Kral Kelebekleri ve Beyinlerindeki Pusula

Her sonbaharda, kral kelebekleri turunculu, beyazlı, siyahlı kanatlarını Kanada ve Amerika’dan Rio Grande tarafına çevirip 2.000 milden daha uzun bir yol alarak sıcak, orta Meksika’ya ulaşır.

Bu yolculuk, larvalarının ana besin maddeleri olan ipek otunu kaybetmeleri nedeniyle kral kelebeklerinin sayılarının düşmesine rağmen nesillerdir devam etmekte. Fakat bu üzücü habere karşılık, araştırmacı ekip, içsel olarak kodlanmış olan bu genetik pusulanın sırrını çözdüğünü düşünüyor. Bu pusula onların her sonbahar güneydoğuya gitmelerini sağlıyor. Washington Üniversitesinde Yardımcı Profesör olan Eli Shilzerman konuyla ilgili olarak şunları söylüyor:

Bu pusula iki bilgiyi içeriyor: günün saatini ve güneşin ufuktaki yerini. Bu iki bilgi de güney yönünü bulmada yardımcı.

Kral kelebeklerinin günün farklı zamanını ve güneşin gökyüzündeki yerini nasıl entegre ettikleri daha önceki araştırmalarda bulunmuştu, fakat bu bilgiyi beyinlerinin nasıl algıladığı ve işlediği bilinmiyordu. 

Hem uygulamalı matematik hem de elektrik mühendisliği bölümlerinde öğretim üyesi olan Shlizerman, Michigan Üniversitesi ve Massachusetts Üniversitesindeki iş arkadaşlarıyla beraber kral kelebeklerinin beyinlerindeki bu pusulanın nasıl çalıştığını bulmak için bir araya geldiler.

Shlizerman, Cell Reports dergisinde yayınlanan ve başyazarlığını yaptığı yazısında; kral kelebeklerinin bu bilgileri nasıl işlediklerini, her yıl nasıl güneybatıya doğru uçtuklarını anlamak istediklerini belirtti. 

Kral kelebekleri büyük ve karmaşık gözlerini güneşin gökyüzündeki yerini belirlemede kullanıyorlar. Fakat sadece güneşin yeri, yön belirlemede yeterli değil. Her kelebeğin aynı zamanda bu bilgiyi günün saati ile birleştirip nereye gideceğini bulması lazım. İnsanlarda ve çoğu hayvanda olduğu gibi kral kelebekleri de bazı genlerin ritmik ifadesi (ekspresyonu) ile düzenlenen bir biyolojik saate sahip. Bu biyolojik saat psikolojik ve davranışsal bir düzen sağlar. Bu saat, kral kelebeklerinde antenlerin ortasında bulunur ve bilgiler buradan nöronlar aracılığı ile beyne gider. 

Biyologlar daha önce kral kelebeklerindeki biyolojik saati kontrol eden antenlerdeki ritmik düzeni ve de kelebeklerin bileşik (petek) gözlerinin güneşin gökyüzündeki konumunu nasıl algıladığını incelediler. İçlerinde Massachusetts Üniversitesinden Steven Reppert’in de bulunduğu Shlizerman’ın ekibindeki bilim insanları, kelebeklerin anten sinirlerinden beyne iletilen saat bilgisini ve gözlerden gönderilen ışık bilgisini kaydettiler. Shilzerman bu konuda şunları söyledi:

Antenin ve gözlerin beyne gönderdiği bu bilgileri ve beyne nasıl gönderdiğini içeren bir model oluşturduk. Amacımız beyinde nasıl bir kontrol mekanizması olduğunu ve bizim modelimizin güneybatıya navigasyon sağlayıp sağlayamadığını görmekti.

Ekibin modelinde, biri engelleyici birisi de uyarıcı olan iki nöral mekanizma, antenlerdeki saat genlerinden gelen sinyalleri kontrol ediyordu. Gözden gelen sinyallere göre güneşin yerini belirlemek için de benzer bir sistem vardı. Bu kontrol mekanizmaları arasında kurulan denge, kral kelebeklerinin güney batıyı bulmalarına yardım ediyordu.

Ekibin modeline göre, rota düzeltme sırasında kral kelebekleri tekrar rotaya girmek için en kısa dönüşü yapmıyorlar. Model özgün bir özellik taşıyor: kral kelebeklerinin güneybatı yönünde ilerlemek için sağa mı yoksa sola mı döndüklerini kontrol eden bir “ayrılma noktası”.

Shilzerman; bu yerin kral kelebeklerinin görüş alanı içinde olduğunu ve gün içerisinde değiştiğini, ayrıca modellerine göre güneybatıya gitmek için rota düzeltmesi yaptıklarında kral kelebeklerinin bu noktayı geçmediklerini belirtiyor. Modellemelerine göre eğer kral kelebeği rüzgar ya da yoluna çıkan bir engelden dolayı rotasından çıkarsa, ayrılma noktasını geçmesini gerektirmeyecek yöne dönüyor. Ekibin modeli ile kral kelebeklerinin beyin anatomileri, psikolojileri ve davranışlarının uyuştuğunu doğrulamak için yeni araştırmalara ihtiyaç vardır. Şu ana kadar modelin, ayrılma noktası gibi yönleri, gözlemlenen davranışlarla uyumludur. Shilzerman konuyla ilgili sözlerine şöyle devam ediyor:

Kral kelebekleriyle günün farklı zamanlarında yaptığımız deneylerde bazen rotalarını düzeltirlerken kelebeklerin uzun, yavaş ve dolambaçlı yollar seçtiğini görebiliyoruz. Bu tip durumlarda daha kısa yolun seçilmeme sebebi, ayrılma noktasını geçmelerini gerektirmesidir.

Ekibin modeli, kral kelebeklerinin rotalarını baharda nasıl tekrar kuzeydoğuya, yani Amerika ve Kanada’ya yönlendirdiğini basit bir şekilde açıklıyor. Saat ve güneşin pozisyonu hakkında bilgi ileten dört sinir mekanizmasının yön değiştirmesi bunun için yeterli oluyor. Shlizerman sözlerini şöyle sonlandırıyor: 

Bu olunca, pusulaları güneybatı yerine kuzeydoğuyu gösteriyor. Bu basit ve sağlam sistem, bu kelebeklerin nesillerdir nasıl bu göçü gerçekleştirdiğini gösteriyor.