Dünyanın İlk Türler Arası “Davranış Nakli” Gerçekleştirildi

Çığır açıcı bir çalışmada, bilim insanları bir türden diğerine kur yapma davranışı aktardı ve alıcı tür, tamamen kendisine yabancı olan bu davranışı sanki kendi doğal davranışıymış gibi sergiledi. Daha önce genler türler arasında aktarılıp belirli özellikler etkilenmişti, ancak tamamen bilinmeyen bir davranışın genetik olarak başka bir hayvana nakledilmesi ilk kez gerçekleşti.

Nagoya Üniversitesi’nden araştırmacılar, yalnızca tek bir geni manipüle ederek yeni sinirsel bağlantılar oluşturmayı ve iki farklı meyve sineği türü arasında davranış aktarımını başarmayı başardı: Drosophila subobscura ve Drosophila melanogaster. Her iki tür de aynı familyaya ait olmasına rağmen, çiftleşme davranışlarını yönlendiren sinir devreleri tamamen farklı işliyor.

On Yıllık Çalışmanın Sonucu

Buluş, Japon ekibin neredeyse on yıllık araştırmalarının doruk noktası oldu. Ekip üyelerinden Ryoya Tanaka, 2017’de iki türün çiftleşme devrelerini haritalayan bir çalışmaya öncülük etmişti. D. melanogaster kur yaparken kanat çırparak şarkı söylüyor, D. subobscura ise dişiyi etkilemek için yiyeceğini geri çıkarıp “hediye” veriyordu. Araştırmacılar, optogenetik yöntemle D. subobscura’da hediye verme davranışını tetiklediklerinde, her iki türde de bulunan ancak farklı sonuçlar doğuran Fruitless (Fru) geninin çiftleşmede kritik rol oynadığını ortaya koydu.

Şimdi ise Japon araştırmacılar, genetik manipülasyonla 35 milyon yıl önce ayrılan D. melanogaster erkeklerini şarkıcı yerine hediye veren bireylere dönüştürdü. Türler evrimsel olarak ayrılırken çevresel baskılar ve eş tercihleri onların “aşk dilini” şekillendirmişti: biri kanat kaslarını ve ses devrelerini geliştirerek şarkılı kur yapmaya, diğeri ise görsel-motor devrelerini güçlendirerek yiyecek sunmaya yöneldi.

Aslında D. melanogaster’in hediye verme davranışını sergilemesi milyonlarca yıl önce kaybolmuş bir özellikti fakat bilim insanları, şarkıcı türün insülin üreten nöronlarında Fru genini etkinleştirerek yeni sinir bağlantıları oluşmasını sağladı ve davranışı yeniden canlandırdı.

Genetik Devrelerin Yeniden Yazılması

Araştırmacılar, D. subobscura embriyolarına DNA enjekte ederek belirli beyin hücrelerinin ısıyla aktive olan proteinler üretmesini sağladı. Kısaca ısıya maruz bırakıldığında bu nöronlar devreye giriyordu. Böylece, pars intercerebralis adı verilen beyin bölgesinde, erkeklere özgü FruM proteinini üreten 16–18 insülin nöronundan oluşan bir küme keşfedildi. Karşılaştırma yapıldığında, hediye veren türde bu nöronların çiftleşme devresine bağlı olduğu, şarkı söyleyen türde ise bağlantısız kaldığı görüldü.

Normal şartlarda D. melanogaster’de insülin nöronları Fru tarafından yönlendirilen çiftleşme devresiyle bağlantılı değildir, bu nedenle regürjitasyon yani yiyecek çıkarma davranışı doğal programlarında yoktur ancak bilim insanları Fru genini bu nöronlarda etkinleştirerek sinir devresini yeniden yapılandırmayı başardı. Sonuç olarak şarkıcı sinekler, tamamen yabancı olan hediye verme davranışını sergiledi.

Dikkat çekici olan nokta, bahsi geçen davranış değişiminin öğrenme ya da sosyal etkileşim olmadan gerçekleşmesiydi. Davranış tamamen yeniden kurgulanan sinir devreleri sayesinde ortaya çıktı.

Nagoya Üniversitesi’nden Ryoya Tanaka şöyle açıkladı: “Şarkıcı sineklerin insülin üreten nöronlarında fru genini aktive ederek FruM proteinleri ürettiğimizde, hücreler uzun sinir uzantıları geliştirdi ve beyindeki çiftleşme merkezine bağlandı. Böylece D. melanogaster’de ilk kez hediye verme davranışını üreten yeni sinir devreleri oluştu.”

Evrimsel Olarak Gizli Davranışların Uyanışı

Genetik olarak aktarılmış kur davranışı, bazı hayvanların sinirsel yapılarında evrimsel olarak gizli, uykuda olan davranışları barındırabileceğini gösteriyor. Doğru genetik anahtar devreye sokulduğunda, tamamen yabancı görünen programlar bile harekete geçirilebiliyor.

Araştırmacılardan Yusuke Hara, çalışmanın önemini şöyle özetledi: “Bulgularımız, yeni davranışların evrimi için yeni nöronların ortaya çıkmasının şart olmadığını gösteriyor. Aksine, önceden var olan birkaç nöronda küçük ölçekli genetik yeniden düzenlemeler, davranış çeşitliliğine yol açabilir ve türlerin farklılaşmasına katkı sağlayabilir.”

Meyve sinekleri genetik açıdan insanlar için model bir türdür. Genlerinin yaklaşık %60’ı insanlarla ortaktır ve insan genetik hastalıklarının dörtte üçüne paralel durumlar sineklerde de gözlemlenir. Bu nedenle D. melanogaster üzerine yapılan araştırmalar, bilim insanlarına şimdiye kadar altı Nobel Ödülü kazandırdı. 2024’te ise sinek beyninin en ayrıntılı nöronal haritası çıkarılmıştı.

Son çalışma, küçük genetik müdahalelerin – yalnızca tek bir gen üzerinden – tür düzeyinde davranışları yeniden tasarlayabileceğinin kanıtı oldu. İnsanlarda yeni içgüdüler yaratılması hedeflenmese de, beyin devrelerinin genetik düzeyde yeniden düzenlenmesiyle tamamen yeni davranışların ortaya çıkabileceği gösterildi. Araştırma aynı zamanda bazı davranışların insanlarda da potansiyel olarak uykuda olabileceğine işaret ediyor.

Araştırmanın kıdemli yazarı Daisuke Yamamoto, şunları söyledi: “Nişan hediyesi verme gibi karmaşık davranışları genetik kökenlerine kadar takip ederek evrimin türlerin hayatta kalmasına ve üremesine yardımcı olan tamamen yeni stratejiler yaratmasını anlayabiliyoruz.”

Söz konusu çalışma Science dergisinde yayımlandı.

‍

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://newatlas.com/biology/unknown-behavior-gene-transfer/