Yiyerek öğrenen solucanlar: 60 yıllık hafıza deneyi Harvard'da neden çöktü?

Kış ortası, Boston'daki Charles Nehri buz tutmuş. Harvard Üniversitesi'nde araştırma görevlisi olan Zachary Kelso, elinde bir çekiçle buzu kırıp altındaki taşların arasında birkaç milimetrelik yassı solucanlar arıyor. Quanta Magazine'e anlattığına göre o an aklından geçen şuymuş: "Buzu çekiçle kırdığım için deli gibi görüneceğim."

Kelso'nun aradığı canlı, tatlı sularda yaşayan ve ikiye bölününce her iki parçası da eksiksiz bir bireye dönüşebilen planaryalar. Amacı ise bilim tarihinin en tuhaf iddialarından birini sınamak: 1960'larda Amerikalı psikolog James V. McConnell, eğitilmiş planaryaları öğütüp eğitimsiz olanlara yedirdiğinde, yiyen solucanların öğrenilmiş tepkiyi devraldığını ileri sürmüştü.

Kelso ve laboratuvar arkadaşlarının nisan 2026'da bioRxiv'de yayımladığı ön baskının (henüz hakem denetiminden geçmemiş makale) sonucu ise beklenmedik bir yerden geldi. Ekip hafıza aktarımına sıra gelmeden ilk basamakta takıldı: hangi yöntemi denerlerse denesinler, solucanlara en temel şeyi bile öğretemediler.

Işık, elektrik ve büzülen bir solucan

Hikâyenin başlangıcı 1955. O yıl Robert Thompson ile James McConnell, planaryalarda klasik koşullanma gösterdiklerini bildirdi. Klasik koşullanma, Pavlov'un köpeğini hatırlatan öğrenme biçimidir: tek başına anlamsız bir uyaran (ışık), tepki doğuran ikinci bir uyaranla (hafif elektrik akımı) defalarca eşleştirilir. Akım verilince büzülen solucan, bir süre sonra yalnız ışığı görünce de büzülmeye başlarsa "öğrenmiş" sayılır.

McConnell, 1963'ten 1988'e kadar profesörlük yaptığı Michigan Üniversitesi'nde bu düzeneği bir adım ileri taşıdı. Eğitilmiş solucanları ikiye böldü; kafadan yeni gövde, kuyruktan yeni kafa ve beyin çıktı. Kuyruktan gelişen solucanların da eğitimi hatırlıyor göründüğünü bildirdi. Hafıza beyinde değilse neredeydi?

Cevap arayışı onu 1962'deki ünlü makalesine götürdü. McConnell'in Journal of Neuropsychiatry'de yayımlanan çalışmasına göre, koşullanmış planaryalardan yapılan püreyi yiyen solucanlar ışık tepkisini kontrol grubundan daha hızlı edindi. McConnell bunu hafızanın kimyasal bir temeli olduğuna, taşıyıcının da RNA olduğuna yordu. Bu fikir literatüre "hafıza RNA'sı" diye geçti.

Mizah dergisi kılığında bir bilim dergisi

McConnell sıradan bir akademisyen değildi. Bilimkurgu öyküleri yazmış, ders kitabı hazırlamıştı. Planarya çalışmalarını yaymak için The Worm Runner's Digest adlı bir dergi çıkardı; Sam Gershman, Quanta'ya derginin havasını "Mad Magazine ile ciddi bir bilim dergisinin karışımı gibi" diye tarif ediyor. Quanta'ya göre dergi en parlak döneminde yaklaşık 2.500 aboneye ulaştı.

Benzer bir kimyasal hafıza fikri memelilere de taşındı. Nörobilimci Georges Ungar, karanlık kutuya girdiğinde elektrik akımıyla karşılaşan ve bu yüzden karanlıktan kaçmayı öğrenen sıçanların beyin özütünü eğitimsiz farelere enjekte etti; fareler de karanlıktan kaçınır gibi göründü. Ungar sorumlu molekülü ayırdığını açıkladı ve ona "karanlık korkusu" anlamına gelen skotofobin adını verdi. Bugün skotofobin, kendisine yüklenen etkiyi gösteremeyeceği kabul edilen, geçmişte kalmış bir kavram olarak anılıyor.

