San Diego'daki California Üniversitesi'nde araştırmacı olan Profesör Siavash Mirarab, "Amacımız tüm kuşların evrimsel tarihini yeniden yapılandırmak" dedi.
Bu çalışma, Kopenhag Üniversitesi, Zhejiang Üniversitesi ve San Diego'daki California Üniversitesi tarafından yürütülen ve yaklaşık 10.500 kuş türü için taslak genom dizileri oluşturmayı amaçlayan çok kurumlu bir çaba olan Bird 10.000 Genomes (B10K) Projesi'nin bir parçasıdır.
Bu çalışmaların merkezinde, Profesör Mirarab ve meslektaşlarının daha önce görülmemiş ölçeklenebilirlik, doğruluk ve hızla evrimsel ilişkileri ortaya çıkarmak için geliştirdikleri ASTRAL olarak bilinen bir algoritma paketi yer alıyor.
Bu algoritmaların gücünden yararlanarak, 60.000'den fazla genomik bölgeden genomik verileri entegre ettiler ve analizleri için sağlam bir istatistiksel temel sağladılar.
Araştırmacılar daha sonra genom boyunca bireysel segmentlerin evrimsel geçmişini incelediler.
Buradan, daha sonra kapsamlı bir tür ağacında derlenen bir gen ağaçları mozaiğini bir araya getirdiler.
Bu titiz yaklaşım, araştırmacıların tarihsel belirsizlik durumlarında bile karmaşık dallanma olaylarını dikkate değer bir hassasiyet ve ayrıntıyla tanımlayan yeni ve geliştirilmiş bir kuş soy ağacı oluşturmalarını sağladı.
Profesör Mirarab, "Analizimize on binlerce gen ekleme yöntemimizin aslında kuş türleri arasındaki evrimsel ilişkileri çözmek için gerekli olduğunu gördük" dedi.
"65-67 milyon yıl önce bu belirli zaman diliminde neler olduğunu yüksek bir güvenle kurtarmak için gerçekten tüm bu genomik verilere ihtiyacınız var."
Bilim insanları ayrıca farklı genom örnekleme yöntemlerinin ağacın doğruluğu üzerindeki etkilerini de inceledi.
İki stratejinin – her türden çok sayıda genin dizilenmesinin yanı sıra çok sayıda türün dizilenmesi – bir arada kullanılmasının bu evrimsel geçmişin yeniden yapılandırılması için önemli olduğunu gösterdiler.
"Kopenhag Üniversitesi'nden Profesör Josefin Stiller, "Her iki stratejinin bir karışımını kullandığımız için, hangi yaklaşımın filogenetik yeniden yapılandırma üzerinde daha güçlü etkileri olduğunu test edebildik.
Her bir organizmadan çok sayıda genetik sekans örneklemenin, daha geniş bir tür yelpazesinden örnekleme yapmaktan daha önemli olduğunu gördük, ancak ikinci yöntem farklı grupların ne zaman evrimleştiğini tarihlendirmemize yardımcı oldu."
Araştırmacılar, gelişmiş hesaplama yöntemlerinin yardımıyla, önceki çalışmalarından birinde keşfettikleri olağandışı bir şeye de ışık tutabildiler: kuş genomundaki bir kromozomun belirli bir bölümü, beklenen genetik rekombinasyon modellerinden yoksun olarak milyonlarca yıl boyunca değişmeden kalmıştı.
Florida Üniversitesi'nden Profesör Edward Braun, "On yıl önce, kuş türlerinin büyük çoğunluğunu içeren bir grup olan Neoaves için bir aile ağacı oluşturduk" dedi.
"48 türün genomlarına dayanarak, Neoaves'i iki büyük kategoriye ayırdık: bir grupta güvercinler ve flamingolar, diğer grupta geri kalan her şey."
"Bu yıl 363 tür kullanılarak benzer bir analiz tekrarlandığında, kumruları ve flamingoları iki ayrı gruba ayıran farklı bir soy ağacı ortaya çıktı."
"Elimizde birbirini dışlayan iki soy ağacı varken, hangi ağacın doğru olduğunu söyleyebilecek açıklamalar aramaya başladık."
"Tek tek genlere ve hangi ağacı desteklediklerine baktığımızda, birdenbire eski ağacı destekleyen tüm genlerin tek bir noktada olduğu ortaya çıktı. Her şeyi başlatan da bu oldu" diye açıkladı.
"Bu noktayı incelediğimizde, milyonlarca yıllık cinsel üreme boyunca olması gerektiği kadar karışık olmadığını fark ettik."
"İnsanlar gibi kuşlar da bir anne ve babadan gelen genleri bir sonraki nesilde birleştirir."
"Ancak kuşlar ve insanlar sperm ve yumurta oluştururken önce ebeveynlerinden miras aldıkları genleri karıştırırlar."
"Bu sürece rekombinasyon denir ve iki kardeşin tamamen aynı olmamasını sağlayarak bir türün genetik çeşitliliğini en üst düzeye çıkarır."
Yazarlar, bir kuş kromozomunun bir bölümünün, dinozorların yok olduğu dönemde birkaç milyon yıl boyunca bu rekombinasyon sürecini bastırdığına dair kanıtlar buldular.
Yok olma olayı ile genomik anomalilerin ilişkili olup olmadığı belirsizdir.
Sonuç olarak flamingolar ve güvercinler bu donmuş DNA parçasında birbirlerine benziyorlardı.
Ancak genomun tamamı dikkate alındığında, iki grubun daha uzaktan akraba olduğu anlaşıldı.
Profesör Braun, "Şaşırtıcı olan, bu bastırılmış rekombinasyon döneminin analizi yanlış yönlendirebilmesidir" dedi.
"Ve analizi yanıltabildiği için, aslında 60 milyon yıldan daha uzun bir süre sonra tespit edilebildi. İşin güzel tarafı da bu."
"Böyle bir gizem diğer organizmaların genomlarında da gizleniyor olabilir."
"Bu yanıltıcı bölgeyi kuşlarda keşfettik çünkü kuşların genomlarını dizilemek için çok fazla enerji harcadık."
"Bence şu anda bilinmeyen başka türler için de buna benzer durumlar vardır."
