Beyni olmayan bir hücre labirenti çözüyor: biyolojide zekâ tanımı çatlıyor

Mesele şu: bu tek hücre, insanların zekâ belirtisi saydığı birkaç işi hiç sinir hücresi olmadan yapıyor. Labirentte en kısa yolu buluyor. Tatsız bir maddeye alışıyor. Daha önce gezdiği yeri tanıyıp oraya tekrar gitmiyor. Deneyler kırk yıldır üst üste biniyor ve hakemli dergilerde yayımlanıyor. Kavga deneylerde değil; kavga, bu davranışların hangi kelimeyle anılacağında.

Tek hücre, binlerce çekirdek

Cıvık mantarın deney masasına bu kadar yakışmasının sebebi, çıplak gözle görülebilmesi. Birkaç metrekareye yayıldığında bile tek bir hücredir; içinde DNA'yı taşıyan binlerce çekirdek yüzer. Biyolojide bu yapıya sinsityum denir: hücre bölünmeden çoğalan çekirdekler, ortak bir sitoplazmayı paylaşır. Beslenip yayılan bu hareketli evreye de plazmodyum adı verilir.

Plazmodyum, besine doğru ince bir protoplazma parmağı uzatır; parmak hem sindirir hem yolu yoklar, işe yaramazsa geri çekilir. Subramanian'a göre Physarum'un üst hızı saatte 1 santimetre — amipler ligi için rekor sayılır. Hokkaido'daki öğrencilik yıllarında petri kabındaki limon sarısı lekeyle ilk karşılaşmasını Toshiyuki Nakagaki şöyle anlatıyor: “Sadece ne kadar hızlı hareket ettiğine hayran kaldım.”

Hareketin altındaki mekanizma bugün kabaca biliniyor: hücre, çevresini yoklayan binlerce küçük salınıcıdan oluşuyor. Bir yönde besin kimyası yakalayan birimler daha hızlı salınıyor, protoplazma o yöne daha yoğun akıyor. Bu kadarı fizik. Ama bu küçücük birimlerin proteini, tuzu, asitliği, ışığı, ısıyı, nemi — hatta uzaktaki kütleleri — nasıl algıladığı hâlâ açıklanamıyor.

CUPlantPathPhotoLab adlı YouTube kanalının yayımladığı zaman atlamalı kayıtta, plazmodyumun besiyeri üzerinde yayılışı saatler yerine saniyeler içinde izlenebiliyor.

Yulaf, labirent ve Tokyo'nun demiryolu ağı

Laboratuvarda cıvık mantar yulaf ezmesiyle beslenir. Nakagaki, Hiroyasu Yamada ve Ágota Tóth'un 2000'de Nature'da yayımlanan bir sayfalık yazısının adı doğrudan şuydu: “Maze-solving by an amoeboid organism” (Amipsi bir organizmanın labirent çözümü). Labirentin iki ucuna yulaf konuyor, hücre bütün koridorlara yayılıyor, sonra en kısa yol dışındaki kollarını geri çekiyor.

On yıl sonrası daha ünlü oldu. Atsushi Tero ve Nakagaki'nin de içinde olduğu dokuz kişilik ekip, 2010'da Science'ta “Rules for biologically inspired adaptive network design” başlıklı çalışmayı yayımladı. Yulaflar, Tokyo'yu ve çevresindeki 35 yerleşimi temsil edecek biçimde diziliyor; hücre merkezden salınıyor ve tüpçükleriyle birbirine bağlanıyor. Burada bulgunun sınırını doğru söylemek önemli: makalenin özeti, oluşan ağın gerçek Tokyo demiryolu ağıyla karşılaştırılabilir verimlilik, maliyet ve arıza dayanıklılığı taşıdığını söylüyor — “insan mühendisini geçti” demiyor.

Nakagaki bu iki çalışmayla iki kez Ig Nobel aldı; bu ödül, hem güldüren hem düşündüren araştırmalara veriliyor. Future University Hakodate'nin duyurusuna göre 2010'daki ödül “Ulaşım Planlaması” dalındaydı; ilki ise labirent makalesi için Bilişsel Bilim dalında verilmişti. Nakagaki'nin labirent deneyinden sonraki cümlesi şu: “Sözlüğü yeniden yazmamız gerekecek diye düşündüm.”

