GEÇMİŞTEN GÜNÜMÜZE YOLCULUK: ANTİK DNA

Bilim ile aydınlık geleceğe!

GEÇMİŞTEN GÜNÜMÜZE YOLCULUK: ANTİK DNA

DNA veya uzun haliyle deoksiribonükleik asit eşsiz genetik kodlar içeren biyolojik bir makromoleküldür. Canlılar için büyük önem taşıyan DNA bir kalıtım materyali, proteinlerin sentezlenmesi için referans ve aynı zamanda canlı genomunun yapıtaşıdır (istisnai durumlar mevcuttur). Antik ya da eski DNA ise uzun süredir ölü olan organizmalardan elde edilen DNA’dır. İyi korunmuş bir aDNA, izole edilme ve devamında yapılan çalışmalar yolunda gittiği takdirde eski tarihlere, milyonlarca yıl öncesine bile, ışık tutar. Ait olduğu canlı ve dönem hakkında bilgi edinmemizi sağlar. aDNA yerel ve doğa tarihi müzelerinden, arkeolojik buluntulardan ve fosil kalıntılarından elde edilebilir.

aDNA çalışmaları ilk defa 1984 yılında Russ Higuchi ve ekibi tarafından Kaliforniya Üniversitesinde başlamıştır. Bir müzeden elde edilen Quagga (nesli tükenmiş olan bir Zebra alttürü) türüne ait aDNA ile ilk çalışmalar yapılmıştır. İlerleyen yıllarda doğal veya yapay mumyalaşmış canlılarla çalışmalar yapılmaya devam edilmiştir.

  Equus quagga quagga (Kaynak: Britannica)

 

Eski DNA çalışmaları, DNA dizilemek için gerekli olan deneyler zahmetli ve uzun sürdüğü için yavaş ilerlemiştir. Polimeraz Zincirleme Tepkimesinin, PZR, icadı birlikte aDNA çalışmaları ivme kazanmıştır. Günümüzde Yeni Nesil Dizileme tekniklerinin gelişmesi ile birlikte çalışmalar hızlanmış ve maliyeti düşmüştür. Çalışmaların yaygınlaşması ve verilerin güvenilirliğinin artması ile birlikte ekoloji ve evrim alanlarına yapılan katkılar artmıştır. Süreç pek çok sürprizleri beraberinde getirmiştir. 2010 yılında, Sibirya’da bulunan insan türüne ait bir kemikten yapılan çalışmalar sonucunda Neandertallerle aynı dönem yaşamış Denisovan insanının varlığını ortaya çıkmış ve modern insan evrimine dair önemli bir katkı yapılmıştır.

Antik DNA çalışmaları Hastalıkların Evrimi, Tarımın Kökeni, Bitki Islahı ve Hayvan Evcilleştirilmesi gibi alanlara katkı sağladığından hızla popülerlik kazanmıştır fakat çalışmaların kısıtlayıcı yönleri de vardır. aDNA bulmak ve incelemek oldukça zordur. Numunenin kontamine olması (istenmeyen herhangi bir maddenin bulaşması) veya bozulması incelemeyi zorlaştıran durumlardır. Organizma öldüğüne, DNA endojen nükleazlar veya bakteriler tarafından parçalanır. Doğa şartları DNA bozulma sürecini hızlandırır. Bununa birlikte aDNA’nın bulunduğu ortamın sıcaklığı, tuz konsantrasyonu, radyasyon miktarı, DNA molekülünün karalılığına etki ederek, şeker-fosfat bağları vb.bağlarda kırılmalara sebebiyet vererek bozulmalar gözlemlenecektir. Bu durum aDNA’nın saf halde bulunmasını zorlaştıran temel nedenlerdendir. Bilindiği üzere hücre içerisinde bulunan mitokondri organeli kendine has kalıtım materyali içerir. Elde edilen saf DNA konsantrasyonunu arttırmak, mitokondrial DNA kullanılması ile mümkündür. Bir hücre genellikle sadece bir tane çekirdek içerdiğinden, elde edilen DNA miktarı oldukça az olabilmektedir. Hücrenin çok sayıda mitokondri bulundurması ihtimali yüksek olduğundan, elde edilen DNA miktarı artmaktadır. Bununla birlikte kazılardan elde edilen aDNA moleküllerinde, kazıların hassas yürütülmemesine bağlı kontaminasyon ve laboratuvar çalışmaları sırasında olası kontaminasyon riski çalışmaların başarı ve güvenilirliği düşürmektedir. Çalışmaları güvenilir kılmak adına sahada çalışan arkeolog ve antropologların kazılar ile temasları azaltılmalı, laboratuarlarda çalışan uzmanlar ise bulaşma riskini göz önünde bulunarak çalışmalarını titizlikle sürdürmelidir. Antik DNA çalışmalarını kısıtlayan bir diğer konu ise PZR inhibitörleridir. Örneklerin alındığı ortama bağlı olarak, bazı kimyasal maddelerin taşınması ile birlikte PCR aşaması başarısızlığa uğrayabilir. Toprak içerisinde bulunan mineraller PZR inhibitörü olabilir bu nedenle kazı bölgesinin genel koşulları PZR aşaması için önem teşkil etmektedir. Diş örnekleri toprağın olumsuz koşullarından az etkilendiği için antik DNA çalışmalarında yaygın olarak tercih edilmektedir.

