Bugün öğrendim ki: Ahtapotlar, soğuk su sıcaklıklarına uyum sağlamak için kendi RNA'larını düzenleyebilirler; bu, hayvanlar arasında nadir görülen bir yetenektir ve DNA'larını değiştirmeden sinir sistemlerinin işleyişini hızla ince ayar yapmalarına olanak tanır.
Ahtapotlar meraklı ve zekidir. Labirentleri ve bulmacaları çözebilir, araç kullanabilir ve kamuflaj konusunda ustadırlar. Bu karmaşık yetenekler, gelişmiş ve devasa beyinlerinden güç alır.
Şimdi, Cell dergisinde araştırmacılar, ahtapotların çevrelerindeki değişimlerle karşılaştıklarında bu beyinleri hızla yeniden şekillendirmek için genetik bilgileri düzenleyebildiklerini bildiriyor.
Bu bulgular, bu şekil değiştiren canlıların inanılmaz uyum yeteneğine yeni bir ışık tutuyor ve bilim insanlarının vücudumuzdaki sorunlu mutasyonlar için tedaviler tasarlamasına yardımcı olabilir.
Ahtapotlar, gelişmiş beyinleri ve karmaşık sinir sistemleriyle gezegendeki en zeki omurgasız hayvanlardan biri olarak kabul edilir. Diğer hayvanlarda, bu kadar büyük beyinlere genellikle özenle yaklaşılması gerekir.
Kendi kırılgan beyninizi düşünün. Bir kafatası içine yerleştirilmiş, oksijenle yıkanmış ve nispeten sabit bir vücut ısısında çalışacak şekilde ayarlanmıştır. Woods Hole, Massachusetts'teki Deniz Biyolojisi Laboratuvarı'nda nörobiyolog olan Josh Rosenthal, "Sabit bir sıcaklığı korumak için tonlarca enerji harcıyoruz," diyor. "Bunun büyük bir kısmı, sinir sistemimizin daha verimli çalışabilmesi içindir."
Çok sıcak (ateşli hastalık) veya çok soğuk (hipotermi) olduğunda, beyinlerimiz teklemeye ve başarısız olmaya başlar; üstelik bu durum normdan sadece birkaç derece sapmayla gerçekleşir. Bu yüzden vücudumuz her şeyi sabit bir sıcaklıkta tutar.
Ahtapotlar bu lükse sahip değildir. Beyinleri de bizimki kadar korunmaya ihtiyaç duyar, ancak onlar sıcaklığı yaklaşık 20 derece değişebilen sularda yüzen yumuşak bedenlerin içindedirler.
Rosenthal, "Değişen sıcaklık karşısında karmaşık bir sinir sistemini korumak zordur," diyor. "Ve bu da zorlukları beraberinde getiriyor."
Genetik tarifleri anında değiştirmek
Ahtapotlar, hücrelerinin içinde gizli benzersiz bir numarayla bu zorluğun üstesinden geldi. Bu, DNA'yı vücudumuzu oluşturan proteinlere dönüştürmeye yardımcı olan RNA adlı bir molekülle ilgilidir. Bir benzetme kullanacak olursak, bir somun ekmek yapmak istediğinizi ve yemek kitaplarıyla dolu bir kütüphaneye girdiğinizi düşünün.
Saint Francis Üniversitesi'nden biyolog Matthew Birk, "O yemek kitabı zaten basılmıştır ve kitabı değiştiremem," diyor. "Ancak yapabileceğim şey, bir kopyasını alıp evime, mutfağıma götürmek ve ekmeği orada pişirmektir."
Burada yemek kitapları, sabit kodlanmış ve değişmeyen DNA'dır; ekmek, vücudunuzun yapmak istediği proteindir; RNA ise bunun nasıl yapılacağını açıklayan tarifin kopyasıdır. RNA genellikle pek değişmez. O sadece bir habercidir.
Peki ya bir malzemeniz eksikse, örneğin tereyağı?
Rosenthal, "Elinizdeki talimatlar bunlarsa, biraz sıkışmışsınız demektir," diyor. "Ancak yağın da aynı işi göreceğini biliyorsanız, o tarifi düzenleyip bunu oraya koyabiliyorsanız, bu size esneklik sağlar."
