Hayvan nedir?

Bak

Mersin'in Erdemli ilçesinde, perşembe pazarının balıkçı tezgâhlarına yakın bir köşesinde, yaşlı bir satıcı plastik bir kasanın içinde kahverengi, delik deşik, yumruk büyüklüğünde nesneler satıyor. Lise ikinci sınıftaki Elif birini eline alıyor. Hafif, kuru ve sert; sıkınca hışırdıyor. Yüzeyi irili ufaklı deliklerle dolu, büyük delikler üstte toplanmış. Satıcı bunların banyo süngeri olduğunu, eskiden Bodrum açıklarında dalgıçların denizin dibinden topladığını anlatıyor. Elif'in küçük kardeşi Kerem süngere bir bitki gibi bakıyor: hareket etmiyor, yüzü yok, ağzı yok.

Satıcı başını sallıyor: "Bitki değil, hayvan bu." Kerem gülüyor. Ona göre hayvan, kaçan, bakan, yiyen bir şeydir: kedi, martı, belki bir böcek. Elinde tuttuğu şey ise bir deniz taşından farksız.

Bu sahnede satıcı haklı, ama Kerem'in itirazı da boş değil. Süngerin kası, siniri, gözü, midesi yok. Yine de biyologlar onu bal arısıyla, ahtapotla ve insanla aynı âleme koyuyor. Bu ders şu soruyu soruyor: hayvanları bir arada tutan ortak özellik ne, ve bu özellik nereden geldi? Cevap bir tanımdan önce bir akrabalıktan geçiyor.

Dört soru

Bu akademinin her dersi bir soruyu dört ayrı yönden açar. Etolog Niko Tinbergen'in dört sorusu olarak bilinen bu çerçeveyi bir sonraki ders bütün ayrıntısıyla kuracak; burada önce ilk kez kullanıyoruz, üstelik bir davranışa değil, «hayvan olmak» denen şeyin kendisine.

Evrim sorusu bu dersin asıl sorusu: hayvanlar nereden geldi? Bugünkü cevap, bütün hayvanların ortak bir atadan indiği ve bu atanın tek hücreli ya da küçük koloniler kuran bir canlı olduğu yönünde. Ataya bugün en çok benzeyen tek hücreli canlılar denizlerde ve göllerde yaşıyor ve tek bir kamçının çevresinde bir yaka taşıyor.

Mekanizma sorusu, hayvanı bir arada tutan parçayı arar. Bir hücre topluluğunun beden olabilmesi için hücrelerin birbirine yapışması, birbirine sinyal göndermesi ve birbirinden farklılaşması gerekir. Bu işleri gören proteinlerin bir kısmı, uzun süre yalnız hayvanlarda var sanılıyordu. Koanoflagellatların genomu okununca bu inanç değişti.

Gelişim sorusu, tek bir bireyin nasıl hayvana dönüştüğünü sorar. Süngerden insana neredeyse bütün hayvanlar, döllenmiş tek bir hücrenin bölünmesiyle başlar; bölünen hücreler ayrılmaz, birbirine yapışık kalır ve zamanla farklı görevlere uzmanlaşır. Bir hayvanı anlamak için yalnız yetişkinine değil, bu yolculuğa da bakmak gerekir.

İşlev sorusu en zor olanı: çok hücreli olmak ne işe yaradı? Bu sorunun kesin cevabı bilinmiyor. Biyologların öne sürdüğü cevaplar arasında, büyük bir bedenin bazı avcılara lokma olmaması, hücreler arasında iş bölümü kurulabilmesi ve suda daha etkili beslenme var. Bu cevaplar birbirini dışlamıyor ve hiçbiri tek başına kanıtlanmış değil. Akademinin ilk dersinde bunu açıkça söylemek önemli: dört sorunun dördüne de her zaman eşit sağlamlıkta cevap verilemez.

