Johns Hopkins Üniversitesinde çalışan araştırmacılar, gece görüşü ile yapay zeka yardımıyla karanlıkta çalışan örümceklerin sekiz bacağının tamamını takip edip kayıt altına alarak, örümceklerin nasıl ağ yaptığını kesin şekilde keşfetmişler.
Araştırmacıların oluşturduğu yeni ağ örme tarifi ya da algoritması, insandan katbekat küçük beyinleri olan bu canlıların böylesine zarafet, karmaşıklık ve geometrik hassasiyet barındıran yapıları nasıl oluşturabildiğini daha iyi anlamayı sağlıyor. Bulgular, geçtiğimiz hafta Current Biology bülteninde yayımlandı.
Jonhs Hopkins Üniversitesinde davranış biyoloğu olan eş yazar Andrew Gordus şöyle aktarıyor: “Bu konuya ilk defa oğlumla kuş gözlemi yapmaya çıktığımda ilgi duydum. Büyüleyici olduğunu düşündüğüm bir ağı gördükten sonra, ‘Eğer bir hayvanat bahçesine gidip bunu bir şempanzenin yaptığını görseydim, onun inanılmaz ve etkileyici bir şempanze olduğunu düşünürdüm’ diye geçirdim içimden. Fakat bu ağ çok daha büyüleyiciydi çünkü bir örümceğin beyni çok ufak. Bu olağanüstü davranışın nasıl meydana geldiğine dönük daha fazla şey bilmiyor olmamız, beni hayal kırıklığına uğrattı.”
Sadece dokunma duyusunu kullanarak görmeden ağ ören örümcekler, insanları yüzlerce yıldır büyülemiş. Örümceklerin hepsi ağ örmüyor. Örenler ise mimari eserleriyle bilinen hayvan türleri arasında bulunuyor. Yuva yapan kuşlar ve eşleşmek için özenle hazırlanmış kum halkaları oluşturan kirpi balığı da bunlardan biri.
“Nihai yapı biraz farklı olsa da, ağ yaparken kullandıkları kurallar aynı” diyor Gordus. “Hepsi aynı kuralları kullanıyor ki bu da, söz konusu kuralların beyinlerine kodlandığını doğruluyor. Şimdiyse bu kuralların nöron seviyesinde nasıl kodlandığını öğrenmek istiyoruz.”
Bu hayvan mimarların nispeten ufak beyinlerinin yüksek seviyeli yapı projelerini nasıl desteklediğini anlamada ilk adım, ağ örmekle ilişkili davranışlar ile motor becerilerin sistematik şekilde belgelenip analiz edilmesi. Gordus, bunun şimdiye kadar hiç yapılmadığını ve sebebinin de çoğunlukla, eylemlerin yakalanıp kayıt altına alınmasında karşılaşılan zorluklar olduğunu söylüyor.
Yeni çalışmada Gordus’un araştırma takımı, Birleşik Devletler’in batısına özgü Uloboridae familyasına ait örümcekleri incelemiş. Bu örümcekler, bir parmak ucuna rahatça sığabilecek kadar ufak. Örümceklerin gece vakti sergilediği ağ örme davranışını gözlemlemek isteyen bilim insanları, kızılötesi kameralar ve kızılötesi ışıkların yerleştirildiği bir alan tasarlamışlar. Bu düzenekle birlikte, her gece altı örümceği ağ örerken izleyip kayıt altına almışlar. Uzuv hareketini tespit etmesi için özel olarak tasarlanan makine görüş yazılımıyla, milyonlarca bacak hareketini tek tek takip etmişler.
Ağ örme ile nörofizyoloji üzerinde çalışan yüksek lisans öğrencisi ve baş yazar Abel Corver, “Bunu kaydetmek isteseniz bile, pek çok bireyin uzun bir süre boyunca takip edilecek bir sürü bacağı var” diyor. “Her kareyi incelemek ve bacak noktalarına el ile işaret koymak çok zor. Bu yüzden biz de, örümceğin duruşunu kare kare tespit etmesi için bir makine görüş yazılımını eğittik ve böylelikle bacakların, ağın tamamını örerken yaptığı her şeyi belgeledik.”
Çalışma sonucunda araştırmacılar, ağ yapma davranışlarının örümcekler arasında epey benzer olduğunu bulmuşlar; hatta o kadar ki, bilim insanları sadece bir bacağın konumunu görerek, bir örümceğin hangi ağ parçası üzerinde çalıştığını tahmin edebiliyormuş.
“Nihai yapı biraz farklı olsa da, ağ yaparken kullandıkları kurallar aynı” diyor Gordus. “Hepsi aynı kuralları kullanıyor ki bu da, söz konusu kuralların beyinlerine kodlandığını doğruluyor. Şimdiyse bu kuralların nöron seviyesinde nasıl kodlandığını öğrenmek istiyoruz.”
Gelecekte yapılacak laboratuvar çalışmalarında, zihinde değişim meydana getiren ilaçların kullanılmasıyla örümcek beynindeki hangi devrelerin ağ örmenin farklı aşamalarından sorumlu olduğu belirlenmeye çalışılacak.
“Örümcek büyüleyici bir canlı” diyor Corver. “Çünkü bizimkiyle aynı temel yapı taşlarına dayanan beyni var. Yeni araştırma, insanların da içerisinde bulunduğu daha büyük beyin sistemlerini anlamaya yönelik ipuçları sağlayabilir ki bence bu çok heyecan verici.”
Yazar: Jill Rosen/Johns Hopkins Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
