Oijinal Metin: https://www.thetransmitter.org/cognition/cognition-in-brainless-organisms-is-redefining-what-it-means-to-learn/
Birçok basit canlının öğrenme davranışının örneklerini sergilemesi bilişsel bilimin insan zihninin sınırlarını aşması gerektiğini göstermektedir.
COVID-19 Pandemisi, Duke Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Julia Notar’ı yaz boyunca yapmayı planladığı uluslararası deniz araştırmasını iptal etmek zorunda bırakınca, güneş gören gelgit havuzunu[1] sosyal mesafe kurallarına uyan karanlık bir bodrum laboratuvarıyla değiştirdi. Tezini tamamlamak için seçeneklerinin giderek azalmasıyla baş etmek zorunda kalmıştı. Dolayısıyla riskli bir öneri olarak gördüğü bir işe girişti: Yılan yıldızlarını Pavlov’un köpekleri gibi yemeğin gelişini bekleyecek şekilde eğitmek.
Notar, deniz yıldızlarıyla ve deniz kestanesi ile akrabalığı olan ama bu canlıların aksine okyanus tabanında gezinmelerine yardımcı olan uzun ve narin kollara sahip yılan yıldızlarıyla daha önce de çalışmıştı. Yılan yıldızlarının hareket etmelerine ve görmelerine yardımcı olan nöronlarının beyne benzeyen merkezi bir yapıda bir araya gelmediğini de biliyordu. Oysaki uzun süredir hafıza ve öğrenme için böyle bir yapının gerekli olduğu düşünülmekteydi.
İki hafta sonra ise sadece karanlıkta yemek yedirilen yılan yıldızı grubu ışıklar kapandıktan hemen sonra kapları içinde gezinmeye başlamışlardı. Notar, karanlık vaktin sonlarına doğru ve hatta ışık açık şekilde onları beslemeye yeniden başladığında deniz yıldızları sadece karanlıkta dolaşmaya devam ettiler. Yani karanlığı yaklaşan bir yemekle ilişkilendirmişlerdi.
Otlayan yıldızlar: Julia Notar, genellikle beslenmedikleri zamanlarda filtrenin arkasında saklanan fazlasıyla utangaç yılan yıldızlarını, ışıklar kapandığında yiyeceğin verileceğini öngörmeleri için eğitmişti.
Pavlov’un köpekleri gibi (büyük ihtimalle bu köpeklerin aksine daha az salyalı bir şekilde) karanlıkta beslenen yılan yıldızları birbirleriyle alakası olmayan çevresel uyarıcılar olan karanlık ve yaklaşan yemeği ilişkilendirmişti. Bu durum ilişkisel öğrenmeye (associative learning) bir örnek teşkil ediyordu. Sadece ışık açıkken beslenen yılan yıldızı grubu ise böyle bir bağ kurmadıkları için otuz dakikalık karanlık periyodlarda saklanmaya devam ediyorlardı.
Başka bir deyişle Notar’ın oynadığı kumarı işe yaramıştı.
Bu bağlamda, Macquarie Üniversitesi’nde doğa bilimlerinde yardımcı doçent olup böceklerin ve sümüklü mantarların davranışlarını inceleyen Chris Reid, yılan yıldızları araştırmasına katkıda bulunmamış olsa da, tarihsel olarak bakıldığı zaman ilişkisel öğrenmenin yalnızca karmaşık nöral yapılara sahip organizmalarda mümkün olan bilişin “alametifarikası” olarak görüldüğünü belirtiyor.
Fakat Notar’ın 2023 yılında yayınlanan bu sonuçları, bu bakış açısına meydan okuyan en güncel bulgulardan biri. Farklı farklı beyni olmayan organizmalar üzerine yapılan araştırmalar uzun süredir devam eden “sadece daha gelişmiş hayvanlar öğrenebilir” varsayımını sarsmıştır. Öyle ki Chris Reid, son 15 yıl içinde alanın kimin (ve neyin) bilişsel kapasitesi olduğu konusundaki bakış açısının genişlediğini gördüğünü söylüyor.
UC Berkeley Üniersitesi’nde[2] vekil doçent olan ve insan beyninde bellek ve öğrenmeyi araştıran Mariam Aly “Öğrenme, deneyime bağlı olarak sinir sisteminin işleyişinde meydana gelen değişimdir.” diyor. İnsanlardaki öğrenmeyi mümkün kılan değişimlerin de beynimizde gerçekleştiğini de ekliyor. “Fakat bu, daha basit sinir sistemlerine sahip olan hayvanların öğrenemeyeceği anlamına gelmez.”
