7/31/2019 Fosil DNA

1/12

A

Nefize Ezgi Altnk

Fen Bilimleri Enstits

Molekler Biyoloji ve Genetik

A.B.D.

FosilDNA

Evrimin olmakszn biyolojide hibireyin anlam yoktur.

T. Dobzanski

rkeolojik kazlardan karlan biyolojik

materyallerden elde edilen DNAlar

gemiek tutmaktadr. Bu

kapsamda yaplan fosil DNA

almalar disiplinleraras bir nemarzetmektedir.

Doann tarihine, insanln tarihine

yeni kaplar aan almalar ile bugne

kadar aydnlanmam birok noktaaydnlatlabilmitir. Paleogenetik olarak

adlandrlan bu bilim da dal evrimsel

srece byk katklar sunmaktadr.

7/31/2019 Fosil DNA

2/12

1. GR

Dawkins,yaamn tiyatrosunu izlememizisalayanbilimselyntemleri3anabalkhalinde

ilgimize sunar. Birincisi, kemikleri, temrenleri, mlek paralarn, istiridye kabuklarn ve

gemitenbugne salamkantolarakgelendierkalntlar inceleyenarkeolojidir. kincisi

yenilenmi kalntlar, kendileri eski olmayan ama eski olann bir kopyasn veya temsilini

ieren ya da cisimletiren kalntlardr. Bunlar eitli ekillerde ikilenebilen yazl ve szl

anlatmlaolabilecei gibibizi asl ilgilendirenDNAdaolabilir.ncsgenlemedir.Bir

atann,soyutkenmemi ikitorunukarlatrarakbelirlenmesidir.(1)

1.1.FOSLLERVEARKEOLOJFosiller, gemie k tutanbiyolojikmateryallerdir.Canllnbiyolojik ve kltrel tarihinin

anlalmasnda fosiller zerinde yaplan almalar nemli rol oynamaktadr. Uzun yllar

morfolojik, anatomik vb yntemler ile fosil almalar srdrlmtr. Jeologlarn, doa

bilimcilerin, arkeologlarn, tarihilerin almalar sayesinde canllarn biyolojik ve kltrel

evriminedairfosilkaytlarbulunmu,deerlendirilmitir.

1.2.GENLEMEFarkl canllarn arasndaki benzerliklere bakarak zellikle DNA benzerlii ortak ataya

ulamayntemidir.Evrimsellekte okuzakdahiolsalar, iki tr arasndaDNAbenzerlii

sreboyuncakorunmu dizilerdendolayyksekorandadr.Bunedenleherhangibirbakteri

ileinsanarasndadahigenlemeyaplabilir.Buyntemaynzamandalinguistikevrimdede

kullanlr.

1.3.YENLENM KALINTILARFOSLDNAALIMALARI20.yzyldagenetikbiliminingelimesiylebirliktebiyolojikbilimlerinbiroundaolduugibi

fosil almalarnda da nemli bir dnm gereklemitir. Laboratuar olanaklarna bal

olarakDNA temelli almalara hzl bir gei olmutur.zellikle 1980li yllardan itibarenmolekleryntemlerbyknemkazanmtr.

7/31/2019 Fosil DNA

3/12

1984te ilkdefaHiguchi ve arkadalar tarafndan soyu tkenmi birbaya zebra alt tr

fosilinin DNAs izole edildi(3). 1986da Pbo tarafndan Msrl bir mumya DNAs (4)

bakteriye klonland

. Ancak az miktarda ve kalitesiz olan DNAn

n ayn

dizileri ierenbakteriden izole edilmesi imkanszd. 1986 ylndaMullis ve arkadalar tarafndan,DNAy

enzimatik olarak in vitro ortamda oaltmay salayan Polimeraz Zincir Reaksiyonu(PCR)

yntemininbulunmas(5)ilefosilDNAlardandasayszkopyaeldeedilebilmitir.(Resim1)

FosilDNAlarnkullanmalanlareitlidir.Taksonomide,adlitpta,soyutkenmi

trlerintespitindeveenokevrimalmalarndakullanlmaktadr.

Dnyadaeniyikorunmu rneklerdenbiriolanvetziadlverilenmodern

insanfosilininmidesindenalnanrneklerdenDNAizolasyonuyntemiileson

yediiyemeekadartespitedilebilmitir.

Trkiyededevamedenkazlardadabirokbiyolojikmateryal

karlmaktadr.Ennemlikazalanlarndanbiriolanatalhyk

kazlarndabulunanve8500ylncesinetarihlenenbudayrnekleri

zerindeyaplanDNAanalizisonucudnyadabilinenen

eskievcilletirilmi budaynAnadoluda

olduutespitedilmitir.(6)Yaklak8500

yllkarkeolojikbudaytohumlarndan

DNAizoleedilmi,Glugenipromotr

paralarPCRileoaltlm,klonlanm

ve bir ok haplotip DNA dzeyinde genetik iliki analizi ile deerlendirilmitir. . Evcil ve

yabanl tiplerde bulunan A ve B genomlarna ek olarak, yabanl tipte bulunmayan D

genomuna zgn dizilimler saptanmtr. Sonu olarak atalhykde ekmeklik budayn

varlilkkezmoleklerdzeydegsterilmitir(7).

