Çeşitli hayvanların DNA ve proteinlerinin analizi, spermin moleküler araç setinin tek hücreli atalarımızda, belki de bir milyar yıldan fazla bir süre önce ortaya çıktığını ortaya çıkardı.
Spermin yüzme mekanizmasının kökenleri çok eskilere dayanıyor
Spermin evrimsel kökeni, tüm canlı hayvanların tek hücreli atasına kadar uzanabilir.
Hemen hemen tüm hayvanlar, yaşam döngülerinin iki tür cinsiyet hücresini veya gameti içeren tek hücreli bir aşamasına sahip olarak ürerler. Yumurtalar, genetik materyali ve erken gelişim için gerekli kaynakları içeren daha büyük hücrelerdir; sperm ise genetik materyali bir vücuttan dışarı taşır, bir yumurtanın yerini tespit eder ve onunla birleşerek döllenmiş bir zigot oluşturur.
Cambridge Üniversitesi’nden Arthur Matte, “Sperm, yaşamın bir nesilden diğerine geçmesini sağlayan mekanizmayı taşıyor” diyor. “700 milyon yılı aşkın evrimin izlerini taşıyor ve muhtemelen hayvanların kökeniyle bağlantılı. Spermin nereden geldiğini anlamak için bu uzun evrim hikayesinin izini sürmek istedik.”
Matte ve meslektaşları, insanlar da dahil olmak üzere 32 hayvan türünde spermi oluşturan proteinler hakkında bilgi içeren açık bilim veri kümelerini kullandılar. Daha sonra bu verileri, hayvanlarla ilgili bazı tek hücreli gruplar da dahil olmak üzere 62 organizmanın genomlarıyla birleştirdiler ve hayvan soyları boyunca sperm çeşitliliğinin izini sürmelerine olanak sağladılar.
Yaklaşık 300 gen ailesinden oluşan bir “sperm araç setinin” son evrensel ortak spermin çekirdek genomunu oluşturduğunu buldular.
Matte, “Çok hücreli hayvanların ortaya çıkmasından, yani spermin kendisinden çok önce bile sperm mekanizmasının birçoğunun büyük yeniliklere sahip olduğunu görebiliyorduk” diyor.
Bu, “tek bir hücreyi iten bir flagellum” olan sperm mekanizmasının, çok hücreli hayvan yaşamının ortaya çıkmasından önce zaten evrimleştiğini gösteriyor, diyor.
Bu, uzak atalarımızın bir zamanlar okyanusta yüzen tek hücreli hücreler olduğu ve sperm alet takımının, hayvanlar var olmadan çok önce, yüzen tek hücreli bir atada ilk kez şekillendiği anlamına geliyor.
Matte, “Hayvanlar çok hücreliliği ve hücre uzmanlığını geliştirdikçe spermi sıfırdan icat etmediler; yüzen bu ataların vücut planını spermin temeli olarak yeniden kullandılar” diyor. “Başka bir deyişle, sperm çok hücreli yaşamın gösterişli yeni bir buluşu değil; üreme için yeniden tasarlanmış tek hücreli bir vücut planı üzerine inşa edilmiştir.”
Çalışma aynı zamanda modern spermin muazzam çeşitliliğine yol açan yeniliklerin çoğunlukla hücrenin başını değiştirdiğini, kuyruğunun ise ortak atadan bu yana çok az değiştiğini ortaya çıkardı.
Cambridge Üniversitesi’nden ekip üyesi Adria LeBoeuf, bazı spermlerin vücut içinde yumurtalarla buluştuğu ve diğerlerinin açık okyanusta yüzdüğü birçok farklı döllenme yönteminin bulunduğunu söylüyor. “Bu farklı ortamlarda yumurta bulmak farklı olacak ve farklı makineler gerektirecek” diyor. “Ama nerede olursanız olun yine de yüzmeniz gerekecek, dolayısıyla kuyruk oldukça korunmuş durumda.”
Avustralya’nın Melbourne kentindeki La Trobe Üniversitesi’nden Jenny Graves, “Bu, evrimin mekanizmaları sıfırdan icat etmek yerine, orada olanı yeniden şekillendirmek için nasıl çalıştığını gösteren güzel bir örnek” diyor.