Balıklardan kuşlara, arılardan insanlara kadar çoğu hayvanın beyninde RNA'ların sadece yüzde birkaçının düzenlendiği görülür. Ancak ahtapotların ve yakınlarının beyinlerinde bu durum devasa bir ölçekte gerçekleşir ve yüzde 60'ından fazlasını etkiler.
Araştırmacılar, bu hayvanların çevresindeki sıcaklık gibi bir şeyin tüm bu değişiklikleri tetikleyip tetiklemediğini merak ettiler. Birk, sıkıştığında yaklaşık bir futbol topu büyüklüğünde olan Kaliforniya iki benekli ahtapotu ile bir deney yapmaya karar verdi.
Birk, "Tipik bir ahtapot gibi görünürler," diyor, "yine de yırtıcıları korkutmak için iki yanardöner mavi beneğe sahiptirler." Onların yaramaz ve kamuflaj konusunda başarılı olduklarını belirtiyor. Ayrıca güney Kaliforniya ve kuzey Meksika'daki kıyı yaşam alanları, sıcak yazlar ile serin kışlar arasında gidip gelir.
Laboratuvarda Birk, ahtapotlarının yarısını daha soğuk, yarısını ise daha sıcak suya yerleştirdi. Birkaç hafta sonra beyinlerinden RNA örnekleri topladı.
Birk, "Çeşitli farklı proteinlerde düzenlenmiş 20.000'den fazla farklı konum bulduk," diyor ve ekliyor; daha soğuk koşullarda daha fazla düzenleme yapılmıştı.
Yani ahtapotlar, değişen sıcaklıklara yanıt olarak, muhtemelen düzgün çalışmalarını sağlamak amacıyla beyinlerini yeniden yapılandırdılar. Aynı durum, Birk'in sirke sıkarak su altındaki yuvalarından çıkardığı yaz ve kış aylarında topladığı bireyler için de geçerliydi.
Ahtapotlar bu düzenlemeleri bir günden kısa sürede yapabiliyor. Bunun, değişmesi nesiller süren DNA ile kıyaslandığında, RNA daha esnek bir alternatif sunar.
RNA'ları değiştirmek (tariflerin geçici kopyalarını düzenlemek), hücreye yapması talimatı verilen proteinlerde değişikliklere yol açar. Ahtapotlar için tek bir tercih edilen protein versiyonu yoktur. Bunun yerine, hayvanın beyninde, her biri farklı bir senaryoya uygun, çok sayıda proteinin birden fazla versiyonu bulunur.
Tel Aviv Üniversitesi'nden fizikçi Eli Eisenberg, "Bu çalışma, aynı organizmanın farklı koşullar altında aynı genden farklı proteinler ifade ettiğini ilk kez gösteriyor," diyor. "Ve bunlar, muhtemelen dış sıcaklığa uygun farklı işlevsel davranışlara sahipler."
Bir ahtapotun iç dünyası
Bu değişikliklerin bir ahtapotu günlük yaşamında nasıl etkileyebileceği henüz tam olarak net değil.
Araştırmada yer almayan San Francisco State Üniversitesi'nden nörobiyolog Robyn Crook, "Gelecekte, tepki hızları, kamuflaj yetenekleri gibi bu farklı değişiklik türlerinden hangi davranış türlerinin etkilendiğini görmek güzel olurdu," diyor.
Ahtapotlar daha soğuk sıcaklıklarda daha fazla düzenleme yaptığı için Crook, bu stratejinin değişen iklim ve ısınan okyanuslar karşısında onlara yardımcı olmayabileceğine de dikkat çekiyor. Bu ahtapotlar çeşitli sıcaklıklarda çalışabilseler de, bunun "insan faaliyetleri sonucunda meydana gelen çevresel değişimlerden kaçmak için geçerli bir mekanizma" olmayabileceğini söylüyor.
Ahtapotlar bizden çok farklı hayatlar sürseler de, benzersiz beyinleri bir gün bizim için yararlı olabilir.
Birk, "Bu yeteneği yakalayıp tedavi edici amaçlarla kullanmayı çözmeye çalışıyoruz," diye açıklıyor; örneğin ağrı azaltma veya hastalığa neden olan zararlı mutasyonları onarma gibi.
Ahtapotların bize öğretecek çok şeyi olduğunu söylüyor.
Birk, "Sadece hepimizin görebildiği dış kısımlarıyla değil," diyor, "iç kısımlarıyla da büyüleyici ve ilginçler."