Tek Hücrelilerin Hücre İçi Hafıza Mekanizmaları

Öğrenme tipik olarak çevre hakkında bir tür bilgi depolanmasını gerektirir, bu nedenle tek hücrelilerde anıların oluşmasını sağlayan olası mekanizmaların bulunması gerekti. Araştırmacılar ”Tek hücreli organizmalardaki mekanizmaları ortaya çıkarırsak, aynı mekanizmaları çok hücreli organizmalarda da işe yarar halde bulabiliriz” diyerek, bu gizemli tek hücrelerinin dünyasını daha çok karıştırmaya başladılar.

Paramecium için örneğin, GABA çok hücreli hayvanlarda çalışılmış nörotransmitter için belli uyaranlar ve görüntüler reseptörlerine karşılık olarak kalsiyum bazlı aksiyon potansiyelleri üretir. Bu nedenle bilimsel olarak “yüzme nöron” adı ile geçer. Gunawardena ve diğer araştırmacıların peşinde olduğu evrensel hücre içi bilgi depolama türü, bir organizmanın yaşamı boyunca üretilen ve değiştirilen RNA’dır. 

Görsel.1: C. elegans

Şu an da  Coleen Murphy’nin Princeton Üniversitesi’ndeki araştırma grubu bakterilere maruz kaldıktan sonra çevresindeki tehlikeli bakterilerden kaçınmayı öğrenebilen yuvarlak kurt olan C. elegans üzerinde çalışıyor. Ekip, belirli bir bakteriyle karşılaşmamış bir solucanın, yine bulunan solucanların ezilmiş bitlerine maruz kaldıktan sonra bundan kaçınmayı öğrenebileceğini bildirdi. Araştırmacılar, RNA’lar içerdiği görülen küçük parçacıkları dizileme için yeterli genetik materyal olmamasına rağmen transfer için kritik bir öneme sahip olduğunu belirtti.

Kaliforniya Üniversitesi’nden (UCLA) David Glanzman liderliğindeki bir başka ekip, birkaç yıl önce RNA’nın bir tür deniz salyangozu türü olan Aplysia californica‘nın bazı anılar taşıdığına dair kanıtlar buldu. Bu canlının deneyin de ekip, elektrik çarpması yaşayan salyangozlardaki sinir hücrelerinden RNA’yı çıkardı ve bu RNA’yı geçirmemiş salyangozlara enjekte etti. Enjeksiyonu aldıktan sonra, alıcı salyangozlar, tıpkı donörleri gibi, daha temkinli davrandılar ve bir araştırmacı tarafından vurulduktan sonra, sarsılmamış salyangozlardan RNA enjeksiyonu alan hayvanlara kıyasla daha uzun süre korkma davranışları sergiledi. Dahası, kültürlü Aplysia şok salyangozlarından RNA ile muamele edilen sinir hücreleri, şoklanmamış salyangozlardan RNA ile muamele edilen hücrelere göre bir elektrik akımıyla daha kolay uyarıldı !

Görsel.2: Aplysia californica

Gershman, çeşitli öğrenme görevleri sırasında omurgalılarda DNA metilasyon modellerinde veya histon modifikasyonlarında değişiklikler gösteren bir avuç çalışma olduğunu belirtiyor, ancak bu epigenetik değişikliklerin tipik olarak sinirbilimciler tarafından oluşumunda destekleyici bir rol aldığını belirtiyor.

Dussutour, ekibinin bu fikirleri tek hücreli organizmalarla ilgili çalışmalara uyarlamayı umduğunu ve şu anda RNA temelli mekanizmaların cıvık mantar alışkanlığının altında yatıp yatmayacağını görmek için moleküler biyologlarla işbirliği yapıyorlar. Diğer araştırmacılar, farklı hücresel makine parçalarında yapılan fiziksel değişikliklerin tek hücreli bellek oluşumu için nasıl fırsatlar sağlayabileceği konusunda hipotezler geliştirmeye devam ediyor. Olası mekanizmalar arasında hücre iskeletindeki değişiklikler ve enzimatik fosforilasyon ve hücre içi proteinlerin defosforilasyon döngüleri olabilir!

Tek hücreli öğrenme mekanizması olarak, hücresel bileşenlerde fiziksel modifikasyonlara ihtiyaç duymadan meydana gelen değişiklikler “donanım değişiklikleri” gibi dursa da “yazılım değişiklikleri” olarak da adlandırılabilir. Tufts Üniversitesi’ndeki araştırma ekibi, bireysel hücrelerde gen ekspresyonunu kontrol eden gen düzenleyici ağlar üzerinde çalışıyor. Bu ağların yanıtlarını belirli uyaranların veya girdilerin, altta yatan fiziksel değişiklikler gerektirmeden nasıl değiştirebileceğini araştırdı. Böyle bir ağın en basit versiyonunda, genlerin diğer genlerle etkileşimler veya dış çevreden gelen uyaranlar tarafından etkinleştirildiği veya etkisizleştirildiği varsayıldı. Bellek, ağdaki genlerin mevcut durumu, şimdiye kadar meydana gelen tüm etkileşimlere ve girdilere bağlı olduğu için ortaya çıkar. Ekibin üzerinde çalıştığı bazı durumlarda, bu ağın belirli ilişkileri öğrenmek ve gelecekteki davranışını uyarlamak için eğitilebileceği anlamına geliyor.

Bazı sinirbilimciler için, bu veya diğer hücre içi bilgi depolama mekanizmaları, hafıza ve öğrenmenin insanlarda nasıl çalıştığına dair daha geleneksel, çok hücreli teorilere bir alternatif veya en azından bir tamamlayıcı bile sunabilir. Sinaptik plastisite teorisi olarak bilinen öncü fikir, hatıraların nöronlar arasındaki bağlantılarda depolandığını ve öğrenmenin bu bağlantıların göreceli gücündeki değişikliklerden kaynaklandığını savunuyor.

Kaynaklar

Kaynak.1 Kaynak.2 Görsel.1 Görsel.2

Bu içeriği paylaşın
Yazar hakkında

Öykü Özkul

Marmara Üniversitesi Biyoloji Bölümü 3.sınıf lisans öğrencisiyim. Marmara Üniversitesi Biyolojik Bilimler Kulübü Yönetim Kurulu'nun sekreteri olarak aktif rol almaktayım. Ulu Önder Mustafa Kemal Atatürk'ün ''Dünyada her şey için, medeniyet için, hayat için, muvaffakiyet için en hakiki mürşit ilimdir , fendir. İlim ve fennin haricinde mürşit aramak gaflettir, cehalettir, dalalettir.'' sözünü benimsemiş, ülkem adına iyi bir bilim insanı olmak için çalışıyorum.

Yorumlar

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.