Yazan: Juan Siliezar
Çeviren: Ümit Sözbilir
Düzenleyen: Esranur Maral
Özet: Harvard araştırmacıları, ahtapotun vantuzlarındaki duyaçların nasıl çalıştığını ortaya çıkaran yeni bir araştırma yayımladı.
Ahtapotlar, İskandinav kraken efsanelerinden TV’deki “Denizin Dibine Yolculuk” ve son olarak Netflix’in daha az tehditkâr olan “Ahtapot Öğretmenim”e kadar deniz canavarlarının efsanelerine ilham vererek yüzyıllardır insanların hayal gücünü ele geçirmekte. Vantuzla kaplı sekiz adet koluyla görünüşleri benzersizdir ve uzuvlarını yiyecek ararken dokunmak ve tatmak için kullanmalarıyla diğer canlılardan ayrılırlar.
Aslında bilim insanları on yıllardır bu kolların veya daha özellikli olarak üzerlerindeki vantuzların işlerini nasıl yaptıklarını merak ettiler ve bu merak biyomekanik üzerine bir dizi deney yapılmasına öncülük etti. Ancak yapılan deneylerin çok azı moleküler düzeyde neler olduğunu inceledi. Harvard araştırmacıları, yapılan yeni bir çalışmada ahtapotun kollarındaki (merkezi beyninden büyük ölçüde bağımsız olarak çalışan) sinir sisteminin bu başarıyı nasıl yönettiğine dair bir fikir edindiler. Çalışma perşembe günü Cell‘de yayımlandı.
Bilim insanları, su içinde iyi çözünmeyen molekülleri tepkimeye sokmak ve tespit etmek için uyarlanmış vantuzların içindeki ilk hücre katmanında yeni bir duyaç ailesi belirlediler. Araştırma, kemotaktil almaçlar olarak adlandırılan bu duyaçların, hayvanın neye dokunduğunu ve bu nesnenin av olup olmadığını anlamasına yardımcı olmak için bu molekülleri kullandığını gösteriyor.
Moleküler ve hücresel biyoloji alanında kıdemli yazar ve Yardımcı Doçent olan Nicholas Bellono, “Moleküller iyi çözünemedikleri için örneğin ahtapotların avlarının yüzeyinde ve hayvanlar dokunursa bulunabileceklerini düşünüyoruz.” dedi. “Öyleyse, ahtapot bir kayaya ve yengece dokunduğunda artık kolu biliyor, ‘Tamam, bir yengece dokunuyorum çünkü sadece dokunma olmadığını biliyorum, aynı zamanda bu tür bir tat da var.’” diyor.
Ek olarak bilim insanları, almaçların tepki verdiklerinde ve daha sonra hücreye ve sinir sistemlerine ilettikleri sinyallerde çeşitlilik buldular.
Bellono, “Bunun önemli olduğunu düşünüyoruz çünkü ahtapotun algıladıklarındaki karmaşıklığı ve ayrıca karmaşık davranışlar üretmek için yarı otonom kol sinir sistemini kullanarak bir dizi sinyali nasıl işleyebileceğini kolaylaştırabilir.” dedi.
Bilim insanları, bu araştırmanın mürekkep ve mürekkep balığı içeren omurgasız ailesi olan diğer kafadanbacaklılardaki benzer almaç sistemlerini ortaya çıkarmaya yardımcı olabileceğine inanıyor. Umut edilen şey, bu sistemlerin moleküler düzeyde nasıl çalıştığını belirlemek ve bu canlıların yeteneklerinin çevrelerine uyacak şekilde nasıl geliştiğine dair nispeten keşfedilmemiş bazı soruları yanıtlamaktır.
Makalenin başyazarı ve Bellono Laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Lena van Giesen, “Deniz kemotaktil davranışı hakkında pek bir şey bilinmiyor ve bir model sistem olarak bu almaç ailesiyle artık hangi sinyallerin ahtapotlar için önemli olduğunu ve nasıl kodlanabileceğini inceleyebiliriz. Protein evrimi ve sinyal kodlamayla ilgili bu bilgiler kafadanbacaklıların çok ötesine geçiyor.” dedi.
Giesen ile birlikte laboratuvardaki diğer yazarlar arasında bir hayvan teknisyeni olan Peter B. Kilian ve doktora sonrası araştırmacı olan Corey A.H. Allard yer alıyor.
Kilian, “Çevrelerindeki sorunları çözmek için geliştirdikleri stratejiler kendilerine özgüdür ve bu, hem bilim insanlarında hem de bilim insanı olmayanlarda büyük bir ilgi uyandırmaktadır.” dedi. “İnsanlar ahtapotlara ve diğer kafadanbacaklılara ilgi duyuyor çünkü diğer hayvanların çoğundan şaşırtıcı derecede farklılar.”
Ekip, alıcıların seçim yapmalarına yardımcı olmak için bir salyangoz etrafındaki kol gibi dokundukları şeydeki kimyasalları ve sinyalleri nasıl algıladıklarını ortaya çıkarmak için araştırmaya başladı.
Ahtapot kolları farklı ve karmaşıktır. Bir ahtapotun nöronlarının yaklaşık üçte ikisi kollarında bulunur. Kollar beyinden kısmen bağımsız çalıştığı için eğer biri kesilirse yine de eşyalara ulaşabilir, tanımlayabilir ve kavrayabilir.
“İnsanlar ahtapotlara ve diğer kafadanbacaklılara ilgi duyuyor çünkü diğer hayvanların çoğundan şaşırtıcı derecede farklılar.”
Peter B. Kilian
Ekip, vantuzlardaki hangi hücrelerin tespit yaptığını belirleyerek işe başladı. Dokunma ve kimyasal almaçları yalıtıp birebir kopyaladıktan sonra, işlevlerini yalıtılmış olarak incelemek için onları kurbağa yumurtalarına ve insan hücre dizilerine yerleştirdiler. Kurbağa veya insan hücrelerinde bu almaçlara benzeyen hiçbir şey yoktur. Bu nedenle hücreler, bu almaçların incelenmesi için esasen kapalı damarlar gibi davranırlar.
Araştırmacılar daha sonra bu hücreleri, ahtapot avından elde edilen özler ve bu almaçların tepkimeye girdiği bilinen diğer maddeler gibi moleküllere maruz bıraktılar. Tuzlar, şekerler ve amino asitler gibi bazı test denekleri suda çözünür; diğerleri iyi çözünmez ve suda yaşayan hayvanlar tarafından genel olarak ilgilenilmez. Şaşırtıcı bir şekilde, yalnızca zayıf çözünür moleküller almaçları etkinleştirdi.
Araştırmacılar daha sonra laboratuvarlarındaki ahtapotların aynı özleri tanklarının zeminlerine koyarak bu moleküllere de yanıt verip vermediklerini görmek için geri döndüler. Ahtapot almaçlarının yanıt verdiği tek koku maddesinin, terpenoid molekülleri olarak bilinen, doğal olarak oluşan kimyasalların çözünmeyen bir sınıfı olduğunu buldular.
Bellono, “Ahtapot, zeminin yalnızca molekülün aşılanmış olduğu kısmına oldukça duyarlıydı.” dedi. Bu, araştırmacıların tespit ettikleri reseptörlerin bu tür molekülleri topladığına ve ahtapotun neye dokunduğunu ayırt etmesine yardımcı olduğuna inanmalarına yol açtı. “Yarı otonom sinir sistemiyle şu kararı hızlı bir şekilde verebilir: ‘Bu yengeci kasılıp kapmalı mıyım yoksa aramaya devam mı edeyim?’”
Çalışma, kemotaktil almaçları aracılığıyla ahtapotlardaki bu suda yaşayan dokunma tadı hissi için moleküler bir açıklama sağlarken araştırmacılar, çok sayıda bilinmeyen doğal bileşiğin bu almaçları karmaşık davranışlara aracılık etmek için uyarabileceği düşünüldüğünde daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğunu öne sürüyorlar.
Bellono, “Şimdi bu hayvanların tespit edebileceği diğer doğal moleküllere bakmaya çalışıyoruz.” dedi.
