Biz insanlar, büyük oranda gözlerimizden gelen veriyi işlemeye dayalı canlılarız ve normal bir görüşe sahip olanlarımız, dış dünyayı deneyimleme biçimimizde gözlerimizin hayati önemde olduğunu düşünmektedir. Görme, ışık temelli algılamanın ilerlemiş bir formudur, yani ışığa hassasiyettir. Fakat, gündelik yaşamımızda, ışık temelli algılamanın diğer bazı gelişmemiş biçimlerini de deneyimleriz. Örneğin hepimiz, sıcak Güneş’in hazzını derimizde hissederken, burada ışığı değil, ısıyı bir algı olarak kullanırız ve bu algımız için hiçbir göz veya özel fotoreseptör hücresine ihtiyaç duymayız.
Bilim insanları, son yıllarda, insanlar da dahil olmak üzere pek çok hayvan türünün, gözlerin dışında, beklenmedik yerlerde, ışığı saptayabilen özel moleküllere sahip olduğunu keşfettiler. Bu “göz dışı fotoreseptörler”, genellikle, merkezi sinir sisteminde veya deride ve aynı zamanda da iç organlarda da sıklıkla bulunabiliyor. Peki göz dışı yerlerde bulunan bu ışığa duyarlı moleküller ne yapıyorlar?
Işığı Saptamaya Dayalı Görme
Hayvanlar görmeye ait bütün hücreler, ışığı saptamada; opsin ismi verilen tek bir protein ailesini kullanır. Bu proteinler, A vitamininden; ışığa maruz kaldıklarında yapısı değişen, ışığa duyarlı bir molekül alırlar. Opsin, kendi şeklini değiştirir ve nihayetinde ışığın algılandığı beyne mesaj gönderen fotoreseptör hücrelerindeki sinyal yollarını açar.
Bilinçli görüşümüzün büyük bir bölümü, göz yuvarlağımızın arka kısmında ışığa hassas katman olan retinamızdakifotoreseptörlerden kaynaklanır. Omurgalı hayvanlarda, görme olayı için ışık saptayan hücreler, belli belirsiz biçimde çubuk ve konişekillerini alırlar, ki bu belli belirsiz şekiller de bu hücrelere ismini verir.
Bir süredir, diğer omurgalıların, beyinlerinde, fazladan fotoreseptörler bulunduğunu biliyoruz. Fakat bilim insanları, memeli görüşünün bütün hikâyesinin koni ve çubuk hücrelerinden ibaret olduğunu düşündü. Ancak, 2003 yılında Trends in Neurosicences‘da yayımlanan bir araştırmada şok etkisi yaratan bir bulguya ulaşıldı: Fare retinasında ışığa duyarlı başka diğer hücreler de bulunuyor.
Daha da garip olanı, pek çok laboratuvarda yapılan keşifler, bu hücrelerin, daha önce omurgalılarda rastlanmamış olan fakat omurgasız hayvanlardakilere çok benzeyen, melanopsin isimli yeni bir opsin sınıfı proteinler içerdiğini ortaya koydu. Görünüşe göre, bu hücreler, bilinçli görüşte yer almıyorlardı. Tam olarak gözde bulunduklarından bu hücreleri göz-dışı olarak isimlendirmekte zorlanıyoruz. Bunun yerine, bu hücreler, genellikle “görsel olmayan” fotoreseptörler olarak isimlendiriliyor. İşte araştırmacıların, sinir sistemindeki görüntüleme yollarıyla ilişkili olmayan tüm hayvan fotoreseptörleri için kullandıkları terim budur.
Artık pek çok hayvanın –hatta büyük çoğunluğunun– gözlerinde “görsel olmayan” fotoreseptörler bulunduğunu biliyoruz. Peki bu hücreleri vücutta başka nerelerde bulabiliriz?
Gözlerde Bulunmayan Fotoreseptör Arayışı
Genel anlamda, potansiyel bir göz-dışı fotoreseptör belirleme işi, ışığı saptayabilen opsin proteinleri aramak anlamına gelir. İlerlemiş ve etkin moleküler genetik teknolojileri sayesinde, opsin proteini arama işi daha kolay hale gelmiştir. Opsin proteinleri içeren hücreler, muhtemelen aktif fotoreseptörlerdir, fakat araştırmacılar bunu doğrulamak için davranışsal ya da fizyolojik testler uygulamaktadır. Örneğin, hücreleri ışığa maruz bırakıldığında; bir hayvanın aktivitesinde herhangi bir değişim ya da elektriksel bir değişim olup olmadığına bakılabiliyor.
Fotoreseptörler üzerine yoğunlaşan bilim insanları, gözler dışında bu hücrelerin en yaygın biçimiyle merkezi sinir sisteminde bulunduğu bulgusuna ulaştılar. Hemen hemen tüm hayvanlarda beyinde ve sıklıkla da sinirlerde çeşitli tiplerde fotoreseptörler bulunur.