Kinin, kahve ve “alışma”

Zekâ tartışmasının en çok konuşulan deneyi aslında labirent değil, öğrenmenin en basit biçimi. Toulouse'daki CNRS araştırmacısı Audrey Dussutour'un ekibi — Romain Boisseau, David Vogel ve Dussutour — 2016'da Proceedings of the Royal Society B'de cıvık mantarda habituation, yani alışma gösterdi.

Alışma şudur: zararsız ama rahatsız edici bir uyarana tekrar tekrar maruz kalan canlı, tepki vermeyi bırakır. Deneyde hücrenin besine ulaşmak için acı tadan kinin ya da kafein bulunan bir köprüden geçmesi gerekiyordu. Makalenin özetine göre Physarum tekrarlanan uyaranı yok saymayı öğrendi, uyaran bir süre kesildiğinde ise tepkisi kendiliğinden geri döndü. Ekip, bunun yorgunluk ya da duyu körelmesi olmadığını göstermek için uyarana özgüllüğü de ölçtü. Yazarların kendi ifadesiyle bu, sinir hücresi olmayan bir canlıda “yanlış anlaşılmaya yer bırakmayan bir öğrenme biçimi”.

Dussutour'un laboratuvarındaki gözlemlerden biri de klonlarla ilgili: “Bir cıvık mantarı dört parçaya ayırırsan parçalar birbirinin klonudur, aynı davranmalarını beklersin,” diyor. “Ama farklı davranıyorlar. Bir deneyde bir parça A'ya yöneliyor, öteki B'ye. Bunu seviyorum.”

Hafızayı dışarıda tutmak

2012'de Chris Reid, Tanya Latty, Dussutour ve Madeleine Beekman PNAS'ta bir başka yetenek bildirdi: hücre, kendi arkasında bıraktığı salgıyı tanıyor ve o bölgeye tekrar gitmiyor. Makalenin özeti bunu “dışsallaştırılmış uzamsal hafıza” diye adlandırıyor; hafıza beynin içinde değil, zeminin üstünde duruyor. Bu sayede Physarum, robotik testlerinde kullanılan U biçimli tuzak problemini çözebiliyor: kimyasal eğimi takip etmek yeterli olmadığında, gezdiği yerleri işaretlemek işe yarıyor. Yazarlar, dışsal hafızanın daha karmaşık canlılardaki iç hafızanın işlevsel öncülü olabileceğini öne sürüyor.

Macquarie Üniversitesi'nden Reid, deneğin karakterini daha gündelik anlatıyor: “Yaşama azmi güçlü bir mantarınız olması iyidir. Akşam çıkıp sabah dönersiniz, çekmeceyi açarsınız, petri kabından taşmış olduğunu görürsünüz.”

Bir de zaman var. Tetsu Saigusa, Tero, Nakagaki ve Yoshiki Kuramoto'nun 2008'de Physical Review Letters'ta yayımladığı çalışmada plazmodyuma düzenli aralıklarla üç kez elverişsiz koşul uygulandı; hücre her seferinde yavaşladı. Sonra koşullar iyi tutuldu — ve hücre, dördüncü darbenin geleceği anda kendiliğinden yine yavaşladı. Makale bunu “yaklaşan çevresel değişimin öngörülmesi” olarak tanımlıyor. Bu zamanı nasıl tuttuğu bilinmiyor.

Tablodaki satırların hepsi hakemli dergilerde yayımlanmış bulgular. Sorun, aynı satırların ne anlama geldiğinde.

“Temel biliş”: zekâyı sinir sistemi olmadan tanımlamak

Yüz yılı aşkın süredir biyolojide yerleşik kabul şuydu: biliş ve zekâ, nöron gerektirir. Bu kabul aynı zamanda örtük bir hiyerarşi kuruyordu — hayvanlar bitkilerden ve mikroplardan ayrı bir yerde, insan ise en tepede.

1980'lerden sonra bir grup araştırmacı bunu tersine çevirmeye başladı. Lyon bu duruşa biyojenik diyor: bilişi canlılığın kendisine ait bir özellik saymak. Bu çerçevenin bugünkü adı temel biliş (basal cognition) — yani algılama, öğrenme ve hatırlamanın beyinden önce, hücre düzeyinde başladığı iddiası. Lyon, Fred Keijzer, Detlev Arendt ve Michael Levin'in 2021'de Philosophical Transactions B'de yayımladığı “Reframing cognition: getting down to biological basics” makalesi bu özel sayının çerçeve yazısıydı. Lyon'un beklentisi iddialı: “Zekânın ve bilişin merkezi, insan paradigmasından nihayet kayıyor. Bir Kopernik devriminin eşiğindeyiz ve hızla üzerimize geliyor.”

