in

HavalıHavalı EntellektüelEntellektüel ÇılgıncaÇılgınca ÇalışkanÇalışkan ŞaşkınŞaşkın Sevgi DoluSevgi Dolu

Tat Hücrelerinden Besin Kaynaklarını Arama Stratejisine Denetim

Tat hücreleri Caenorhabditis elegans’ın tüm besin kaynağını arama stratejilerini nasıl kontrol edebilir?

Giriş

Tat hücreleri Caenorhabditis elegans‘ın tüm besin kaynağını arama stratejilerini nasıl kontrol edebilir?

Sinirbilimciler, bir nematod (yuvarlak) solucanın nasıl besin kaynaklarını aradığını açıklaması için bir bilgisayar modeli geliştirdiler ve tek beyin hücrelerinin hem çevreyi algılayabildiğini hem de Caenorhabditis elegans‘ın tüm besin kaynaklarını arama stratejilerini nasıl kontrol edebildiğini ortaya koydu.

Leeds Üniversitesi ve Rotterdam’daki Erasmus Üniversitesi Tıp Merkezi‘nden de bir bilim insanın ekipte yer aldığı çalışmada, mikroskobik nematod türleri olan Caenorhabditis elegans yer aldı. Communication Biology dergisinde yayınlanan yakın tarihli bir makalede, araştırmacılar, C.elegans‘ın duyu hücrelerinin yalnızca çevreden sinyaller almakla kalmayıp, aynı zamanda C.elegans‘ın hareketini belirleyen karar verme sürecini yönlendirmek için bu bilgiyi işlediğini gösteriyor.

Günümüze gelene kadar, bilim insanları genel olarak C.elegans’ın duyusal hücrelerinden gelen bilgilerin, karar vermek ve davranışları kontrol etmek için beyni diğer devrelerine gönderildiğine inanıyorlardı.

Leeds Üniversitesi’nde hesaplamalı sinirbilimci ve aynı zamanda bu makalenin de ortak baş yazarı olan Profesör Netta Cohen şunları söyledi:

Sonuçlarımız şaşırtıcıydı, hücrelerin Tuz tadımının besin kaynaklarını arama için çok karmaşık bir stratejiyi desteklediği basit mekanizmalar bulduk.

Arama Modeli

C.elegans türleri topraktaki çürüyen bitki örtüsündeki bakterilerle beslenir. Bu besin parçaları farklı boyutlarda ve biraz ayrı olabilir, bu nedenle nematod solucanı kolonileri “patlamaya veya çökmeye” mazuriyeti varlığına eğilimli olacaktır. Bireysel bir hayvan için başarılı besin kaynaklarını arama, bir ölüm kalım meselesidir.

Hayatta kalma şansını artırmak için nematod solucanı, besin kaynaklarını bulmak için bir alanı rastgele çaprazlayacağı bir besin kaynaklarını arama stratejisi geliştirdi: besin bulamazsa, hayvan olası besinlerle diğer alanları aramak için uzaklaşacaktır.

Araştırmacılar yaptığı deneylerin sonucunda nematod solucanının tat sensörlerinin çevreden gelen bilgileri nasıl işleyerek besin kaynaklarını arama davranışını yönlendirdiğini açıklayan bir model geliştirdiler.

Nematod solucanının topraktaki tuz tadını “navigasyon işaretleri” olarak kullandığına, onlara doğru ilerlediğine ve daha sonra besin bulunamazsa onlardan uzaklaştığına inanıyorlar.

Tuzun İlgisini Çektiği Duyusal Hücreler

C. elegans‘ın sinir sistemini incelediğimizde, tuza karşı uyarılan iki tat hücresi de dahil olmak üzere 302 hücre içerir. Bu duyusal hücreleriden 2’si farklı tepki verir: iki tat hücresinden biri tuz konsantrasyonu arttıkça uyarılır, diğeri ise tuz kontrasyonu azaldıkça uyarılır.

