Kış Boyunca Kendini Donduran Hayvanların Hayatta Kalma Sırrı
Donma önleyici proteinler, şeker dolu hücreler, beyin kapanmaları… Pek çok tür bahara yetişebilmek için vücut fonksiyonlarını durdurmanın şaşırtıcı yollarını buluyor.
Yıllar önce üniversitemde bir üniversite profesörü, sınıfını bir gösteri ile şok etti. Hâlâ canlı ama donmuş bir orman kurbağasını gösterdi. Sonra aniden duvara fırlattı ve paramparça oldu. Herkes nefesini tuttu.
Birkaç dakika sonra, kurbağayı gerçekten atmadığını açıkladı. Dramatik bir etki için kurbağayı bir buz parçasıyla değiştirmişti. Ancak amaç, bir noktayı açıklamaktı: Bir orman kurbağası aslında kışı atlatmak için buz gibi donar. Sonra ilkbaharda tekrar çözülür.
Orman kurbağası, Dünya üzerinde üzerinde en sık çalışılan donan hayvanlardan biridir. Sonbaharda sıcaklıklar düştüğünde, yapraklara yuva yapar ve kalbi, beyni ve her şeyi tamamen yenilene kadar soğuğun vücuduna sızmasına izin verir. Ama temelde ölen ve sonra hayata geri dönen tek tür bu değil.
Binlerce böcek larvası donar ve çözülür ve bazıları hava durumuna bağlı olarak her gün ileri geri hareket eder. Genç boyalı kaplumbağalar, orman kurbağasıyla aynı yöntemler olmadan donmayı başarır. Ve sonra tamamen kuruyan ve baharı bekleyen tardigradlar var.
Kanada, Ottawa’daki Carleton Üniversitesinde biyokimya profesörü olan ve donma toleransı üzerine çalışan Kenneth Storey, “Donmanızın nedeni, menzilinizi daha kuzeye veya bir dağın tepesi gibi daha yükseğe genişletmektir.” diyor.
“Donup kalabilirsen, dünyada daha iyi bir yer edinebilirsin.”
Şekerler anahtardır
Storey, “İşte ormankurbağası; sıvı, etrafta zıplıyor, sonra üzerine dışarıdan buz geliyor.” diyor, Storey. “Derisi biraz donar ve sonra buz, damarlar ve arterler yoluyla kurbağanın içine girer.”
Oradan daha da tuhaflaşıyor. Kurbağanın gözleri parlar, beyni donar ve buz, kanı kurbağanın kalbine doğru iter ve sonunda o da kaya gibi sağlam olur.
Bu geçiş, biyokimyada büyük değişiklikler gerektirir. Kurbağanın mikroRNA molekülleri, hücreleri hasardan korumak için yeniden düzenler. Buz daha sonra yavaş yavaş organların ve hücrelerin dışında oluşur. Aynı zamanda, kurbağanın karaciğeri, hücrelerin küçülmesini ve ölmesini önlemek için hücrelerin içleri dahil her yere sızan inanılmaz miktarda glikozu (hayati organlar için antifriz görevi gören şuruplu bir sıvı) dışarı pompalar.
Storey, ilkbaharda “Güneş parlayacak, çamur oluşacak, kurbağalar ısınacak ve çözülecek.” diyor.
Donmuşluklarının derecesi değişir. Alaska’daki orman kurbağaları eksi 5 Fahrenhayt dereceye kadar donacak. Kuzey Carolina’daki diğerleri 8,6 dereceye kadar soğutur. Ama mekanizmalar aynı ve güneydeki kahverengi ağaç kurbağası, koro kurbağası ve kriket kurbağaları gibi diğer kurbağaların yanı sıra birçok böcek ve böcek larvasında da gözlemlendiler.
Ama hayvanların donmasının tek yolu bu değil. Science of the Total Environment dergisinde yayımlanan yeni araştırmaya göre; boyalı kaplumbağa yavruları, mikroRNA metabolizmalarını orman kurbağalarından önemli ölçüde daha az glikoz gerektirecek şekilde yeniden düzenlerken donuyor. Yetişkinler, nefes almadan dört aya kadar hayatta kalabilecekleri çamurda su altında kış uykusuna yatar.