Bütün bunlar bir tanıma varır. Biyoloji kitaplarının çoğu hayvanı tek bir özellikle değil, birkaç özelliğin birlikteliğiyle tanımlar.

Deney

Koanoflagellatların bazı türleri tek hücreli yaşayabildiği gibi küçük koloniler de kurabiliyor. Bunlardan biri, Salpingoeca rosetta, hücrelerini çiçek biçiminde bir top hâlinde dizdiği için rozet koloni denen kümeler oluşturuyor. Kaliforniya Üniversitesi Berkeley'deki Nicole King laboratuvarında bu canlının kültürü bir rozet koloniden kurulmuştu, ama tuhaf bir sorun vardı: laboratuvar kültürleri neredeyse hep tek hücre üretiyordu, rozetler yalnız ara sıra beliriyordu.

Ekip, kültürle birlikte yaşayan bakterileri azaltmak için kültüre bir antibiyotik karışımı ekledi. Sonuç beklenmedikti. Koanoflagellatlar geriye kalan dayanıklı bakterileri yiyerek çoğalmayı sürdürdü, ama artık hiç rozet kurmadı; antibiyotik kaldırıldıktan sonra bile kurmadı. Araştırmacılar bu kültüre «rozet koloniler yok» anlamına gelen bir ad verdiler ve asıl deneye geçtiler.

İlk adım, eski kültürdeki bakterileri temizlenmiş kültüre geri eklemekti. Rozetler geri geldi. Demek ki koanoflagellatlar koloni kurma yeteneğini kaybetmemişti; bir işarete ihtiyaçları vardı. İkinci adımda bakterileri tek tek denediler. Yalnız bir tür, daha önce adı konmamış bir deniz bakterisi olan Algoriphagus machipongonensis, rozetleri yeniden başlattı. Yalnız bu bakteriyle beslenen kültürlerde rozet oranı yüksekti.

Üçüncü adım, bakterinin hangi parçasının işi yaptığını bulmaktı. Bakteri duvarının bilinen bileşenleri tek başına da birlikte de bir şey değiştirmedi. Etkiyi taşıyan, bakterinin yağ benzeri moleküllerinden ayrıştırılan tek bir lipitti. Ekip ona rozet başlatan etken anlamında RIF-1 adını verdi.

Bu deneyin önemli bir ayrıntısı, koloninin nasıl kurulduğu. Alegado ve ekibinin makalede aktardığı önceki çalışmalara göre bir rozet, tek bir kurucu hücrenin art arda bölünmesiyle büyüyor ve bu bölünmeler tamamlanmıyor: yavru hücreler birbirinden kopmuyor, aralarında ince köprüler kalıyor. Bu, hayvan embriyosunun gelişimine şaşırtıcı ölçüde benzeyen bir yol: tek hücre bölünüyor ve yavrular birlikte kalıyor.

Deneyin gösterdiği ile göstermediği arasındaki çizgiyi doğru çizmek gerekiyor. Deney, yaşayan bir koanoflagellatın tek hücreden koloniye geçişinin bir bakteri molekülüyle tetiklenebildiğini gösteriyor. Hayvanların atasının da bir bakteri yüzünden çok hücreli olduğunu göstermiyor. Yazarlar bunu bir olasılık olarak sunuyor: bakterilerin hayvanların kökeninde rol oynamış olabileceği mekanizmalara dair bir ipucu.

Ağacın öbür dalları

Çok hücreli olmak yalnız hayvanlara özgü bir buluş değil. Bitkiler, mantarlar, kahverengi ve kırmızı algler de çok hücreli. Bunlar hayvanlardan ayrı yollarla bu noktaya vardı. Akrabalık ağacına bakıldığında bu soyların arasında tek hücreli kalan pek çok kol var; çok hücreliliğin tek bir kez ortaya çıkıp sonra her yere dağıldığını varsaymak, bütün bu tek hücreli kolların onu sonradan kaybettiğini varsaymayı gerektirir.

