Image credit: Protist Image Database
Karar vermek için beyne ihtiyacı olmayan tek hücreli: Stentor roeselii
100 yıllık bir deneyi tekrarlayan araştırmacılar farklı sonuçlara ve karmaşık bir "karar verme" sürecinin ipuçlarını ulaştı
Konu tek hücreliler olunca genellikle çok basit canlılar hayal edilir ancak Harvard Üniversitesi’nde yapılan yeni bir araştırma bazılarının karmaşık karar verme yeteneği bulunduğunu gösteriyor.
Deneyler bir tek hücreli canlı türünün bir dizi tepki seçeneği içinden birini gerçekleştirdiğini ve sonradan “fikrini değiştirebildiğini” gösteriyor.
Araştırmanın konusu olan "Stentor roeselii" isimli tek hücreli canlı tatlı sularda yaşıyor ve şekli trompete benziyor. Canlı içinde "sil" ismi verilen ve çok sayıda küçük çıkıntı bulunan bu trompet biçiminin geniş kısmını bir ağız gibi besinleri içeri çekmek için kullanıyor.
Harvard Üniversitesi’nin haberine göre, çalışmanın çıkış noktası 100 yıldan daha eskiye dayanıyor.
Yaklaşık 100 yıl önce benzer bir deney yapıldı
ABD’li zoolog Herbert Spencer Jennings karmaşık tatlı su tek hücrelilerini incelediği 1906 tarihli bir kitabında bu canlının bulunduğu ortama "karmin" isimli kırmızı bir toz halindeki asit vererek gerçekleştirdiği deneylere yer vermiş ve bir dizi tepkiden bahsetmişti.
Kitaba göre bu deneylerde S. roeselii kimyasala ilk önce sillerinin çalışma yönünü değiştirerek ve böylece dışarı atmaya çalışarak tepki veriyordu. Eğer kırmızı toz uygulanmaya devam ederse kabuğuna çekilen bir salyangoz gibi kasılarak küçülüyor ve uzak durmaya çalışıyordu. Ancak bu iki hareket yetersiz olursa son olarak yüzerek uzaklaşıyordu.
Hiyerarşik biçimde gerçekleşen bu davranışlar yüz yıl boyunca bazı bilim insanlarının ilgisini çekmesine karşın deneyi tekrarlama girişimleri başarısız oldu. Bunlardan biriyse 1967’de gerçekleştirilen bir yineleme girişimiydi.
Hardvard’lı biyolog Jeremy Gunawardena bu deneyin peşine düştü ve 1967’deki deneyde S. roeselii bulanamadığı için deneyin benzer bir başka bir canlıyla gerçekleştirildiğini farketti. Gunawardena’nın deneyi tekrarlamak için öğrencileri Sudhakaran Prabakaran ve Joseph Dexter’la birlikte çalışmaya başladı. Sadece karşı konulamaz bir meraktan ortaya çıkan bu araştırma herhangi resmi bir desteğe sahip değildi. Bir deney tasarlandı ancak ilk önce bu canlıyı yeniden bulmaları gerekiyordu.
Su birikintilerinden örnek toplayarak bu canlılardan bulmaya çalışan ekip, nihayetinde Birleşik Krallık'taki bir golf sahasındaki gölette bulunduğunu öğrendiler ve mikroorganizma ABD’ye getirildi.
İlk başta orijinal çalışmadaki gibi karminik asiti deneyen araştırmacılar, canlının ufak plastik tanelerine daha iyi tepki verdiğini gördü ve deneyi tekrarladı. Ekip üç evreyi de gözlemlemeyi başardı ve bunları kameralı bir mikroskop altında kaydetti.
İlk deneyden daha farklı sonuç alındı
Ancak yeni araştırma 100 yıl öncekinden biraz farklı sonuçlar vermişti. Orijinal deneyde canlının bahsedilen üç tepkiyi hep aynı sırayla verdiği yazıyordu ancak yeni çalışmada bilim insanları tüm S. roeselii hücrelerinin farklı davranışları aynı şekilde ve sırayla gerçekleştirmediğini keşfetti. Bazıları beklendiği gibi önce sillerini hareket ettirip ardından içe çekildi ve ardından büküldü. Bazıları da sadece içe çekilme hareketini tekrar ederken başka bireyler yine sillerini hiç kullanmadan yalnızca kasılma ve bükülme hareketlerini gerçekleştirdi.