Tufts Üniversitesi'nden Levin daha da ileri gidiyor; her tek hücrenin kendince bilişsel olduğunu savunuyor ve bunun için düzenli nefret mektubu aldığını söylüyor. Argümanı evrimsel: “Beyinleri ve nöronları özel sayıyorsanız kendinize şunu sormanız gerekir: bunlar buraya nasıl geldi?” İlk nörondan önceki milyarlarca yıl boyunca hücreler çevrede yol bulmanın başka yollarını kullandı, diyor; evrim gibi bir biriktirici de ilk sinapsla birlikte o eski mekanizmaları silip atmış olamaz.

Karşı taraf: “kelimenin içini boşaltıyorsunuz”

Karşı kanadın itirazı duygusal değil, kavramsal. Oxford Üniversitesi'nden zoolog Alex Kacelnik'in gerekçesi şu: “biliş” gibi kelimeler gündelik dile çoktan yerleşti; “bilişsel gerileme”, “bilişsel önyargı” derken herkesin aklında beynin işleyişi var. Bu kelimeyi beyinsiz canlılara uzatmak, Kacelnik'e göre “kamuoyunu yanıltır” ve “kelimenin içini boşaltır”.

Yeni Kaledonya kargasının alet kullanımı üzerine çalışan Kacelnik örneği meşe ağacından veriyor: bir meşe de kaç palamut üreteceğine, her birinin boyuna, ne zaman dökeceğine “karar verir” — tırnak içinde. “Ama insanlar bilişsel terapiye gidiyorum dediğinde, meşenin yaptığından farklı bir şeyi kastediyorlar, değil mi?” Ona göre kelimeyi genişletmek açıklama getirmiyor, açıklama ihtiyacını ortadan kaldırıyor: ağacın işlevine biliş demekle “meşenin bunu nasıl yaptığı sorununu çözmüş olmuyorsunuz — onu önemsizleştirmiş ya da tanım yoluyla yok saymış oluyorsunuz.”

Labirent deneyi, cıvık mantarla çalışanları bile tam ikna etmiyor. Dik açılı koridorlardan oluşan bir labirent, Physarum'un doğada karşılaşacağı hiçbir şeye benzemiyor; kurgu, labirent çözmeyi zekâ belirtisi sayan tarafın, yani bizim, ölçütümüz üzerine kurulu. Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden biyolog Anne Pringle, olup biteni şöyle tarif ediyor: “Bütün boş alanlara yayılıyor, sonra en kısa yol dışındaki her şeyden geri çekiliyor.” Yani insanın labirent çözme biçimiyle aynı şey değil.

Pringle'ın ikinci itirazı daha derin. İnsan davranışını başka canlılara tercüme etmek de bir tür kendine hayranlık, diyor: “Neden? Kendi davranışımızın ve kendi doğa tarihimizin, Dünya'yı anlamanın merceği olduğunu varsayacak kadar neden kibirli olalım?” Cıvık mantarın mantık devresi kurmaya ya da ağ tasarlamaya yarayabileceği önerilerine de soğuk bakıyor: “İyi mühendislikle ilgileniyorsanız — tamam, bunu severim, ama bu canlının ilginç olması için insana yararlı olması mı gerekiyor? İyi mühendis olmak ve zeki olmak, bunlar insan değerleri.”

Bir de teşvik sorunu var. Kacelnik bunu kibarlaştırmadan söylüyor: “Denizanasına ‘duygu’ kelimesini uygularsam makalemi daha iyi satarım. Bilim insanları da insan! Zayıflıkları var, makalelerinin daha çok yer bulmasını istiyorlar.”

