Kurtlar 54.000 yıl öncesinde küçük köpeklere dönüşecek genetik mutasyona sahipmiş

Pomeranian ve Chihuahua gibi bazı köpek ırklarında küçük boyuttan sorumlu olan ana genetik mutasyonlardan biri, insanlar bu minyatür arkadaşları yetiştirmeye başlamadan çok önce köpek akrabalarında evrimleşmiştir. Araştırmacılar, mutasyonun 50.000 yıldan daha uzun bir süre önce yaşamış kurtlara kadar uzanabileceğini keşfettiler.

Araştırmacılar, insülin benzeri büyüme faktörü 1 (IGF1) geninde bulunan mutasyonu, sahiplerinin DNA örnekleri topladığı bir vatandaş bilim projesi olan ulusal sağlık enstitüleri (NIH) Köpek Genom Projesi kapsamında evcil köpeklerden toplanan verileri inceleyerek keşfettiler.

IGF1 geninin kendisinde değil, daha çok bu genin ifadesini düzenleyen DNA'da bulunan bu “olağandışı” mutasyon, daha önce on yıldan fazla bir süredir araştırmacılardan kaçmıştı.

İngiltere ve Almanya'daki bilim adamlarına danıştıktan sonra, araştırmacılar mutasyonun 54.000 yıllık Sibirya kurtlarının (Canis lupus campestris) fosillerinden alınan DNA'da ve ayrıca çakallar da dahil olmak üzere bugün yaşayan çakallar ve Afrika av köpekleri gibi her canid türünün DNA'sında mevcut olduğunu buldular.

NIH'de köpekler konusunda uzmanlaşmış bir genetikçi olan kıdemli yazar Elaine Ostrander yaptığı açıklamada, “Sanki doğa, ihtiyaç duyulana kadar on binlerce yıldır onu arka cebinde tutuyormuş gibi” dedi ve “keşif, köpek evcilleştirme ve vücut büyüklüğü hakkında bildiklerimizi birbirine bağlamaya yardımcı oluyor” diye ekledi.

Sıra dışı mutasyon

Genler, belirli proteinlerin inşası için plan görevi gören DNA bölümleridir. Her gen, belirli bir proteini kodlayan adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T) olmak üzere dört bazın benzersiz bir kombinasyonundan oluşur. Spesifik bir protein yapmak için hücreler, karşılık gelen geni içeren ipliğin bazlarını okumak için çift sarmallı DNA'yı açmalıdır.

Hücre içindeki özel sistemler daha sonra DNA'yı kopyalar ve farklı bir şeker olarak (deoksiriboz yerine riboz) ve timin (T) yerine baz urasil (U) ile DNA'ya benzer tek iplikli bir molekül olan RNA'yı oluşturur. Bu süreç transkripsiyon olarak bilinir.

Yeni mutasyon, DNA'nın IGF1 geninin yakınındaki bir bölümünde bulunur ve ekspresyonunu düzenler, bu da köpeğin vücut boyutunu etkiler. Bu DNA parçacığının iki versiyonu veya alelleri vardır: Bir alel, daha küçük vücut boyutuna neden olan ekstra bir sitozin bazına (C) sahiptir ve diğer alel, daha büyük vücut boyutuna neden olan ekstra bir timin bazına (T) sahiptir, diye açıklıyor Ostrander.

Her köpek, genin iki alelini (her bir ebeveynden bir tane) miras alır, yani küçük alelin (CC) iki versiyonuna, her birinin (CT) veya iki büyük alelin (TT) iki versiyonuna sahip olabilir, diye ekledi.

Araştırmacılar farklı köpek ırklarının DNA'sına baktılar ve aleller ile büyüklük arasında büyük bir korelasyon buldular: Küçük köpekler CC, orta boy köpekler CT ve büyük köpekler TT olarak sonuç veriyordu.

Gittikçe küçülüyor

Mutasyonu bulduktan sonra, NIH araştırmacıları, canid evriminde alellerin ne kadar geriye izlenebileceğini bilmek istediler ve bu da onları önceki çalışmalarda yayınlanan genomlardan eski kurtların DNA'sındaki mutasyonu aramaya yöneltti.

Ostrander, WordsSideKick.com'a verdiği demeçte, “Mutasyonu bulduğumuza şaşırdık ve her iki varyantın [C ve T] 54.000 yıl önce mevcut olduğunu bulmaktan memnun olduk.” şeklinde ifade ediyor. Araştırmacılar, daha küçük boy için alelin, daha büyük beden için olandan çok daha yeni olduğunu tahmin etmişti, ancak durum böyle değil diye belirtiyor.

IGF1 mutasyonunun, tümü küçük alelin (CC) iki kopyasına sahip olan çakallar, çakallar ve Afrika av köpekleri gibi daha küçük köpekgillerin evriminde önemli bir rol oynadığı görülüyor. Bununla birlikte, küçük köpeklerin, insan evcilleştirme ve üreme müdahalesi olmadan, doğal olarak oldukları gibi minyon hale gelmek için evrimleşmelerinin pek olası olmadığını da sözlerine ekledi.

Ostrander, “Küçük alel, evcilleştirme sırasında veya civarında seçilene kadar on binlerce yıl boyunca [köpeklerde] düşük bir seviyede tutuldu. Bu üreme, tavşanlar gibi küçük avları daha iyi avlayabilecek daha küçük köpekler yaratmak için yapıldı” diye ekledi.

Araştırmacılara göre, sonunda bugün gördüğümüz son derece minyatür versiyonlara dönüştürülen ilk biraz daha küçük köpek ırkları, 7.000 ila 9.500 yıl önce ortaya çıktı.

Vücut boyutunu anlama

IGF1 geni, bir köpeğin vücut büyüklüğünü etkileyen tek gen değildir. Bilinen en az 20 gen, vücut büyüklüğünü kodlar, ancak bu özel genin çok büyük bir etkisi vardır: Ostrander, köpek ırkları arasında vücut büyüklüğü varyantının yaklaşık yüzde 15'inden sorumlu olduğunu ve sadece bir gen için büyük bir miktar olduğunu söyledi.

Karşılaştırıldığında, Ostrander, yüzlerce genin insanlarda vücut boyutunu etkilediğini söyledi. Ancak, köpek ırklarının çoğunun sadece birkaç yüz yıldır var olduğu düşünüldüğünde, köpeklerin vücut büyüklüğü ile ilgili daha az genlere sahip olması şaşırtıcı değil, diye ekledi.

Araştırmacılar, Chihuahua'lardan Danimarkalılara kadar her türün tam boyutunu belirlemek için genlerin birlikte nasıl çalıştığını daha iyi anlamak için köpeklerde daha fazla vücut büyüklüğünde genler üzerinde çalışmaya devam edecek.

Ostrander, “Bir sonraki adım, bu genler tarafından üretilen tüm proteinlerin büyük köpekleri, küçük köpekleri ve aradaki her şeyi yapmak için birlikte nasıl çalıştığını bulmaktır.” dedi.

Çalışma, Current Biology dergisinde 27 Ocak'ta çevrimiçi yayınlandı.