Nöronlar Birden Fazla Defa Evrimleşmiş Olabilir!

Şeffaf Taraklı Denizanaları, Dünya üzerindeki en basit canlılardan birisidir. Buna rağmen etkileyici bir sinir sistemine sahiptirler. Mart 2015'te Londra'da gerçekleştirilen bilimsel bir konferansta sunulan tartışmalı bir makale, bu canlıların sinirlerinin Dünya'daki diğer hiçbir canlıdakine benzemediğini ileri sürüyor. Bu da, nöronların evrimsel süreçte birden fazla defa evrimleşmiş olabileceği anlamına geliyor.

Aslında nöronların birden fazla defa evrimleşmiş olduğu fikri 1 asırdır biyologları ikiye bölmekte olan bir iddiadır. En son olarak, Duke Üniversitesi'nden Erich Jarvis, Mart 2015'te Kraliyet Cemiyeti'nde yapılan toplantıda bizlerin özel olup olmadığımıza dair sorular sordu. Eğer ki sinir hücreleri gezegenimiz üzerinde birden fazla defa evrimleştiyse, Evren'in bir başka noktasında da evrimleşmiş olma ihtimalleri çok yüksek.

Yakın bir zamana kadar bilim camiasındaki fikir birliği oldukça Darwinci bir anlatıma dayanıyordu. Bu senaryoya göre günümüzden 600 milyon yıl kadar önce bütün hayvanların ortak atası, çok basit sinir sistemlerine sahip bazı canlıların evrimleşmesini sağladı. Merkezi sinir sistemleri evrimsel sürecin daha ilerleyen basamaklarında ortaya çıktı. Böylece daha başarılı bir koordinasyon ve daha karmaşık davranışlar mümkün oldu. İlk başta sinir sistemleri muhtemelen sıkı sıkıya bir arada bulunan öbekler şeklindeydi, ancak evrim sürecinde bundan çok daha karmaşık primat beyinleri nihayetinde evrimleşebildi.

Bu "tek ortak ataya" dayalı sinir sistemi evrimi açıklaması, süngerler veya yassı, basit plakozoanlarda neden sinir hücrelerinin olmadığı konusuna çok düzgün bir yanıt verebiliyor: bu canlılar, sinir hücrelerinin evrimleştiği ortak atadan daha önce evrimleşmiş canlılardır.

Ancak taraklı denizanalarının genomları üzerinde yapılan yeni araştırmalar sonrasında bu hikaye tersine dönmeye başladı. Bu ufak denizel hayvanlar denizanalarına çok benzerler; ancak onlarla aslında çok uzaktan akrabadırlar. Hemen derilerinin altında bulunan bir sinir sistemine sahiptirler ve vücutlarının bir tarafında beyin benzeri bir sinir düğümcüğü bulunur. Bu düğüm sayesinde besinleri avlarlar, ışığa tepki verirler, kütleçekiminin yönünü algılarlar ve avcılarından kaçarlar.

Bu hayvanların ilk bütün genom dizisi Aralık 2013'te yayınlandığında, bu canlıların Evrim Ağacı üzerinde denizanalarından ve beyni bulunmayan süngerlerden daha önce dallanarak ayrıldığı ortaya kondu. Florida Üniversitesi'nden Leonid Moroz'a göre eğer ki taraklı denizanaları önce, süngerler sonra evrimleştiyse, ortaya iki senaryo çıkmaktadır: ya süngerler evrimsel süreçte sinirlerini yitirmiş olmalıdır ya da nöronlar birden fazla defa evrimleşmiş olmalıdır.

Moroz bunlardan ikincisini daha makul görüyor. O ve ekibi taraklı denizanalarındaki sinyalleyici moleküllere daha yakından baktılar ve diğer tüm nöronlarda bulunanlardan çok farklı olduklarını keşfettiler. Moroz şöyle söylüyor:

Bu adeta uzaylılara ait nöronları Dünya'da bulmak gibidir. Eğer ki uzaylılar Dünya'ya inselerdi ve onları inceleyecek olsaydık, sinir sistemlerindeki kimyasalların bizimkilerden oldukça farklı olmasını beklerdik.

Ancak biyologlar halen hemfikir değiller. Almanya'nın Tübingen kentinde bulunan Max Planck Gelişim Biyolojisi Enstitüsü'nden Gáspár Jékely, halen beyni olmayan süngerlerin en basit yapılı hayvanlar olduğunu düşünüyor ve taraklı denizanalarını daha eski bir noktaya koyan genom araştırmasının hatalı olduğunu ileri sürüyor.

İspanya'da bulunan Barcelona Üniversitesi'nden Pedro Martinez, hızlı bir evrimsel değişim nedeniyle, tıpkı yassısolucanlarda olduğu gibi canlıların değişik kimyasal özellikler kazanabileceklerini vurguluyor. Dolayısıyla taraklı denizanalarının ve balıklar ya da insan gibi çift yanlı simetrik hayvanların ortak bir atayı paylaştıklarını; ancak birbirlerinden çok farklı evrimsel yolaklara girmiş olabileceklerini belirtiyor.

Aynı bilimsel anlaşmazlık, merkezileşmiş ve karmaşık bir beynin evriminde de bulunuyor. Moroz'un belirttiğine göre şu anda Evrim Ağacı üzerinde karmaşık beyinli hayvanların evrimleştiği tek bir nokta bulunmuyor. Sadece yumuşakçalarda beyin, birbirinden bağımsız olarak 5 defa evrimleşti! Martinez de, daha basit yapılı sinir ağlarından daha karmaşık beyinlerin birden fazla evrimleştiği konusunda Moroz ile hemfikir. Şöyle söylüyor:

Eğer ki tekil hayvan gruplarına bakacak olursanız, her bir grubun evrimsel tabanında bir sinir ağına sahip olan hayvanlar bulunmaktadır. Bu durum bana, sinir sistemlerinin muhtemelen birbirinden bağımsız olarak ortaya çıktığını düşündürüyor.