Parazitlerden korunma seksin evrimini açıklayabilir mi?
Seksten alıkonulan solucanların parazitlerle başa çıkamayarak öldükleri tespit edildi.
Seksin, yani eşeyli üremenin canlılar aleminde neden bu kadar yaygın olduğu, evrimsel biyolojinin başlıca sorularından biri. Buna yanıt arayan bir deney, seksten alıkonan solucanların parazitleriyle başa çıkamayarak öldüğünü tespit etti. Deney Kızıl Kraliçe Hipotezi’ni destekliyor.
Bu sonuç, eşeyli üremenin yeni gen kombinasyonları ve çeşitlilik yaratarak parazitlere karşı savunmayı kolaylaştırdığını öne süren ‘Kızıl Kraliçe Hipotezi’ni destekliyor.
Kendilerini klonlayarak veya kendi kendilerini dölleyerek üreyebilen çok sayıda canlı var. Buna rağmen eşeyli üreme, birçok bitki ve hayvan için en yaygın üreme biçimi. Oysa ki eşeyli üremenin dezavantajları az değil: Eş bulamama ihtimali var, cinsel yolla bulaşan hastalıklar var…
Ayrıca her bir ebeveynin genlerinin yalnız yarısı yavruya aktarılıyor – anneden gelen ‘ak’ gen ile babadan gelen ‘kara’ genin karışması, çeşitli açılardan dezavantajlı olabilir. Anneyle bebeğin kan uyuşmazlığı bunun basit bir örneği.
O halde niye birçok canlı eşeyli üremeyi tercih ediyor?
Eşeyli üremenin evrimi konusunda başlıca hipotezlerden biri, Kızıl Kraliçe hipotezi. Buna göre, seksin asıl faydası, parazitlerle, yani tufeylilerle başa çıkmak için genleri yeniden karma, böylece parazitlere karşı üstünlük sağlama.
Konak-parazit davası ve Kızıl Kraliçe hipotezi
Bakteri ve virüs gibi parazitler ile konakladıkları canlıların bağışıklık sistemleri arasında ezeli bir kan davası süregider. Bu, iki hasım ülkenin silahlanma yarışına da benzetilebilir. Eğer konakta, paraziti kolayca tanıyabilen bağışıklık genleri varsa, konak paraziti erkenden mıhlar, konak kazanır. Eğer parazitte, konağa karşı onu kamufle eden genler varsa, parazit çoğalıp konağı yener.
Kısacası iki tarafta da, ancak karşısındakiyle başa çıkabilecek genlere sahip olanlar hayatta kalır ve genlerini aktarır (doğal seçilim). Bu da hem parazit, hem konak popülasyonlarında sürekli yeni gen tipleri evrilmesi anlamına gelir.
Her bağışıklık geninden iki farklı kopya bulundurmak, düelloya iki silahla birden girmeye benzer. Anneden gelen gen kopyası bir tip paraziti tanırken, babanınki başka bir tipi tanıyabilir. Ayrıca eşeyli üreme sırasında, rekombinasyonla yeni gen bileşimleri yaratılır. Bu da hızla evrilen parazitleri tanımada taze imkanlar doğurur.
Dolayısıyla seks yapan konaklar, parazitlerine karşı hızla evrilip ve soylarını sürdürebilme imkanına kavuşur.
Bu hipotez, evrimsel biyoloji alanında Kızıl Kraliçe (Red Queen) hipotezi olarak bilinir (Leigh Van Valen, 1973). Kızıl Kraliçe, Lewis Carroll’un ‘Aynanın İçinden’ adlı masal romanında, sürekli koştuğu halde yerinde duran cadaloz Kraliçe tiplemesine gönderme yapar. Nitekim parazit-konak eşevriminde de, iki tür de nesiller boyu sürekli evrildikleri halde -çoğunlukla- mücadelenin kazananı olmaz.
Kızıl Kraliçe hipotezi geçtiğimiz onyıllarda popülerleştiyse de, eşeyli üremenin parazitlerden korunmak için evrildiğine dair kanıt sınırlıydı. En yakın gözlem, parazitlerin yoğun olduğunu bölgelerde yaşayan canlılar arasında eşeyli üremenin daha yoğun olduğuydu.
Seksten mahrum solucanlar bakterilere yenildi
Bu hafta Science dergisinde yayınlanan araştırma bu açıdan önemli ilerleme sağladı. ABD Indiana Üniversitesi’nde yürütülen deney kapsamında Caenorhabditis elegans türü yuvarlak solucanlara, vücutlarında çoğalıp ölümlerine yol açan bir tür bakteri verildi.
Bu solucanlar doğada hem eşeyli hem eşeysiz, yani kendilerini dölleyerek (hermafroditçe) üreyebiliyorlar. Deney kapsamında, bazı solucanların eşeyli üremesi engellendi.
Eşeyli üremesi engellenen, hermafrodit solucanlar, 20 nesilde bakteri parazitlere tamamen yenildiler.
Eşeyli üreme şansı tanınan normal solucanlar, bakteriler yokken çoğunlukla hermafroditçe ürüyorlardı.
Ortama, sabit tipte bir bakteri konduğunda, solucanlar önce eşeyli üremeye geçtiler. On-yirmi nesil sonra, bakteriyle başa çıkan genetik kombinasyonu evrilttikten sonra ise yeniden hermafroditliğe döndüler.
Son deneyde ise bakteriler artık sabit değildi, onlar da evrilebiliyordu. Evrilebilen bakteriler karşısında solucanlar hemen eşeyli üremeye geçtiler ve deneyin sürdüğü 30 nesil boyunca eşeyli üremeye devam ettiler. Kısacası solucanlar, sürekli evrilen bakterilerle ancak seks yoluyla başa çıkabiliyorlardı.
Seksin neden faydalı olduğuna dair başka hipotezler de mevcut. Biri, eşeyli üremenin, küçük popülasyonlarda zararlı mutasyonlardan kurtulmayı kolaylaştırdığına işaret ediyor. Kızıl Kraliçe hipotezine benzer bir diğeri ise, bireyler arasında yeni gen kombinasyonları yaratarak ve genetik çeşitliliği artırarak, evrimi hızlandırdığını söylüyor.
Muhtemelen doğada seksin yaygınlığında tüm bu mekanizmaların rolü var. Hangi mekanizmanın baskın olduğu, türlerin genetik yapılarına, popülasyon büyüklüklerine, ortamlarına göre değişebilir. Bu konuda gelecekte yapılacak hem teorik hem deneysel çalışmaların, seksin canlılar alemindeki popülerliği üzerindeki esrar perdesini kaldırmasını bekleyebiliriz.