Fare retinasında ışığa duyarlı bir sinir hücresi. Yeşil renk, memelilerde görsel olmayan ışık algısından sorumlu, ışığa duyarlı melanopsinin yerini gösterir. /Görsel Kaynak: Maureen E. Stabio
“Görsel olmayan” fotoreseptörleri, fazlaca gördüğümüz bir başka bölge ise deridir. Deride özellikle de, aktif biçimde renk değiştiren hücreler ya da deri renk pigmentleri bulunuyor. Bunlar, birçok balık, yengeç veya kurbağa tarafından deride sergilenen siyah, kahverengi veya parlak renkli lekelerdir. Bu hücreler en gelişmiş hallerine, ahtapot, kalamar ve mürekkepbalığı gibi kafadanbacaklı yumuşakçalarda ulaşırlar. Hayvanlar, renklerini ve desenlerini çeşitli nedenlerle aktif olarak kontrol edebilirler. Bunların en yaygınları da, kamuflajda kullanılanların yanı sıra, saldırganlık durumuna ya da potansiyel bir eşi kendilerine çekme durumuna işaret için üretilen parlak renklerde kendisini gösterir.
Öte yandan,(şu anki bilgilerimizle bildiğimiz kadarıyla) görüş için asla kullanılmayan, opsinlerin dışında ışığa duyarlı ikinci sınıf bir molekül grubu daha bulunuyor. Bu hücreler, bazı böceklerin beyinlerinde veya antenlerindeve hatta kuş retinaları gibi bazı sinir sistemi yapılarında bulunuyor. Bu hücreler, fonksiyonları ve hareket biçimleri hâlâ tam olarak anlaşılamadığından kriptokromlarolarak isimlendiriliyor. Kriptokromlar, ilk olarak, bitkilerde büyümeyi ve yıllık üreme değişimlerinin kontrol edildiği yerlerde keşfedilmiştir.
Gözler dışında ışığı saptamanın ne anlamı olabilir?
Artık, bu fotoreseptörlerin, hayvanların vücudunun çeşitli yapılarında da bulunabildiğini biliyoruz. Peki ama bu hücreler tam olarak ne yapıyorlar?
Bu sorunun cevabı, hücrelerin bulundukları yerlere göre farklılık gösteriyor. Genel olarak, bu hücreler, uzay veya zamanda ışık kaynağının konumuna dair kesin bir bilgiyi gerektirmeyen, ışık-aracılı bilinçaltı davranışları düzenler. Örneğin, gündüz ve gece değişikliklerine göre senkronize olan uyanıklık, uyku, duygudurum, vücut sıcaklığı ve diğer birçok iç günlük döngülerinin zamanlamasını içerir.
Bazı hayvanlarda, Dünya’nın manyetik alanını tespit etme yeteneği olan manyeto-algı sağlayan farklı ve oldukça şaşırtıcı bir görev üstlenir. Bu kapasite, kuşlar ve hamam böcekleri gibi çok farklı hayvanlarda manyetik yönelim mekanizmalarının altında yatan kriptokromlara dayanmaktadır.Düzenli fizyolojik döngüyü sürdüren –ve jet lag olmaya neden olan– biyolojik saat, neredeyse daima bu fotoreseptörler tarafından kontrol edilir. Bu almaçlar, aynı zamanda farklı ışık seviyelerine bağlı olarak göz bebeğinin büyüyüp-küçülerek ayarlama yapmasına da yardımcı olur. Balıklarda ya da ahtapotlardaki gibi deri fotoreseptörleri genellikle renk ve desen çeşitliliklerini kontrol eder.
İnsanlar da “görsel olmayan” fotoreseptör yetilerine sahiptir
Memeli retinalarında koni ve çubuk hücrelerine ek olarak ışığa-duyarlı diğer retinal hücrelerin keşfiyle birlikte, insanların da davranış ve fonksiyon kontrolü için görsel olmayan yolaklar kullandığı açık hale gelmiştir. Değişen ışıkla birlikte göz bebeği büyüklüğünde görülen değişimler, görme engelli insanlarda bile hâlâ işlevseldir. 2007 yılında Current Biology‘de yayımlanan bir araştırmada, genetik bozukluklardan kaynaklı bütün koni ve çubuk hücrelerini kaybetmiş hastalarda, ışığa bağlı günlük ritimlere ve göz bebeğinin büyüyüp küçülme tepkilerine sahip olduğu bulgusuna ulaşıldı.
2012 yılında Nature‘da yayımlanan kemirgenlerle yapılmış bir araştırmada ise, görsel olmayan yolakların melanopsin ifadesi yapan nöronlar aracılığıyla; anlık duygudurum hali, öğrenme becerisi ve hatta bilinçli görme hassaslığını dahi düzenleyebildiği ortaya koyuldu.
Görsel olmayan ışık algısının, hayvanların yaşamlarında ne denli önemli olduğunu biliyoruz. İleride yapılacak araştırmaların, bu hücrelerin, insan sağlığı ve refahı üzerindeki etkileri daha belirgin hale gelebilecek. Araştırmada, damarlarda bulunan bu melanopsin hücrelerini aktif hale getiren dalga boyunun saptanmasının ardından, bu dalga boyu kullanılarak hayvanların kuyruklarında bulunan damarlardaki kan akışı hızlandırılabildi. İnsanların da aynı sisteme sahip olmaları muhtemel olduğundan, bu durum, kısmen, o sırada meydana gelen kan basıncı değişiklikleriyle ilişkili sabah saatlerindeki kalp krizi artışını da kısmen açıklayabilir.
Yorumlar
Yorum Gönder