Kuşlarda: Bir Protein, Baharı Haber Veriyor

Saka Kuşu(Carduelis carduelis)

Kuşlarda keşfedilen bir proteinin, onlara baharın geldiğini anlamalarını sağladığı sanılıyor. Kuşların dünyasında zamanlama her şeydir. Örneğin kargalar, şubatta ya da martta üremek zorundadır. Yavrularını, o aylarda nemli ve yumuşak olan toprağı kazarak buldukları solucanlarla besler. Saka kuşu ise bundan aylarca sonra ürer çünkü daha erken dönemlerde bulunmayan tohumlarla beslenir. İngiltere'deki Oxford Üniversitesi'nde sinirbilim araştırmacısı olan ve çalışmayı yöneten Russel Foster, kuşlardaki üreme davranışlarını tetikleyen şeyin, uzayan günler olduğunu söylüyor.

Peki ancak kuşlar, günlerin uzadığını nasıl anlıyor? 1930'larda yapılan çalışmalar, bilmecenin cevabının gözlerde değil, beynin derindeki bir bölgesi olan hipotalamusta yattığını ortaya koydu. Fransız bilim insanları bunu gösterebilmek için gözleri kör edilen ördeklerin hipotalamuslarına cam çubuklar yerleştirerek beynin bu bölgesini yapay olarak ışıklandırdı. Ördeğin beynini, bahardakine yakın gündüz sürelerine maruz bırakmak, testislerde büyümeyi tetikledi. Buna karşılık, kıştaki gündüz sürelerinin bir etkisi olmadı.

Foste, mevsimsel bir algılayıcının beynin derinlerinde bulunmasının birçok açıdan mantıklı geldiğini söylüyor. Kuşların kafatasları, o kadar ince ve beyinleri o kadar küçükki ışık iç taraflardaki hücrelere kadar nüfuz edebiliyor. Üstelik Foster'ın dediğine göre ışık algılayıcı, hipotalamusta üreme sistemini düzenleyen kısımlara da yakın bir konumda. Her ne kadar daha önce yapılan bu çalışmalar ışık algılayıcının yerini yaklaşık olarak işaret ettiyse de, bu algılayıcının ne olduğunu yıllarca kimse
anlayamadı. Foster ve ekibinin, 1997'de somon balığının gözlerinde bulduğu ve kadim omurgalı opsini (VA opsin) olarak adlandırdığı bir protein, bu konuda yeni bir ipucu oldu. Çünkü bu protein aynı
zamanda balık beyninde de bulunuyordu.

Foster'ın anlattığına göre araştırmacılar çok heyecanlandı ve bu proteinin, kuş, sürüngen, amfibi ve balık beyinlerinde bulunan ışık algılayıcısı olduğunu düşündü. Ancak sonraki on yıl boyunca diğer omurgalılarda VA opsinin varlığına dair hiçbir kanıt bulunamadı. Yine de Foster ve çalışma arkadaşları vazgeçmedi ve sonunda da bunun ödülünü aldılar.

Kuşlardaki bu proteini bulabilmek için araştırmacılar, tavuk genomunda, zebra balığındaki VA opsin geninin DNA dizilimine benzer DNA dizileri aradı. Sonunda da %70 oranında benzer bir genom bölgesi
buldular. Üstelik de bu gen, tavuğun hem gözünde hem de beyninde ifade ediliyordu (genden ilgili protein üretiliyordu.) Yine de Foster ve ekibi, VA opsin geninin tavuktaki versiyonunun, ışığa duyarlı
bir molekül kodlayıp kodlamadığını bilmiyordu. Bu yüzden de fare sinir hücrelerine gen aktarımı yaparak bu genin kodladığı proteinin, fare sinir hücrelerinde üretilmesini sağladılar. Gerçekten de bu
hücreler ışığa duyarlı hale geldi, ışığa karşı elektrik sinyalleri üretti.

Işığa duyarlı hücrelerin, kuşun tam olarak neresinde bulunduğunu anlamak içinse araştırmacılar VA opsin proteinine bağlanan antikorlar üretti. Foster, antikorların, tavuk ve bıldırcın beyinlerinde, hipotalamustaki sinir hücrelerine gayet belirgin şekilde bağlandığını söylüyor. Foster, bu bölgenin, tam da önceki tüm çalışmalarda bir ışık algılayıcısı bulunması gerektiği düşünülen bölge olduğunu belirtiyor.

İngiltere'deki Edinburgh Üniversitesi'nde kuş biyoloğu olan Peter Sharp, araştırmayı oldukça ikna edici buluyor ancak VA opsinin şu anda ancak "beynin içindeki ışık algılayıcısı" olmaya aday bir protein
olarak nitelenebileceğini söylüyor. Sharp, gizemin tamamen çözüldüğünü söylemeye yanaşmıyor:

"Şu an asıl sorun, nihai ispatın yapılmamış olması. Bir şekilde proteini ortadan kaldırdıklarında, kuşların, günlerin uzadığını ve baharın yaklaştığını anlayamaz hale geldiğini göstermeleri gerekiyor."

Güncelleme: 14/09/2009
Kaynak: "Birds' Light Meter Discovered", sciencenow.sciencemag, (İlay Çelik, Bilim ve Teknik, Eylül, 2009), 07/08/2009.