Ahtapot dünyanın en gizemli yaratıklarından biri. Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (OIST), Chicago Üniversitesi ve Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’nden bilim insanlarından oluşan bir ekip, ahtapotun genomunu ilk kez deşifre ederek, uzun yıllardır merak edilen bazı soruların yanıtlarını buldu. Örneğin ahtapot nasıl oluyor da kendini bu kadar ustaca kamufle edebiliyor? Son derece oynak sekiz kolunu ve binlerce vantuzunu bu kadar ustaca nasıl kontrol edebiliyor? Kollarından biri koptuğu zaman kısa zamanda yeniden nasıl ürüyor? Bütün bu soruların içinde bilim insanlarını en fazla zorlayan soru da şu: Salyangozla aynı aileden gelen bir yaratık nasıl oluyor da bu kadar zeki olabiliyor?
1
Ahtapot dünyanın en gizemli yaratıklarından biri. Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (OIST), Chicago Üniversitesi ve Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’nden bilim insanlarından oluşan bir ekip, ahtapotun genomunu ilk kez deşifre ederek, uzun yıllardır merak edilen bazı soruların yanıtlarını buldu. Örneğin ahtapot nasıl oluyor da kendini bu kadar ustaca kamufle edebiliyor? Son derece oynak sekiz kolunu ve binlerce vantuzunu bu kadar ustaca nasıl kontrol edebiliyor? Kollarından biri koptuğu zaman kısa zamanda yeniden nasıl ürüyor? Bütün bu soruların içinde bilim insanlarını en fazla zorlayan soru da şu: Salyangozla aynı aileden gelen bir yaratık nasıl oluyor da bu kadar zeki olabiliyor?
GEN SAYISI İNSANINKİNDEN FAZLA Sekiz dokunacı, 3 kalbi, kamera tipi büyük gözleri ve zeki davranışlarıyla ahtapot bugüne kendi sınıfındaki yaratıkların hiçbirine benzemediği için hep “tuhaf” bir organizma olarak değerlendiriliyordu. Öyle ki İngiliz zoolog Martin Wells, bu akıllı yaratıkların Dünyalıdan çok uzaylı olabileceğini ileri sürüyordu. Ahtapot genomunun deşifre edilmesi ile ilgili
çalışma 13 Ağustos tarihinde saygın bilim dergisi Nature’da yayımlandı. Omurgasızlar dünyasında
bilinen en büyük genoma (2.7 milyar baz çifti) sahip olan ahtapot, insandan (20.000- 25.000) da daha fazla sayıda (33.000) gene sahip. Genetik haritası çıkartılmadan önce bu hayvanlar ve diğer kafadan bacaklı kuzenleri (mürekkep balıkları, kalamarlar, notilüsler) sinir biyolojisi ve farmakoloji konularındaki araştırmalarda deney hayvanı olarak kullanılıyordu.
2
GEN SAYISI İNSANINKİNDEN FAZLA Sekiz dokunacı, 3 kalbi, kamera tipi büyük gözleri ve zeki davranışlarıyla ahtapot bugüne kendi sınıfındaki yaratıkların hiçbirine benzemediği için hep “tuhaf” bir organizma olarak değerlendiriliyordu. Öyle ki İngiliz zoolog Martin Wells, bu akıllı yaratıkların Dünyalıdan çok uzaylı olabileceğini ileri sürüyordu. Ahtapot genomunun deşifre edilmesi ile ilgili çalışma 13 Ağustos tarihinde saygın bilim dergisi Nature’da yayımlandı. Omurgasızlar dünyasında bilinen en büyük genoma (2.7 milyar baz çifti) sahip olan ahtapot, insandan (20.000- 25.000) da daha fazla sayıda (33.000) gene sahip. Genetik haritası çıkartılmadan önce bu hayvanlar ve diğer kafadan bacaklı kuzenleri (mürekkep balıkları, kalamarlar, notilüsler) sinir biyolojisi ve farmakoloji konularındaki araştırmalarda deney hayvanı olarak kullanılıyordu.
Portland Eyalet Üniversitesi’nden kafadan bacaklılar uzmanı Annie Lindgren, “Ahtapot genomunun çözümlenmesi acilen gerekiyordu. Bunu bir yapboz üzerindeki çalışmaya benzetebilirsiniz. Ama elinizin altında referans olacağınız bir resim yoktu. Şimdi artık bir resmimiz var” diyor. ŞAŞIRTICI SONUÇLAR Bilim insanlarını en fazla şaşırtan, ahtapotların karmaşık sinir ağlarını oluşturan genlerdi.
