Bilim Dünyasında Yeni Tartışma: İnsan Beyni İki Farklı Gelişimsel Kökenden Oluşuyor mu?

İnsan beyni, bugüne kadar hep milyarlarca nöronun bir araya gelerek son derece karmaşık bir yapı oluşturduğu tek bir organ olarak kabul edildi. Ancak Stanford Üniversitesi liderliğindeki yeni bir araştırma, beynin gelişim sürecinin bu kadar basit olmayabileceğini ortaya koydu. Nature Neuroscience’da yayımlanan çalışma, beynin farklı bölümlerinin gelişimin çok erken aşamalarında iki ayrı hücre öncülünden ortaya çıktığını ortaya koydu. Ancak araştırmanın duyurulmasının ardından ortaya atılan “insan beyninin aslında iki ayrı organ olduğu” yorumu, bilim dünyasında yeni bir tartışmanın da fitilini ateşledi.

Haberi okuduğunuz için teşekkürler, bizi takip etmeyi unutmayın!

Stanford araştırması, “Beynin iki farklı kökeni olabilir” diyor

Kyle Loh’un öncülüğündeki Stanford ekibi, beynin erken gelişim aşamalarını inceleyerek, fare embriyolarında beyin dokusunu oluşturacak hücrelerin tek bir ortak öncünden değil, aynı anda ortaya çıkan iki farklı hücre grubuna ayrıldığını belirledi. Bir grup ön ve orta beyni, diğeri ise art beyni (arka beyni) oluşturuyordu. Araştırmacılar, bu iki grubun erken evrelerden itibaren farklı kaderlere sahip olduğunu ve birbirleriyle örtüşmediğini gösterdi.

Çalışmada bu iki hücre grubu anterior neural ectoderm (aNE) ve posterior neural ectoderm (pNE) olarak adlandırılıyor. aNE ön ve orta beynin, pNE ise art beynin gelişiminden sorumlu hücre öncülünü oluşturuyor. Araştırmacılar ayrıca bu iki grubun yalnızca fiziksel olarak ayrışmadığını, DNA’nın hücre içerisinde nasıl paketlendiğini belirleyen kromatin yapılarının da birbirinden farklı olduğunu ortaya koydu.

Daha da önemlisi, araştırmacılar benzer bir gelişimsel ayrımı insan pluripotent kök hücrelerinde de gözlemledi. Böylece hücrelerin daha başlangıç aşamasında hangi beyin bölgesine dönüşecekleri konusunda bir tür gelişimsel “hafızaya” sahip olduğu sonucuna ulaşıldı.

Araştırmanın sonucunda Stanford ekibi, beynin iki farklı gelişimsel kökenden gelen bir “kompozit organ” olarak değerlendirilebileceğini öne sürdü. Ancak bu iddialı dil bilim topluluğunda tartışma yarattı. Stanford raporu başlığında “The human brain is two separate organs.” (İnsan beyni iki ayrı organ) ifadesi yer alırken, metinde daha temkinli bir açıklama bulunuyordu: “beynin iki farklı gelişimsel kökenden oluştuğu.”

Bilim dünyasından itiraz geldi: “İki beynimiz yok”

Stanford araştırmasının basında yer bulmaya başlamasının ardından ScienceAlert, Ars Technica ve The Neurocritic gibi bilim-teknik sitelerinde “beyin aslında iki organ” başlığının neden gerçeği yansıtmadığını detaylandıran itiraz yazıları yayımlandı. Bu yazılarda, araştırmanın kendisinin de böyle bir iddiası olmadığına dikkat çekiliyor. Çünkü başlığın askine araştırma metninin kendisi çok daha temkinli bir dil kullanıyor ve aslında “beynin iki farklı gelişimsel kökenden oluştuğu” olgusuna odaklanıyor.

