Hızlı renk değiştirme yetenekleri ve yüksek zekâ seviyeleriyle ahtapotlar, hem halkın hem de bilim insanlarının büyük ilgisini çekiyor. Yüzleri tanıma, bulmacaları çözme ve birbirlerinden davranış öğrenme yetenekleri, bu canlıları büyüleyici bir araştırma konusu haline getiriyor.
Bu ve sürüngen, keşif gibi diğer süreçleri gerçekleştirmek için ahtapotlar, sinirbilimcilerin odak noktası haline gelen karmaşık bir sinir sistemine güveniyorlar. Yaklaşık 500 milyon nöron içeren (köpeklerdeki nöron sayısına yakın) ahtapotların sinir sistemleri, omurgasızlar arasındaki en karmaşık yapıya sahip. Ancak omurgalı organizmalardan farklı olarak ahtapotların sinir sistemi merkezi olmayan bir yapıya sahip; yaklaşık 350 milyon nöron, yani toplamın %66'sı sekiz kolunda bulunuyor.
Uzmanlar bu durumu şöyle açıklıyor: "Bu, her bir kolun duyusal girdiyi bağımsız olarak işleyebildiği, hareketi başlatabildiği ve hatta beynin doğrudan talimatları olmadan karmaşık davranışları gerçekleştirebildiği anlamına geliyor." Esasen, kolların kendi 'mini beyinleri' var.
Merkezi olmayan sinir sistemi, ahtapotların yaralanma veya avlanma gibi değişikliklere adapte olmalarına yardımcı olan bir faktör. Bunun bir örneği, İspanya'da yapılan bir araştırma sırasında 2021 ve 2022 yılları arasında dokuz koluyla gözlemlenen bir bayağı ahtapot (Octopus vulgaris) vakasında görüldü.
Bu tür olağanüstü bireyleri inceleyerek, araştırmacılar hayvanın karmaşık sinir ağının zaman içinde nasıl değiştiği ve yeniden büyüdüğü hakkında fikir edinebilir, ahtapotların okyanuslarımızda binlerce yıldır nasıl evrimleştiği hakkında daha fazla bilgiye ulaşabilirler.
Beyinler, Beyinler ve Daha Fazla Beyin
Her ahtapot kolu kendi nöron kümesini içerdiğinden, uzuvlar merkezi beyinden yarı bağımsız çalışabilir. Bu, sinyallerin her zaman beyin ve kollar arasında gidip gelmesine gerek kalmadığı için daha hızlı tepkiler sağlar. Hatta son araştırmalar, "ahtapot kolunda kaydedilen nöral sinyallerin, merkezi beynin müdahalesi olmadan, uyarılmadan sonraki 100 milisaniye içinde hareket türünü tahmin edebildiğini" ortaya koymuştur. Uzmanlar, bu düzeyde yerelleşmiş otonominin omurgalı sistemlerde eşi benzeri görülmediğini belirtiyor.
Her uzuv kendi başına hareket etse de, ahtapotun vücut hareketleri pürüzsüzdür ve hayvanın çevresindeki değişikliklere anında adapte olmasını sağlayan koordineli bir zarafetle gerçekleştirilir. Bu, ahtapotun çevresine, özellikle keşif yaparken, avlanırken veya kendini savunurken hızlı tepki verebileceği anlamına gelir. Örneğin, bir kolu beynin iznine ihtiyaç duymadan yiyecek alırken, diğeri bir kayanın etrafını yoklayabilir. Bu yapı aynı zamanda ahtapotu daha dirençli hale getirir. Bir kolu yaralanırsa, diğerleri çalışmaya devam eder. Karar verme süreçlerinin büyük bir kısmı kollarda gerçekleştiği için, merkezi beyin daha büyük resmi - örneğin navigasyon veya yeni görevleri öğrenme gibi konuları - odaklanmakta serbest kalır.
Her uzuv zaten nöral aktivite ile dolu gibi görünürken, araştırmacılar daha da yaklaştıkça işler daha da karmaşıklaşıyor: Ahtapotların çevrelerini algılamak ve tatmak için kullandıkları, kas dokusu halkası olan her bir vantuzun içindeki sinirlere gelince.
Her vantuzun sapında bir vantuz gangliyonu veya sinir merkezi bulunur. Bazı ahtapot türleri için bu, binden fazla gangliyon anlamına gelir. Her vantuzun kendi sinir merkezlerine sahip olduğu (uzuv boyunca uzanan uzun bir eksenel sinir kordonu ile bağlı) ve her kolun yüzlerce vantuzu olduğu düşünüldüğünde, işler çok hızlı bir şekilde karmaşıklaşıyor. Araştırmacılar, ahtapotun vücudundaki bu 'çevresel sinir sistemi' olarak adlandırılan yapıyı incelemekte tarihsel olarak zorluk yaşadılar.
Uzmanlar, beynin büyük boyutunun hem çalışmak için heyecan verici hem de çok zorlayıcı olduğunu belirtiyor. Nörobilim için mevcut araçların birçoğunun, ahtapotların ve diğer kafadanbacaklıların benzersiz vücut yapıları nedeniyle özel olarak ayarlanması veya özelleştirilmesi gerekiyor.
