Ahtapotun gözleri

Biyoloji

Kraken - Denizlerin Kırbacı

Gürleyen göğün altında,

Uzak, çok uzak denizlerin dibinde,

Kadim, hayallerden yoksun, kesintisiz uykusunda.

Kraken uyurken, günışığından eser yok üzerinde.

Şişkin karnının gölgesinden uzanan,

Bin yıllık iri ve uzun süngerler misali kolları.

Çok uzaklarda, soluk ışığın içinde,

Birçok harika mağarada gizlenen,

Sayısız dev ahtapottan sadece biri.

Korkunç kollarını savurur uyuyan yeşil,

Yıllardır uzandığı ve uzanacağı yerde,

Karnını doyurur büyük deniz solucanlarıyla.

Son ateş ısıtınca derinlikleri,

İnsan ve melekler görecek,

Kükreyerek yükselen ve denizin yüzünde ölen ejderi.

Alfred Lord Tennyson, 1830 (1)

 

Bahar sancılı bir mevsimdir. Hava, toprak ve su ısınırken, doğa yeniden canlanırken,  doğayı ve canlıları gözlemlemeyi sevenlerimiz ya da doğayla iç içe yaşayanlarımız bu sancılı ancak umut dolu mevsimin tüm aşamalarını yaşamaktan büyük mutluluk duyarız. Bahar, yaşamın gel-gitlerini, zorluğunu, gücünü ve eşsizliğini öğretir bizlere. Bir yandan kışın ağır şartlarına dayanabilmiş ağaçların dalları kabarırken, öte yandan kar yağar bahar dallarına. Bu yazımı böyle bir günde yazıyorum sizlere; Ankara’nın çevresindeki dağlar karlarla kaplı, hava soğuk. Siz bu yazıyı okurken Nisan ayı bütün kokuları, renkleri, sesleri, güneşi, rüzgârları ve yağmurlarıyla arzı endam etmiş olacak. Bu yağmurların ülkeme ve insanlarına bereketli, huzurlu ve aydınlık günler getirmesini diliyorum.

Bu yazımda sizlere molluskların (yumuşakçalar) bir sınıfı olan sefalopodlardan (Şube: Mollusca; Sınıf: Cephalopoda) bahsedeceğim. Sefalopodların genel özelliklerini sıralayacak olursam:

1) Molluskların en yüksek organizasyonlu grubunu oluştururlar.

2) Bu sınıf Nautilus türlerini, mürekkep balıklarını, kalamarları, ahtapotları ve fosil Ammonitleri kapsamaktadır.

3) Hem iç hem de dış morfolojileri bilateral simetriktir.

4) En tipik özelliklerinden biri yüzücü ve karnivor (etçil) olmalarıdır.

5) Vücut baş ve gövde kısmına ayrılır ve karın-sırt yönünde büyük bir gelişme göstererek uzamıştır. Çok büyük olan başta, iyi gelişmiş bir çift mercekli göz (kamera tipi göz) bulunur.

6) Büyük bir ağız kütlesi ve kuvvetli bir radulaları (törpüleme organı) vardır.

7) Ayak tentaküllere ya da kollara dönüşmüştür ve bu uzantılar önde, ağzın çevresinde bir çelenk gibi dizilmiştir. Bu özelliğinden dolayı bu sınıfa Cephalopoda (cephalo=baş, poda=ayak) (kafadan bacaklılar) adı verilmiştir. Bu uzantıların sayısı Nautilus’da 90-100 kadar, ahtapotlarda 8 ve mürekkepbalıklarında 10 tane olabilir. Tentakül ve kollar yüzme, yürüme ve avı yakalamada kullanılır. Bu tentakül ya da kolların kenarlarında yakalanmış olan avı emmeye yarayan diskler bulunmaktadır (Nautilus dışında). Aynı zamanda ayağın bazı kısımları, manto boşluğundan suyu dışarıya atmaya yarayan bir huni şekline dönüşmüştür.

8) Gelişmiş dış kabuk bu sınıfın sadece fosil örneklerinde ve Nautilus cinsinin 4 türünde vardır. Kalamar ve mürekkep balıklarında kabuk indirgenmiş ve içtedir, ahtapotlarda ise tamamen kaybolmuştur.

9) Birçok sefalopodun vücudunda kromatofor denilen birkaç renkli hücreler bulunur. Sefalopod derisinin rengi hızla ve tamamen değişebilir. Bu renk değişimi savunma, kamuflaj ve eş bulmak için kur yapmada kullanılmaktadır.

10) Birçok sefalopod türünde, özellikle derin veya daha az derin sularda yaşayan kalamarlarda fotofor olarak isimlendirilen bir seri ışık organı bulunmaktadır.