Ekip kayıt altına aldıkları gözlemlerden bir sonuca ulaşamayınca matematiğe başvurdu ve sonuçları istatistik analizler kullanarak inceledi. Böylece araştırmacılar ilgi çekici bir düzen keşfetti. Her ne kadar davranışları farklılık gösteriyor olsa da neredeyse hepsi ilk aşamada sillerini sallamayı ya da içe çekilmeyi tercih ederken, ikinci aşamada bükülüyorlar ya da tutundukları yeri bırakarak yüzüp uzaklaşıyorlardı. Hiçbir canlının içe çekilmeden doğrudan yüzmeye geçmemesi tercih edilen davranışların bir sırası olduğu sonucuna ulaştırdı.
Yeni araştırmanın başyazarı Gunawedena şöyle anlatıyor:
Hakemli bilimsel yayın Current Biology’de yayımlanan araştırmada bilim insanları S. roeselii gibi tek hücreli canlıların karmaşık bilgileri işlemek ve karar vermek için bir çeşit hücresel “kavrama yetisine” sahip olabileceğini öne sürüyor.
Kaynaklar
1.https://hms.harvard.edu/news/unexpected-depths
2.https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(19)31431-9?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982219314319%3Fshowall%3Dtrue
3.https://www.independentturkish.com/node/101191/bilim/karar-vermek-i%C3%A7in-beyne-ihtiyac%C4%B1-olmayan-tek-h%C3%BCcreli-stentor-roeselii
4.Video-Cell Press-https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=GYvj8-1tNmI&feature=emb_logo
Konu tek hücreliler olunca genellikle çok basit canlılar hayal edilir ancak Harvard Üniversitesi’nde yapılan yeni bir araştırma bazılarının karmaşık karar verme yeteneği bulunduğunu gösteriyor.
Deneyler bir tek hücreli canlı türünün bir dizi tepki seçeneği içinden birini gerçekleştirdiğini ve sonradan “fikrini değiştirebildiğini” gösteriyor.
Araştırmanın konusu olan "Stentor roeselii" isimli tek hücreli canlı tatlı sularda yaşıyor ve şekli trompete benziyor. Canlı içinde "sil" ismi verilen ve çok sayıda küçük çıkıntı bulunan bu trompet biçiminin geniş kısmını bir ağız gibi besinleri içeri çekmek için kullanıyor.
Harvard Üniversitesi’nin haberine göre, çalışmanın çıkış noktası 100 yıldan daha eskiye dayanıyor.
Yaklaşık 100 yıl önce benzer bir deney yapıldı
ABD’li zoolog Herbert Spencer Jennings karmaşık tatlı su tek hücrelilerini incelediği 1906 tarihli bir kitabında bu canlının bulunduğu ortama "karmin" isimli kırmızı bir toz halindeki asit vererek gerçekleştirdiği deneylere yer vermiş ve bir dizi tepkiden bahsetmişti.
Kitaba göre bu deneylerde S. roeselii kimyasala ilk önce sillerinin çalışma yönünü değiştirerek ve böylece dışarı atmaya çalışarak tepki veriyordu. Eğer kırmızı toz uygulanmaya devam ederse kabuğuna çekilen bir salyangoz gibi kasılarak küçülüyor ve uzak durmaya çalışıyordu. Ancak bu iki hareket yetersiz olursa son olarak yüzerek uzaklaşıyordu.
Hiyerarşik biçimde gerçekleşen bu davranışlar yüz yıl boyunca bazı bilim insanlarının ilgisini çekmesine karşın deneyi tekrarlama girişimleri başarısız oldu. Bunlardan biriyse 1967’de gerçekleştirilen bir yineleme girişimiydi.
