Bilim insanları yeni çalışmalarında kedilerin yiyecekleri, dost ve düşmanları koklayarak bulmada nasıl bu kadar usta olduklarını çözmüşler.
Evcil kedilerin burnundaki hava kanalı üzerinde yürütülen ilk detaylı analize göre işin sırrı, yoğun sarmal biçimli kemiksi hava yolu yapılarından oluşan karmaşık bir anatomi.
Kedi burnunun ilk 3 boyutlu bilgisayar modelini oluşturan araştırmacılar, koku içeren havanın burundan çekildiği zaman bu sarmal yapılardan nasıl geçtiğini canlandırmışlar. Araştırmanın sonucunda, havanın iki akım halinde ayrıldığını ve akımlardan birinin temizlenip nemlendirilirken, diğer akımın ise koku maddesini koklamaktan sorumlu sisteme (koklama bölgesine) hızlı ve etkili şekilde aktardığını keşfetmişler.
Esas itibarıyla araştırmacılar, kedi burnunun çok verimli ve çift amaçlı bir gaz kromatografına benzediğini öne sürüyor. Laboratuvarlarda kullanılan gaz kromatografında, buhar halindeki kimyasallar tespit edilip ayrıştırılıyor. Aslında kedi burnu bu konuda o kadar verimli ki, burnun yapısı günümüzde kullanılan gaz kromatograflarının daha da geliştirilmesini sağlayabilir.
Timsahların uzun burnunun da gaz kromatografisini taklit ettiği keşfedilmişse de, araştırmacılara göre kedilerin kompakt yapılı kafası, kedilerin farklı ortamlara sığmakla kalmayıp aynı zamanda uyum sağlamasına da yardımcı olan labirent benzeri hava yolu yapısının geliştiği evrimsel bir değişime yön vermiş.
Ohio Eyalet Üniversitesi Tıp Fakültesinde çalışan otolarengoloji yardımcı profesörü ve makalenin kıdemli yazarı Kai Zhao, “Düşündüğünüzde güzel bir tasarım” diyor.
“Memelilerde koku duyusu av bulma, tehlikeyi belirleme, besin kaynaklarını tespit etme ve çevrede iz sürme bakımından çok önemli. Aslında bir köpek burnuna çektiği havayla kimin geçtiğini, bunun düşman mı yoksa dost mu olduğunu bilebilir” diyor. “İnanılmaz bir koklama sistemi bu. Ben bunun farklı evrimsel yollar ile geliştiğini düşünüyorum.
“Bu akış örüntülerini gözleyip akışların detaylarını analiz ederek, iki farklı amaca hizmet eden iki farklı akış bölgesi olabileceğini düşünüyoruz.”
Araştırma dün PLOS Computational Biology bülteninde yayımlandı.
Zhao’nun laboratuvarı, daha önce sıçan ve insan burnunun modellerini oluşturarak hava akış örüntüleri üzerinde çalışmış. Fakat bu yüksek çözünürlüklü kedi modeli ve canlandırma deneyleri, Zhao’nun şimdiye kadar yaptığı en karmaşık deneyler olmuş. Modeller, bir kedinin kafasının mikro-CT ile yapılan taramalarına ve burun boşluğu boyunca yer alan doku tiplerinin mikroskobik seviyede belirlenmesine dayanıyor.
“Bu yapının işlevsel yönden ne tür bir kazanç sunduğunu anlamak üzere modeli ve daha karmaşık olan analiz yöntemini geliştirmek için çok zaman harcadık” diyor. “Kedi burnu, muhtemelen köpek burnu kadar karmaşık. Ayrıca bir kemirgenin burnundan daha karmaşık olması, neden böylesine karmaşık olacak şekilde evrimleştiği sorusunu akla getiriyor.”
Bilgisayar ortamında yürütülen nefes alma canlandırmaları, sorunun cevabını ortaya çıkarmış: Canlandırılan bir solunum sırasında araştırmacılar, iki ayrı hava akım bölgesi olduğunu gözlemlemişler. Akımlardan birinde solunum havası filtrelenip akciğerlere giderken, damağın yukarısında yavaşça yayılıyor. Koku içeren diğer akım ise merkezi bir geçitten hızla geçerek, burun boşluğunun gerisine doğru direkt olarak koklama bölgesine gidiyor. Analizde akışın hem konumu hem de kıvrımlardan (burun içerisindeki kemiksi yapılar) geçiş hızı hesaba katılmış.
“Belli kanallardan ne kadar akış geçtiğini ölçtük” diyor Zhao. “Kanallardan birinin koklama bölgesine en fazla koku kimyasalını ilettiğini gördük ve tespit ettiğimiz iki örüntüyü analiz ettik. Solunum amaçlı nefes almada, kıvrımlar dallanarak akışı ayrı kanallara yönlendiriyor; bir nevi arabadaki radyatör ızgarası gibi. Temizleme ve nemlendirme bakımından daha iyi.
“Fakat koku tespitinin çok hızlı olmasını istiyorsanız, bunun için de kokuyu yüksek hızda ileten bir dal var. Muhtemelen havayı solunum bölgesinden geçirip filtrelemek için beklemek yerine hızlı tespite izin veriyor. Hava temizlenirse, kokunun çoğunu kaybedersiniz ve süreç yavaşlar.”
Yazar: Emily Caldwell/Ohio Eyalet Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