Bugüne dek bu genlerin yalnızca memeliler gibi daha gelişmiş hayvan türlerinde bulunduğu sanılıyordu. Nature’da yayımlanan makalenin yazarlarından Chicago Üniversitesi’nden sinirbilimci
Clifton Ragsdale, “Protocadherin genleri olarak bilinen bu genlerin önceleri omurgalılarda yaygın
olduğunu düşünüyorduk. Bu genler ahtapotlarla paylaştığımız bir dizi bağımsız ve evrilmiş
özellikle ilgili. Örneğin kamera tipi gözler (mercekler, iris ve retina), kapalı dolaşım sistemi ve
büyük beyinler..”
3
Portland Eyalet Üniversitesi’nden kafadan bacaklılar uzmanı Annie Lindgren, “Ahtapot genomunun çözümlenmesi acilen gerekiyordu. Bunu bir yapboz üzerindeki çalışmaya benzetebilirsiniz. Ama elinizin altında referans olacağınız bir resim yoktu. Şimdi artık bir resmimiz var” diyor. ŞAŞIRTICI SONUÇLAR Bilim insanlarını en fazla şaşırtan, ahtapotların karmaşık sinir ağlarını oluşturan genlerdi. Bugüne dek bu genlerin yalnızca memeliler gibi daha gelişmiş hayvan türlerinde bulunduğu sanılıyordu. Nature’da yayımlanan makalenin yazarlarından Chicago Üniversitesi’nden sinirbilimci Clifton Ragsdale, “Protocadherin genleri olarak bilinen bu genlerin önceleri omurgalılarda yaygın olduğunu düşünüyorduk. Bu genler ahtapotlarla paylaştığımız bir dizi bağımsız ve evrilmiş özellikle ilgili. Örneğin kamera tipi gözler (mercekler, iris ve retina), kapalı dolaşım sistemi ve büyük beyinler..”
OLAĞANÜSTÜ BİR SİNİR SİSTEMİ Çok farklı bir evrimsel geçmişi olan ahtapotun bu gelişmiş sinir sistemine nasıl sahip olduğu konusu hala tartışmalı. Puerto Rico Üniversitesi Sinirbiyolojisi Enstitüsü’nden Joshua Rosenthal, “Sinirbilimciler olarak bu kadar farklı bir grubun bu kadar büyük ve gelişmiş bir beyne nasıl sahip olduğunu anlamakta zorlanıyorduk. Şimdi bu araştırma sayesinde sistemin moleküler altyapısını daha iyi anlayabiliyoruz” diyor. Ahtapotun sinir siteminin bir kısmı, saniyelerle ölçülebilecek bir sürede devreye giren kamuflaj yeteneği ile ilgili. Bilim insanları ahtapotun, saniyelerle değişen rengini veren kromatoforlarını (milisaniye içinde daralan ve genişleyen içi boya dolu torbacıklar) nasıl yönettiğini açıklayamıyorlardı. Şimdi ellerinin altındaki genom sayesinde araştırmacılar bu yanar-döner sistemin nasıl çalıştığını öğrenebilecekler.
4
OLAĞANÜSTÜ BİR SİNİR SİSTEMİ Çok farklı bir evrimsel geçmişi olan ahtapotun bu gelişmiş sinir sistemine nasıl sahip olduğu konusu hala tartışmalı. Puerto Rico Üniversitesi Sinirbiyolojisi Enstitüsü’nden Joshua Rosenthal, “Sinirbilimciler olarak bu kadar farklı bir grubun bu kadar büyük ve gelişmiş bir beyne nasıl sahip olduğunu anlamakta zorlanıyorduk. Şimdi bu araştırma sayesinde sistemin moleküler altyapısını daha iyi anlayabiliyoruz” diyor. Ahtapotun sinir siteminin bir kısmı, saniyelerle ölçülebilecek bir sürede devreye giren kamuflaj yeteneği ile ilgili. Bilim insanları ahtapotun, saniyelerle değişen rengini veren kromatoforlarını (milisaniye içinde daralan ve genişleyen içi boya dolu torbacıklar) nasıl yönettiğini açıklayamıyorlardı. Şimdi ellerinin altındaki genom sayesinde araştırmacılar bu yanar-döner sistemin nasıl çalıştığını öğrenebilecekler.
