Kaz gagalı balinaları tespit etmek her zaman araştırmacılar için zorlayıcı oldu. Çünkü bu memeliler zamanlarının %90’ını su altında geçiriyorlar. Ancak Jillian Wisse ve ekibi teknelerini doğru noktada konumlandırarak balinalardan doku örneği almayı başardılar.

Ekip, Kuzey Carolina kıyılarındaki saha gezileri sırasında, hayvanların çiftleşme davranışlarını, sosyal oyunlarını ve baskınlık gösterilerinden edindikleri tırmık benzeri çiziklerini gözlemlediler ve doku örneklerini topladılar.

Kaz gagalı balinalar, bilinen diğer tüm memelilerden daha derine dalıyorlar ve dünya okyanuslarının çoğunda bulunuyorlar. Bu yakalanması zor hayvanlar düzenli olarak yaklaşık 1000 metre derinliğe dalıyor ve 6 ila 12 dakika boyunca aralıksız avlanıyorlar. Kayıtlara geçen en derin dalışları 2.800 metre ve bilinen en uzun dalış 222 dakika sürdü.

Karşılaştırma yapmak gerekirse, mavi balinalar yalnızca 500 metre derinliğe ulaşabiliyor ve dalış süreleri 10 ila 20 dakika arasında değişirken, en iyi insan dalgıçlar 250 metre ve 25 dakika gibi rekorlara imza atabildiler.

Böylesine dalışlar yapabilmek için, kaz gagalıların vücutları, bir insanı kolayca öldürebilecek düzeydeki hipoksi veya oksijen yoksunluğuna dayanacak şekilde adapte oldular. Wisse’nin keşif gezileri, balinalar ve şişe burunlu yunusları da içeren deniz memelilerindeki bu derin okyanus adaptasyonlarını anlamayı amaçlayan bir Duke projesinin parçası.

Hipoksi, felçten kansere kadar sağlık sorunlarında rol oynuyor ve araştırmacıların nihai hedefi, deniz memelilerinden elde edilen bulguları bir gün insanlara da yardımcı olabilecek tedaviler geliştirmek için kullanmak.

Balinalar, Oksijeni Korumak İçin Hücresel Numaralar Yapabiliyor

Duke projesi, balinaları insan hastalıklarını anlamak için model olarak kullanan dünya çapındaki birçok araştırma çalışmasından biri. Derin dalış yapan hayvanların düşük oksijenle nasıl başa çıktıkları hakkında bildiğimiz şeylerin çoğu, yüzeyde daha fazla zaman geçiren, daha küçük ve incelenmesi daha kolay olan karaya vurmuş balinalar ve foklardan gelmekte.

Öncelikle araştırmacıların, balina dokularına ulaşmaları gerekiyor. Duke Üniversitesi projesine de liderlik eden Wisse, canlı balinalarda en kolay erişilebilir dokunun deri olduğunu, ancak vücutlarında olup bitenleri tam olarak yansıtmadığını söylüyor.

Bilim insanları, canlı balinaların kalın yağ tabakasından bir deri parçası çıkarmak için bir dart kullanıyor. Deri hücrelerini laboratuvarda çoğaltıyorlar, balinaların derin dalışlarda yaşadıkları gibi çok düşük oksijen seviyelerine maruz bırakıyorlar ve inceliyorlar.

Karaya vuran hayvanlardan örnek almak ise biraz daha kolay; deriden, kalpten, akciğerden, kaslardan ve hatta beyinden dokular kesilip laboratuvara getiriliyor.

Proje devam ediyor, ancak Batı Kuzey Atlantik’ten canlı ve karaya vuran kaz gagalıların deri örneklerinden bazı erken sonuçlar elde ettiler. Düşük oksijen koşullarında bile, deri hücreleri yüksek seviyelerde oksijen tüketirken, yunusların, ineklerin ve insanların deri hücreleri oksijen sınırlı olduğunda oksijen tüketimlerini azalttı.

