Arkeolojik ve antropolojik bulgular; evrim, göç hareketleri, bir hastalığın kökeni, insanın yaşamı ve gelişimi hakkında somut veriler sunar. İnsan kalıntılarından elde edilen mtDNA ve binlerce yıl önce yaşamış organizmalardan elde edilen antik DNA incelemeleri, bu bulguların halkalarını büyük ölçüde genişletir. Bir hastalığın nedeninin kökenlerinden, nesli tükenen canlıların tespit edilmesine kadar pek çok önemli çalışmada antik DNA incelenmektedir [1].
Antik DNA çalışmaları sayesinde, günümüz Homo sapiens’ingeçmişi ve yaşamı hakkında klasik yaklaşımla ulaşılması zor olan veriler elde edilebilmektedir. Örneğin, dünyanın en eski yerleşimlerinden biri olan Çatalhöyük’te, incelenen evlerden birinde gömülü olarak bulunan 10 bireyin mitokondriyal haplotip incelemelerinden, tipik bir Çatalhöyük evinin 3-4 nesil boyunca biyolojik akrabalarla birlikte kullanıldığı düşünülmüştür [2]. Bu veriler, dönemin yaşam çeşidi hakkındaki fikirlere yön vermiştir.
Neden antik DNA çalışmaları mitokondrial DNA (mtDNA) odaklıdır?
Hücrenin enerji üretiminden sorumlu organel olan ve kendi genetik materyalini taşıyan mitokondrideki DNA (mtDNA), halkasal bir yapıya sahiptir. Aynı zamanda mtDNA, genellikle daha basit ve küçük bir yapıya sahiptir. Bu, nükleer DNA’ya (nDNA) kıyasla daha küçük bir genom içerdiği anlamına gelir.Mutasyon hızı, DNA hasarlarına karşı önleyici bir mekanizmanın eksikliğinden dolayı memeli mtDNA’sındanDNA’dan yaklaşık 25 kat daha fazladır. Bu durum, mtDNA’nın tek tipleşmesini engeller. Bu sayede mtDNA;aralarında uzak ilişki bulunan türler, aynı veya farklı popülasyonlardaki bireylerin karşılaştırma çalışmaları için uygun bir parametre haline gelmiştir. Çeşitli araştırmalarda, dizi analizleri sonucu mitokondriyal aktivitenin evrimsel süreçteki gelişimi ile ilişkilendirilmiştir [3]. Haploid yapıdaki mtDNA’da, genetik çeşitliliğin kilit olaylarından biri olan rekombinasyonun gerçekleşmemesi ve annesel kalıtımın görülmesi, meydana gelecek bir değişimin küçük topluluklarda daha kolay sabitlenmesini sağlar [4].
Kısaca; yüksek kopya sayısı, dayanıklılığı, miras geçişi ve daha küçük genetik yapı özelliklerinden dolayı mtDNA, antik DNA incelemelerinde önemli bir yere sahiptir. mtDNA ve haplogruplar, tarihsel ve arkeolojik veriler ile birlikte incelendiğinde tarih boyunca gerçekleşen göçler hakkında bilgi edinilebilir.
Görsel.1 İnsan mitokondriyal DNA’sı (mtDNA)
Antik DNA Çalışmalarında Karşılaşılan Zorluklar
DNA, zamanla yapısı bozulan bir molekül olmasına rağmen,bazı koşullar altında binlerce yıl korunabilmektedir. Bu koşullar; düşük sıcaklık, kuruluk, nötr pH ve DNA’nın saklandığı materyal gibi özel koşullardır. Standart moleküler biyoloji çalışmalarına kıyasla daha fazla hassasiyet gerektiren antik DNA, kendisi gibi özel ilgi gerektirmektedir. Antik DNA çalışmalarında birçok zorluk vardır. Bu sorunlar genel anlamda üç başlık altında toplanabilir: kontaminasyon, PCR inhibitörleri ve DNA’nın degradasyonu [5]. Kazı alanlarında iyi niyetle temizlenip çıkarılan ve temas edilen örnekler,istenilen DNA için olumsuz durumlara sebep olabilmektedir. Korunduğu koşullar, aynı zamanda DNA’nın saklanması için de önemlidir. Örneğin, toprağın içinde kalma süresi vetoprağın içerdiği minerallerin zamanla PCR inhibitörlerine etkisi, örneğin analizinde olumsuzluk yaratabilmektedir. DNA degradasyonu ise sürecin doğal bir olayıdır. Bazı örneklerin korunmuş olmasının sebebi, DNA degradasyonunu yavaşlatan çevresel koşullardır. Bu sebeple örneği çıkarmak, onu bu korunaklı koşullardan çıkarmak anlamına gelir [6].