Omurgalılarda aksonlar –sinir fiberleri- sinir sinyallerinin naklini hızlandıran yağlı bir doku
olan miyelin ile kaplıdır. Miyelin sayesinde memeliler merkezi beyin ile uzak vücut parçaları
arasında iletişim sağlayabildiği için daha büyük bir gövdeye sahip olabildiler. Oysa ahtapotun
sinir sisteminde miyelin bulunmaz; bu nedenle yerel sinir iletişimine dayalı daha farklı bir strateji
geliştirmişlerdir. Ahtapotun sekiz kolunun her biri, bağımsız olarak hareket etmeyi sağlayan
sinir gücüne sahiptir. Bu dokunaçlardan biri kesildiği zaman bile tehlike karşısında tepki verebilir.
5
Omurgalılarda aksonlar –sinir fiberleri- sinir sinyallerinin naklini hızlandıran yağlı bir doku olan miyelin ile kaplıdır. Miyelin sayesinde memeliler merkezi beyin ile uzak vücut parçaları arasında iletişim sağlayabildiği için daha büyük bir gövdeye sahip olabildiler. Oysa ahtapotun sinir sisteminde miyelin bulunmaz; bu nedenle yerel sinir iletişimine dayalı daha farklı bir strateji geliştirmişlerdir. Ahtapotun sekiz kolunun her biri, bağımsız olarak hareket etmeyi sağlayan sinir gücüne sahiptir. Bu dokunaçlardan biri kesildiği zaman bile tehlike karşısında tepki verebilir.
Ahtapotun sinir sisteminde geniş ve büyük çaplı iki gen ailesi bulunur; bunlardan biri sinir hücrelerinin bakımını yapar ve devamlılığını sağlar. Diğerinin misyonu protocadherin denilen
ve memelilerde sinirsel gelişimi düzenleyen genleri üretmektir. Omurgasızların pek çoğunda çok
az sayıda protocadherin bulunurken, omurgalılarda bu sayının çok yüksek olduğu düşünülüyordu. Ancak artık biliniyor ki ahtapotta bir insanda bulunanın iki misli kadar protocadherin bulunuyor.
6
Ahtapotun sinir sisteminde geniş ve büyük çaplı iki gen ailesi bulunur; bunlardan biri sinir hücrelerinin bakımını yapar ve devamlılığını sağlar. Diğerinin misyonu protocadherin denilen ve memelilerde sinirsel gelişimi düzenleyen genleri üretmektir. Omurgasızların pek çoğunda çok az sayıda protocadherin bulunurken, omurgalılarda bu sayının çok yüksek olduğu düşünülüyordu. Ancak artık biliniyor ki ahtapotta bir insanda bulunanın iki misli kadar protocadherin bulunuyor.
Chicago Üniversitesi’nden Daniel Rokhsar ahtapotun sinir sisteminin bizimkinden çok farklı bir
şekilde nasıl organize olduğunu şöyle açıklıyor: “Merkezi beyin diğer omurgasızlarda olduğu gibi
boğazın çevresinde yer alır. Ancak kollarda başka nöron grupları da vardır. Bunlar görece olarak
bağımsız hareket ederler. Bunların yanı sıra bir de devasa optik loblar bulunur.”
7
Chicago Üniversitesi’nden Daniel Rokhsar ahtapotun sinir sisteminin bizimkinden çok farklı bir şekilde nasıl organize olduğunu şöyle açıklıyor: “Merkezi beyin diğer omurgasızlarda olduğu gibi boğazın çevresinde yer alır. Ancak kollarda başka nöron grupları da vardır. Bunlar görece olarak bağımsız hareket ederler. Bunların yanı sıra bir de devasa optik loblar bulunur.”
AHTAPOTUN EVRİMSEL GEÇMİŞİ Bilim insanları bu süreçte hayvanın evrimsel geçmişini de didik
didik ettiler. Hatta mürekkep balığından ayrıldığı 270 milyon yıl öncesine kadar uzandılar. 500
milyon yıl önce dünya sahnesine çıkan ahtapotların bugüne dek genetik kodlarını sürekli olarak geliştirmiş (Bu işleme RNA editing adı verilir. İnsanlarda ve diğer hayvanlarda görülen RNA editing ahtapotta aşırı hızdadır) oldukları anlaşılıyor. Bu sayede sinir sistemi aşırı çevresel değişikliklere anında uyum sağlayabilmiştir. “Gezegenimizdeki ilk akıllı yaratık ahtapottu” diye konuşan Rokhsar, “Bundan sonra diğer ahtapot türlerinin de genomu üzerinde çalışarak kafadan bacaklılar biyolojisini daha yakından tanıma fırsatını yakalayacağız” diyor.
