İnsan Beyni Aslında İki Sinir Sisteminin Birleşimi mi?

Stanford Üniversitesi'nde Kyle Loh'un laboratuvarındaki ekip, gebe farelere embriyolar yedi buçuk günlükken kısa ömürlü bir ilaç verdi. İlaç yalnızca 12 saat etkili kalıyordu. O saatlerde Gbx2 adlı geni çalışan embriyo hücrelerine kalıcı bir kırmızı işaret yerleşti ve bu hücrelerden türeyen her hücre de kırmızı kaldı. Ekip embriyoları 8,5., 9,5. ve doğumdan hemen önceki 18,5. günde inceledi. Kırmızı hücreler her seferinde beynin arka kısmındaydı; ön beyinde ve orta beyinde neredeyse hiç yoktu.¹

Sonuçlar 18 Eylül 2026'da Nature Neuroscience dergisinde yayımlandı. Ekip beynin tek bir öncü hücreden çıkmadığını, birbirine karışmayan iki öncü hücre grubunun birleşmesiyle oluştuğunu öne sürüyor.¹ Stanford'un basın bülteni bir adım öteye geçip başlığa "İnsan beyni iki ayrı organ" yazdı.²

Yedi buçuk günde ayrılan yollar

Ders kitaplarındaki eski görüşün kökü 1952'ye, Hollandalı embriyolog Pieter Nieuwkoop'un kurbağa embriyolarıyla kurduğu modele uzanıyor. Bu modele göre sinir dokusu önce tek parça hâlinde ve ön beyin kimliğiyle oluşur. Embriyonun arka tarafından gelen sinyaller sonra bu dokunun bir kısmını arka beyne ve omuriliğe çevirir.³ Böyle olunca beynin üç bölgesi de aynı öncü hücreden çıkmış sayılır.

Bu üç bölge çok farklı işler görüyor. Ön beyin dil, plan yapma ve soyut düşünmeyle uğraşır. Orta beyin görme ve hareketle ilgili sinyalleri aktarır. Beyin sapının alt kısmını oluşturan arka beyin ise soluk alıp vermeyi, uykuyu, kalp ritmini, yüz ve yutkunma kaslarını yönetir.²

Stanford ekibi embriyonun ilk katmanlarını kurduğu evreye, gastrulasyona baktı. Farenin 7,5. gününde sinir dokusuna dönüşecek hücrelerin hepsi Sox2 adlı geni taşıyordu. Bu hücrelerin bir kısmı Otx2, bir kısmı Gbx2 genini çalıştırıyordu ve iki gen aynı hücrede birlikte görülmüyordu. İkinci bir deneyde ekip sinir hücrelerini tek tek, rastgele seçilen üç renkten biriyle boyadı. Her boyalı hücre çoğalıp kendi renginde bir küme oluşturdu. 16 embriyoda 494 küme sayıldı. Kümelerin yüzde 62,96'sı yalnızca ön ve orta beyinde, yüzde 32,59'u yalnızca arka beyindeydi.¹

Tabakta yön değiştirmeyen hücreler

Fare embriyosunda bir hücrenin nereye gittiği izlenebiliyor, ama başka bir yere gidip gidemeyeceği rahim içinde sınanamıyor. Ekip bunun için insan kök hücrelerine geçti. Kök hücreler iki gün içinde bu iki gruba benzeyen hücrelere çevrildi. Arka grubu elde etmek için büyüme sinyali FGF ile A vitamini türevi retinoik asidin aynı anda verilmesi gerekti, ikisinden biri tek başına yetmedi. Ardından hücrelere ters yönde sinyal verildi. Arka gruptaki hücreler ön beyin ve orta beyin sinyallerine büyük ölçüde yanıt vermedi. Ön gruptakiler de arka beyin sinyaliyle arka beyin hücresine dönüşmedi. İki grup aynı kapta karıştırıldığında bile çoğunlukla kendi yolunda kaldı.¹

Farkın izi DNA'nın paketlenme biçiminde çıktı. Hücre çekirdeğinde DNA kromatin denen bir yapıya sarılıdır ve hangi genlerin kolay okunacağını bu sargının nerede gevşek olduğu belirler. İki grubun kromatini daha ikinci günde farklı yerlerden açılmıştı. Arka gruptakilerde, ileride arka beyni kuracak genleri yöneten proteinlerin bağlandığı noktalar açıktı.¹

Çalışmanın ilk iki yazarından Rayyan Jokhai, arka beyin nöronu üretmeye yönelik eski girişimlerin büyük olasılıkla ön ve orta beyin öncülerini arka beyin hücresine çevirmeye çalıştığını söylüyor. Ona göre bu çalışma bunun mümkün olmadığını gösteriyor.²

