikle de nişasta açısından zengin olanlara.
Buffalo Üniversitesi’nde çalışan evrimsel genetikçi ve makale eş yazarı Çarikleya Karageorgiou, “Bir hücrede üç AMY1 kopyasına yol açan bu ilk çoğalmanın ardından, amilaz lokusu istikrarsızlaşmış ve yeni varyasyonlar oluşturmaya başlamıştır” diyor.
“Üç AMY1 kopyasından dokuz kopyaya çıkabilir ve hatta haploit hücre başına bir kopyaya bile geri dönebilirsiniz.” Çalışmada ayrıca tarımın AMY1 çeşitliliği üzerindeki etkisi de inceleniyor. İlk avcı-toplayıcıların birden fazla gen kopyasına sahip olduğu, ancak erken dönem Avrupalı çiftçilerin ortalama AMY1 kopya sayısında son 4.000 yılda bir artış gözlemlendiği belirtiliyor. Bunun nedeni, muhtemelen nişasta açısından zengin beslenme düzenleridir.
Önceki araştırmalar, insanların yanında yaşayan evcilleştirilmiş hayvanların, yüksek nişasta tüketmeyen hayvanlara göre daha yüksek AMY1 kopya miktarına sahip olduğunu göstermiştir.
“AMY1 kopya miktarı daha yüksek bireylerin nişastayı daha etkili bir şekilde sindirmesi ve daha fazla nesil dünyaya getirmesi olasıdır” diyor Gökçümen.
“Bu bireylerin soy hatları, nihayetinde daha düşük kopya sayısına sahip bireylere göre uzun bir evrimsel süreçte daha başarılı oldu ve AMY1 kopya sayısını artırdı.” Bulgular, Eylül ayında yayımlanan ve Avrupa’daki insanların ortalama AMY1 kopya sayılarının son 12.000 yılda dörtten yediye çıktığını gösteren bir çalışmayla örtüşmektedir.
Jackson Laboratuvarında hesaplamalı bilim insanı olarak çalışan makale eş yazarı Feyza Yılmaz, “İnsan evriminde AMY1 kopya sayısındaki değişimin oynadığı anahtar rol düşünüldüğünde, bu genetik varyasyon, metabolik sağlık üzerindeki etkilerini araştırmak ve nişasta sindirimi ile glukoz metabolizmasıyla ilgili mekanizmaları açığa çıkarmak adına heyecan verici bir fırsat sunuyor” diyor.
“Gelecekteki araştırmalarda bunun kesin etkileri ve zamanlama seçilimi ortaya çıkarılarak genetik, besin ve sağlık üzerine çok önemli bilgiler edinilebilir.”