8
AHTAPOTUN EVRİMSEL GEÇMİŞİ Bilim insanları bu süreçte hayvanın evrimsel geçmişini de didik didik ettiler. Hatta mürekkep balığından ayrıldığı 270 milyon yıl öncesine kadar uzandılar. 500 milyon yıl önce dünya sahnesine çıkan ahtapotların bugüne dek genetik kodlarını sürekli olarak geliştirmiş (Bu işleme RNA editing adı verilir. İnsanlarda ve diğer hayvanlarda görülen RNA editing ahtapotta aşırı hızdadır) oldukları anlaşılıyor. Bu sayede sinir sistemi aşırı çevresel değişikliklere anında uyum sağlayabilmiştir. “Gezegenimizdeki ilk akıllı yaratık ahtapottu” diye konuşan Rokhsar, “Bundan sonra diğer ahtapot türlerinin de genomu üzerinde çalışarak kafadan bacaklılar biyolojisini daha yakından tanıma fırsatını yakalayacağız” diyor.
ÇALIŞMANIN YARARLARI Tam ahtapot genomu sinirbiyolojisinden evrime ve mühendisliğe pek çok bilim dalına ışık tutacak keşifler içeriyor. Örneğin ahtapot beyninin 8 kolu ile nasıl iletişim kurduğunu anladığımız zaman mühendisler daha esnek ve kavrama yeteneğine sahip robot kolları tasarlayabilecek. İnsanların kuşları taklit ederek uçan makineleri nasıl geliştirdiyse, ahtapotları taklit ederek okyanus tabanından yararlanmanın yollarını geliştirebilecek.
9
ÇALIŞMANIN YARARLARI Tam ahtapot genomu sinirbiyolojisinden evrime ve mühendisliğe pek çok bilim dalına ışık tutacak keşifler içeriyor. Örneğin ahtapot beyninin 8 kolu ile nasıl iletişim kurduğunu anladığımız zaman mühendisler daha esnek ve kavrama yeteneğine sahip robot kolları tasarlayabilecek. İnsanların kuşları taklit ederek uçan makineleri nasıl geliştirdiyse, ahtapotları taklit ederek okyanus tabanından yararlanmanın yollarını geliştirebilecek.
Bu çalışmanın önemini Lindgren şöyle açıklıyor: “Bu çalışma kafadan bacaklıları inceleyen bilim insanlarına dünyanın en büyük kütüphanesinin anahtarını sunuyor. Önceden bu kütüphaneye ancak perdeleri yarı kapalı penceresinden bir göz atabiliyorduk.” Derleyen: Reyhan Oksay
http://www.scientificamerican.com/article/
octopus-genome-reveals-secrets-to-complexintelligence/
http://www.advancedaquarist.com/blog/
octopus-genome-finally-sequenced-and-analyzed
http://www.independent.co.uk/news/
science/armed-with-10000-more-genes-thanhumans-
scientists-hail-the-intelligence-of-theoctopus-
10451893.html
h t t p : / / w w w . d i s c l o s e . t v / f o r u m /
octopus-genome-holds-clues-to-uncannyintelligence-
t106584.html
https://in.news.yahoo.com//alien-octopusgenome-
sheds-fresh-light-evolution-045214199.
html
Nature’ın internet sayfasında bu deneyle ilgili
videonun linki:
Video: https://www.youtube.com/watch?v=
634j7m5U5II&feature=youtu.be
10
Bu çalışmanın önemini Lindgren şöyle açıklıyor: “Bu çalışma kafadan bacaklıları inceleyen bilim insanlarına dünyanın en büyük kütüphanesinin anahtarını sunuyor. Önceden bu kütüphaneye ancak perdeleri yarı kapalı penceresinden bir göz atabiliyorduk.” Derleyen: Reyhan Oksay http://www.scientificamerican.com/article/ octopus-genome-reveals-secrets-to-complexintelligence/ http://www.advancedaquarist.com/blog/ octopus-genome-finally-sequenced-and-analyzed http://www.independent.co.uk/news/ science/armed-with-10000-more-genes-thanhumans- scientists-hail-the-intelligence-of-theoctopus- 10451893.html h t t p : / / w w w . d i s c l o s e . t v / f o r u m / octopus-genome-holds-clues-to-uncannyintelligence- t106584.html https://in.news.yahoo.com//alien-octopusgenome- sheds-fresh-light-evolution-045214199. html Nature’ın internet sayfasında bu deneyle ilgili videonun linki: Video: https://www.youtube.com/watch?v= 634j7m5U5II&feature=youtu.be
EN AKILLI OMURGASIZ Bugüne dek bildiklerimiz: • Üç kalpli, kamera türü gözlü • Suyu hunisinden püskürterek hareket eder • Bazı türleri savunma mekanizması olarak mürekkep fışkırtabilir. Bu durum birçok kez mürekkep balıklarıyla karıştırılmasına yol açar.. • Boyları 2-3 santimetreden 10 metreye kadar değişir. Alaska’da yakalanan bir Pasifik ahtapotunun kol uzunluğu 10 metreye yaklaşmakta, ağırlığı 300 kg, gövdesinin çapı 46 cm gelmekteydi.