Tartışmanın bitki tarafı ve 36 imzalı bildiri

Bu çekişmenin ilk büyük kapışması cıvık mantarda değil, bitkilerde yaşandı. 2007'de Trends in Plant Science dergisinde Amedeo Alpi'nin ilk yazar olduğu, 36 imzalı kısa bir yazı yayımlandı: “Plant neurobiology: no brain, no gain?” Metin, “bitki nörobiyolojisi”nin şirin bir sloganın ötesine geçmediğini savunuyordu. Bitki fizyolojisinin kıdemlilerinden Lincoln Taiz, karşı kanadı “beyin kıskançlığı” ile suçladı. Aynı kanattan bir imza sahibi, bildiriyi Subramanian'a “bilim camiası ile tımarhane arasındaki son ciddi yüzleşme” diye tarif etmiş.

Karşı yanıt da sert geldi. Biyolog Anthony Trewavas, bildirinin “insanlar imza atmazsa bitki biyolojisi çökecekmiş gibi” kurgulandığını yazdı; ona göre bu, biyojenik duruşla hesaplaşma değil “doğarken boğma girişimi”ydi. Bu arada Society for Plant Neurobiology adını değiştirip Society for Plant Signaling and Behavior oldu.

İlginç olan, cıvık mantarcıların da her abartıyı savunmaması. Ağaçların mantar ağları üzerinden birbirine kaynak aktardığı iddiası — popüler adıyla “wood wide web” — için Dussutour bile, heveslerin bulguların önüne geçtiğini söylüyor.

Hafıza sinapsta mı? Bir başka taburenin devrilmesi

Temel biliş tarafının en çok dayandığı deneyler sinirbilimden geliyor. UCLA'dan David Glanzman, hafızanın nerede durduğu sorusuna alışılmışın dışında yanıtlar verdi. Yerleşik görüşe göre hafıza, nöronlar arasındaki sinapsların gücünde ve biçiminde tutulur. Glanzman, Aplysia adlı deniz salyangozunun sinir hücrelerinde serotoninle güçlü yeni sinapslar oluşturdu, sonra bir kimyasalla bunları geri çekip “hafızayı sildi”. Buraya kadar her şey kitaba uygundu. “Orada durmuş olsaydık her şey yolunda olurdu,” diyor Glanzman.

Sonra aynı hücrelere çok hafif bir serotonin dozu verdiler — ancak zayıf sinapslar üretmesi gereken bir dürtü. Güçlü sinapslar geri geldi; sanki uzun süreli hafıza hücrenin içinde bir yerde saklanmıştı. Glanzman'ın benzetmesi şu: “Usta bir piyanistin ellerini kesersiniz, artık piyano çalamaz. Ama ona yapay eller verirseniz çalabilir.” Sinapslar hafızanın kendisi değil, dışa vurumuydu.

2018'de Alexis Bédécarrats, Shanping Chen, Kaycey Pearce, Diancai Cai ve Glanzman, eNeuro'da daha tartışmalı bir sonuç bildirdi: hafif elektrik uyarısına alıştırılmış salyangozlardan alınan RNA, eğitilmemiş salyangozlara enjekte edildiğinde bu hayvanlar da ilk uyarıda ürkmedi. Glanzman'a göre bedeli ağır oldu: “O makale NIH'den fon alma yeteneğimi yok etti, çünkü insanlar buna inanmadı. Başvurularımı tartışmaya bile açmadılar. Sonunda laboratuvarımdaki insanların çoğunu bırakmak zorunda kaldım.” Bu, bulgunun yanlış olduğunu göstermez — ama alanın bunu kabul etmediğini gösterir, ve bir yazıda bu iki şeyi ayırmak gerekir.

Niye şimdi: yapay zekâ tartışması her şeyi çekiyor

Bu kavganın bugün bu kadar yüksek sesle yapılmasının bir nedeni de ekranımızın karşısında duruyor. Zekâyı bir veri ve hesaplama problemi saymak, yapay zekâ anlatısını doğrudan güçlendiriyor. Subramanian'ın görüştüğü bir araştırmacının alaylı saptaması şu: insanları makine gibi görmenin en iyi yolu, makineleri insan gibi görmeye başlamaktır.

İlginç biçimde, kritik benzetme karşı kanattan geldi. Pringle'ın labirent tarifi — her yere yayıl, sonra işe yaramayanı geri çek — büyük dil modellerinin kaba örüntü eşlemesini andırıyor: insan düşüncesinin eksik bir taklidi, ama giderek “zekâ” diye anılıyor. Yani cıvık mantar tartışması ile sohbet botu tartışması aynı boşluğa oturuyor: elimizde zekânın işleyen bir tanımı yok.

