Bilim insanları denizanalarının 'zihnini' okumayı başardı

Carly Casella

Denizanalarının beyinleri olmasa da, bilim insanları, bir şekilde zihinlerini okumanın bir yolunu keşfettiler. Zekice bir genetik müdahaleyle, artık küçük ve şeffaf bir denizanası türünde bulunan nöronların, avını yakalamak ve beslenmek gibi karmaşık özerk hareketleri gerçekleştirmek amacıyla nasıl birlikte çalıştığını izleyebiliriz.

‘Clytia hemisphaerica’ türü, buna benzer davranışları incelemek için kusursuz bir model. Bu özel denizanası türü çok küçük (yalnızca yaklaşık bir santimetre çapında) olduğu için, sinir sisteminin tamamı bir mikroskobun altına kolayca sığabilir. Genomu da fazlasıyla basit ve şeffaf bedeni yalnızca yaklaşık 10 bin nöron barındırıyor; bu durum, sinirsel mesajları izlememizi kolaylaştırır.

BEKLENMEDİK BİR SİNİRSEL ORGANİZASYON

Araştırmacılar, ‘C. Hemisphaerica’ denizanasını, nöronları harekete geçtiği zaman parlayacak biçimde genetik olarak değiştirdiklerinde, “beklemedikleri düzeyde yapılandırılmış bir sinirsel organizasyon” keşfettiler. Denizanalarının sinir sistemleri, günümüzden 500 milyon yıldan daha uzun bir zaman önce gelişti ve o dönemden bu yana çok az değişim yaşadı. Şu an var olan hayvanların beyinleriyle karşılaştırıldığında, bu ‘canlı fosillerde’ bulunan nöronlar çok daha basit bir şekilde düzenlenmiş durumda.

Peki, 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 tamamen yansıtan şemsiye benzeri bir ağ üzerinde yayıldığını ortaya koyuyor. Sonrasında bu nöronlar sanki bir pasta gibi dilimlere ayrılıyorlar.

Denizanasının çana benzeyen gövdesinin kenarında bulunan her bir dokunaç bu dilimlerden birine bağlanır. Bu sayede, denizanasının kolları tuzlu su karidesi gibi bir avı saptayarak onu yakaladığında, bu dilimde bulunan nöronlar belirli bir sırayla harekete geçer. Öncelikle, dilimin kenarında bulunan nöronlar, denizanasının ağzının bulunduğu orta kısımdaki nöronlara mesaj yollar.

Bu mesaj, dilimin kenarının ağza, yani iç kısma doğru dönmesine ve dokunaçları da beraberinde getirmesine yol açar. Bu esnada ağız, gelen yiyeceğe yönelir.

YÜZDE SEKSEN SEKİZ BAŞARILI BİR SİSTEM

Araştırma yazarları, bir tuzlu su karidesiyle karşılaştıktan bir dakika sonra, denizanalarının yüzde 96’sının bu ‘gıda transferini’ denediğini ve yüzde 88’inin başarılı olduğunu ortaya çıkardılar. Hemen hemen tüm tuzlu su karidesleri en nihayetinde bu şekilde beslenen canlılar tarafından yenildi.

Araştırmacılar, özellikle hangi nöronların bu domino etkisini tetiklediğini anlamak amacıyla, pasta diliminin kenarında bulunan ve ‘RFa + nöronları’ adı verilen bir nöron türünü yok ettiler. Bunu yaptıkları zaman, denizanası çanının asimetrik biçimde içe doğru katlanma ve karideslerin dokunaçlardan ağza iletilmesi hareketleri gerçekleşmedi. Yazarlar, “Bundan dolayı, hem gıdaya bağlı hem de kimyasal olarak uyarılan kenarın [içe doğru] katlanması için RFA + nöronlarına ihtiyaç var. Buna karşın, yüzme ve kıvrılma hareketlerinde değişim yaşanmadı; bu ise, bu davranışları diğer nöral hücre tiplerinin denetlediğini gösteriyor” diyorlar.

YAPILAR ÖZERK BİÇİMDE ÇALIŞIYORLAR

Ağzı denetleyen nöronların denizanasının çan biçimindeki gövdesini denetleyen nöronlarla hangi yollarla iletişime geçtiğinin ve bunun tersini görmek amacıyla, araştırmacılar bir takım vücut parçalarını 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 doğru yönelmesi davranışını harekete geçirebiliyor. Ulaşılan bulgular, kimi denizanası davranışlarının, çan şeklindeki gövdenin çeperi etrafında bulunan, işlevsel bağlamda organize haldeki farklı nöron grupları tarafından koordine edildiğini gözler önüne seriyor.

Mesela, denizanasının çanını ağzına bağlayan nöron ağı, sindirim sistemine de bağlanabiliyor. Araştırmacılar, makalelerinde bahsi geçen denizanalarının besinden mahrum bırakıldıklarında, avlarını tok oldukları duruma kıyasla daha hızlı yakaladıklarını fark ettiler. Bu durum, denizanasının sindirim sistemini doldurması gerektiğini ‘bilmesine’ olanak sunan ve diğer belirli ‘besleme’ ağlarını yüksek alarma geçiren bir tür sinirsel geri bildirimin var olduğunu ortaya koyuyor.

Araştırma yazarları, “Eğer bu hiyerarşik bakış doğruysa, merkezi bir beyinden yoksun organizmalarda görülen koordine haldeki davranışlar, birbirleriyle işlevsel olarak etkileşime giren süper 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 adlı dergide yayınlandı.

Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)