Bazı biyolojik materyallerin olumsuz koşullara dayanma süreleri daha uzundur. Yapılan pek çok çalışma, diş örneklerinin diğer biyolojik kalıntılara göre daha iyi oranda korunmuş DNA içerdiğini göstermektedir [7].
Türkiye’deki Antik DNA Laboratuvarları
Türkiye’nin ilk antik DNA laboratuvarı, 2012 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) Biyoloji Bölümü’nde kuruldu. Daha sonra, Türkiye’deki en zengin antik insan kemiği koleksiyonlarından birine sahip olan Hacettepe Üniversitesi Antropoloji Bölümü’nde son teknoloji bir antik DNA laboratuvarı kurulmasında ortak çalışmalar yapıldı. 2021 itibariyle tek bir araştırma grubu haline gelen ODTÜ/Hacettepe Antik DNA Ekibi, projelerinden biri olan NEOMATRIX projesi ile günümüzden yaklaşık 8 bin yıl önce Akdeniz havzasında, Anadolu ve Ege’den başlayarak ve Yunanistan’dan geçerek Avrupa’nın batısına ulaşan bir doğrultuda gerçekleşmiş olan Neolitik yayılımın şimdiye kadarki en açık seçik haritasını çizmeyi amaçlayan ortak bir araştırma projesidir [8].
Görsel.2 Hacettepe Üniversitesi Antik DNA laboratuvarı
KAYNAKÇA
[1] : Soroglu CV, Berkay EG, Vural B. Mitochondrial DNA, maternal inheritance and human. Sağlık Bilimlerinde İleriAraştırmalar Dergisi 2021; 4(2): 65-74. https://doi.org/10.26650/JARHS2021-783621
[2] : Soroglu CV, Berkay EG, Vural B. Mitochondrial DNA, maternal inheritance and human. Sağlık Bilimlerinde İleriAraştırmalar Dergisi 2021; 4(2): 65-74. https://doi.org/10.26650/JARHS2021-783621
[3] : Andersson SG, Karlberg O, Canbäck B, Kurland CG. On the origin of mitochondria: a genomics perspective. PhilosTrans R Soc Lond B Biol Sci 2003;358(1429):165-79
[4] : Behar DM, van Oven M, Rosset S, Metspalu M, LoogväliEL, Silva NM, Kivisild T, Torroni A, Villems R. A “Copernican” reassessment of the human mitochondrial DNA tree from its root. Am J Hum Genet 2012;6;90(4):675-84.
[5] : Bouwman, A. S., Chilvers E. R., Brown K. A., Brown T. A. (2006). “Brief communication: identification of the authentic ancient DNA sequence in a human bone contaminated with modern DNA.” Am J Phys Anthropol131(3): 428-31.
[6] : İyras, H. M., & Doğan, Y. (2015). Antik DNA çalışmalarıve karşılaşılan sorunlar. Antropoloji, (30), 53-60.
[7] : (Meyer, 2000; Rohland ve Hofreiter, 2007Alakoç ve Aka, 2009; Alakoç ve ark., 2010; Higgins, 2013
[8] : NeoMatrix. (2021, Eylül 22). ODTÜ-HU Antik DNA Ekibi Türkiye’nin İlk Antik DNA Laboratuvarını Kuruyor. NeoMatrix. https://neomatrix.metu.edu.tr/odtu-hu-antik-dna-ekibi-turkiye/?lang=tr
GÖRSELLER
[1] : Hoffmann, Anke & Spengler, Dietmar. (2018). The Mitochondrion as Potential Interface in Early-Life Stress Brain Programming. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 12. 306. 10.3389/fnbeh.2018.00306.
[2] : Arkeofili. (2019, Nisan 19). Hacettepe Üniversitesi’nde Antik DNA Laboratuvarı Açılıyor. Arkeofili. https://www.arkeofili.com/hacettepe-universitesinde-antik-dna-laboratuvari-aciliyor/
Denetleyen: Berkay Babacanoğlu
