Yavaş ısıtılan sudaki kurbağa: 19. yüzyıl deneyleri aslında ne gösterdi?

1872'de Almanya'da bir fizyoloji laboratuvarında, cam bir silindirin içindeki suyun üzerinde bir mantar parçası yüzüyordu. Mantarın üstünde bir kurbağa oturuyordu. Su, altından çok yavaş ısıtılıyordu. Araştırmacı A. Heinzmann'ın aradığı şey bir benzetme değildi: sinirlerin, çok yavaş değişen bir uyarıya tepki verip vermediğini ölçmek istiyordu. Bugün Türkçede "haşlanmış kurbağa sendromu" diye anılan hikâyenin bilimdeki kökü, bu ve benzeri birkaç deneye uzanıyor.

Hikâye herkesçe bilinir: Kaynar suya atılan kurbağa hemen sıçrar; ılık suya konup altı yavaşça yakılan kurbağa ise tehlikeyi fark etmez ve haşlanır. Ardından ders gelir: yavaş gelen tehlikeyi insanlar da görmez. Türkçe kaynakların çoğu yalnız bu dersi anlatır; konuya değinen birkaç doğrulama yazısı da "efsane" deyip geçer. Oysa 19. yüzyıl deneylerinin kendisi daha karışık bir tablo çiziyor. Bu deneylerin bir kısmı, gerçekten de çok yavaş ısıtılan suda kurbağanın kıpırdamadan öldüğünü kaydetti. Bugünkü biyologlar ise bunun tersini söylüyor. İki tarafın aynı soruyu sorup sormadığı, işin asıl ilginç kısmı.

Goltz: beyni olan kurbağa kaçmaya çalışıyor

Hikâyenin laboratuvardaki izi Alman fizyolog Friedrich Goltz'a dayanıyor. Goltz, 1869'da yayımladığı kurbağa sinir merkezleri üzerine çalışmasında, daha önce tarif ettiği bir deneyi yeniden andı. Amacı ısıya tepkiyi ölçmek değil, beyni olan kurbağayla beyni çıkarılmış kurbağa arasında bilinçli duyum bakımından bir fark göstermekti.

Amerikalı biyolog William Thompson Sedgwick'in 1880'lerin başında Johns Hopkins Üniversitesi biyoloji laboratuvarı yayınlarında yaptığı özete göre deney şöyleydi: Yavaş yavaş ısınan suya konan normal bir kurbağa kısa sürede şiddetle kaçmaya çalışıyordu. Beyni çıkarılmış kurbağa ise birkaç önemsiz seğirme dışında, aşırı sıcaktan ölene kadar kıpırdamadan oturuyordu. Rus fizyolog Tarchanow da aynı yöntemle normal kurbağanın sıcaklık yükselirken bir huzursuzluk döneminden geçtiğini gözledi. Yani ilk deney, bugünkü benzetmenin tam tersini gösteriyordu: sağlıklı kurbağa ısınan suda oturmuyordu.

Heinzmann ve Fratscher: "yeterince yavaşsa" kıpırdamıyor

Hikâyeye asıl dayanak veren deneyler Jena'dan geldi. Heinzmann, fizyolog William Preyer'in yönetiminde çalışıyordu ve 1872'de Pflüger'in fizyoloji arşivinde yayımlanan makalesinin başlığı sorusunu açıkça söylüyordu: çok yavaş değişen ısı uyarılarının duyu sinirlerine etkisi. Bilinen bir olgudan yola çıkmıştı. Hareket siniri, kası oynatmayacak kadar zayıf bir uyarıyla başlayıp yavaş yavaş artırılırsa, kas hiç kıpırdamadan sinir bozulabiliyordu. Heinzmann aynı şeyin duyu sinirleri için de geçerli olup olmadığını sordu.

Sedgwick'in aktarımına göre Heinzmann iki yol denedi. "Yerel" ısıtmada kurbağa çenesinden bir kancaya asılıyor, bir bacağı ısınan suya daldırılıyordu. "Bütün" ısıtmada ise kurbağa, ısıtılan su dolu bir silindirde yüzen mantarın üstünde oturuyordu. Beyni çıkarılmış kurbağalar kolayca, normal kurbağalar "biraz güçlükle" ölüme dek ısıtılabildi. Sıcaklık çoğu zaman yaklaşık 22 dereceden 40-45 dereceye çıkıyordu. Heinzmann'a göre hayvanın tepki vermemesinin nedeni, uyarıların birbirini yeterince hızlı izlememesiydi.