11) Sefalopodlarda kapalı dolaşım sistemi vardır. Kalpleri, bir karıncık ile bir veya iki kulakçıktan oluşur. Kanlarındaki solunum pigmenti, bakır taşıyan hemosiyanindir. Mollusklar içinde oksijen kullanım oranı en yüksek olan sınıf Cephalopoda'dır.

12) Çoğu sefalopod (Nautilus hariç) sindirim sistemlerine bağlı olarak bir mürekkep kesesine sahiptir. Bu keseden salgılanan koyu renkli sıvı sayesinde predatörlerini yanıltarak kaçmayı başaran sefalopod, bu sıvıyı aynı zamanda avını uyuşturmak için de kullanmaktadır.

13) Sefalopodlar büyük ve bir hayli gelişmiş bir beyne sahiptirler. Sinir sistemleri merkezileşmiştir. Merkezi beynin yanında çeşitli gangliyonlar ve dev sinir hücreleri taşırlar.

14) Birçok mollusktan farklı olarak sefalopodlar hızlı hareket eden, oldukça karmaşık davranışlara sahip, aktif predatördürler (avcı).

15) Ayrı eşeyli organizmalardır. Dişiler çiftleşmeden kısa bir süre sonra yumurtlar.

16) Tüm sefalapodlarda gelişme doğrudandır (metamorfoz görülmez). Yaşam süreleri kısa olan canlılardır. Gelişmeleri olgunluk dönemine kadar çok hızlıdır. Üreme öncesi ise gelişmeleri yavaşlar veya durur. Dişiler yaşamları boyunca bir kez üreyebilirler. Dişilerin çoğu yumurtladıktan sonra ölür. Bir bölümü ise kısa bir dönem yaşayabilir.

17) Cephalopoda sınıfına ait hayvanların vücut uzunluğu 2-3 cm'den başlar. Loligo (mürekkep balığı) yaklaşık 30 cm uzunluktadır. Dev mürekkep balığı olan Architeuthis’in ise manto uzunluğu 5-6 m, baş uzunluğu yaklaşık 1 m olup bilinen en büyük omurgasız hayvandır. Bu hayvanın gözlerinin çapı ise 25 cm’dir. Balık ve diğer mürekkep balıkları ile beslenirler. Architeuthis, denizlerin dip kısımlarına yakın yerlerde (1000 m derinliğe kadar) yaşar. Bazen bu dev sefalopoda yüzeyde yüzerken rastlanır ve sperm balinalarının (kaşalot) ve büyük köpekbalıklarının en önemli besin kaynağını oluşturur.

18) Ahtapotlar (Octopus), çoğunlukla interdital (gel-git) zonda, kayalıklar arasında ve deniz içindeki mağaralarda yaşamayı tercih eder. Fakat bazen çok derin bölgelerde de görülürler. Daha aktif hayvanlar olan mürekkep balıklarına sığ sularda nadiren rastlanır; bu hayvanlar genellikle derinlerde yaşamayı tercih eder, bazılarına 5000 metre derinliklerde rastlanmaktadır. Nautilus, genellikle 50-560 metre derinliklerdeki sularda zemine yakın olarak yaşamaya uyum sağlamıştır.

19) Yaklaşık 600 sefalopot türü vardır. Tümü denizlerde yaşar.

20) Sefalopodların fosil kayıtları Kambriyen’e (yaklaşık 600 milyon yıl önce) kadar gitmektedir. Bu hayvanların ilk temsilcilerine ait kabuklar, düz ve koni şeklindedir; diğerleri ise kıvrık ya da sarmaldır. En gelişmiş sarmal kabuklar, günümüzde yaşayan Nautilus cinsinin kabuğuna benzerlik göstermektedir.

 

Sistematik pozisyonları:

Şube: Mollusca

Sınıf: Cephalopoda

Alt sınıf 1: Nautiloidea (Nautilus türleri)

Alt sınıf 2: Coleoidea

Takım 1: Sepiida (Mürekkep balığı)

Takım 2: Teuthida (Kalamar)

Takım 3: Octopoda (Ahtapot)

Alt sınıf 3: Ammonoidea (Ammonit) (tümü fosil)