Hardvard’lı biyolog Jeremy Gunawardena bu deneyin peşine düştü ve 1967’deki deneyde S. roeselii bulanamadığı için deneyin benzer bir başka bir canlıyla gerçekleştirildiğini farketti. Gunawardena’nın deneyi tekrarlamak için öğrencileri Sudhakaran Prabakaran ve Joseph Dexter’la birlikte çalışmaya başladı. Sadece karşı konulamaz bir meraktan ortaya çıkan bu araştırma herhangi resmi bir desteğe sahip değildi. Bir deney tasarlandı ancak ilk önce bu canlıyı yeniden bulmaları gerekiyordu.
Su birikintilerinden örnek toplayarak bu canlılardan bulmaya çalışan ekip, nihayetinde Birleşik Krallık'taki bir golf sahasındaki gölette bulunduğunu öğrendiler ve mikroorganizma ABD’ye getirildi.
İlk başta orijinal çalışmadaki gibi karminik asiti deneyen araştırmacılar, canlının ufak plastik tanelerine daha iyi tepki verdiğini gördü ve deneyi tekrarladı. Ekip üç evreyi de gözlemlemeyi başardı ve bunları kameralı bir mikroskop altında kaydetti.
İlk deneyden daha farklı sonuç alındı
Ancak yeni araştırma 100 yıl öncekinden biraz farklı sonuçlar vermişti. Orijinal deneyde canlının bahsedilen üç tepkiyi hep aynı sırayla verdiği yazıyordu ancak yeni çalışmada bilim insanları tüm S. roeselii hücrelerinin farklı davranışları aynı şekilde ve sırayla gerçekleştirmediğini keşfetti. Bazıları beklendiği gibi önce sillerini hareket ettirip ardından içe çekildi ve ardından büküldü. Bazıları da sadece içe çekilme hareketini tekrar ederken başka bireyler yine sillerini hiç kullanmadan yalnızca kasılma ve bükülme hareketlerini gerçekleştirdi.
Ekip kayıt altına aldıkları gözlemlerden bir sonuca ulaşamayınca matematiğe başvurdu ve sonuçları istatistik analizler kullanarak inceledi. Böylece araştırmacılar ilgi çekici bir düzen keşfetti. Her ne kadar davranışları farklılık gösteriyor olsa da neredeyse hepsi ilk aşamada sillerini sallamayı ya da içe çekilmeyi tercih ederken, ikinci aşamada bükülüyorlar ya da tutundukları yeri bırakarak yüzüp uzaklaşıyorlardı. Hiçbir canlının içe çekilmeden doğrudan yüzmeye geçmemesi tercih edilen davranışların bir sırası olduğu sonucuna ulaştırdı.
Yeni araştırmanın başyazarı Gunawedena şöyle anlatıyor:
“İlk başta basit şeyler yapıyorlar ancak uyarmaya devam ederseniz başka şeyler denemeye ‘karar veriyorlar.’ (...) S. roeselii’nin bir beyni yok ancak görünen o ki aslında rahatsızlığın çok uzun sürdüğünü hissettiğinde ‘fikrini değiştiren’ bir mekanizma var. Bu hiyerarşi canlının içinde bir davranış yerine diğerini gerçekleştirmenin daha iyi olduğunu değerlendirerek karar veren hesaplamaların gerçekleştiği, bir çeşit görece karmaşık kuvvetli algıyı gösteriyor.”Gunawedena hücresel olaylar incelenirken sadece programlanmış, kesin olaylar şeklinde yaklaşmanın yetersizliğine dikkat çekiyor.
Hakemli bilimsel yayın Current Biology’de yayımlanan araştırmada bilim insanları S. roeselii gibi tek hücreli canlıların karmaşık bilgileri işlemek ve karar vermek için bir çeşit hücresel “kavrama yetisine” sahip olabileceğini öne sürüyor.
Kaynaklar
1.https://hms.harvard.edu/news/unexpected-depths
2.https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(19)31431-9?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982219314319%3Fshowall%3Dtrue
3.https://www.independentturkish.com/node/101191/bilim/karar-vermek-i%C3%A7in-beyne-ihtiyac%C4%B1-olmayan-tek-h%C3%BCcreli-stentor-roeselii
4.Video-Cell Press-https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=GYvj8-1tNmI&feature=emb_logo
