Örümcek ipeğinin kökeni: 400 milyon yıllık bir genetik “hata” sonucu ortaya çıktı

Örümceklerin ağ örme yeteneği, evrim tarihinde meydana gelen büyük bir genetik olayın sonucu olabilir. Yeni araştırmalar, örümceklerin ipek üreten organları olan iplik bezlerinin, yaklaşık 400 milyon yıl önce gerçekleşen tüm genom kopyalanmasına dayandığını ortaya koyuyor.

14 Ocak’ta Science Advances dergisinde yayımlanan çalışma, erken dönem bir eklembacaklı atasının DNA’sının tamamının ikiye katlandığını ve bu olayın örümceklerin evrimsel tarihinde belirleyici rol oynadığını öne sürüyor. Bu büyük genetik çoğalma, bazı genlerin yeni işlevler kazanmasına ve sonunda ipek üreten bezlerin ortaya çıkmasına zemin hazırlamış olabilir.

Tüm genomun kopyalanması

Anhui Normal Üniversitesi’nden evrimsel gelişim biyoloğu Shuqiang Li ve ekibi, iki örümcek türü ile ince kuyruklu pençeli bir kırbaç akrebinin genomlarını analiz etti. Bulgular, örümcekler, akrepler ve kırbaç akrepleri ortaya çıkaran erken bir atasal grubun tüm genomunu kopyalayan büyük bir mutasyona uğradığını gösteriyor.

Bu tek olay, genlerin fazladan kopyalarının oluşmasına yol açtı. Gen kopyalarının zamanla farklı işlevler üstlenmesi, evrimsel yeniliklerin ortaya çıkmasında kritik bir rol oynayabiliyor.

Kilit gen: abdominal-A

Araştırmada özellikle “abdominal-A” adlı gen çiftine odaklanıldı. Embriyonik gelişim üzerine yapılan deneylerde, bu genin devre dışı bırakılması örümcek embriyolarında iplik bezlerinin oluşmamasına neden oldu. Bulgular, çoğaltılmış gen kopyalarının farklı roller üstlenerek birlikte çalıştığını ve iplik bezlerinin gelişiminde belirleyici olduğunu gösteriyor.

Li’ye göre ipek üreten bu “biyolojik fabrikaların” evriminde hangi genetik değişimlerin etkili olduğu uzun süredir bilinmiyordu. Çalışma, uzuv şekillendirme genlerinin kopyalanmasının iplik bezlerinin ortaya çıkışına katkı sağlamış olabileceğini destekliyor.

Alternatif açıklamalar

Wisconsin-Madison Üniversitesi’nden omurgasız biyoloğu Prashant Sharma ise genomik bulguların güçlü olduğunu kabul etmekle birlikte, iplik bezlerinin kökenine dair başka olasılıkların tamamen dışlanmadığını belirtiyor.

Deniz örümcekleri ve akarlar gibi bazı eklembacaklı gruplarında abdominal-A geni bulunmuyor ve bu canlılar belirgin şekilde kısalmış arka vücut segmentlerine sahip. Bu durum, söz konusu genin yalnızca iplik bezlerini değil, genel olarak arka vücut segmentlerinin gelişimini kontrol ediyor olabileceğini düşündürüyor. Sharma’ya göre araştırma, belki de iplik bezlerinden ziyade arka vücut yapılarının evrimine dair bir ipucu sunuyor olabilir.

Evrimde nadir ama güçlü bir mekanizma

Tüm genomun kopyalanması bitkilerde yaygın bir evrimsel süreç olsa da hayvanlarda oldukça nadir görülür. Ancak gerçekleştiğinde, yeni gen etkileşimlerinin ve biyolojik yeniliklerin ortaya çıkmasına olanak tanır. Bu tür olaylar, çeneli omurgalıların vücut planlarının çeşitlenmesi gibi büyük evrimsel sıçramalarla da ilişkilendirilmiştir.

Li’ye göre genomun ikiye katlanması, hayvan çeşitliliğinin artışında tekrar eden güçlü bir evrimsel mekanizmadır. Örümceklerin ipek üretme yeteneği de bu nadir ama etkili genetik olayın milyonlarca yıl süren sonuçlarından biri olabilir.