Kaz gagalılar, insanlara kıyasla, hücrenin enerji santralleri olan mitokondrilerin enerji üretimini düzenleyen genlerde de farklılıklar taşıyor. Tüm bunlar, balinaların oksijenin aşırı kısıtlı olduğu durumlarda bile enerji üretmeye devam etmelerini sağlayan genetik olarak kodlanmış adaptasyonlara sahip olduğu, ancak insanların ve muhtemelen diğer kara memelilerinin bu adaptasyonlardan yoksun olduğu anlamına geliyor.

Wisse, hücresel adaptasyonlar hakkındaki bu bulguların, araştırmacıların balinaların derin dalışlar sırasında oksijen tüketimine yönelik fizyolojik adaptasyonları hakkında daha önce bildiklerine dayandığını söylüyor.

Daha Fazla Kan ve Daha Yavaş Metabolizma

Foklar ve ölü balinalar üzerinde yapılan çalışmalar, hayvanların vücutlarının işleyişinde değişiklikler olduğunu ortaya koydu.

Norveç Arktik Üniversitesi’nde hayvan fizyoloğu olan Lars Folkow, fokların kan hacminin insanların yaklaşık iki katı olduğunu ve bizden çok daha fazla hemoglobin taşıdıklarını söylüyor.

Daha fazla kan hacmi, hayvanların kandaki oksijene bağlanan ve onu diğer organlara taşıyan protein olan daha fazla hemoglobine sahip olması anlamına geliyor. Bu, fokların ve diğer dalış memelilerinin oksijen depolama kapasitelerinin çok yüksek olduğu anlamına geliyor. Folkow, kanlarındaki oksijen içeriğinin o kadar düşük olduğu bir yüzeye çıkabildiklerini, hatta bizim yerimizde olsa bilincimizi kaybedeceğimizi söylüyor.

Balinalar ayrıca, kaslarda bulunan ve oksijen taşıyan protein olan miyoglobin bakımından da zengin ve bu da onların büyük derinliklerde uzun süreler boyunca hayatta kalmalarına yardımcı oluyor. Önceki araştırmalar, uzun süre daldıklarında metabolizmalarını önemli ölçüde yavaşlatabildiklerini de gösterdi. Yüzeyde dakikada 30 ila 40 atış olan normal kalp atış hızları, derin dalışlarda dakikada 10 atışın altına düşüyor. Kalp atış hızındaki düşüş, sindirim sistemi, böbrekler ve kaslar gibi kritik olmayan bölgelere giden kan ve oksijen miktarını azaltıyor.

Bunun yerine hayvanlar, beyin gibi kritik organlara seçici olarak daha fazla kan ve oksijen gönderiyorlar.

İnsanlar İçin Tıbbı Açıdan Anlamı Nedir?

Deneysel zorluklara rağmen, deniz memelisi araştırmacıları hipoksi üzerine yaptıkları çalışmanın, oksijenin önemli olduğu felç, uzun süreli anestezi, COVID-19 ve kanser gibi sağlık sorunlarının üstesinden gelmelerine yardımcı olabileceğini umuyor.

Duke Üniversitesi’nde tıbbi onkolog ve projenin liderlerinden Jason Somarelli, “Bilmek istediğimiz bir şey, deniz memelilerinin bu kadar derinlere dalarken inflamasyonla nasıl başa çıktıkları,” diyor.

İnsanlarda düşük oksijen seviyeleri genellikle inflamasyonla bağlantılı ve sonuçta doku hasarına veya ölüme yol açıyor. Ancak derin dalış yapan memeliler, kanlarında doğal anti-inflamatuar maddeler taşımak da dahil olmak üzere, inflamasyon tepkilerini dikkatlice kontrol etmek ve yönetmek için gelişmiş canlılar.

Bilim insanları bu koruyucu mekanizmaların tam olarak nasıl çalıştığını anlamak için hala çalışıyorlar, ancak Somarelli, deniz memelilerinin oksijen algılama tepkilerini inflamasyon tepkisinden ayırmış olabileceğinden şüpheleniyor. Eğer bu doğruysa, hayvanların bu başarıya nasıl ulaştığını anlamak, bir ilacın kilitlenebileceği ve insanlarda bu sinyalleri ayırabileceği molekülleri belirlemeye yardımcı olabilir.

Derleyen: Damla Şayan