Planarya cephesinde de işler bozuldu. Bağımsız laboratuvarlardan gelen tekrar denemeleri giderek boş çıktı; McConnell'in sonuçları başkaları tarafından tam olarak tekrarlanamadı. McConnell laboratuvarını 1971'de kapattı. 1985'te adına gönderilen, el yazması kılığındaki bombalı bir paket asistanının elinde patladı ve McConnell'in işitmesine kalıcı zarar verdi; paketi gönderen, sonradan "Unabomber" diye tanınan Ted Kaczynski'ydi. McConnell 1990'da Ann Arbor'da hayatını kaybetti.

Bilim tarihçileri Harry Collins ve Trevor Pinch, alanın akıbetini şöyle özetlemişti: Hafıza aktarımı hiçbir zaman tam olarak çürütülmedi; yalnızca bilimsel hayal gücünü meşgul etmeyi bıraktı.

Harvard ekibi ne yaptı?

Harvard Psikoloji Bölümü ve Beyin Bilimi Merkezi'nden Zachary S. Kelso, Madeleine C. Snyder ve Samuel J. Gershman, işe hafıza aktarımından değil, onun dayandığı temelden başladı: Planaryalar gerçekten koşullanabiliyor mu? Snyder, Quanta'ya amaçlarını şöyle anlatıyor: "Bu son derece değişken hayvanlarda hafızayı yöneten devreleri inceleyebilmek için sağlam bir öğrenme zemini istiyorduk."

Ekip, 1960'ların iki farklı eğitim yöntemini ayrıntısıyla yeniden kurdu. Birincisi Allan Jacobson'ın protokolüydü: 3 saniyelik beyaz ışık, son saniyesinde 1 saniyelik elektrik akımıyla eşleştiriliyor, iki güne yayılmış 25'er denemelik 10 blokta toplam 250 deneme yapılıyordu. Jacobson zamanında, en katı ölçütlerle bile planaryalarda klasik koşullanmanın kesin biçimde gösterildiğini söylemenin makul olduğunu yazmıştı. İkinci yöntemde ise 30 saniyelik mavi ışık ve 3 saniyelik akım dört gün boyunca günde altı kez veriliyordu.

Solucanlar tek bir kaynaktan da gelmedi. Ön baskıya göre ekip iki tür kullandı: Girardia dorotocephala ve laboratuvarlarda yaygın olan Schmidtea mediterranea. Girardia'nın dört ayrı kökeni denendi: bir biyoloji malzemesi şirketinin Kuzey Carolina'dan topladığı solucanlar, Tufts Üniversitesi'nden Michael Levin'in laboratuvar soyu, Berkeley kampüsünden toplananlar ve McConnell'in solucanlarını aldığı tahmin edilen Ann Arbor yakınlarındaki Huron Nehri'nden getirilenler. Kelso, Quanta'nın aktardığına göre, Michigan göllerinde dizlerine kadar suya girip eski bir rehber kitabın haritalarını izlemiş; McConnell'in eski av sahasından tüpler dolusu solucanla dönmüş ama "aralarında tek bir öğrenen bile" çıkmamış.

Her deneyde bir de sahte koşullanma grubu vardı. Bu gruptaki solucanlar aynı sayıda ışık ve akım alıyor ama ikisi rastgele zamanlarda, birbirinden bağımsız veriliyordu. Böylece "solucan ışıkla akımı ilişkilendirdi mi, yoksa sürekli uyarılmaktan genel olarak tetikte mi?" sorusu ayrılabiliyordu.