İtiraz yazıları da buna vurgu yapıyor. Araştırmacıların bulduğu iki hücre öncülünün günümüzde farklı beyin bölgelerini oluşturduğu konusunda güçlü kanıt bulunuyor ama bundan, söz konusu yapıların evrimsel geçmişte gerçek anlamda iki bağımsız organ olarak ortaya çıktığı sonucu çıkarılamıyor. Araştırmacıların farklı canlılardaki benzer gelişimsel düzeni tespit etmesi, böyle bir evrimsel senaryoyu destekleyen bir ipucu sunuyor; fakat bunun geçmişte gerçekten nasıl gerçekleştiğini tek başına kanıtlamıyor.

Araştırmacıların ortaya koyduğu şey, yetişkin insan kafatasının içinde birbirinden bağımsız çalışan iki beyin bulunduğu değil. Bulgular, embriyonik gelişimin çok erken aşamalarında beynin bazı bölgelerini oluşturacak hücrelerin iki farklı gelişimsel yol izlediğini gösteriyor.

Tartışmalı Başlığının Ötesine Geçince Araştırma Oldukça Kıymetli Doneler Ortaya Koyuyor

Araştırmanın en önemli bulgularından biri, erken embriyoda sinir sistemine dönüşecek hücrelerin daha en baştan konumlarına ilişkin bilgi taşıması. Ekip, genetik işaretleme yöntemleri kullanarak hücrelerin soylarını takip ettiğinde, tek bir erken dönem hücresinden gelen hücrelerin yüzde 96’sının ya yalnızca art beyne ya da ön ve orta beyne katkıda bulunduğunu gördü. Bu da iki gelişimsel kader arasındaki ayrımın oldukça erken kurulduğunu gösteriyor. Ancak yüzde 96’lık oran aynı zamanda başka bir şey daha gösteriyor: Ayrım mutlak değil. Küçük de olsa hücrelerin bir bölümü farklı gelişimsel kaderlere katkıda bulunabiliyor. Yüzde 4’lük bu sapmanın deney yönteminin sınırlamalarından mı kaynaklandığı, yoksa beynin gelişimindeki bir esnekliğime işaret henüz tam olarak anlaşılmış değil.

Tartışmanın ötesinde, araştırmanın bilimsel açıdan asıl önemi burada ortaya çıkıyor. Embriyonun ilk aşamalarında sinir sistemini oluşturacak hücreler henüz birbirinden çok farklı görünmüyor. Buna rağmen hücreler zaman içinde ön beyin, orta beyin, art beyin ve omurilik gibi birbirinden oldukça farklı yapılara dönüşüyor. Bunun gerçekleşebilmesi için hücrelerin yalnızca “sinir hücresi olma” kararını vermesi yeterli değil. Aynı zamanda vücudun hangi bölgesinde bulunduklarını ve hangi beyin bölümüne dönüşmeleri gerektiğini de belirlemeleri gerekiyor. Yeni araştırmaya göre bu bilgiler, sinir hücreleri oluşmadan önce bile hücrelerin gelişimsel geçmişine işlenmiş olabiliyor. Böylece daha sonraki aşamalarda aynı biyolojik sinyallerle karşılaşan hücreler, bulundukları bölgeye bağlı olarak farklı tepkiler verebiliyor. Bu mekanizma, beynin neden yalnızca sınırlı sayıda gelişimsel sinyal kullanarak bu kadar karmaşık bir yapıya dönüşebildiğini anlamaya yardımcı olabilir.

Araştırmanın belki de en somut sonucu laboratuvarda ortaya çıktı

Çalışmanın yalnızca evrimsel açıdan değil, tıp araştırmaları açısından da önemli bir sonucu bulunuyor. Bilim insanları, insan pluripotent kök hücrelerinden daha önce üretmekte zorlandıkları art beyin motor nöronlarını laboratuvar ortamında üretmeyi başardı. Bu hücreler elektriksel aktivite gösterdi ve art beynin belirli bölgelerine özgü proteinleri üretti. Bu gelişme özellikle beyin sapını ve motor nöronları etkileyen hastalıkların araştırılması açısından önem taşıyor. Stanford ekibi, oluşturulan hücre modellerinin ALS ve spinal müsküler atrofi (SMA) gibi hastalıkların incelenmesinde kullanılabileceğini belirtiyor.