Yutkunmayı yöneten hücreler

Doğru öncüden başlayınca ekip, arka beynin beşinci ve altıncı bölümüne özgü motor nöronları insan kök hücresinden üretebildi. Bu hücreler elektrik sinyali üretiyor, o bölgeye özgü HOX ve PHOX2 genlerini taşıyor, omuriliğe özgü genleri ise çok az çalıştırıyordu.¹ Yazarlar bu hücrelerin, yutkunma güçlüğünün boğulmaya ve ölüme yol açabildiği SMA ve ALS gibi hastalıkları incelemek için kullanılabileceğini yazıyor. Yaşayan bir hastanın beyin sapından hücre almak mümkün değil. Bu yüzden bu hastalıkların o hücrelere ne yaptığı bugüne kadar yakından izlenemiyordu.²

Sağlık Bakanlığı'nın tanımına göre SMA, yani spinal müsküler atrofi, omurilikteki ve kafa sinirlerinin motor çekirdeklerindeki sinir hücrelerinin geri dönüşsüz kaybıyla ilerleyen genetik bir hastalık. Türkiye'de yaklaşık 3.000 hasta izleniyor ve her yıl 130 ile 180 arasında yeni vaka bekleniyor.⁴ Dili ve yutkunmayı yöneten kafa siniri çekirdekleri arka beyinde bulunuyor. Bakanlık 27 Aralık 2021'den beri 81 ilde evlilik öncesi SMA taşıyıcılık taraması yapıyor ve 4 Eylül 2023'e kadar 1.000.834 kişi tarandı.⁵

550 milyon yıllık iz

Ekip aynı ayrımı başka türlerde de aradı. Makak maymunu, tavuk ve zebra balığı embriyolarında da Otx2 ve Gbx2 taşıyan sinir hücreleri ayrı gruplar hâlinde duruyordu. En uzak örnek, Massachusetts'teki Waquoit Körfezi'nden toplanan palamut solucanlarıydı (Saccoglossus kowalevskii). Bu deniz hayvanlarının embriyolarında da iki gen birbirine karışmadan ayrı hücrelerde çalışıyordu.¹ Palamut solucanlarıyla omurgalıların ortak atası yaklaşık 550-600 milyon yıl önce yaşadı. Ekipteki Christopher Lowe 2012'de aynı solucanda, omurgalı beynini bölgelere ayıran sinyal merkezlerinin benzerlerini bulmuştu.⁶

Loh bu tabloyu, evrimin var olan iki sinir sistemini alıp yan yana ittiği şeklinde yorumluyor. Beyni tek bir organ olarak kurmanın muhtemelen daha verimli olacağını, ama canlıların bu eski iki parçalı yolu kullanmaya devam ettiğini söylüyor.² Makalenin kendisi daha ölçülü. Yazarlar beynin iki öncüden doğan bileşik bir organ olduğunu "öne sürüyor" ve benzer bir örnek olarak kalbi gösteriyor: kalp de ilk ve ikinci kalp alanı denen iki ayrı öncü hücre grubunun birleşmesiyle oluşuyor.¹ Omuriliğin beyinden ayrı bir öncüden, nöromezodermden geldiği de daha önceki çalışmalarda gösterilmişti.⁷

Açık kalan yerler

Yazarlar ektodermin oluştuğu 6,75. gün ile ayrışmanın görüldüğü 7,5. gün arasında, bütün beyni kuran bir öncünün çok kısa süre var olma olasılığını dışlayamadıklarını yazıyor. Beyincik dahil arka beynin en ön kısmının nereden geldiği de belli değil. Orası üçüncü, henüz bulunmamış bir öncü hücreden çıkıyor olabilir. Kök hücre deneyleri de yalnızca denenen sinyal koşullarını kapsıyor.¹ Hücre izleme farede yapıldı, insan hücreleriyle yapılan deneyler ise tabakta kaldı.

Ekip bundan sonra omuriliğin gelişimsel kökenini ve SMA ile ALS'nin arka beyin motor nöronlarını nasıl bozduğunu çalışmayı planlıyor.² Deneylerin ham verileri GSE286214 numarasıyla ABD Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi'nin gen ifadesi arşivinde herkese açık.

kafa1milyon

Meraklı bir kafa. Bilimsel makaleleri, arşiv belgelerini ve saha notlarını okuyup gündelik dile çeviriyor; bilinmeyeni bilinmiyor diye yazmaktan çekinmiyor.