“Öğrenme, deneyime bağlı olarak sinir sisteminin işleyişinde meydana gelen değişimdir. (…) Fakat bu, daha basit sinir sistemlerine sahip olan hayvanların öğrenemeyeceği anlamına gelmez.” – Mariam Aly
Ve gerçekten de öğrenme yeteneği hayvanlar aleminin bazı şaşırtıcı köşelerinde ortaya çıkmaktadır.
Notar, yılan yıldızlarının bizimkinden çok farklı görünen yıldız anatomisine rağmen aslında insanlara en yakın omurgasız olduğunu (hatta böceklerden bile daha yakın olduğunu) vurguluyor. Ancak çalışmasının yayınlanmasından sadece iki ay önce, Avrupa’da başka bir araştırmacı grubunun daha uzak bir evrimsel akrabada ilişkisel öğrenmeye dair kanıtlar yayınladığını belirtiyor.
Çapı en fazla 1.2 santimetre olan, kutu denizanası Tripedalia cystophora, Mangrov Lagünleri’nin sığ sularında yaşayan bir canlıdır. Bu hayvanlar karmaşık bir yapıya sahip olan gözlerini kullanarak su altındaki mangrov köklerinin karmaşık örgüsünde gezinir ve örgülerin aralarında barınan avlarını ararlar. Bu denizanasının uzaklığı doğru ölçmesi önemlidir, eğer köklere çok yakın olurlarsa köklere çarpıp narin bedenlerini yaralarlar, fazla uzak kaldıklarında ise avlarını bulamamaktadırlar.
Avrupalı bir ekip, kutu denizanalarının mangrov köklerinin silüetlerini taklit etmek için siyah veya gri çizgiler ile boyanmış dairesel bir akvaryumda, bu mesafeleri ölçmeyi zamanla öğrenebildiklerini göstermişti. Tehlikeli bir şekilde köklere yakınmış gibi görünmesi için çizilen yüksek kontrastlı siyah çizgilerden uzak durdukları gözlemlenmişti. Fakat az kontrastlı gri çizgiler ile durum biraz daha zordu. Denizanaları en başta onları daha uzakta sanmış ve çoğunlukla akvaryum duvarlarına çarpmışlardı. Fakat bir zaman sonra bu gri “köklerin” göründüklerinden daha yakın olduklarını anlamışlardı. İşte bu, bulanık sularda ihtiyaç duyabilecekleri bir tür öğrenme şekliydi…
Notar, makalenin bir beyne sahip olunmasa bile “öğrenme, sinir sistemlerinin içsel bir niteliğidir” iddiasını ortaya koyduğunu söylüyor.
Diğer gruplar ise evrim ağacında (tek hücreliler gibi) insanlardan çok daha uzakta olan canlılarda hangi türden öğrenme şekillerinin görülebileceğini araştırmaktadır. Herhangi bir sinir sistemleri olmadığı için, bu tip canlılar toplanan enformasyonu birleştirmek için hücre içi iletişimden yararlanırlar.
Merak konusu: Beyni olmayan bir organizma olan kutu denizanası uzaklıkları değerlendirmeyi ve engellerden kaçınmayı öğrenebilmektedirler.
Reid, araştırdığı sümüklü mantar türü olan Physarum polycephalum’un hala ilişkisel öğrenmeye dair ikna edici bir işaret göstermediğini söylüyor. Fakat bu “şaşırtıcı derecede karizmatik sarı yapışkan yumaklarını” labirent çözmek, karmaşık seçimler yapmak, tekrarlayan uyaranlara alışmak gibi başka bilişsel davranışlar gösterdiğini belirtiyor.
Bu durum iri mavimsi bir yeşil protist olan Stentor coeruleus için de geçerlidir. Normalde çiçek açmış bir zambağı andıran bu organizma, rahatsız edildiğinde hızla küçük bir top haline kıvrılır. Kasım 2023’te yapılan bir araştırma S. Coeruleus petri kaplarında düzenli aralıklarla sallanan bir düzeneğe yerleştirildiğinde (bu durum onları mikroskobik düzeyde sarsar) hücreler başlangıçta her darbede kıvrılıp büzülüyordu. Zaman geçtikçe ise giderek daha fazla açık kalmaya başladıkları görüldü, bu da hücrelerin bu sarsıntılara alıştığını ve onları etkili bir şekilde görmezden gelebildiğini göstermektedir.
Sadece insanlara benzememeleri ve bir fMRI içinde Tetris oynamıyor olmaları zeki ve karmaşık şeyler yapmadıklarını göstermez. – Alison Hanson
Reid, yakın zamana kadar tek hücreli organizmaların alışma (habituation) dışında bir şeyler öğrendiğini gösterdiğine dair çok az ikna edici bulgunun olduğu söylüyor. Fakat 2021’de uluslararası bir araştırma grubu ilişkisel öğrenmenin amipin üç farklı türünde görüldüğünü göstermiştir.
Reid, söz konusu deney tasarımının bu sonuçları daha da ikna edici kıldığını da ekliyor. Araştırmacılar iştah açıcı peptitleri anota (pozitif uç) yerleştirerek bir grup hücreyi elektriksel bir alana koşullandırdılar. Normalde amipler katoda yani negatif uca doğru hareket etme eğilimindedir fakat bu hücreler yiyecek dolu anot ucuna doğru göç etmeye başladılar. Peptit olmayan bir alana konuldukları zaman bile koşullanmış bu hücreler yine de anota doğru hareket etmeye devam ettiler. Ve bu durum bize elektrik yönü ile yemeğin varlığını ilişkilendirdiklerini gösteriyor.
Bu araştırmada yer almayan ve Macquarie Üniversitesinde profösor olan Ken Cheng son 75 yılda tek hücrelilerde öğrenmeye dair bazı bulgular olduğunu söylüyor. “[Bu çalışma] muhtemelen aralarında en iyisi çünkü amiplerin doğal eğilimlerine karşı gelmelerini sağladı.” diye eklemektedir.
Cheng, öğrenme kapasitesi olmayan organizmalarda bile bilişselliğin (veya dünyayla ilgili enformasyon edinme, bunu bütünleştirme ve kullanma) evrensel olduğunun altını çiziyor.
Tek hücreli canlıları da katıp “Bütün yaşam bilişseldir.” diyor. “Kimyasal konsantrasyonlar hakkında enformasyon kullanmadan kimyasal bir eğimi nasıl aşabilirsiniz?” Bir mikrop belirli bir kimyasalı sayısız kimyasalın arasından algılamaya ve ardından mevcut konsantrasyonu önceki konsantrasyonla karşılaştırmaya ihtiyaç duyar. Ardından aynı yolda devam etmek veya farklı bir yol denemek için harekete geçmesi gerekir.
Columbia Üniversitesinde doktora sonrası araştırmacı olarak hidralarda nöral işlemeyi araştıran Alison Hanson, bu tür görünüşte de akıllı olan davranışları, yalnızca basit refleksler olarak görüp geçmenin cazip gelebileceğini; bunların yalnızca biyokimya ve termodinamiğin işlevleri olarak görülebileceğini teslim ediyor fakat o durumda ise insan bilişini özel bir şey olarak ayırmak bilimsel olarak tutarlı olmadığını söylüyor.
Hanson, “Evrim böyle çalışmıyor. [Zekâ] bir insanda aniden ortaya çıkmadı. Doğa aynı yapı taşlarını yeniden ve yeniden kullanıyor. [Basit organizmalar] insanlara benzemedikleri ve MRI makinesinin içinde Tetris oynamadıkları için akıllı ve karmaşık şeyler yapmadıklarını söyleyemeyiz.” diyor. Kendisi aynı şekilde bu canlıların bilişlerini inceleyerek kendi zekâmız hakkında da bir şey öğrenemeyeceğimiz anlamına gelmediğini ekliyor.
Reid, farklı canlılardaki bilişsel davranışların arkasında yatan moleküler mekanizmaları öğrenmenin “bize farklı canlıların aynı sorunları nasıl çözdüğüne dair daha geniş bir anlayış kazandıracağını, bunun ise onların ne yapabildiklerini tekrar ve tekrar göstermekten çok daha faydalı olduğunu” söylüyor.
Regensburg Üniversitesi’nde nörogenetik profesörü olan Björn Brembs normalde bu konuda üzerine sık çalışılmayan bir hayvan ile çalışmanın “beynimizin nereden geldiği hakkında bize fazlasıyla faydalı bilgiler sunduğunu. Bizim gibi bir canlıya yol açan etmenlerin neler olduğunu gösterebileceğini” belirtiyor.
“150 yıl sonra bile evrim kavramı bilimsel toplulukta bile tam olarak kavranamamış ve özümsenememiştir. Çünkü, evrim aslında ne anlama gelir? Yalnızca, bizlerin bazı şeyleri paylaştığı ve bununla birlikte birbirimizden farklı olduğumuz anlamına gelir.”
Dipnotlar
[1] Deniz kıyısında, deniz suyu ile dolu kayalık havuzudur.
[2] Bu makale yayınlandığı zaman (2024, Ocak) Mariam Aly, Culumbia Üniversitesi’nde yardımcı doçent pozisyonunda çalışmaktaydı fakat 2024 Temmuzda UC Berkeley’e geçiş sağlamıştır. Linki de bilgileri de ona göre güncellenmiştir.
Bu metnin orijinali The Transmitter’da yayınlanmıştır. Eserlerinin çevrilmesine ve ücretsiz paylaşılmasına izin verdikleri için teşekkür ediyoruz.
