Biyoloji Kuş Gözündeki Pusula

Kuş Gözündeki Pusula

İnsanoğlunun istek ve hayalleri filmlere konu olmuştur. Duvarların ötesini görme, cisimleri uzaktan hareket ettirme, uçma ve daha nice özellik birçok bilim-kurgu kahramanın filmlerde yapabildiği şeylerdendir. Yaşadığımız dünya şartlarına en uygun hususiyetlerle teçhiz edilmesine ve asla küçümsenmeyecek biyolojik sistemlerine rağmen insanoğlu, ancak Cennet gibi kudret diyarında görülebilecek bazı fonksiyonlara bu dünyada da sahip olmak isteyebilir.

Bizde olmayan hususiyetlerin bir kısmının bazı hayvanlara verildiğini görürüz. Kızılötesi ışınları algılayan yılanlar, onlarca kilometre ötedeki et parçasından yayılan koku moleküllerini hissedebilen akbabalar, bizim algılayamadığımız ses üstü ve ses altı (ultrasonik ve infrasonik ses) dalgalarıyla haberleşen yarasalar ve filler, pençeleriyle nehir tabanına dokunup zeminin haritasını en ince teferruatına kadar zihnine nakşeden, tabir caizse dokunarak gören hayvanlar bunlardan sadece birkaçıdır.

Manyetik alanı algılama, bazı hayvanlara bahşedilmiş bir hususiyet olduğu hâlde insanoğluna böyle bir kabiliyet verilmemiştir. Son 50 yıldır yapılan ilmî çalışmalar göstermiştir ki, birçok canlı manyetik alanı hissetmekte ve değişik gâyeler için kullanmaktadır. Somon balıkları (Oncorhynchus nerka), deniz kaplumbağaları (Dermochelys coriacea), benekli semenderler (Notophthalmus viridescens), ıstakozlar (Panulirus argus), bal arıları (Apis mellifera), meyve sinekleri (Drosophila melongaster) Dünya'nın jeomanyetik alanını algılayıp kullanabilen canlılardan bazılarıdır. Fakat şu âna kadar manyetik algılama konusunda üzerinde en geniş çalışma yapılan canlılar, göçmen kuşlar olmuştur. Ardıç kuşu (Erithacus rubecula), gümüş göz (Zosterops l. lateralis), çalı bülbülü (Sylvia borin) göç ederken diğer çevre faktörlerinin yanında Dünya'nın manyetik alanını da hissedebilen kuşlardandır.

Dünya'yı dev bir mıknatıs kabul edersek, üzerinde hafif bir iğne taşıyan insan yapısı pusulalar Dünya'nın manyetik kuzeyini gösterecek şekilde yönlenir. Kuşların oldukça kompleks bir yapı arz eden manyetik alan pusulasının nasıl bir mekanizmayla çalıştığı uzun yıllar boyunca ilim adamlarını meşgul etmiştir. Bu konuda bazı ipuçları elde edilse de, mesele henüz tam anlaşılamamıştır. Bu pusulanın temelinde kuşların gözlerindeki sinir dokuda bulunan ışığa bağımlı flavoproteinler grubundan kriptokrom adında bir molekülün rol aldığı tespit edilmiştir. Aslında kriptokrom, birçok bitki ve hayvanda bulunan bir tür sinyal proteinidir.

Kuşların manyetik alanı algılamada gözlerin ehemmiyeti uzun zamandır merak konusuydu. Oldenburg Üniversitesi'nden Dominik Heyers kuşlarda manyetik alanı algılama ile görme arasındaki münasebeti açıklamak için bir deney yapar. Çalı bülbülünün gözüne ve göçmen kuşların yer tespiti yaparken beyinlerinin yoğun aktivite gösterdiği ön beyindeki hususi bir bölgeye (N kümesi) çok özel bir sıvı enjekte eder. Sinir tellerinde hareket eden sıvının yeri dışarıdaki âletlerle tespit edilebilir. Heyer, bu kuşlar yer tespiti yaptıklarında, her iki işaretçi maddenin beyinde görmeyle doğrudan alâkalı talamusta buluştuğunu keşfeder. Netice itibariyle göçmen kuşların hareket ederken yönlerini bulmaları esnasında gözlerindeki retinada kriptokromlu sinir hücrelerinin ve beyinlerindeki N kümesinin yoğun şekilde faaliyete geçirildiği anlaşıldı. Bu sürecin manyetik alan tesiriyle değişmesi kuşun görme duyusu üzerinde ciddi tesir icra eder. Bunun neticesinde kuşun görüş alanında açık ve karanlık noktalar oluşur (Bu biyokimyevî mekanizma henüz net olarak anlaşılmış değildir). Kuş, başını hareket ettirdiğinde başıyla dünyanın manyetik alanı arasındaki açı değiştiğinden, görüş alanındaki karanlık noktalar uçuş hattı boyunca yol gösterir. Tıpkı karayollarında vasıtaların yolu kaybetmemesi için çizilmiş kesikli çizgiler gibi, kuşlar da bu karanlık noktaları kullanıp yollarını bulur.

Kuş pusulası nasıl çalışır?
Göçmen kuşların beyinlerindeki bu pusula, kuşun hareketine bağlı olarak sadece eğimli (belli açıda) manyetik alan tespiti yapabilmekte olup, Yerküre'nin manyetik kutuplarına duyarlı değildir. Yani, normal bir pusula gibi kuzey ve güneyi göstermez. Ayrıca, bu pusulanın bağlı olduğu kuşun gözü sadece belli dalgaboyundaki ışıklara (bilhassa mavi ışığa) hassastır.