Bu, akademinin sık sık döneceği bir ayrımın ilk örneği. İki canlıda gördüğümüz benzerlik ya ortak bir atadan miras kalmıştır ya da iki soy aynı soruna ayrı ayrı aynı cevabı vermiştir. Çamur küfü kıtlıkta tek tek hücrelerini bir araya toplayarak sporlu bir sap kurar; hayvan ise bölünen hücreleri hiç ayırmadan büyür. Sonuçta ikisi de çok hücreli bir yapıdır, ama oraya giden yol farklıdır. Hayvanların kendi içinde ise durum başka: Erdemli pazarındaki süngerden Kerem'in kendisine kadar bütün hayvanlar tek bir ortak atadan iniyor. Süngerin su süzen yaka hücreleri ile koanoflagellatın yakası arasındaki benzerlik, bu atanın nasıl beslendiğine dair en çok konuşulan ipuçlarından biri.

Bu çeşitliliğin ne kadar büyük olduğunu da bilmiyoruz. Bir tahmine göre yeryüzündeki ökaryot türlerinin çoğu henüz adlandırılmadı.

Sınır

Gündelik dilde «hayvan» çoğu zaman memeli demek. Kerem'in aklına önce kedi geldi; birçok kişi böceği, solucanı ya da deniz anasını hayvan saymayı tuhaf bulur. Biyolojik tanım bu sezgiyi zorluyor ve zorlaması gerekiyor: akademi boyunca örneklerin önemli bir bölümü omurgasızlardan gelecek, çünkü hayvan türlerinin büyük çoğunluğu onlar.

Tanımın kendisinin de sınırları var. Her hayvanda her özellik bulunmuyor; süngerin siniri ve kası yok, bazı asalak hayvanlar bedenlerinin büyük bölümünü yitirmiş. Bu yüzden tanımı bir özellikler listesi olarak değil, bir akrabalık olarak okumak daha sağlam: bir canlı, hayvanların ortak atasından iniyorsa hayvandır, bazı özelliklerini kaybetmiş olsa bile.

Koanoflagellatlar konusunda da dikkatli olmak gerekiyor. Onlara «hayvanların atası» demek yanlış olur. Bugün yaşayan koanoflagellatlar da hayvanlar kadar uzun bir evrim geçirdi; ortak atayla aynı canlı değiller, ona dair ipucu taşıyan akrabalar. Bu tuzağın genel hâlini, ağacı merdiven sanmayı, bu seviyenin ilerleyen derslerinden biri ayrıca ele alıyor. Son olarak, hangi grubun hayvan ağacının ilk dalı olduğu, süngerler mi yoksa taraklılar mı, bugün hâlâ tartışılıyor; bu soruyu birinci seviyede kendi dersinde açacağız.

Gözlem

Bu akademinin her dersi bir gözlem göreviyle biter. İlk görev basit görünüyor ama Kerem'in sezgisini sınıyor: gördüğün hayvanları gerçekten görüyor musun?

Nerede: Evde, sokakta ve gün içinde geçtiğin her yerde; bir doğa yürüyüşü yapabiliyorsan listeye onu da ekle.

Kayıt: Defterinin ilk sayfasına tarihi, listedeki toplam hayvan sayısını, omurgalı ve omurgasız sayılarını ve adını bilmediğin hayvanların betimlerini yaz. Bu sayfa akademinin sonunda yeniden açılacak: aynı günü bir yıl sonra yeniden saydığında listenin nasıl değiştiğine bakacaksın.

Sonraki derse köprü

Bu derste dört soruyu adlarıyla kullandık ama onları kimin, neden ayırdığını söylemedik. Bir sonraki ders, Tinbergen'in dört sorusu, bu ayrımın kendisini konu alıyor: bir kuşun neden öttüğü sorusunun tek bir cevabı olmamasının nedenini ve dört cevabı birbirine karıştırmanın hangi yanlışlara yol açtığını gösteriyor.