Kalamarın derisi boydan boya su hareketini okuyor: manto çizgileri haritalandı

Bulgunun kalamarla ilgili kısmı kendi başına ilginç: bir hayvanın gövdesinin tamamı su hareketine duyarlı çıkıyor. Ama insanı ilgilendiren tarafı daha dolaylı ve daha önemli. Bu hücreler, bizim duyma yeteneğimizin dayandığı hücrelerin uzak akrabası. Bizdekiler kafatası kemiğinin içine gömülü iç kulakta, canlı hayvanda izlenmesi çok zor bir yerde dururken, kalamardakiler hayvanın dışında, derinin üstünde duruyor.

Tüy hücresi: bizi duyuran mikroskobik fırça

Tüy hücresi (kıl hücresi), üstünde bir demet ince çıkıntı taşıyan bir duyu hücresidir. Çalışma biçimi şaşırtıcı ölçüde mekanik: demet bir yöne eğildiğinde hücre zarındaki iyon kanalları fiziksel olarak açılır ve hücre elektrik sinyali üretir. Buna mekanoduyarlılık denir; yani kimyayla ya da ışıkla değil, doğrudan dokunma ve bükülmeyle çalışan bir algı. İnsan iç kulağındaki kokleada bu demetler stereosilya adı verilen, aktin proteininden örülmüş çubuklardan oluşur ve merdiven basamağı gibi kademeli dizilir. Ses dalgası kulak sıvısını titrettiğinde demet eğilir, kanal açılır, beyne sinyal gider.

Kritik olan şu: insanda bu demetler yenilenmiyor. Üniversitenin duyurusunda McDermott'ın sözleri şöyle aktarılıyor: "Bir çocuk sağır doğduğunda ya da işiten biri işitmesini yitirdiğinde, hasar gören şey genellikle tüy demetidir." Gürültü, yaşlanma, bazı ilaçlar ve kalıtsal bozukluklar demeti bozduğunda kayıp kalıcı oluyor.

Kalamarda bulunan: manto yanal çizgileri

Balıklarda gövde boyunca uzanan yanal çizgi sistemi iyi bilinir: suyun akışını, yakındaki bir hayvanın yarattığı basınç dalgasını, sürü arkadaşının kuyruk vuruşunu sezen duyu noktaları dizisi. Kafadanbacaklılarda da benzer "epitel çizgileri" tanımlanmıştı, ama ayrıntılı tarif yalnızca baş ve kollarla sınırlıydı. Hayvanın geri kalanının suyu nasıl okuduğu açık bir soru olarak duruyordu.

Ekip, Doryteuthis pealeii türünün yavrularını inceledi; İngilizcede "longfin inshore squid" denen, mutfakta kalamar olarak tanıdığımız türlerden biri. Serbest yüzen paralarvalar kullanıldı: yumurtadan çıkmış, erişkin biçimine benzeyen ama henüz milimetrik yavrular. Bu, hayvanın tamamını tek seferde görüntülemeyi mümkün kılıyor. Demetleri görünür kılmak için asetillenmiş tübülin boyandı, ardından ışık tabakası mikroskobu devreye girdi: numuneyi tepeden aydınlatmak yerine yandan ince bir ışık dilimiyle tarayan, bu yüzden dokuyu daha az yoran ve üst üste dilimlerden üç boyutlu bir model kuran bir yöntem.

Makalenin özetine göre ortaya çıkan düzen karmaşık: demet yoğunluğu, konumu ve uzunluğu bölgeden bölgeye değişiyor, demetler bazı yerlerde yoğun tek çizgiler, bazı yerlerde geniş alanlar halinde toplanıyor. Yazarlar bunun ne balıklarda ne de daha önce kafadanbacaklılarda böyle tarif edildiğini belirtiyor. Mantodaki düzenli dizilere manto yanal çizgileri adını veriyorlar. Bir ayrıntı daha: bu hücrelerden çıkan sinir uzantıları yıldız ganglionuna gidiyor, yani kalamarın manto kaslarını yöneten sinir düğümüne. Duyu doğrudan hareket merkezine bağlanıyor.

Tablodaki künye bilgileri Crossref ve Europe PMC kayıtlarından alındı.

Balıktan ayrıldığı yer: boy farkı

Buradaki belirleyici gözlem uzunluk. Balığın yanal çizgisindeki tüy demetleri birbirinden farklı boylarda değildir. Kalamarda ise demet boyu bölgeye göre oynuyor; Discover Magazine'in aktardığına göre mantonun ön kenarındaki demetler baştaki demetlerin yaklaşık beşte biri kadar.

Bu neden önemli? Çünkü kokleada da aynı mantık işliyor: uzun demetler alçak perdelere, kısa demetler yüksek perdelere duyarlıdır, bir arpın tellerinin boyuna göre dizilmesi gibi. McDermott'ın üniversite duyurusunda aktarılan ifadesiyle kalamarların "hayatta kalması, insan kulağının farklı ses perdelerini ayırt etmesi gibi, su hareketinin farklı frekanslarını sezmeye bağlı görünüyor."

Benzerliğin sınırı: aktin mi, mikrotübül mü?

Bu haberin en kolay atlanan ama en belirleyici kısmı. Kalamarın tüy demeti bizimkiyle aynı malzemeden yapılmıyor. Omurgalı demeti aktin iskeletli stereosilyalardan ve yanlarındaki tek bir kinosilyumdan oluşur. Kalamarda ise demet, mikrotübül iskeletli çok sayıda kinosilyumdan kurulu ve bu kinosilyumların bir demet içindeki boyları aşağı yukarı eşit. Yani benzeyen şey hücrenin tuğlaları değil, mimari fikri: boy farkıyla frekans ayırmak.

Aktin ile mikrotübül, hücre iskeletinin iki ayrı malzemesi; biri ip gibi örülmüş lifler, diğeri içi boş borucuklar. Bu fark, kalamarda görülen bir düzeneğin insanda birebir aynı moleküllerle çalıştığı anlamına gelmez. Discover Magazine'in haberinde yazarların "benzerliğin sınırları var" dediği de belirtiliyor.

Bu çalışmanın yapmadığı şeyler

Burada net olmak gerekiyor, çünkü içinde "işitme kaybı" geçen her bilim haberi kolayca bir umut vaadine dönüşüyor:

• İşitme ölçülmedi. Çalışma anatomik bir harita. Discover Magazine'in belirttiğine göre makale kalamarın duymasını test etmiyor; hücrelerin hangi frekanslara yanıt verdiği davranış ya da elektrofizyoloji deneyiyle gösterilmiş değil. Makalenin sonucu yazarların temkinli diliyle, bu çizgilerin "muhtemelen belirli türde yerel su hareketlerini kaydettiği" biçiminde kurulmuş.
• İnsanda hiçbir uygulama yok. Ne bir tedavi, ne bir ilaç adayı, ne bir hücre nakli. Bu temel araştırma: bir hayvanın duyu organlarının yerini çizen bir çalışma.
• Kesin sayı açıklanmadı. Üniversite duyurusu "yüzlerce" diyor; birebir bir hücre sayısı ya da çizgi sayısı verilmiyor.
• Kısa bir bildirim. Yazı dergide iki sayfa tutuyor (R971-R972), yüz sayfalık bir araştırma dosyası değil.

Buna karşılık asıl değer hücrelerin yerinde. Koklea vücudun en zor erişilen noktalarından birinde, kemiğin içinde, sıvı dolu bir labirentte duruyor; bir farenin iç kulağındaki demeti canlı canlı izlemek büyük iş. Kalamar yavrusunun demetleri ise saydam bir hayvanın yüzeyinde, derinin üstünde. Bir tüy demetinin nasıl büyüdüğünü, nasıl bozulduğunu, bozulduktan sonra onarılıp onarılamadığını izlemek için elverişli bir yer.

Sırada ne var

Açık sorular şöyle sıralanıyor: Kalamar gerçekten demet boyuna göre farklı frekanslara mı ayarlı? Bunun ölçülmesi gerekiyor, çünkü şimdilik elimizdeki tek şey anatomik benzerlik. Yıldız ganglionuna giden bu bilgi kaçış hamlesini mi yönetiyor, yüzme eşgüdümünü mü? Paralarvada görülen düzen erişkin hayvanda da duruyor mu, yoksa büyürken yeniden mi diziliyor? Ve en zoru: mikrotübülle kurulmuş bir demetten, aktinle kurulmuş bir demet hakkında ne öğrenilebilir?

Kafadanbacaklılar laboratuvar hayvanı olarak zebra balığının ya da farenin yanında henüz yeni sayılır; Woods Hole'daki kalamar kültürü bu yüzden kendi başına bir altyapı. Bu haritanın değeri de muhtemelen tek bir bulgudan çok, ondan sonra sorulabilecek sorularda.

Fotoğraf: Smithsonian Environmental Research Center, CC BY 2.0, Wikimedia Commons