Antik DNA laboratuvarları ve diğer yaşam bilimleri laboratuarları arasında belirgin farklar gözlemlenir. Laboratuvarın inşa aşamasından itibaren dikkat edilmesi gereken önemli hususlar vardır. Kontaminasyon riskini en aza indirmek için diğer laboratuvarlardan, özellikle PZR odalarından, yer itibariyle uzak olmalıdır. Laboratuvarlar pozitif basınçlandırma düzeneğiyle kurulmalıdır, bu özellik laboratuvarların dış ortam ile hava akışını kontrol edeceğinden bulaşma riskini azaltır. Laboratuvarın kurulma aşamasında gerekli olan laboratuvar ekipmanları yeni temin edilmiş olmalıdır. Her araç gereç itinayla kontrol edilmeli ve takip edilmelidir. Laboratuvar kontenjanı ve ekip nüfusu dengeli olmalıdır.

Antik DNA çalışmaları, zaman geçtikçe popülerleşirken bir takım etik kaygıları beraberinde getirmiştir. Kaygılar Antropogenetik alanında yoğunlaşmıştır. Kullanılan materyal insana ait olması, kaygıların çıkış noktasıdır.  Araştırmalar kimi zaman sadece ölüleri değil, soylarını da etkilediğinden, sosyal, politik, psikolojik ve yasal sorunlara yol açabilmektedir. Yazılı tarih ile uyuşmayacak bilgiler elde edilebilme ihtimali bulundurmaktadır. Günümüzde, çalışmaların etik yönü çeşitli kurumlar tarafından tartışılmakla birlikte, bilgiler yetersizdir.

Teknolojik ve entelektüel gelişmeler aDNA araştırma potansiyellerini arttırdı. Multidisipliner bir alanda ilerleyen Antik DNA çalışmalarının geleceği oldukça parlaktır. Ülkemizde kurulan laboratuarların ve yapılan çalışmaların sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Yapılan araştırmaların literatüre yaptığı katkılar ve literatürün alana katkıları, ilerleyen yıllarla beraber şüphesiz artacaktır.

 

KAYNAKÇA:

  1. Hofreiter, Michael, et al. “The future of ancient DNA: Technical advances and conceptual shifts.” BioEssays3 (2015): 284-293.
  2. Hofreiter, Michael, et al. “ancient DNA.” Nature Reviews Genetics5 (2001): 353-359.
  3. Gilbert, M. Thomas P., et al. “Assessing ancient DNA studies.” Trends in ecology & evolution10 (2005): 541-544.
  4. Fulton, Tara L. “Setting up an ancient DNA laboratory.” Ancient DNA. Humana Press, 2012. 1-11.
  5. Pääbo, Svante, et al. “Genetic analyses from ancient DNA.”  Rev. Genet.38 (2004): 645-679.
  6. Orlando, Ludovic, and Alan Cooper. “Using ancient DNA to understand evolutionary and ecological processes.” Annual review of ecology, evolution, and systematics45 (2014): 573-598.

Yorum yapılmamış

Yorumunuzu ekleyin