Üç yıl sonra, 1875'te, yine Jena'da ve yine Preyer'in yönetiminde çalışan Carl Fratscher deneyleri tekrarladı. Sedgwick'in deyişiyle Fratscher, Heinzmann'ın bütün sonuçlarını doğruladı. Isının yanı sıra asit ve baz uyarılarının da yeterince yavaş verildiğinde tek bir hareket bile doğurmadan doku ölümüne kadar yoğunlaştırılabildiğini buldu.

Sedgwick'in uzlaştırması: her şey hızda

Goltz ile Tarchanow "kurbağa kaçar" diyordu, Heinzmann ile Fratscher "kıpırdamaz". Sedgwick iki tarafın da haklı olduğunu öne sürdü. Ona göre isteyen herkes yarım saatte ilk grubun haklı olduğunu kendi gözüyle görebilirdi; Fratscher ise Heinzmann'ı tümüyle haklı çıkarmıştı. Sedgwick'in vardığı sonuç şuydu: Isıtma yeterince yavaşsa normal kurbağada bile hiçbir refleks hareketi ortaya çıkmıyordu. Isıtma daha hızlı olur ama yine "yavaş" denebilecek bir hızda kalırsa, normal kurbağa hiçbir koşulda yerinde durmuyordu.

Sedgwick bir ayrıntıya daha dikkat çekti. Kurbağanın yalnız ayakları suya daldırıldığında, vücudun geri kalanı odanın kuru havasında kalıyor ve nemli derinin kuruması başlı başına hareket doğuruyordu. Nemli bir hazne içinde ise ayakların durduğu suyu hareket görmeden 35 derecenin üstüne çıkarmak "pek zor değildi". Yani sonuç yalnız ısıtma hızına değil, deney düzeninin küçük ayrıntılarına da bağlıydı.

Benzetmeyi yayan cümle

Bu tartışmayı geniş okura taşıyan, Amerikalı psikolog Edward Wheeler Scripture'ın 1897 tarihli The New Psychology (Yeni Psikoloji) kitabı oldu. Scripture, algılanabilen en küçük değişimi anlattığı bölümde, Heinzmann, Fratscher ve Sedgwick'i kaynak göstererek şunu yazdı: "Su yeterince yavaş ısıtılırsa canlı bir kurbağa tek bir hareket yapmadan gerçekten haşlanabilir; bir deneyde sıcaklık saniyede 0,002 derece hızla yükseltildi ve kurbağa iki buçuk saatin sonunda hiç kıpırdamamış hâlde ölü bulundu."

Aynı sayfada daha az bilinen bir deney de geçiyor: dakikada 0,03 milimetre ilerleyen bir düğmeyle bir kurbağa ayağı, baskının hissedildiğine dair hiçbir belirti olmadan beş buçuk saatte ezilebilmişti. Scripture için konu kurbağa değil algıydı: değişim yeterince yavaşsa fark edilmeyebiliyordu. Benzetmenin özü, bu psikoloji sorusunda yatıyor.

Bugünkü biyologlar ne diyor

20. yüzyılın sonunda hikâye iş dünyası kitaplarından konuşmalara kadar her yere yayılmıştı ve biyologlar itiraz etmeye başladı. Avustralya yayın kuruluşu ABC'de bilim yazarı Karl Kruszelnicki'nin 2010'da derlediği yazıya göre, Harvard Üniversitesi'nden Doug Melton ve Smithsonian'ın Ulusal Doğa Tarihi Müzesi'nde sürüngen ve amfibi küratörü George Zug, kaynar suya atılan bir kurbağanın sıçrayıp kurtulamayacağı, öleceği konusunda birleşiyor. Yani hikâyenin "kaynar sudan sıçrar" kısmı da gerçeğe uymuyor.

Aynı yazıda Oklahoma Üniversitesi'nden emekli zoolog Victor Hutchison'ın sözleri de yer alıyor: "Efsane tamamen yanlış! Pek çok kurbağa türünün kritik termal maksimumu birçok araştırmacı tarafından belirlendi. Bu yöntemde kurbağanın içinde bulunduğu su dakikada yaklaşık 2 Fahrenheit derece hızla, yavaş yavaş ısıtılır. Suyun sıcaklığı arttıkça kurbağa ısınan sudan kaçmak için giderek daha hareketli hâle gelir. Kabın büyüklüğü ve ağzı izin verirse dışarı sıçrar."

Kritik termal maksimum nedir

Hutchison'ın sözünü ettiği ölçü, soğukkanlı hayvanların ısı dayanımını karşılaştırmak için kullanılan standart bir yöntem. Kökü, sürüngenler üzerine 1944'te yayımlanan Cowles ve Bogert çalışmasına uzanıyor. Literatürde yerleşen tanıma göre kritik termal maksimum, hayvanın hareketlerinin düzensizleştiği ve kendisini kısa sürede ölüme götürecek koşullardan kaçma yeteneğini yitirdiği sıcaklık noktası. Basitçe söylemek gerekirse bu ölüm sıcaklığı değil, kaçış yeteneğinin bittiği eşik.