Levin bu süreklilik fikrini “yetişkin” kelimesiyle açıklıyor. Kelime günlük hayatı kolaylaştırır — oy vermek, araba sürmek, orduya katılmak. “Ama hepimiz biliyoruz ki 18. doğum gününüzde büyük bir kırılma olmuyor, değil mi?” Ona göre “biliş” ve “hafıza” da böyle: keskin bilimsel kategoriler değil. Kelimeleri tırnak içine almayı da sevmiyor: “Bazen cıvık mantar biliyordur, ‘biliyordur’ değil; tırnak işareti bilimsel hiçbir şey eklemiyor. Elbette bu, onun bildiğini bildiğini söylemekle aynı şey değil.”

Levin kavramsal birleştirmeyi savunurken Newton'a başvuruyor: elmayı düşüren kuvvete “yerçekimi”, Ay'ı Dünya çevresinde tutan kuvvete “şeyçekimi” deseydi işler belki basitleşirdi, “ama büyük bir kavramsal birleşmeyi kaçırırdı.” İtiraz tam burada: yerçekimi ile şeyçekimini birleştirmek, “kuvvet”in üzerinde anlaşılmış bir tanımı olmadan mümkün değildi. Biyolojinin elinde “zekâ” için öyle bir tanım yok.

Tanım açığı ölçülmüş bir şey

Bu açık, hissiyat değil; ölçülmüş. Daniel Levitis, William Lidicker ve Glenn Freund'un 2009'da Animal Behaviour dergisinde yayımladığı çalışmanın başlığı şöyleydi: “Davranış biyologları davranışın ne olduğu konusunda anlaşmıyor.” Ekip, davranış üzerine çalışan üç bilimsel derneğin 174 üyesine terimi nasıl anladığını sordu. Yayımlanmış tanımlar arasında uzlaşma yoktu; katılımcılar hem birbirleriyle hem kendileriyle çelişti. Yazarların sonucu, araştırmacıların kodlanmış değil kişisel ve sezgisel tanımlar kullandığıydı.

Felsefeci Fred Keijzer'in teşhisi daha kısa: “Bilişsel bilim hâlâ kimyanın periyodik tablodan önceki aşamasında. Ortalık karışık.”

Burada tarihin de payı var. 17. yüzyılda Descartes insan dışındaki hayvanları otomat sayıyordu. Charles Darwin, toprak solucanlarının öğrenebildiğini gösterdi ve büyüyen bir kökün ucunu insan beyniyle karşılaştırırken “zekâ” kelimesini kullanmaktan çekinmedi — yine de Descartes'ın çizgisi uzun süre tutundu. 20. yüzyılın ilk yarısında davranışçılık, iç süreçleri konuşmayı neredeyse ayıp haline getirdi. Yüzyılın ortasında bilgisayar zihnin yeni benzetmesi oldu ve “bilişsel devrim” yalnızca nöronu olan canlılara açıldı. 1990'larda robotbilimci Rodney Brooks, hiçbir zihinsel model kurmadan MIT koridorlarında engellerden kaçıp kutu toplayan küçük robotlar yaptı. Keijzer'e göre bu da yetmedi, çünkü denizanasının suda yüzerken yaptığı işin karmaşıklığına bile yaklaşamıyordu.

Açık soru

Subramanian'ın yazısının en keskin sorusu şu: zekânın ya da bilişin kanıtı ne olurdu? Taraflar deneyleri tartışıyor, ama hangi sonucun tartışmayı bitireceği konusunda ortak bir ölçüt yok. Böyle bir ölçüt yokken “cıvık mantar zeki” de “cıvık mantar sadece fizik” de sınanabilir bir cümle değil.

Levin'in bu noktada söylediği, iki tarafın da altına imza atabileceği tek şey olabilir: eğer “zekâ” bu canlılar için yanlış kelimeyse, yerine daha iyisini koymak bilim insanlarının ve felsefecilerin işidir — “sadece yıkıp yerine bir şey koymamak olmaz.” Yerine ne konacağı belli değil. Belli olan şu: petri kabındaki sarı leke yulafa giden kısa yolu bulmaya devam ediyor, biz onu ne diye adlandıracağımıza karar vermeden.

Fotoğraf: Le Bernemi, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons