Kompost yığınının sıcak, cansız ortamında, minik yuvarlak kurtlar bakterilerle ziyafet çeker. Ancak bu mikroplardan bazıları toksin üretir ve solucanlar bunlardan kaçınır. Laboratuvarda bilim adamları, yuvarlak kurtların neyin akşam yemeğini nasıl anladıklarını ve neyin tehlikeli olduğunu nasıl anladıklarını merak ediyorlar. Bir mikrop türü olan Pseudomonas aeruginosa, onları güvenilir bir şekilde aceleyle gönderir.
Ama Caenorhabditis elegans türünün ortak laboratuar hayvanları olan solucanlar bunu nasıl biliyorlar? Yale Üniversitesi’nde hücresel ve moleküler fizyoloji alanında yüksek lisans öğrencisi olan Dipon Ghosh, bunun bakteriler tarafından üretilen toksinleri algılayabildikleri için mi olduğunu merak etti. Veya P. aeruginosa paspaslarının parlak bir mavi tonu olması gerçeğiyle bir ilgisi olabilir mi?
Yuvarlak kurtların gözleri, ışığı ve hatta ışığa duyarlı proteinler için bilinen genlerden herhangi birini açıkça algılayan hücrelere sahip olmadığı düşünüldüğünde, bu biraz zor görünüyordu. Yine de hipotezi test etmek için bir deney kurmak zor değildi: Şu anda Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Ghosh, P. aeruginosa’nın yamalarına bazı solucanlar koydu. Sonra ışıkları söndürdü.
Danışmanı Michael Nitabach’ı şaşırtacak şekilde, solucanların bakterilerden kaçışı karanlıkta önemli ölçüde daha yavaştı, sanki görememek yuvarlak kurtların tehlikede olduklarını fark etmelerine engel oluyordu.
Yale Tıp Fakültesi’ndeki davranışı yönlendiren nöral devrelerin moleküler temelini inceleyen Dr. Nitabach, “Bana ilk deneylerin sonuçlarını gösterdiğinde şok oldum” dedi.
Science dergisinde Perşembe günü yayınlanan bir makalede ayrıntılı olarak açıklanan bir dizi takip deneyinde, Dr.Ghosh, Dr. Nitabach ve meslektaşları, bazı yuvarlak kurtların bu ayırt edici pigmente net bir şekilde tepki verdiğini, onu algıladıklarını – ve ondan kaçtıklarını – faydası olmadan bilinen herhangi bir görsel sistem.
Bu algısal başarıyı nasıl başardıkları bir sır olarak kalmaya devam ediyor, ancak bulgular, solucanların bir tür renkli görüş elde etmek için diğer hücresel uyarı sistemlerini hacklemiş olabileceklerini gösteriyor.
Dr. Ghosh’un deneysel kurulumu. Kredi. . . Eugene L.Q. Lee
C. elegans gibi nematodlar, ultraviyole ışığa ve görünür ışığın belirli dalga boylarına karşı bir tiksintiye sahiptir, geçmiş çalışmalar göstermiştir ki, çok fazla ışık solucanların yaşam sürelerini etkileyebilir. Araştırmacılar genellikle bu davranışı güneş ışığına stresli bir şekilde maruz kalmaktan kaçınmanın bir yolu olarak düşündüler.
Ancak yiyecek arama davranışlarını yönlendirmek için rengi kullanmak – bu yeni bir fikirdi. Bakterinin renginin değiştirilmesinin bir etkisi olup olmayacağını görmek için Dr. Ghosh, solucanları mavi yerine bej olan mutasyona uğramış bir P. aeruginosa türü üzerine koydu.
Bu sefer, solucanlar laboratuvarda ister aydınlık ister karanlık olsun, daha hızlı uzaklaşmadı. Bu, bakterinin renginden fazladan ipucu almadıklarını gösteriyordu.
Ayrıca mavi pigmenti – piyosiyanin adı verilen bir toksin – solucanlar için ortak bir besin kaynağı olan E. coli üzerine koydu. Ancak bakterilerle ziyafet çekmek yerine, iyi aydınlatıldıklarında mikroplardan hızla kaçtıklarını gördü.
Diğer deneyler, solucanların renk olmadan toksinle ilgili hoş olmayan bir şey algılayabildiklerini, ancak mavi göründüğünde gerçekten hareket ettiklerini ortaya koydu.
Araştırmacılar düzinelerce yuvarlak solucan suşunu test ettiler ve bazılarının maviye yanıt vermediğini, bazılarının buna aşırı derecede duyarlı olduğunu ve doğru renkli ışık parlıyorsa zararsız bir E. coli mat bıraktığını buldular.
Gözsüz yaratıkların bunu nasıl algıladıklarını anlamaya çalışan araştırmacılar, renge güçlü tepki veren solucanların genomlarını görmezden gelenlerle karşılaştırdılar. Davranışla ilişkili olan genomların birkaç bölgesini saptayabildiler.
Ardından, canlıların renk algılama yeteneklerinin etkilenip etkilenmediğini görmek için bu bölgelerdeki genlerde mutasyonlara sahip solucanlar tasarladılar. Aslında, mutasyona uğradıklarında solucanların davranışını etkiliyor gibi görünen iki geni, jkk-1 ve lec-3’ü ortaya çıkardılar.
Görme ile bariz bir bağlantısı olmayan proteinleri kodlayan bu iki genin, solucanların esrarengiz yetenekleriyle nasıl bağlantı kurduğu hala bilinmemektedir. Solucanın nöronlarına ulaşana ve yaratığı hareket ettirene kadar bölgede mavi bir şey olduğu mesajını birinden diğerine ileten uzun bir protein tugayının parçası olabilirler.
Dr. Ghosh, proteinlerin geçmişte, insan ve fare hücrelerindeki ultraviyole ışık gibi stres etkenlerine hücresel yanıtlarda işaretlendiğini söylüyor.
Araştırmacılar, yuvarlak solucanların rengi nasıl algıladıklarını ortaya çıkarabilirlerse, şaşırtıcı bir davranışa dair yeni bir kavrayışa sahip olacaklar ve geleneksel bir görsel sisteme sahip olmayan organizmaların hala görünür ışığı nasıl algılayabileceğine dair bir kavrayışa sahip olacaklar. Streslerden kaçınmanın evrimsel olarak eski bir yolu da mavi renge ayarlanmış olabilir.