Günümüzde, kuşların manyetik algılamasının fizikî temelleri hususunda iki model mevcuttur. Birincisi, manyetit mineralini (Fe3O4) esas alan model, ikincisi ise, manyetik alana duyarlı kimyevî reaksiyonlarla (radikal-çift) açıklanan modeldir.1 Birincisinde, kuşların kafasında manyetitlerin olduğu ve manyetik alanın bunlara tesir ettiği düşünülüyor. İkincisinde ise, bu pusulanın, gözdeki sinir tabakasında gerçekleşen reaksiyonlarla vazife gördüğü tahmin edilmektedir. Kuş pusulasının temel dinamiğini oluşturan kriptokromun daha teferruatlı anlaşılabilmesi için, bununla benzer yapıda olan ve bir bitkiden (Arabidopsis thaliana) elde edilen kriptokromun yapısı incelendi. Manyetik yoğunluğa paralel olarak Arabidopsis bitkisinde kriptokroma bağlı cevabın arttığı görüldü. Böylece, Ritz ve arkadaşlarının yaptığı çalışmalarla kriptokromların kuşlarda manyetik alan tespitinde rol aldığı anlaşıldı.

Hususi yapıdaki (ve diğerlerine göre daha büyük boyutlardaki) proteinlerin (hemoglobin gibi) sentezini, uzun bir zincirin üst üste katlanmalarla belli şekle sahip üç boyutlu bir yapı hâline gelmesine benzetebiliriz. Bu katlanmalar esnasında en küçük bir hata veya yanlış yerden katlanma, proteinin işe yaramaz hâle gelmesi için yeterlidir. Dolayısıyla, milyonlarca atomdan yapılmış proteinlerin binlercesinin hususi bir vazife için (meselâ yön bulma) bir araya gelerek işe yarar özel bir yapı meydana getirmesi şuursuz ve kör tesadüflere tabiî ki verilemez. Kriptokrom molekülünün yapısında bulunan triptofan aminoasitlerinin bazıları bir tür koenzim olan FAD'ı (flavin adenin dinükleotit) indirger. İndirgenmiş bu koenzim (FADH) ile triptofanlar arasında, kilit-anahtara benzetilebilecek molekül eşleşmesi (radikal-çift) oluşur. Bu moleküllerdeki elektronların dönme yönü, oluşacak diğer ürünlere tesir eder. Bu elektronlar normalde birbirine zıt yönde dönmektedir. Manyetik alanın varlığıyla elektronların dönme dinamiği tamamen değişip birbirlerine bağımlı dönme hareketi yaparlar.

Peki, radikal çift reaksiyonları nasıl olur da manyetik yön bulmada vazife görür? Gözün sinir tabakası retinada gerçekleştirilen radikal çift reaksiyonlarının ürünleri manyetik alanın tesiriyle değiştiği için, retinadaki reseptörlerin ışığa hassasiyeti de değişir. Göçmen kuşların yönlerini ararken kafayla âdeta tarama hareketi yapmaları bu modeli destekleyen bir davranıştır. Bu sürecin biyokimyevî detayları henüz tam olarak aydınlatılmasa da, molekül seviyesindeki bu mükemmel ve hassas işleyiş, asıl fâil olan Sonsuz İlim ve Kudret Sahibi'ni görmemize engel değildir.

Hepimiz günümüzde çok yaygın olan yön bulma (navigasyon) âletlerine az çok âşinayız. Uyduyla iletişimi sağlayan GPS âletinin olması tek başına yön bulmaya yetmez. O cihaza uygun ve onunla birlikte sisteme tanıtılmış bir haritanın da olması gerekir ki, yol bulunabilsin. Vücutlarında yön bulma sistemiyle yaratılan bu kuşlar acaba nereye, ne zaman ve hangi yolla gideceklerini nasıl biliyorlar? Onlara, ihtiyaçları olan bu sistemi, harita ve yol bilgilerini kim yükledi? Ayrıca, bu sistemin her an değişebilen meteorolojik şartlara uyumu nasıl sağlanmaktadır? Kuantum fizikçileri kuşların yön bulması esnasında cereyan eden çift radikal reaksiyonlarındaki elektronların hareketini izah edemiyorlar. Kuşlardaki manyetik alan algılamasını araştıran Ritz şu soruyu soruyor: "Dıştan gelen bu kadar çok bozucu faktör varken elektronlar nasıl olur da hâlâ uyum içerisinde hareket eder?"

Sonsuz kudret sahibi Allah her bir canlıyı değişik hayat tarzı, buna mükemmel uyum sağlayabileceği davranış ve donanımla yaratmıştır. Bilimin öncelikli gâyesi, sebepler perdesinde cereyan eden hâdise ve işleyişleri çözmektir. Bununla yetinmeyip arka plândaki İlâhî isimlerin tecellilerini müşahede etmek ise, bilgilerin ilim ve mârifetullah hâline gelmesi demektir. Ancak bu şekilde bilim hakiki mâhiyet ve hüviyetine kavuşmuş olur.

Dipnot
1. Kimyada bir veya birden fazla serbest elektron taşıyan atomlara veya atom gruplarına radikal denir. Kuşların gözlerindeki retina tabakasındaki kriptokrom proteininde gerçekleşen bazı kimyevî reaksiyonlar neticesi radikal-çiftler oluşur. Radikal-çift her birinde eşleşmemiş elektron bulunan molekül çiftine denir.

Kaynaklar
-
-
-
- ScienceNews Dergisi 9 Mayıs 2009