11
EN AKILLI OMURGASIZ Bugüne dek bildiklerimiz: • Üç kalpli, kamera türü gözlü • Suyu hunisinden püskürterek hareket eder • Bazı türleri savunma mekanizması olarak mürekkep fışkırtabilir. Bu durum birçok kez mürekkep balıklarıyla karıştırılmasına yol açar.. • Boyları 2-3 santimetreden 10 metreye kadar değişir. Alaska’da yakalanan bir Pasifik ahtapotunun kol uzunluğu 10 metreye yaklaşmakta, ağırlığı 300 kg, gövdesinin çapı 46 cm gelmekteydi.
• Üstün bir renk değiştirme kabiliyet.Bunun sayesinde her çevrede rahatça gizlenirler ve renk
değiştirme özelliklerinden dolayı “Deniz bukalemunları” olarak anılırlar. • Yumurtasının her biri bir kapsülle muhafaza edilir. Yumurtaların 8-20 kadarı suda salkım şeklinde bir küme meydana getirir. Dişi ahtapot yumurtaların üzerine kuluçkaya yatar. Açlıktan ölme pahasına yumurtaları terk etmez. Yumurta kapsülünden doğrudan doğruya erginlere benzeyen yavrular çıkar. •50’den fazla ahtapot çeşidi vardır. http://www.diyadinnet.com/YararliBilgiler-1440&Bilgi=ahtapot https://tr.wikipedia.org/wiki/Ahtapot
12
• Üstün bir renk değiştirme kabiliyet.Bunun sayesinde her çevrede rahatça gizlenirler ve renk değiştirme özelliklerinden dolayı “Deniz bukalemunları” olarak anılırlar. • Yumurtasının her biri bir kapsülle muhafaza edilir. Yumurtaların 8-20 kadarı suda salkım şeklinde bir küme meydana getirir. Dişi ahtapot yumurtaların üzerine kuluçkaya yatar. Açlıktan ölme pahasına yumurtaları terk etmez. Yumurta kapsülünden doğrudan doğruya erginlere benzeyen yavrular çıkar. •50’den fazla ahtapot çeşidi vardır. http://www.diyadinnet.com/YararliBilgiler-1440&Bilgi=ahtapot https://tr.wikipedia.org/wiki/Ahtapot
GENOM ÇALIŞMASINDAN ÇIKAN SONUÇLAR: • Nöron açısından çok zengin 8 dokunaç • Beyinle bağlantılı kamuflaj kromatoforları • 2.7 milyar baz çifti (insanda 3 milyar baz çifti) • 33.000 protein kodlayan gen (insanda 20.000-25.000 gen)
13
GENOM ÇALIŞMASINDAN ÇIKAN SONUÇLAR: • Nöron açısından çok zengin 8 dokunaç • Beyinle bağlantılı kamuflaj kromatoforları • 2.7 milyar baz çifti (insanda 3 milyar baz çifti) • 33.000 protein kodlayan gen (insanda 20.000-25.000 gen)
• Miyelinsiz sinir aksonları • Genomdaki transpozon oranı % 50 (hayvanlar âleminde en yüksek oran)
• 168 protocadherin geni (memelilerdekinin iki katı) • Son derece hızlı RNA editing yeteneği
16
• Miyelinsiz sinir aksonları • Genomdaki transpozon oranı % 50 (hayvanlar âleminde en yüksek oran) • 168 protocadherin geni (memelilerdekinin iki katı) • Son derece hızlı RNA editing yeteneği