Aşırı Soğutmanın Dezavantajları
“Süper soğutma” kelimesi bazen sıfırın altındaki donma önleme ile ilgili olarak kullanılır. Ancak doğadaki geçici ölüm halinin, insan organ nakline nasıl dönüşebileceğini inceleyen Harvard Tıp Okulu’nda yardımcı doçent olan Shannon Tessier, doğadaki ve özellikle insan organlarındaki gerçek aşırı soğutmanın riskleri olduğunu söylüyor.
Buzun, bir toz parçası veya bir kolesterol molekülü kadar küçük olabilen, çekirdeklendirici bir madde olarak bilinen, etrafında oluşacak bir şeye ihtiyacı vardır. Ancak bir böcek veya hayvan buz kristallerinin oluşumunu engelleyebilirse, donmuş kanları sıvı halde kalır.
Tessier, çok kontrollü bir laboratuvarın dışında, dünyamızın çekirdeklendirici maddelerle dolu olduğunu söylüyor. Arktika gelengisinin (yer sincabı) , kristallerin oluşması için tüm potansiyel çekirdekleri ortadan kaldırarak donmayı aştığı gösterilmiştir. Ancak bu, aşırı derecede aşırı soğuduğu anlamına gelmez. Ve eğer öyleyse, ki Storey öyle olmadığını açıkça belirtiyor; herhangi bir dış güç veya izinsiz giren bir çekirdeklendiricinin yer sincabını, tekrar canlanmayacak bir saçağa çevirecekti.
Tessier, “Bir organı sıvı halde tutmanın birçok avantajı vardır.” diyor. “Ama her zaman kazara buz oluşumu riski varsa, bu, ele alınması gereken bir sorundur.”
Soğuk iklimlerde yaşayan birçok türün, kanlarının donma sıcaklığını düşürmeye yardımcı olmak için proteinler veya şekerler geliştirmesinin ve böylece buz oluşturmadan 32 derecenin altına düşmesinin nedeni budur. Bazı deniz balıkları antifriz proteinlerine sahipken, birçok böcek şeker kullanır.
Farklı böcekler, aynı amaca ulaşmak için farklı istekler geliştirmiştir. Safra sineği larvaları, kışın sıfırın altındayken katı bir şekilde donar ve 24 saat boyunca bile ısındığında çözülür. Storey, safra güvesi larvalarının ise gece ve gündüz sıvı halde kaldığını söylüyor.
Safra sineği larvaları, hücrelerini sıfırın altındaki sıcaklıkların zararlı etkilerinden korumak için orman kurbağası gibi şeker kullanır. Safra güvesi larvaları donmayı önlemek için şeker kullanır, esasen eksi 36 derece Fahrenhayt kadar soğuğa aşırı soğutma yapar.
Soğutmak için kurutmak
Dünyanın en zorlu ortamlarında bulunan mikroskobik omurgasızlar olan tardigradlar, hücrelerindeki suyun donmasını önlemenin yaratıcı bir yolunu buldular: Onu dışarı atıyorlar.
İnsanlar bunu yapamaz. Bir insan suyunun yüzde beşini bile kaybederse ölür. Ancak tardigradlar, neredeyse tamamen kuruyana kadar suyu boşaltırlar. Beyinleri kapanıyor, sekiz bacakları içeri giriyor ve soğuktan sağ salim çıkıyorlar.
Storey, “Böylece onları sıvı nitrojene daldırabilirsiniz ve iyiler.” diyor.
Yine de aynı hızla, tardigradlar geri döner. Onlara su verin, sularını geri alsınlar ve hayat olarak bildiğimiz şeye geri dönsünler.
Tessier, doğadaki aşırı koşullarda hayatta kalan orman kurbağaları ve diğer hayvanların tıpta, özellikle organ nakli dünyasında pek çok uygulamaya sahip olduğunu söylüyor. Örneğin bir insan kalbi vücudun dışında ancak dört saat kadar var olabilir.
“Bu sınırlı süre, lojistik kısıtlamalara neden oluyor.” diyor. “Bu nedenle, yüksek miktarda glikoz içeren orman kurbağalarının ilkelerini kullanmaya ve tüm bir karaciğeri, kalbi veya başka bir organı dondurmaya, geçici ölüm halinde tutmaya, güvenli bir şekilde yeniden canlandırmaya ve nakletmeye çalışıyoruz.”
Kaynak: https://www.nationalgeographic.com
Derleyen: Simge Kara
Bilim Kurgu Filmlerini Aratmayan Çalışma: 199 Kişi Bedenlerini Dondurdu