Bu yazıda tek hücreli canlıların öğrenme yeteneğine karşı keşiflerin nasıl olduğundan, gelecek yazıda ise öğrendiklerinin depolanması sürecinden bahsederek beraber tek hücrelilerin dünyasına ineceğiz!
İlk keşif Beatrice Gelber’ın Paramecium aurelia adlı bir protozoanda beklenmedik bir davranışı keşfetmesi ile başladı. Bu tek hücreli organizmanın, genellikle memeliler ve kuşlar gibi daha yüksek organizmalar için kabul edilen öğrenme yeteneğine sahip olduğunu gösterdiğini iddia etti.
Paramecium’un davranışıyla ilgilenmeye başlayan Gelber, bir uyaranı bir ödülle ilişkilendirmek için her birinde Paramecium kültürü barındırın lam üzerinde bulunan küçük bir bakteri dolu havuza bir protozoanın bakış açısı ile yiyecek olarak görünen maddeleri soktu. Başlangıçta çekingen olmasına rağmen kısa süre sonra yüzdüklerini gözlemledi. Birkaç denemeden sonra, sıvının içine bakterilerden arındırılmış bir tel koyabildiğini ve aynı yiyecek arama davranışını ortaya çıkardığını keşfetti!
Gelber’e göre deneyler, Paramecium’un teli yiyecekle ilişkilendirmeyi öğrendiğini gösterdi. Bu, bilim adamlarının yalnızca yüksek derecede evrimleşmiş merkezi sinir sistemlerine sahip çok hücreli hayvanların bu tür davranışları sergileyebileceğine dair inancına meydan okudu! Sonuçlar öğrenme ve diğer bilişsel süreçler için gerekli olan önemli biyolojik makinelerin en azından bir kısmının sadece bir hayvanın beynindeki nöronları arasındaki bağlantılarda değil, tek hücrelilerin kendisinde de var olabileceğini öne sürdü.
Paramecium araştırmacısı Donald Jensen “Böyle bir uygulamanın bu organizmanın duyusal ve motor yeteneklerini olduğundan fazla tahmin ettiğini hissediyorum.” Dedi.
Harvard Üniversitesi’ndeki bir grup araştırmacı Gelber’in fikirlerinin yeniden canlandırdı. Harvard bilişsel sinirbilimci Sam Gershman, “Gelber’in gerçekten bir şeylerin peşinde olduğunu düşünüyorum” diyor. Gershman, tek hücreli organizmalarda öğrenme üzerine son zamanlarda yapılan bir avuç deneylere ek olarak, epigenetik gibi hücre içi değişikliklerde en azından bazı bellek türlerinin kodlanabileceğini öne sürmek için çok hücreli organizmalardan birkaç yakınsayan kanıt dizisi olduğunu söylüyor. Bunlar DNA’daki modifikasyonlar veya genetik düzenleyici ağlardaki değişikliklerdi.
Harvard Tıp Fakültesi’nde sistem biyoloğu Jeremy Gunawardena’nın laboratuvarı bu konu için başladığı tek hücreli, Stentor roeseli üzerinde davranışsal adaptasyon biçimi üzerine çalıştı.
Gunawardena ve meslektaşları polistiren boncuklar vermek için bir iğne kullandılar; bu ekibin lam üzerine yerleşmiş S. roeseli hücrelerine karmin boyasından daha etkili bir yanıt oluşturmada daha etkili buldu. Buna karşılık, protozoa boncuklardan uzağa eğilme, kıvrılma veya tamamen uzaklaşma gibi çeşitli kaçınma davranışları gösterdi. Araştırmacılar, hücrelerin davranışsal bir hiyerarşi gösteriyor gibi göründüğünü söylediler. İlk başta nazikçe bükülme gibi daha az dramatik yollarla yanıt veriyor, ancak yüzerek ya da büzülerek sonraki provokasyona yanıt verdiği görüldü.
Öğrenmenin temel bir biçimini gösteren başka bir tek hücreli organizma, sümüksü küf Physarum polycephalum‘dur. Fransa’daki araştırmacılar tarafınan P. Polycephalum üzerinde birden fazla çekirdek içerebildiği için alışılmadık bir tek hücreli organizma olduğunu düşünülerek yapılan “nöral olmayan organizmalardaki” karmaşık davranışları anlamak için çalışma yapıldı.
Bir yemek tabağına bir köprü ile bağlanmış başka tabakta büyüyen küf, normalde köprü üzerinde büyür. Normal köprünün, genellikle kinin (mor) gibi bir maddeyle kaplı bir köpükle değiştirilmesiyle, küfün köprü üzerindeki hareketini büyük ölçüde azaltır. Bununla birlikte, kinin kaplı köprülerle birkaç gün karşılaştıktan sonra, küf artık alışkanlık kazanır ve neredeyse normal şekilde büyür. Bu davranış değişikliği kalıcı değildir. Eğer küf tekrar normal köprülerle karşılaşırsa alışkanlığını unutmuş gibi görünür ve daha sonra kinin kaplı başka bir köprü ile karşılaşıldığında aynı tiksinti davranışını gösterir. Kalıpların kaplamalı köprüleri keşfetmeye başlamasının uzun zaman aldığını, ancak bunu yapmaya başladıklarında, daha önce kaçındıkları uyarıcılara aldırış etmekten vazgeçtiklerini söylüyor.