Sonuç: öğrenme yok, üstelik ölçüm de güvenilmez

Jacobson protokolünde eşleştirilmiş grup ile sahte koşullanma grubu arasında anlamlı bir fark çıkmadı. Daha da çarpıcısı, ışığa verilen büzülme tepkileri günler ilerledikçe artmadı, azaldı. Öğrenen bir hayvanda tersi beklenirdi. İkinci yöntemde, ışık eşliğinde dönme ya da büzülme sayısında da yukarı doğru bir eğilim görülmedi. Ek olarak denenen morötesi ışık ve su darbesi gibi farklı uyaran eşleşmeleri de sağlam bir öğrenme izi vermedi. İki tür ve üç Girardia soyu arasında da fark bulunmadı.

Ekip burada durmadı ve eski deneylerin zayıf noktası olabilecek yere, gözle puanlamaya baktı. 1960'larda bir solucanın "büzüldüğüne" araştırmacı bakarak karar veriyordu. Harvard ekibi videoları birden çok kişiye, hangi solucanın hangi gruptan olduğunu bilmeden puanlattı. Sonuç düşündürücüydü: Puanlayıcılar, akım anındaki belirgin büzülmelerde yüzde 86,78 oranında uyuşurken ışık sırasındaki büzülmelerin zamanlamasında ancak yüzde 28,15, dönmelerde yüzde 15,14 oranında tam uzlaştı. Yazarlar bunu, planarya hareketlerinin elle değerlendirilmesinin güvenilir olmadığının işareti olarak yorumluyor.

Bu öznelliği ortadan kaldırmak için ekip insan gözünü devreden çıkaran bir bilgisayarlı görü düzeneği kurdu. Meta'nın Segment Anything modeliyle her karede solucanın silueti çıkarıldı; alan, çevre, basıklık gibi on biçim özelliği ölçüldü ve ışık yanarken ile sönükken bu değerlerin farklılaşıp farklılaşmadığına bakıldı. Makine de aynı sonuca vardı: öğrenme izi yok.

Peki eski laboratuvarlar ne gördü?

Kelso ve Snyder, McConnell'in laboratuvarında çalışmış, bugün emekli olan Daniel ve Reeva Kimble çiftini Oregon'daki evlerinde ziyaret etti. Quanta'nın aktardığına göre çift, The Worm Runner's Digest'in bütün basılı arşivini bodrumlarındaki bir kutuda saklıyordu ve 1960'lardaki koşullanma deneylerinin işe yaradığından kesinlikle emindi.

Ön baskının yazarları ise başka açıklamalar öne sürüyor:

• Gözlemci yanlılığı: Ne görmeyi beklediğini bilen biri, sıradan bir dönüşü ışığa verilmiş bir büzülme olarak puanlayabilir. Harvard'daki uzlaşma oranları, bu ayrımın deneyimli gözler için bile zor olduğunu gösteriyor.
• Duyarlılaşma: Sürekli uyarılan bir hayvan genel olarak daha tepkili hâle gelir. Bu, ilişkilendirme olmadan da öğrenme gibi görünebilir.
• Yayın yanlılığı: Yazarlara göre The Worm Runner's Digest'te başarılı sonuçlar başarısızlara karşı yaklaşık dörde bir oranında öne çıkıyordu; pek çok olumsuz sonuç ise hiç yayımlanmadı. Dönemin bir derlemesi 36 başarılı koşullanma bildirimine karşı yalnız yedi yayımlanmış başarısızlık sayıyordu.
• Belirsiz yöntem: Yazarlar, planaryaların nasıl güvenilir biçimde eğitileceğine dair belirsizliklerin o dönemde hiçbir zaman giderilmediğini not ediyor.

Akla gelen bir başka ihtimal, solucanların altmış yılda kirlilik ya da genetik sürüklenme yüzünden değişmiş olması. Gershman bunu pek olası bulmuyor ve Quanta'ya şöyle soruyor: "Bir grup araştırmacının bu çalışmaları tam da bu olgunun yaşandığı döneme denk getirmiş olma ihtimali nedir?"