Rotterdam’daki Dr. Gert Jansen liderliğindeki araştırma ekibinin, bu duyusal tat hücrelerinden birinin aktif olduğunda, diğerinin “uykuda” olduğunu keşfetmesi bu çalışmanın başlangıç noktasıdır.

Profesör Cohen ise bu durumu şöyle açıklıyor:

Bir nematod solucanı tuzlu bir ortamı ilk algıladığında, artan tuz konsantrasyonlarına duyarlı duyusal hücre uyarılır ve C.elegans’ı tuz rezervine yönlendirmek için ihtiyaç duyduğu tüm bilgileri sağlar

Ancak C.elegans kısa sürede (1-2 dk gibi) beslenmek için kaynak bulamazsa, duyusal hücre duyarsızlaşır. Bu arada, tuz konsantrasyonu azaldığı için uyarılan diğer tat hücresi aktif hale gelir ve C.elegans’ı tuzda tutmaya yardımcı olan keskin dönüşlere neden olur. Sonuç olarak, C.elegans tercihen daha büyük tuz rezervlerini keşfetmesidir.

Her iki duyu hücresi de Nematod solucanının tuz rezervi üzerinde kalmasını sağlamak için çalışır. Ama besin bulamazsa ne olur? Dr. Gert Jansen ve ekibi, C.elegans tuza maruz kaldığında tuz algılamak için alternatif olarak iki duyu hücresi daha eklendiğini keşfetti.

Başlangıçta, Nematod solucanını ortamdaki tehlikelere karşı bu alternatif ek 2 duyusal hücrelerin uyardığı ve aniden yön değiştirmesine ve zarar görmemesini sağladığı düşünülüyordu. Ancak bu çalışma, zarardan kaçınma hücrelerinin yol bulma stratejisinin bir parçası olarak açıp kapandığını ve tuzdan kaçınarak korunmak için ani bir şekilde yön değiştirmesini sağladığını ve böylece besin kaynağı arama menzilini genişletme gelişimi gösterdiğini ortaya koydu.

Zamanla, tüm sensörler aktif ve pasif durumları arasında geçiş yapmaya devam eder ve bu şekilde zengin ve dinamik bir arama stratejisini kontrol eder.

Profesör Cohen açıklamalarına göre bu durumun bu iki farklılaşmış duyusal hücrelerin içine evrimleşmiş bir mekanizma olduğunu düşünüyoruz. Sadece daha son derece etkili değil, aynı zamanda şaşırtıcı bir şekilde, çünkü hepsi sensörlerin içinde gerçekleştiğinden, neredeyse tüm beyin hücrelerinin emrinde olan temel araç seti ile uygulanması çok kolaydır.”.

Profesör Cohen “C.elegans beslenme kaynaklarını bulmak için tuz rezervlerinden gelen ipuçlarını kullanabilse de, aynı mekanizmaların diğer hayvanlar tarafından sinyallere veya çevrenin diğer özelliklerine seçici olarak katılmak için kullanılabileceğinden şüpheleniyoruz.”.

Bu araştırmayı, Hollanda Kraliyet Bilimler Akademisi ile Mühendislik ve Fiziksel Bilimler Araştırma Konseyi Biyomedikal Genetik Merkezi  maddi olarak desteklemiştir.

Bu yılın başlarında, Profesör Cohen’in Leeds Üniversitesi’ndeki ekibi Nature dergisinde yayınlanan bir araştırma makalesinde C. elegans‘ın beyninin fiziksel organizasyonunun haritasını çıkardıklarını açıkladı.

Kaynak: https://phys.org/news/2021-09-cells-animal-foraging-strategy.html 

Görsel Kaynak: https://www.centraldatacore.com/wp-content/uploads/Nematoda-Caenorhabditis-elegans.jpg

Editör: Doğa DEMİRBAŞ

Ne düşünüyorsunuz?

16 Points
+ Oy - Oy

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir