Beyin, hassas ağları ve nörotransmitter mesajlarının hemen göze çarpmayan, ince fısıltılarıyla, incelenmesi en kolay organ değildir. Günümüzde, bu araştırma biraz daha kolay hale getirilebilir, öğrendiğimiz gibi, bazı kritik kimyasal sistemleri ev sahibi hayvanın daha akıllıca olmadığı bir yerle değiştirebiliriz.
Amerikalı araştırmacılar tarafından yönetilen bir kavram kanıtı çalışmasında, bir mikroskobik solucan olan C. elegans, kök olarak kendisinden farklı bir canlı, nadir bir tatlı su organizması olan Hidranın sinir sisteminden p∂rçaIarIa genetik olarak düzenledi.
Takas, belirli bir beyin devresine yabancı bir dil öğretmekten ve onun işini eskisi kadar iyi yaptığını öğrenmekten farklı değildi.
Massachusetts’teki Deniz Biyolojisi Laboratuvarı sahibi Sinirbilimci Josh Hawk, “Herhangi bir hayvanın beyninde sinaptik bağlantıların arasında çok fazla farklılık olduğunu,” söylüyor ve, “başka bir organizmaya ne yapılacağını seçebiliyor olmak, karar verebilmek bizlere beynin neden ve nasıl işlevlerini yerine getirdiği hakkında çözülmemizde, anlamamızda yardımcı olacak,” şeklinde ifade ediyor.
Bizlere benzer olarak, bir nematod olan C. elegans, kimyasal haberciler olan nörotransmitter maddeler tarafından yönetilen sıkı bağlantılı bir sinir sistemine sahiptir. Farklı devreler kendine özgü nörotransmitter maddelerini üretirler, ki bunlar sinaps adı verilen nöronlar arasındaki minik boşluklara salınır.
Çoğunlukla, bu dar boşluklar, beynin işinin çoğunu yaptığı yerdir. Sinapslar, beynin bilgisayar devresinin mantık kapılarıdır – bazı sinyalleri bloke eder, diğerlerini güçlendirir, kimyasal dalgalanmaları derin bir şeye dönüştürür.
Sinirbilimciler, çeşitli ilaçlar, genetik ince ayarlar ve ışıkla çalışan anahtarlar kullanarak bu trafik ışığı sistemini kurcalayarak sinir sisteminin işlevleri hakkında çok şey anlayabilirler.
Bir şeyleri açıp kapatmak ve karmaşayı gözlemlemek size sinir sisteminin nasıl çalıştığı hakkında çok şey söyleyebilir. Sonuçta, sinirbilimde öğrendiklerimizin çoğu, hasarlı bir beynin sonuçlarını gözlemleyerek ortaya çıkmıştır.
Çalışmanın kıdemli yazarı Yale Üniversitesi Tıp Okulu’ndan Daniel Colón-Ramos, “Fakat nasıl çalıştıklarını gerçekten anlamak için, onları kırıldıktan sonra yeniden inşa edip edemeyeceğinizi – tamir edip edemeyeceğinizi bilmek istersiniz. Ve bunu yapmak çok zor” diyor.
Bu durumdaki hile, çok farklı biyokimyasal yazılımlarda çalışan başka bir organizmadan ödünç alınan p∂rçaIarIa nematodlardaki bozuk bir devreyi ‘düzeltmek’ti. Hydra solucan değildir. Basit, ağ benzeri bir yapıda düzenlenmiş, gevşek bir şekilde bağlanmış nöronların yayıldığı küçük, dokunaçlı bedenleriyle deniz anemonuyla (denizşakayığı) daha yakından ilgilidirler.
Daha da tuhafı, bu nöral ağı oluşturan hücreler, peptitleri fışkırtarak birbirleriyle iletişim kurarlar ve bu peptitler daha sonra hidranın vücuduna yayılır ve diğer hücrelerdeki eşleşen reseptörleri aktive eder. (Peptitler tanımlanmış bir düzende, α-amino asitlerin birbirine bağlanmasıyla oluşan kısa polimerlerdir.)
Hawk, “Hidrada hepsi birbirinden farklı iletişim ağı kurabilecek yüzlerce nötral peptid var,” diyor ve ekliyor, “Benim için bu en çok heyecan verici şey, bu daha önce hiç kimsenin keşfetmediği bütün bir alanı açmalı.”
Kavramı test etmek için Hawk ve meslektaşları, tok hissetme yeteneklerini kaybetmeleri için C. elegans örneklerinin genetiği değiştirdiler. Bu aç solucanlar, ne kadar yiyecek tüketmiş olurlarsa olsunlar yiyecek arama davranışları sergilediler ve bu da araştırmacılara mutantlarında izleyecekleri net bir aktivite sağladı.
Bu solucan grubundan iki yeni hat oluşturdular – biri hidra nöropeptid geni ve diğeri karşılık gelen reseptör geni ile. İki aile arasındaki yavrular, iki yarıyı tek bir sinir sisteminde bir araya getirdi. Her zamanki “ben doydum” beyin devreleri çalışmadan, yemek saatinin bittiğini bildirmek için hidra nöropeptitlerine güvenmek zorunda kaldılar.
Başarılı takas sadece ilk adımdır. Hidra nöropeptitlerinin çalışma şekli sayesinde, onları sinyal vermek için kullanan nöronları ayırmak ve uzun mesafeli iletişim kurmalarını sağlamak mümkündür.
Colón-Ramos, “Bir araştırmacı olarak, birbirine bitişik olmayan nöronları manipüle etmek için size daha fazla esneklik sağlıyor” diyor.
HySyn olarak adlandırılan bu özel haberci ve alıcı kombinasyonu, araştırmacıların sinir devrelerinin inceliklerini deşifre etmek için kullanabilecekleri geniş bir yedek verici araç setinin sadece başlangıcı olabilir.
Araştırma Nature Communications’da yayımlandı.
Ceyda Yaşar