YineYoncatepe/Vanblgesinden karlan veM..1000li yllara tarihlenenmodern insan

fosili DNAlar

nda gnmzde olduka yayg

n grlen Faktor V Leiden mutasyonunarastlanmtr.(8)

Resim-1

7/31/2019 Fosil DNA

4/12

FosillerdeneldeedilenDNAlarileyaplanalmalaryapsalolarakeayrlabilir.

1.3.1. GenomikDNAGenomikDNAhcreninnukleusu iinde kromozomorganizasyonuhalindebulunmaktadr.

Fosillerden elde edilen genomik DNAnn zellikleri kullanlarak eitli ilemler

uygulanmaktadr.

Canl DNAlarnda d ve i etmenlerin etkisiyle zaman ierisinde nokta mutasyonlar

meydana gelmektedir. Tek nkleotid polimorfizmi (SNP) ad da verilen bumutasyonlarn

biyoinformatik deerlendirilmeleri ile trlerin evrimsel akrabalklar belirlenebildii gibihaplotipharitalarkarlarakayntriindekifarklpopulasyonlararasakrabalklardatespit

edilebilir. Fosil genomik DNAs ile yaplan son yllarda insann evrimine dair en nemli

almalardanbiriNeandarthalGenomunundizilenmesidir.Bualmainsannevrimiileilgili

bilinmeyenleriaydnlatm,yanllardzeltmitir. nsantrleriarasndagenaklarnnyn

eitlisenaryolarlabelirlenmitir.(ekil1)

ekil1.NeandarthalGenomudizilenmesisonucuortayakangenak emas(9)

7/31/2019 Fosil DNA

5/12

YKromozomualmalar

Genomik DNAnn elde edilmesiyle erkek bireylerin Y kromozomlarndaki deiimlere

bakarak nesiller aras balantlar kurmakmmkndr. Yaplan bu almalarlamtDNAda

olduugibiinsannAfrikadank yksnegidilmektedir.

1.3.2. OrganelDNAs

KloroplastDNAs

Mitokondrinin olduu gibi kroloplastn da kendine zg genomu bulunmaktadr. Sadece

bitkilerde bulunmas sebebiyle hayvanlardan izole edilemez. Bitki fosillerinden DNA elde

edilmesizorolduundanbitkilerinevriminedairbilgieldeedilmesisnrldr.

MitokondrialDNA(mtDNA)

Bilindii gibi hcrenin enerji ihtiyacn salayan mitokondriler anne yumurtasnn

sitoplazmasndan yavruya aktarlr. Mitokondrinin kendine zg genomu bulunmas

nedeniyleburadabulunangenlerdeannedenkaltlr.Bugenomzerindeyaplankadnlarn

mtDNAlarndageriyegitme yntemi ile canlln kkeninedairbilgi toplanmaktadr. Fosil

mtDNAlarnevrimselalmalardakullanlmasnnnedenleri;

Trlerincorafidalmnagrefarkllklargstermesi,

GenomikDNAyaoranladahahzlevrimlemesi,

Rekombinasyonolmay,

Maternalkaltlmasdr.

Buzelliklerinbilimekatklar ubalklaraltndatoplanabilir:

PopulasyonTarihi,GenetiiveFilocorafya,

Evrimselkken,

Evcilletirmetarihi,

Filogenetikalmalar,

7/31/2019 Fosil DNA

6/12

TbbiMoleklerArkeoloji,

BeslenmeAlkanlklar.

MitokondriyalHavva

Bilimdnyasndatartmalaranedenolan insannAfrikadank veg

sreci fosillerden elde edilenmtDNAlar ile yeni bir boyut kazanmtr.

almalardankansonubilimin ilgisiniMitokondriyalHavvadenilen

yeni bir kavrama ynlendirmitir. lk kez 1987 ylnda Rebecca Cann

tarafndan ortaya atlan bu hipoteze gre gnmz modern insannn

kkeni Afrikada yaayan bir grup kadn bireye dayanmaktadr.