Her uzuv bağımsız hareket etse de, sinyaller ahtapotun merkezi sinir sistemine geri iletilir. Ahtapotun beyni, manto veya başının ön kısmında, iki optik lobu arasında, yani ahtapotların çevrelerindeki dünyayı görmelerine yardımcı olan büyük fasulye şeklinde nöral organlar arasında yer alır. Bu optik loblar, hayvanın merkezi beyninde uzmanların incelediği 30'dan fazla lobdan sadece ikisidir, zira her lob ahtapotun çevresini işlemesine yardımcı olur.
Bu karmaşık nöral mimari, ahtapotun ekosistemdeki hem avcı hem de av olma ikili rolü göz önüne alındığında kritiktir. Sert bir kabuk gibi doğal savunmaları olmayan ahtapotlar, bilgiyi hızla işlemelerine ve gerektiğinde uyum sağlamalarına olanak tanıyan yüksek derecede uyarlanabilir bir sinir sistemi evrimleştirmiştir, bu da hayatta kalma şanslarını artırır.
Bazı Benzerlikler Devam Ediyor
Ahtapotun merkezi olmayan sinir sistemi onu eşsiz bir evrimsel örnek yapsa da, insan sinir sistemine benzer veya onunla analog bazı yapılara sahiptir.
Uzmanlar, "Ahtapotun gözleri arasında yer alan merkezi bir beyin kütlesi ve her koldan aşağı doğru uzanan (omuriliğe benzer) eksenel bir sinir kordonu bulunur" diyor. "Ahtapotun, görme, dokunma (somatosensasyon), kemo algılama ve yerçekimi algılama gibi bize tanıdık gelen birçok duyu sistemi vardır."
Nörobilimciler, bu yapıların yaşam ağacının farklı dallarında nasıl evrimleştiğini anlamak için bu benzerliklere odaklanmışlardır. İnsanlar ve ahtapotlar için en son ortak atanın yaklaşık 750 milyon yıl önce yaşadığı düşünüldüğünde, uzmanlar, kamera benzeri gözlerden nöral aktivite haritalarına kadar birçok benzerliğin, yakınsak evrim olarak bilinen bir süreçte ayrı ayrı evrimleştiğine inanıyor.
Bu benzerlikler, evrimin bağımsız yollarına ışık tutmanın yanı sıra, yumuşak robotik ve rejeneratif tıp gibi alanlar için de değerli bilgiler sunuyor.
Bazen, beklenmedik sayıda uzva sahip bir ahtapot gibi benzersiz bireyler, bu olağanüstü sinir sisteminin nasıl çalıştığı ve adapte olduğu hakkında daha derin ipuçları sağlayabilir.
Dokuz Kol, Sorun Yok
2021 yılında, İspanya'daki araştırmacılar, bir erkek Octopus vulgaris, yani bayağı ahtapotu su altı kamerasıyla takip ettiler. Sol tarafındaki üç kolu sağlamken, diğerleri farklı noktalardan kesilmiş, düzensiz, küt uzunluklardaydı. Araştırmacılar yaralanmanın kendisine tanık olmasa da, sağ ön kolun (R1 olarak bilinir) alışılmadık bir şekilde yeniden büyüdüğünü, iki ayrı uzva ayrıldığını ve ahtapota toplam dokuz kol verdiğini gözlemlediler.
Bu bireyde, bu durumun bir avcıyla karşılaşma sonrası anormal bir rejenerasyonun sonucu olduğuna inanılıyor. Araştırmacılar, ikiye ayrılmış kolunun Salvador Dalí'nin bıyığının iki yukarı kıvrılmış ucu gibi kendi içine kıvrılması nedeniyle ahtapota Salvador adını verdiler. İki yıl boyunca ekip, kafadanbacaklının davranışlarını inceledi ve keşif veya yiyecek alma gibi "daha riskli" hareketler yaparken çift çatallı kolunu daha az kullandığını buldu. Bu tür hareketler, hayvanın kolunu uzatmasını ve daha fazla yaralanma riskine maruz bırakmasını gerektiriyordu.
Çalışmanın sonuçlarından biri, ahtapotun orijinal yaralanmaya dair uzun süreli bir hafıza taşıdığına inanılmasıdır, zira çift çatallı kolları diğerlerine kıyasla daha az riskli görevler için kullanma eğilimindedir. Bu kalıcı bellek fikri, Dalí'nin ünlü tablosu Belleğin Azmi'ni akla getirdi, bu da bu özel ahtapotu izleme üzerine yayınlanan makalenin başlığı oldu.
Ahtapot ekstra kolunu daha korumacı davransa da, sinir sistemi ekstra uzvu kullanmaya adapte olmuştu. Ahtapot, yaralanmalarından bir süre iyileştikten sonra, dokuzuncu kolunu çevresini yoklamak için kullanırken gözlemlendi.
Uzmanlar, dokuz kollu ahtapotun, bu hayvanların ne kadar uyarlanabilir olduğunun mükemmel bir örneği olduğunu ekliyor. Çoğu hayvan, alışılmadık bir vücut parçasıyla zorlanırken, ahtapot zorlanmaz. Bu durumda, ahtapotun çift çatallı (ayrık) bir kolu vardı ve onu diğer kollar gibi etkili bir şekilde kullandı. Bu bize sinir sisteminin bunu bir hata olarak görmediğini - nasıl çalışacağını bulduğunu gösteriyor.