Hafıza aktarımı fikri ölmedi, adres değiştirdi

İşin ilginç yanı, McConnell'in sezgisi başka canlılarda yeniden gündeme geldi. 2013'te Tufts Üniversitesi'nden Tal Shomrat ve Michael Levin, bilgisayarlı bir eğitim düzeneğiyle yassı solucanlarda uzun süreli hafıza gösterdiklerini ve başı kesilip yeniden büyüyen solucanların eğitimin izini koruduğunu Journal of Experimental Biology'de bildirdi.

2018'de UCLA'dan David Glanzman'ın ekibi, eNeuro dergisinde, hassaslaştırma eğitimi almış deniz salyangozlarının (Aplysia californica) sinir sisteminden çıkardıkları RNA'yı eğitimsiz salyangozlara enjekte etti. Alıcıların savunma amaçlı sifon çekme refleksi, eğitilmiş hayvanlarınki gibi güçlendi. Ekip, DNA metilasyonu engellendiğinde bu etkinin ortadan kalktığını da gösterdi; yani aktarım, genlerin açılıp kapanmasını düzenleyen epigenetik bir mekanizmaya bağlı görünüyordu.

Princeton'dan genetikçi Coleen Murphy'nin grubu ise 2021'de, 302 nörona sahip mikroskobik yuvarlak solucan Caenorhabditis elegans'ın, hastalık yapan bir bakteriden kaçınmayı öğrenmiş hemcinslerinin püresini yiyerek, hatta yalnız o pürenin içinde yüzerek aynı kaçınmayı edinebildiğini bildirdi. Aktarımı taşıyan aday, Cer1 adlı bir retrotranspozon (genom içinde kendini kopyalayabilen DNA parçası) oldu. Quanta'ya göre Hindistan Bilim Enstitüsü'nden bir ekip de eğitilmiş C. elegans'ların, genetik bilgi taşıyan küçük yağ kesecikleri salarak eğitimi eğitimsiz olanlara geçirebildiğini öne süren bir makale yayımladı.

Bu çalışmaların hiçbiri McConnell'i haklı çıkarmıyor; her biri farklı bir canlıda, farklı bir tepkiyle, sınırlı koşullarda ortaya konmuş bulgular ve kendi tekrar sınavlarını henüz tam olarak vermiş değiller. Ama fikrin kendisinin, yani hafızanın bir kısmının sinapslar dışında, moleküllerde de iz bırakabileceği düşüncesinin, yeniden ciddiye alındığını gösteriyorlar.

Sırada ne var?

Harvard ekibinin bulgusu bir ön baskı; hakem denetiminden geçmedi ve başka laboratuvarların aynı sonuca varıp varmayacağı bilinmiyor. Yazarlar planaryaların öğrenemediğini kanıtladıklarını iddia etmiyor; klasik koşullanma yoluyla ilkel öğrenmeyi ve hafızanın moleküler temelini incelemek için bu solucanların uygun olup olmadığından şüphe duyulması gerektiğini söylüyor. Levin'in 2013'teki düzeneği gibi başka türden öğrenme görevleri ayrı bir soru olarak duruyor.

Gershman ise yönünü değiştiriyor. Quanta'nın aktardığına göre laboratuvar, ikiye bölününce yenilenemeyen ama öğrendiği tutarlı biçimde gösterilmiş olan C. elegans üzerinde yeni deneylere başladı. Gershman temkinli biçimde iyimser; yine de ekledi: "Umarım yeni bir tavşan deliğine dalmıyoruzdur."

Geriye, belki de en ilginç soru kalıyor. Kesilince yeniden büyüyen, yarısı koparılınca kaybını tamamlayan bir hayvanın, geçmişte başına geleni hatırlamaya ihtiyacı var mı? Altmış yıl önce McConnell'in sorusu "hafıza nerede saklanıyor?" idi. Bugün ilk sorulması gereken, bu solucanların hiç öğrenip öğrenmediği gibi görünüyor.

Fotoğraf: Eduard Solà, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons