Erkekler ve kadınlar arasında beyin yapısında bir fark var mı? Tek bir nöronda böyle bir fark bulsaydık, önemli miydi?

Bu soruları incelemek için en yararlı modellerden biri nematod Caenorhabditis elegans’tır (C. elegans). Bu küçük solucan, onu mükemmel bir araştırma modeli yapan çeşitli özelliklere sahiptir; bunlardan biri, vücudundaki her hücrenin önceden belirlenmiş bir kimliğe ve soya sahip olmasıdır.

İnsanlar gibi C. elegans’ın da iki cinsiyeti vardır. Bununla birlikte, erkek ve dişi yerine, bu solucanın iki cinsiyeti erkek ve hermafrodittir – hem erkek hem de dişi gametler (sperm ve yumurta) üretebilen ve partneri olmadan üremesine izin veren kendi kendini dölleyen bir bireydir.

Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü Biyoloji Fakültesi’nden araştırmacılar, C. elegans’taki bu cinsiyete özgü farklılıkları (cinsel dimorfizm) incelediler ve şaşırtıcı bulgular ortaya çıkardılar.

Ulusal Bilimler Akademisi Tutanakları’nda yayınlanan çalışma, Dr. Yael Iosilevskii ve Dr. Prof. Beni Podbilewicz’in Laboratuvarı’ndan Menachem Katz, Prof. David H. ile işbirliği içinde New York’taki Albert Einstein Tıp Fakültesi salonu.

Araştırmacılar, daha önce hermafroditlerle karakterize edilen PVD adı verilen oldukça dallı bir nöronun erkeklerde farklı bir yapı oluşturduğunu keşfettiler. Dahası, hermafroditlerde PVD öncelikle ağrı algılamada işlev görürken, erkeklerde çiftleşme sırasında ek bir rolü vardır; gelişimi bozulduğunda erkekler daha yavaş ve daha az koordinelidir. Bu keşif, davranışsal farklılıklarla bağlantılı olan tek bir nöronun yapısında cinsel dimorfizmin benzersiz bir örneğini sunmaktadır.

‘Erkek’ ve ‘kadın’ beyinleri
Erkeklerin ve kadınların çeşitli nörolojik bozukluklara karşı farklı duyarlılıklara sahip olduğu uzun zamandır tespit edilmiştir. Örneğin, kadınlar depresyona daha yatkınken, erkekler Parkinson hastalığı riski daha yüksektir. Bu farklılıklar beyindeki bireysel nöronların yapısıyla bağlantılı olabilir mi? İnsan beynindeki nöron sayısı nedeniyle bunu belirlemek zordur – yaklaşık 75 milyar.

Sadece bir nöronda cinsiyetler arasında bir fark bulunsa bile, en basit görevler bile birbirine bağlı çok sayıda karmaşık nöron gerektirdiğinden, tam katkısını belirlemek zor olacaktır.

Tek bir nöronun mekansal yapısının önemini araştırmak için araştırmacılar, sadece bir milimetre uzunluğundaki nematod C. elegans’a yöneldiler. Bu organizmanın benzersiz bir özelliği, hermafroditteki 302 nöronun kimliğinin değişmez olması ve bilim adamlarının yerleşimlerini, mekansal yapılarını ve bağlantılarını tam olarak haritalamalarına izin vermesidir.

“Ayrıca,” dedi Prof. Podbilewicz, “nematod popülasyonu içinde, farklı anatomiye, ek nöronlara ve farklı davranışlara sahip erkek bireyler de var. Bu, doğrudan sorabileceğimiz oldukça basit bir sistem oluşturur: Sinir sistemindeki her nöronun yapısını ne belirler? Cinsiyete özgü farklılıklar var mı ve davranışları etkiliyorlar mı?”

Bu soruları cevaplamak için Dr. Iosilevskii ve Dr. Katz, duyusal nöron PVD’nin gelişimini inceledi. Bu nöron, bir şamdan (“menorahlar”) benzeyen tekrarlayan alt birimlerle oldukça dallı bir yapıya sahiptir. Kendine özgü şekli ve organizmanın olgunlaşması sırasındaki gelişimi, onu on yılı aşkın bir süredir araştırma odağı haline getirmiştir. Hermafroditlerdeki gelişimi hakkında çok şey bilinse de, PVD erkeklerde karakterize edilmemiş veya cinsel dimorfizm için incelenmemiştir.

Technion araştırmacıları, erkek PVD nöronlarının farklı bir mekansal yapı geliştirip geliştirmediğini ve bu farkın bir erkeğin davranışını etkileyip etkilemediğini belirlemeye yola çıktılar.

Araştırmacılar, erkeklerde PVD gelişimini incelerken, menora benzeri yapılarının her iki cinsiyette de tutarlı kaldığını buldular. Bununla birlikte, yetişkin erkeklerde PVD’nin çiftleşme için kullanılan özel bir erkek organı olan kuyruk fanına ek dallar uzattığını keşfettiklerinde şaşırdılar. Prof. Hall ile birlikte, bu dalların bu bölgedeki daha önce bilinen nöronlardan tamamen ayrı olduğunu buldular.

PVD’nin bu benzersiz dallanması, kuyruk yelpazesinin gelişimi sırasında ortaya çıkmaz, ancak hemen ardından, gençten yetişkine son tüy dökülmesi sırasında ortaya çıkar. Kısa bir süre sonra, erkek cinsiyete özgü çiftleşme davranışını sergilemeye başlar. Araştırmacılar ayrıca, PVD’nin düzgün gelişmediğinde bu çiftleşme davranışının bozulduğunu ve erkeklerin daha yavaş ve daha az koordineli hale gelmesine neden olduğunu keşfettiler.

Tek bir duyusal nöronun yapısındaki cinsel dimorfizmin, aynı zamanda erkeğe özgü davranışla da ilgili olan bu keşfi, C. elegans’ta benzersiz bir örnek sağlar ve cinsiyete dayalı nöral farklılıkları incelemek için yeni yollar açar. Keşfin, bu tür cinsel dimorfizmlerin hem tek hücre düzeyinde hem de tüm organizmanın davranışında tepkileri nasıl değiştirdiğine dair anlayışımızı geliştirmesi bekleniyor.

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsiniz.