Carly Casella
Denizanalarının beyinleri olmasa da, bilim insanları, bir biçimde zihinlerini okumanın bir yolunu keşfettiler. Zekice bir genetik müdahaleyle, artık küçük ve şeffaf bir denizanası cinsinde bulunan nöronların, avını yakalamak ve beslenmek üzere karmaşık özerk hareketleri gerçekleştirmek gayesiyle nasıl birlikte çalıştığını izleyebiliriz.
‘Clytia hemisphaerica’ tipi, buna misal davranışları incelemek için kusursuz bir model. Bu özel denizanası tipi epeyce küçük (yalnızca yaklaşık bir santimetre çapında) olduğu için, hudut sisteminin tamamı bir mikroskobun altına kolay kolay sığabilir. Genomu da ziyadesiyle sıradan ve şeffaf vücudu sadece yaklaşık 10 bin nöron barındırıyor; bu durum, sinirsel bildirileri izlememizi kolaylaştırır.
BEKLENMEDİK BİR SİNİRSEL TERTİP
Araştırmacılar, ‘C. Hemisphaerica’ denizanasını, nöronları harekete geçtiği vakit parlayacak halde genetik olarak değiştirdiklerinde, “beklemedikleri seviyede yapılandırılmış bir sinirsel organizasyon” keşfettiler. Denizanalarının hudut sistemleri, günümüzden 500 milyon yıldan daha uzun bir vakit evvel gelişti ve o devirden bu yana hayli az değişim yaşadı. Şu an var olan hayvanların beyinleriyle karşılaştırıldığında, bu ‘canlı fosillerde’ bulunan nöronlar hayli daha sıradan bir biçimde düzenlenmiş durumda.
Pekala, canlının hareketlerinin tamamını koordine eden bir merkezi sistem mevcut değilse, nasıl oluyor da bir şeyler yapabiliyor? Bilim insanları, C. Hemisphaerica’nın sahip olduğu nöronların, gövdesini neredeyse büsbütün yansıtan şemsiye gibisi bir ağ üzerinde yayıldığını ortaya koyuyor. daha sonrasında bu nöronlar güya bir pasta üzere dilimlere ayrılıyorlar.
Denizanasının çana benzeyen gövdesinin kenarında bulunan her bir dokunaç bu dilimlerden birine bağlanır. Bu sayede, denizanasının kolları tuzlu su karidesi üzere bir avı saptayarak onu yakaladığında, bu dilimde bulunan nöronlar belli bir sırayla harekete geçer. Öncelikle, dilimin kenarında bulunan nöronlar, denizanasının ağzının bulunduğu orta kısımdaki nöronlara ileti yollar.
Görsel: Dış kenarlarında düzgün bir biçimde yayılan dokunaçlarıyla üstten görüntülenmiş bir Clytia hemisphaerica.
Bu bildiri, dilimin kenarının ağza, yani iç kısma yanlışsız dönmesine ve dokunaçları da birlikteinde getirmesine niye olur. Bu esnada ağız, gelen yiyeceğe yönelir.
YÜZDE SEKSEN SEKİZ BAŞARILI BİR SİSTEM
Araştırma müellifleri, bir tuzlu su karidesiyle karşılaştıktan bir dakika daha sonra, denizanalarının yüzde 96’sının bu ‘gıda transferini’ denediğini ve yüzde 88’inin başarılı olduğunu ortaya çıkardılar. şimdi tüm tuzlu su karidesleri en nihayetinde bu türlü beslenen canlılar tarafınca yenildi.
Araştırmacılar, bilhassa hangi nöronların bu domino tesirini tetiklediğini anlamak gayesiyle, pasta diliminin kenarında bulunan ve ‘RFa + nöronları’ ismi verilen bir nöron çeşidini yok ettiler. Bunu yaptıkları vakit, denizanası çanının asimetrik halde içe gerçek katlanma ve karideslerin dokunaçlardan ağza iletilmesi hareketleri gerçekleşmedi. Muharrirler, “Bundan dolayı, hem besine bağlı birebir vakitte kimyasal olarak uyarılan kenarın [içe doğru] katlanması için RFA + nöronlarına gereksinim var. Buna rağmen, yüzme ve kıvrılma hareketlerinde değişim yaşanmadı; bu ise, bu davranışları başka nöral hücre tiplerinin denetlediğini gösteriyor” diyorlar.
YAPILAR ÖZERK BİÇİMDE ÇALIŞIYORLAR
Ağzı denetleyen nöronların denizanasının çan biçimindeki gövdesini denetleyen nöronlarla hangi yollarla bağlantıya geçtiğinin ve bunun aksisini görmek hedefiyle, araştırmacılar bir grup beden kesimlerini cerrahi yolla gövdeden ayırmaya başladılar. Denizanalarının ağızları denklemden çıkarıldığında, bu canlılar besinleri dokunaçlarından artık var olmayan ağızlarına aktarmaya çalışmayı sürdürdüler.
Bir denizanasının dokunaçları gövdesinden ayrıldığında bile, su tankına karıştırılan kimyasal karides özleri, ağzın besin kaynağına gerçek yönelmesi davranışını harekete geçirebiliyor. Ulaşılan bulgular, kimi denizanası davranışlarının, çan biçimindeki gövdenin çeperi etrafında bulunan, fonksiyonel bağlamda organize biçimdeki farklı nöron kümeleri tarafınca koordine edildiğini gözler önüne seriyor.
örneğin, denizanasının çanını ağzına bağlayan nöron ağı, sindirim sistemine de bağlanabiliyor. Araştırmacılar, makalelerinde bahsi geçen denizanalarının besinden yoksun bırakıldıklarında, avlarını tok oldukları duruma kıyasla daha süratli yakaladıklarını fark ettiler. Bu durum, denizanasının sindirim sistemini doldurması gerektiğini ‘bilmesine’ imkan sunan ve başka makul ‘besleme’ ağlarını yüksek alarma geçiren bir cins sinirsel geri bildirimin var olduğunu ortaya koyuyor.
Araştırma müellifleri, “Eğer bu hiyerarşik bakış doğruysa, merkezi bir beyinden mahrum organizmalarda görülen koordine biçimdeki davranışlar, birbirleriyle fonksiyonel olarak etkileşime giren harika modüller meydana getirecek biçimde daha küçük otonom modüllerin arttırılması ve dönüştürülmesiyle ortaya çıkmış olabilir” diyorlar: “Bu etkileşimlerin nasıl sağlandığı tespit edilmeye devam ediyor.”
Araştırmanın tam metni Cell isimli mecmuada yayınlandı.
Yazının yepyenisi Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)
Denizanalarının beyinleri olmasa da, bilim insanları, bir biçimde zihinlerini okumanın bir yolunu keşfettiler. Zekice bir genetik müdahaleyle, artık küçük ve şeffaf bir denizanası cinsinde bulunan nöronların, avını yakalamak ve beslenmek üzere karmaşık özerk hareketleri gerçekleştirmek gayesiyle nasıl birlikte çalıştığını izleyebiliriz.
‘Clytia hemisphaerica’ tipi, buna misal davranışları incelemek için kusursuz bir model. Bu özel denizanası tipi epeyce küçük (yalnızca yaklaşık bir santimetre çapında) olduğu için, hudut sisteminin tamamı bir mikroskobun altına kolay kolay sığabilir. Genomu da ziyadesiyle sıradan ve şeffaf vücudu sadece yaklaşık 10 bin nöron barındırıyor; bu durum, sinirsel bildirileri izlememizi kolaylaştırır.
BEKLENMEDİK BİR SİNİRSEL TERTİP
Araştırmacılar, ‘C. Hemisphaerica’ denizanasını, nöronları harekete geçtiği vakit parlayacak halde genetik olarak değiştirdiklerinde, “beklemedikleri seviyede yapılandırılmış bir sinirsel organizasyon” keşfettiler. Denizanalarının hudut sistemleri, günümüzden 500 milyon yıldan daha uzun bir vakit evvel gelişti ve o devirden bu yana hayli az değişim yaşadı. Şu an var olan hayvanların beyinleriyle karşılaştırıldığında, bu ‘canlı fosillerde’ bulunan nöronlar hayli daha sıradan bir biçimde düzenlenmiş durumda.
Pekala, canlının hareketlerinin tamamını koordine eden bir merkezi sistem mevcut değilse, nasıl oluyor da bir şeyler yapabiliyor? Bilim insanları, C. Hemisphaerica’nın sahip olduğu nöronların, gövdesini neredeyse büsbütün yansıtan şemsiye gibisi bir ağ üzerinde yayıldığını ortaya koyuyor. daha sonrasında bu nöronlar güya bir pasta üzere dilimlere ayrılıyorlar.
Denizanasının çana benzeyen gövdesinin kenarında bulunan her bir dokunaç bu dilimlerden birine bağlanır. Bu sayede, denizanasının kolları tuzlu su karidesi üzere bir avı saptayarak onu yakaladığında, bu dilimde bulunan nöronlar belli bir sırayla harekete geçer. Öncelikle, dilimin kenarında bulunan nöronlar, denizanasının ağzının bulunduğu orta kısımdaki nöronlara ileti yollar.
Görsel: Dış kenarlarında düzgün bir biçimde yayılan dokunaçlarıyla üstten görüntülenmiş bir Clytia hemisphaerica.
Bu bildiri, dilimin kenarının ağza, yani iç kısma yanlışsız dönmesine ve dokunaçları da birlikteinde getirmesine niye olur. Bu esnada ağız, gelen yiyeceğe yönelir.
YÜZDE SEKSEN SEKİZ BAŞARILI BİR SİSTEM
Araştırma müellifleri, bir tuzlu su karidesiyle karşılaştıktan bir dakika daha sonra, denizanalarının yüzde 96’sının bu ‘gıda transferini’ denediğini ve yüzde 88’inin başarılı olduğunu ortaya çıkardılar. şimdi tüm tuzlu su karidesleri en nihayetinde bu türlü beslenen canlılar tarafınca yenildi.
Araştırmacılar, bilhassa hangi nöronların bu domino tesirini tetiklediğini anlamak gayesiyle, pasta diliminin kenarında bulunan ve ‘RFa + nöronları’ ismi verilen bir nöron çeşidini yok ettiler. Bunu yaptıkları vakit, denizanası çanının asimetrik halde içe gerçek katlanma ve karideslerin dokunaçlardan ağza iletilmesi hareketleri gerçekleşmedi. Muharrirler, “Bundan dolayı, hem besine bağlı birebir vakitte kimyasal olarak uyarılan kenarın [içe doğru] katlanması için RFA + nöronlarına gereksinim var. Buna rağmen, yüzme ve kıvrılma hareketlerinde değişim yaşanmadı; bu ise, bu davranışları başka nöral hücre tiplerinin denetlediğini gösteriyor” diyorlar.
YAPILAR ÖZERK BİÇİMDE ÇALIŞIYORLAR
Ağzı denetleyen nöronların denizanasının çan biçimindeki gövdesini denetleyen nöronlarla hangi yollarla bağlantıya geçtiğinin ve bunun aksisini görmek hedefiyle, araştırmacılar bir grup beden kesimlerini cerrahi yolla gövdeden ayırmaya başladılar. Denizanalarının ağızları denklemden çıkarıldığında, bu canlılar besinleri dokunaçlarından artık var olmayan ağızlarına aktarmaya çalışmayı sürdürdüler.
Bir denizanasının dokunaçları gövdesinden ayrıldığında bile, su tankına karıştırılan kimyasal karides özleri, ağzın besin kaynağına gerçek yönelmesi davranışını harekete geçirebiliyor. Ulaşılan bulgular, kimi denizanası davranışlarının, çan biçimindeki gövdenin çeperi etrafında bulunan, fonksiyonel bağlamda organize biçimdeki farklı nöron kümeleri tarafınca koordine edildiğini gözler önüne seriyor.
örneğin, denizanasının çanını ağzına bağlayan nöron ağı, sindirim sistemine de bağlanabiliyor. Araştırmacılar, makalelerinde bahsi geçen denizanalarının besinden yoksun bırakıldıklarında, avlarını tok oldukları duruma kıyasla daha süratli yakaladıklarını fark ettiler. Bu durum, denizanasının sindirim sistemini doldurması gerektiğini ‘bilmesine’ imkan sunan ve başka makul ‘besleme’ ağlarını yüksek alarma geçiren bir cins sinirsel geri bildirimin var olduğunu ortaya koyuyor.
Araştırma müellifleri, “Eğer bu hiyerarşik bakış doğruysa, merkezi bir beyinden mahrum organizmalarda görülen koordine biçimdeki davranışlar, birbirleriyle fonksiyonel olarak etkileşime giren harika modüller meydana getirecek biçimde daha küçük otonom modüllerin arttırılması ve dönüştürülmesiyle ortaya çıkmış olabilir” diyorlar: “Bu etkileşimlerin nasıl sağlandığı tespit edilmeye devam ediyor.”
Araştırmanın tam metni Cell isimli mecmuada yayınlandı.
Yazının yepyenisi Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)