Hutchison ile W. I. Lutterschmidt, 1997'de Canadian Journal of Zoology dergisinde yayımladıkları değerlendirmede, Cowles ve Bogert'ten bu yana çıkan 725 makaleyi taradı ve 388'inden veri derledi. Vardıkları sonuçlardan biri, çalışmaların farklı ısıtma hızları ve farklı bitiş ölçütleri kullandığı için birbiriyle karşılaştırılmasının zor olduğuydu. Bitiş ölçütü olarak kasılmaların başlamasının benimsenmesini önerdiler.

Aynı soruyu mu soruyorlar?

Burada gözden kaçan bir nokta var. Hutchison'ın tarif ettiği yöntemde su dakikada yaklaşık 1,1 santigrat derece ısınıyor. Scripture'ın aktardığı deneyde ise hız saniyede 0,002 derece, yani dakikada 0,12 derece. Bu, yaklaşık dokuz kat daha yavaş bir ısıtma demek. Sedgwick'in 1880'lerdeki ayrımı da tam olarak buydu: "yavaş" denebilecek hızda kurbağa kaçıyor, "yeterince yavaş" hızda kıpırdamıyordu. Modern termal fizyoloji deneyleri, eski deneylerin uç yavaşlıktaki koşulunu birebir yinelemiyor.

Öte yandan eski deneylerin koşulları da doğal değildi. Kurbağalar çeneden kancaya asılıyor, yüzen bir mantarın üstüne oturtuluyor ya da yalnız ayakları suya daldırılıyordu. Normal kurbağanın bile "biraz güçlükle" ısıtılabildiği not ediliyordu. Doğada ise yer değiştirmek, soğukkanlı hayvanların vücut ısısını ayarlamasının temel yolu. Hutchison'ın vurguladığı nokta da bu: kap izin verirse kurbağa çıkıyor.

Konuya yakın tarihli bir katkı, boğa kurbağaları üzerinde yapılan bir çalışmadan geldi. Estefany Caroline Guevara-Molina, Fernando Ribeiro Gomes ve Agustín Camacho'nun 2020'de Journal of Thermal Biology dergisinde yayımladığı araştırma, kurbağaların kendi isteğiyle sıcaktan kaçtığı sıcaklığı (gönüllü termal maksimum) farklı su kaybı düzeylerinde ölçtü. Su kaybı arttıkça hem tercih edilen vücut sıcaklığı hem kaçış sıcaklığı hem de kritik termal maksimum düştü. Çalışmanın özetine göre ağır biçimde susuz kalan bazı kurbağalar ise hiç kaçış tepkisi göstermedi. Bu bulgu, kurbağanın sıcaktan kaçıp kaçmamasının yalnız ısıtma hızına değil hayvanın durumuna da bağlı olabileceğini düşündürüyor; ancak deney suda değil, kurbağaların su kaybına göre gruplandığı bir düzenekte yapıldı ve masaldaki tencereyle doğrudan karşılaştırılamaz.

Benzetme yaşamaya devam ediyor

Hikâye biyolojiden çok felsefede ve dilde yaşamını sürdürüyor. Felsefeci Laurence Goldstein'ın 2000'de Analysis dergisinde yayımlanan "How to boil a live frog" (Canlı bir kurbağa nasıl haşlanır) başlıklı makalesi, konuyu eski bir bilmece olan yığın paradoksuyla birlikte ele alır: bir kum yığınından taneleri birer birer alırsanız, yığının "yığın" olmaktan çıktığı belirli bir an var mıdır?

Ortada kalan soru, aslında Scripture'ın sorusu: değişim ne kadar yavaş olursa fark edilmez hâle gelir? 19. yüzyıl laboratuvarları bunun kurbağa sinirleri için bir eşiği olduğunu düşündü; bugünkü ölçümler ise sağlıklı ve kaçabilecek durumdaki bir kurbağanın ısınan sudan çıktığını gösteriyor. Uç yavaşlıktaki eski deneyleri bugünün yöntemleriyle yineleyen bir çalışma, bu yazı için yapılan taramada bulunamadı. Bu yüzden en doğru özet belki şu: kurbağa için hikâye büyük ölçüde yanlış, ama hikâyenin dayandığı "yavaş değişim fark edilmez mi" sorusu bir yüzyılı aşkın süredir tartışılıyor.

Fotoğraf: James Lee FormerIP at en.wikipedia, CC BY 2.0, Wikimedia Commons