Muhtemelen insann evrimsel srecinde ortaya kan bir darboaz

etkisi sonucu azalan mitokondriyal genetik eitlilik bilimi buraya

ynlendirmektedir.(ekil2)

Gnmzde insanlar mtDNAlar asndan eitli haplotiplere sahiptirler. Cannn 1987

ylnda 147 birey zerinde yapt aratrmalar ile mtHavva hipotezinin temelleri

atlmtr(10). Bu almaya gre ilk mtDNA

haplotipleriortayakonulmutur.(ekil3)

Oxfordniversitesi retim yelerinden Bryan

Sykes,HavvannYediKzkitabndadaaktard

gibi, yapt mtDNA almalarnda yerli

Avrupallarnkkenininenyals45000yanda

engenci10000yandaolanAfrikadayaam 7

kadnaaitolduunutespitetmitir.Bunlarayn

kitapta mitolojik bir atfla aadaki gibi

isimlendirmitir:

Ursula: Haplogrup U

Xenia: Haplogrup X

Helena: Haplogrup H

Velda: Haplogrup V

Tara: Haplogrup T

Katrine: Haplogrup K

Jasmine: Haplogrup J

ekil3.mtDNAHaplotipleri

ekil2

7/31/2019 Fosil DNA

7/12

Dier haplogruplar; Fufei, Ina, Aiyana/Ai, Yumi, Nene, Naomi, Una, Uta, Ulrike, Uma, Ulla,

Ulaana, Lara, Lamia, Lalamika, Latasha, Malaxshmi, Emiko, Gaia, Chochmingwu/Chie,

Djigonasee/Sachi, Makeda, Lingaire, Lubaya, Limber, Lila, Lungile, Latifa and Layla.

Tm bu almalardan ortaya kan en nemli sonu insan g yollar muhtemel

senaryolarnn ortaya kmasdr. Bu haritalar dier almalar ile de desteklenmektedir.

(ekil5)

ekil 4.HaplotiplerinDnyayaDalmHaritas

7/31/2019 Fosil DNA

8/12

1.4.ARKEOLOJDEKULLANILANDERBYOLOJKMOLEKLLER1.4.1. Proteinler

Proteinler arkeobiyolojik yntemlerde balca rneklerden biridir. eitli amalar iin

kullanlrlar.rnein,1972ylndaBadatarafndanbildirilen(2)aminoasitrasemiklemesi

yntemi ileya tayinibiyokimyasal temeledayanan veoldukakullanlanbiryntemdir.

Canllarda ounlukla L formunda bulunan aminoasitlerin canlln sonlanmas ile birlikte

zaman iindeDformunadnmesitemelprensiptir.Radyoimmnoassayyntemiylede

fosillerdebulunanproteinlertanmlanabilir,miktarbelirlenebilirvetrlerarastaksonomik

ilikilerinkurulmasnayardmcolur.

1.4.2. LipitlerYalarn incelenmesi ile blgeye ait bilgi elde edilebilir veya trler ayrtrlabilir. Kaz

alannda bulunan korpolitler ya bulgularn tayan en nemli kaynaklardr. Lipitlerin

incelenmesindeinfraredspektroskobi,gazs

v

kromatografisi,gazkromotografimassspektrofotometri gibi yntemler kullanlr. Fosfat yada birikebildii iin toprak

ekil5. nsanmtDNAsgyollarharitas(Hedges,et.al.,1992)

7/31/2019 Fosil DNA

9/12

rneklerinde bolca fosfat bulunan blgeler yerleim alan bulunduunun veya hayvanclk

yapldnnkantolabilir.

1.4.3. KarbonhidratlarHer dokuda bulunan polisakkaritler ayn zamanda dayankl molekllerdir. Fosil

kalntlarndan elde edilmesi ile eitli ilemler uygulanarakmateryal hakknda bilgi sahibi

olunmasnsalar.

2. FOSLDNAALIMALARINDAKIRILMANOKTALARI

2.1.NEANDARTHALGENOMPROJESNeandarthalGenomProjesi,MaxPlanckEvrimselAntropolojiEnstitsnden,ilkfosilDNA

oaltmndayapan,SvantePbobakanlndayrtlmtr. lk sonular2010ylnda

Sciencedergisindeyaynlanmtr.(9)

2006 ylnda aynekiptenRichardGreenin, FOXP2 geni ile yapt almalar ile gzlerbir

andaNeandarthallereevrilmitir.Bugen insandakonumayynetengendir.Neandarthal

bireylerinde rastlanan mutasyonlarn modern insanlarla benzerlik gstermesi ve

empanzelerde farkl olmas dikkat ekmitir. Ancak yine de bu sonu Neandarthallerin

sistemlikonumayetisinesahipolduunugstermez.

BualmadaHrvatistandabulunan38.000yllkNeandarthalbireyi femurukullanlmtr.

Neandarthalgenomununyaklak%55ioaltlm vedizilenebilmitir.

almannennemlisonular; Daha nceleri Neandarthal populasyonuyla modern insan populasyonunun

iftlemedii dnlrken, aslnda modern Avrupal insanlarn %14 orannda

Neandarthalgenomutadtespitedilmitir.

NeandarthallerinAfrikapopulasyonunagenetikolarakdahayaknolmasbeklenirken

Afrikal olmayan toplumlara daha yakn olduu tespit edilmitir. Bunun sebebi

modern insan ileNeandarthal insannnkarlamanoktalarnnAfrikaolmamasdr.

NeandarthallerAvrupadayaamtr.

7/31/2019 Fosil DNA

10/12

2.2.DENISOVAGENOMPROJESDenisova nsan, 2008 ylnda Sibiryada bulunan 5000030000 yllk tek bir sere parmak

flanjyla tanmlanan insan trdr. Daha nce ayr bir tr olup olmad konusunda

tartmalarsrerkenyineMaxPlanckEvrimselAntropolojiEnstitsndenSvantePbove

ekibi,genomprojesinibalatm vebaarlsonularalmlardr.Taslaksonular2010ylnda

yaynlanm,genomdizilenmesinintamamlandda8 ubat2012deduyrulmutur.

Denisova nsannnayrbir trolduubualmalarlamoleklerolarakkantlanm

oldu.zelliklemtDNAdayaplanalmalarbuhipotezidestekledi.

Bu almalar soyu tkenmi en yakn akrabalarmzn Neandarthal ve Denisovian

olduunugsterdi.

Bylesineyksekkalitedetanmlanm eneskiDNArneidir.

Yaadklarblgelerbelirlendi. (ekil6) nsanlarla iliki iindeolduklar tespitedildi.

zellikAsyadayaadklarvebublgedeinsanlarlamelezlendikleridnlyor.

ekil6.Insantrlerinindnyayayaylmharitas(11)

7/31/2019 Fosil DNA

11/12

3. TARTIMA

1. Fosil DNAlar ile yaplan almalarla biyolojik ve kltrel anlamda trlerin evrimi

izlenebilmektedir.

2. DNA izolasyonu iin fosillerin saklanma koullar byk nem tamaktadr. Saklanma

sresiuzadkaDNAnnparalanmasartmaktadr.

3. SkkullanlanizolasyonyntemleriFKI,doymu tuzzeltisi,kelatlatrcvemiselletirici,

silika, DNAya zg manyetik boncuklar ve monoklonal antikorlardr. Prensip olarak

dorudan DNAy balayan yntemleri kullanan ticari kitler de hazrlanmtr. Bu

almada da ticariGENECLEAN forAncientDNA Kit (1002200,MP Biomedicals LLC)

kullanlmtr.

4. Eski olaylarn adli zmlemelerinde fosilDNAlar nem tamaktadr.Dnyada da bu

yntemlezlm adlivakalarbulunmaktadr.

5. lk kez uyguland 1980lerden bu yana fosil DNA almalarnda byk ilerlemeler

kaydedilmitir.Teknolojininhzlagelimesiyleizolasyonveanalizyntemleriartmaktadr.

Kontaminasyonsorunudateknolojikgelimelerilegiderilecektir.

7/31/2019 Fosil DNA

12/12

KAYNAKLAR

1.Dawkins,Richard.AtalarnHikayesiYaamnKkenineYolculuk.[ev.]AhmetFethiYldrm.2.

Bask. stanbul:HilYaynclk,2008.s.2436.

2.L,BadaJ. Thedatingoffossilbonesusingtheracemizationof

soleucin.1972,s.223231.

3.Higuchi,R,etal.DNAsequencesfromthequagga,anextinctmemberofthehorsefamily.Nature.

1984,312,s.282284.

4.Pbo,S.MolecularcloningofancientEgyptianmummyDNA.Nature.1985,314,s.644645.

5.Saiki,RK,etal.Enzymaticamplificationofbetaglobingenomicsequencesandrestrictionsite

analysisfordiagnosisofsicklecellanemia.Science.1985,230,s.135054.

6.ArkeolojikBudayDNA's:HekzaploidBudayTansndaatalhyk'den lkrnek.Akkaya,

MahinurveBilgi,Hatice.2002.24thInternat

onalSympos

umofExcavation,SurveyandArchaeometry.

7.Akkaya,Mahinur,etal.BUDAYGENOMPROJES.OrtadouTeknikniversitesi.Ankara:s.n.

Poster.TR06531.

8.Alako,Yeim,etal.FactorVLeideninanUrartian,DatingBackto1000BC.Clin.Appl.Thromb.

Hemost.2010,679

9.Green,RichardE.veal.,et.AdraftsquenceofNeandertalGenome.Science.2010,328,s.710

722.

10.HofmannerTheAfricanEveEffectinScience.JournalofWorldArcheologyCongress,2011

11.Krause,JohannesThecompletemitochondrialDNAgenomeofanunknownhomininfrom

southernSiberia.Nature,2010,464