İskandinav mitolojisinde denizlerin kırbaçlı canavarları olarak, Jules Verne’in Denizler Altında Yirmi Bin Fersah adlı kitabında ise Kaptan Nemo’nun gemisi Nautilus ya da Nautilus’u batırmaya ve gemicileri öldürmeye çalışan dev mürekkep balığı olarak karşımıza çıkar sefalopodlar. Aktif predatör olmaları, kapalı dolaşım sistemine, gelişmiş bir beyne, dev sinir hücrelerine, nöropeptitler ile gelişmiş kamera tipi gözlere sahip olmaları ve karmaşık davranışlar göstermeleri sebebiyle hem mollusklar hem de diğer omurgasız hayvanlar içinde gelişmişlik açısından öne çıkmaktadırlar. Nöropeptidler, nöronlar tarafından iletişim için kullanılan küçük protein benzeri peptit molekülleridir. Beynin aktivitesini etkileyen bu sinyal iletim molekülleri; ağrı duymama, ödüllendirme, besin alımı, metabolizma, üreme, sosyal davranışlar, öğrenme, hafıza ve bilinç gibi çeşitli beyin işlevlerinde görev alırlar. Omurgasızlar arasında en gelişmiş beyne sahip olan sefalopodlardan Octopus vulgaris’in üzerinde gerçekleştirilen öğrenme deneylerinde; aynı türün diğer bireylerinden öğrenebildiği açık olarak görülmektedir. Hatta insan eğitiminden farklı olarak ahtapotların diğer ahtapotların ne yaptığını gözlemleyerek daha çabuk öğrenebildikleri anlaşılmaktadır. Ahtapotların şok/ödül ile öğrenmesi 17 deneme sürerken, örnek ile gözlemleyerek öğrenmesi 4 deneme sürmüştür. Bu tarz bir öğrenme, şempanzeler ve diğer omurgalılar arasında görülen kopyalama ile öğrenme davranışıdır ve omurgasız hayvanlar içinde sadece sefalopodlarda bunun tespit edilmiş olması bilim insanlarının bu konu üzerinde yoğunlaşmasına sebep olmuştur. Ahtapotların daha karmaşık davranışları ne ölçüde öğrenebildikleri ve doğal yaşamda birbirlerinden görerek öğrenebildikleri şeylerin neler olduğu konusunda araştırmalar devam etmektedir.

Sadece kopyalama yoluyla öğrenme davranışları değil, sefalopodların gözleri de omurgalı hayvanların gözleri ile benzerlik göstermektedir ve konvergent evrimin (farklı atasal kökenleri olan canlıların benzer ekolojik şartların etkisi altında benzer yapı, fonksiyon ve davranışlara sahip olması) en güzel örneklerinden bir tanesidir. Omurgalı hayvanlar ve sefalopodlar benzer bir şekilde görürler ancak gözleri her iki grupta farklı bir şekilde evrimleşmiştir. Omurgalı gözü, beynin dışarıya doğru yaptığı uzantılar şeklinde gelişirken, sefalopod gözü ektodermin içe doğru oluşturduğu ceplerden gelişmiştir. İnsan gözü ile bir mürekkep balığının gözünü karşılaştırdığımızda, morfolojilerinin benzerliği dikkatimizi çeker; her iki canlıda da tek bir lens, pupilla, iris, diyafram ve retina vardır. Omurgalılarda ve sefalopodlarda görüntü oluşturma işlemi ayrıntıda farklı olmasına rağmen her iki göz de odaklanabilir ve görüntü oluşturabilir. Çoğu omurgalı, lensin şeklini değiştirerek ışığı odaklarken, sefalopod gözünde ışık, lensin retinaya doğru veya retinadan uzağa hareket ettirilmesiyle odaklanır. Dev mürekkep balığının 25 cm çapındaki gözünü düşündüğümüzde, bu göze ait retina tabakasının çok fazla miktarda ışığı toplayabilme kapasitesine sahip olduğunu anlarız. Yapılan araştırmalar, sefalopodların omurgalı hayvanlarla benzer bir gelişmişliğe sahip olmalarının sebebinin, bu hayvanların predatörleri olan balina ve köpek balıklarına karşı bir savunma mekanizması olarak geliştirdikleri adaptasyonlar olduğuna işaret etmektedir. Ekolojik seçilim baskıları sonucu sefalopodların genomlarında ve vücut morfolojilerinde oluşan yapısal değişiklikler, kiton (tesbih böceği benzeri yumuşakça) benzeri bir atasal mollusk formundan köken alan bu omurgasız hayvanların beyin büyüklüklerinde ve bilinç düzeylerinde artışa sebep olduğu düşünülmektedir. Sefalopodların on loblu beyinlerinde en büyük olanı görme lobudur ve bir ahtapotun görme lobunda yaklaşık olarak 128 milyon 940 bin nöron bulunur. Sefalopod gözünün kortikal tabakası (dış tabakası) omurgalı gözünün retinasının en alt tabakasındaki küçük amakrin hücreleri ve yaygın dendritleri (sinir hücresi dalları) olan çok kutuplu yatay hücrelere benzerlik göstermektedir. Nautilus’un optik lobu ise ahtapota göre daha az gelişmiştir ve iğne deliği tipi gözlerinde (pinhole tip) granüler hücre tabakası bulunmamaktadır. Omurgalı hayvanların ve sefalopodların kamera tipi gözlerinin moleküler yapıları birbirleriyle etkileşim halinde olan Pax-6 genlerinin kontrolü altındadır. Bu genlerin ekspresyonu ve duplikasyonu ile oluşan arrestinler ve nöropeptit molekülleri, sefalopodların kamera tipi gözlerinin konvergent evriminde önemli bir rol oynamışlardır. Arrestinler; gözdeki rhodopsin mekanizmasında (rhodopsin: retinanın çubuk hücrelerinde bulunan, ışığa duyarlı fotoreseptör protein) ve ayrıca β-adrenerjik sistemde (kalp atımını artıran, vasküler ve bronşiyal kasların gevşemesini sağlayan epinefrin ve diğer moleküllere bağlanan hücre zarı reseptörleri) görevli olan G protein-kenetli reseptörlerin (GPCRs) aktivitesindeki sinyal iletimini regüle eden önemli proteinlerdir. Pax-6 geninin transkripsiyonundaki varyasyonlar ise farklı türlerde farklı kamera tipi gözlerin oluşmasına sebep olmaktadır(2)(3)(4)(5)(6).

Günlük hayatta argo olarak sıkça kullanılan “omurgasız” ya da “hayvan” kelimelerini ne zaman duysam dehşete kapılıyorum. Omurgasız bir hayvan olan ahtapot ve arkadaşlarının evrimsel süreçte edindikleri moleküler, morfolojik, fizyolojik ve etolojik (davranış) adaptasyonları özetlemeye çalıştığım bu yazımı, kendini diğer canlılardan üstün görmeyen insanlara saygı ve selamlarımı sunarak bitirmek istiyorum. Yaşasın doğa, yaşasın biyoçeşitlilik!  

 

Kaynakça

(1) Salvador, R. B., 2014. The Kraken: When myth encounters science. O Kraken: quando mito e ciência se encontram. História, Ciências, Saúde – Manguinhos, Rio de Janeiro, v.21, n.3, jul.-set. 2014, p.971-994 (http://www.scielo.br/pdf/hcsm/v21n3/0104-5970-hcsm-21-3-0971.pdf) (Şiirin çevirisi: Doç. Dr. Burçin Aşkım Gümüş).

(2) Demirsoy, A., 2005. Yaşamın Temel Kuralları, Omurgasızlar=Invertebrata (Böcekler Dışında). Cilt-2, Kısım-1, Meteksan A. Ş., Altıncı Baskı, Maltepe-Ankara, ISBN:975-7746-26-6.    Demirsoy, A., 2008. Genel ve Türkiye Zoocoğrafyası “Hayvan Zoocoğrafyası”. Meteksan A. Ş., Üçüncü Baskı, 965 s., Maltepe-Ankara, ISBN: 975-7746-26-6.

(3) Pechenik, J. A., 2013. Omurgasızlar Biyolojisi- Biology of the Invertebrates. Çeviri Editörleri: Prof. Dr. Mustafa Sözen, Prof. Dr. İrfan Kandemir, Prof. Dr. Abdullah Hasbenli, Yardımcı Çeviri Editörü: Doç. Dr. Ferhat Matur, 6. Basımdan Çeviri, Nobel Yayınevi, Ankara, 606 s., ISBN 978-605-133-427-1.

(4) Packard A. 1972. Cephalopods and fish: the limits of convergence. Biol Rev 47: 241–307.

(5) Yoshida, M. A., Yura, K., Ogura, A., 2014. Cephalopod eye evolution was modulated by the acquisition of Pax-6 splicing variants. Scientific Reports 4: 4256, DOI:10.1038/srep04256.

(6) M. A. Yoshida, M. A., Ogura, A., Ikeo, K., Shigeno, S., Moritaki, T., Winters, G. C., . Kohn, A. B., Moroz, L. L., 2015. Molecular Evidence for Convergence and Parallelism in Evolution of Complex Brains of Cephalopod Molluscs. Integrative and Comparative Biology, pp. 1–14, DOI: 10.1093/icb/icv049.

Doç. Dr. Burçin Aşkım GÜMÜŞ
Gazi Üniversitesi Biyoloji (Zooloji) Bölümü

Bu yazı Bilim ve Ütopya'nın nisan 2017 sayısında yayımlanmıştır.