ÖĞrenmek nediR, neden öĞreniyoruz, nasil öĞreniyoruz

ÇOK HÜCRELİ BİR SİSTEM OLARAK EMBRİYO

Bölünme işleminin sonucunda ortaya çıkan hücreler topluluğu neden bir hücreler yığını değildir de bir sistemdir? Bir çok elementten oluşan, ancak tek bir bütün olarak çalışan-varolan bir sistemle, üstüste yığılı hücrelerden oluşan bir hücreler yığını arasındaki fark nedir?

Her hücre, dışardan gelen madde-enerjiyi-informasyonu işleyen ve dışarıya karşı reaksiyon veren bir agenttir²³. Bu açık! Bu şekilde çok sayıda agentten-hücreden meydana gelen bir topluluğun, aynı zamanda tek bir agent gibi de işleyebilmesi için, onu oluşturan elementlerin faaliyetleri arasında belirli bir koordinasyonun olması gerekir. Sistemin içinde böyle bir koordinasyonu gerçekleştirecek bir üst instanz bulunmadığına göre geriye bir tek yol kalıyor: Agentler-hücreler dış dünyanın-çevrenin karşısında bir madde-enerji-informasyon işleme birimi olarak faaliyet gösterirlerken, onlar aynı zamanda, kendi aralarında da haberleşip-etkileşirler. İşte, onların kendi aralarındaki bu ilişkiler-etkileşmelerdir ki, onların faaliyetlerini bütünleştiren, bunların makro planda faaliyet gösteren tek bir agentin faaliyeti şeklinde ortaya çıkmasını sağlayan da budur. Birçok elementin kollektif faaliyeti, bir ağ-network şeklinde işleyen tek bir agentin fonksiyonu halinde gerçekleşmektedir.
Bu işin maddi temeli ise, daha işin başından itibaren, farklılaşma süreciyle birlikte oluşuyor. Yani, daha işin başından itibaren, meydana gelen hücreler topluluğu, mekanik bir şekilde bölünen hücrelerden oluşan, biribirinin aynı bir hücreler yığını olmadığı için, problem, önce çok sayıda hücreler oluşuyor da, daha sonra bunlar arasında bir koordinasyon kuruluyor problemi değildir! Daha o ilk bölünmeyle birliktedir ki, farklılaşma ve görev bölümü de başlıyor. Birlikte çalışmanın, görev bölümü içinde birlikte varolmanın maddi temelleri daha işin başından itibaren oluşuyor. Bu nedenle, embriyonal gelişme süreci zaten bir birlikte varolarak öğrenme ve gelişme sürecidir. Çevreden gelen informasyonlara göre ne yapacağını belirlerken, ne olacağını da belirlemiş, yani öğrenerek varolmuş-gelişmiş oluyorsun.
Şimdi, bütün bunların gerçekleşebilmesi, yani çok sayıda hücreden oluşan böyle bir sistemin işleyebilmesi için açıklanması gereken bazı temel sorunlar var, bunları ele almak istiyoruz. Bunlardan birincisi bağlantı , ikincisi de ilişki sorunudur.

BAĞLANTI SORUNU

Önce bağlantı sorununu (“Bindungsproblem”) ele alalım. Bağlantının, biribirine bağlı olarak varolmanın maddi temellerinin farklılaşmayla birlikte oluştuğunu söylemiştik. Bu ne demek onu görelim.

Daha önce, basit bir sistemle karmaşık bir sistem arasındaki farkı şöyle ifade etmişiz: “Sistem gerçekliğini örgütlü bir bütün olarak ele aldıktan sonra, bu örgütlenmenin iki temel fonksiyonu olduğunu gördük. Neyin , nasıl üretileceğinin belirlenmesi, yani üretim sürecinin organizasyonu, ve buna bağlı olarak da, motor sistem aracılığıyla bütün bunların gerçekleştirilmesi. Şimdi sıra, bu temel örgütlenme ilkesine uygun olarak gerçekleşen ve en az iki elementten oluşan basit bir sistemle, bir görevin bir çok element tarafından yerine getirildiği karmaşık bir sistem arasındaki farka geldi. Aslında, her iki durumda da yapılan iş aynıdır: Dışardan alınan madde-enerjiyi-informasyonu sistemin içinde bulunan ön bilgiye göre işleyerek bir ürün ouşturabilmek. Bu temel fonksiyonu yerine getirirken yapılan görev bölüşümü de aynıdır özünde. Her iki durumda da önce, ürüne ilişkin bir model-plan oluşturuluyor ve sonra da bu gerçekleştiriliyor. Aradaki fark, karmaşık sistemlerde temel fonksiyonların bir değil bir çok element tarafından yerine getiriliyor olmasındadır. Örneğin, organizma karmaşık bir sistemdir. Sistemin dominant unsuru olan beyinle, bunun dışında kalan diğer organlar arasındaki diyalogdan oluşur. Dominant unsur beyin, dışardan alınan madde-enerjiyi-informasyonu sistemin kendi içinde bulunan bilgiyle işleyerek neyin üretileceğine ilişkin nöronal bir model-plan oluştururken, bu işi, nöron adı verilen milyarlarca elementin ortaklaşa faaliyetinin bir sonucu olarak gerçekleştirir. Bütün bu işler yapılırken nöronların kendi aralarında kurdukları bağlantılarla, sisteme-beyine dışardan gelen informasyonları ileten bağlantıları kıyaslarsak, beyinsel faaliyetin büyük bir kısmının nöronların kendi aralarındaki ilişkilerden kaynaklandığını görürüz. Aynı şekilde, motor sistem olarak faaliyet gösteren organlar da böyledir. Bunlar da gene milyarlarca hücrenin ortaklaşa faaliyeti sonucunda yerine getirirler görevlerini. Burada altını çizmemiz gereken nokta şudur: Milyarlarca elementten oluşan karmaşık bir sistem olan organizmanın dış dünyayla etkileşmesi, informasyon işleme mekanizmasının iki temel fonksiyonuna bağlı olarak, sistemin (organizmanın) içindeki elementlerin beyin ve organlar şeklinde iki temel yapısal-fonksiyonel unsuru oluşturacak şekilde örgütlenmelerine yol açar. Organizmanın alt sistemleri (S_i) olarak ifade edilirse (i=1,2,3..), S=S₁+S₂+S_i olur. Ki bu da sonunda S=A+B sonucunu verir. Buradaki S, yani sistem (organizma), biribirinden bağımsız unsurlar olarak var olan A ve B’nin matematiksel toplamı değildir. (+) ile ifade edilen aradaki o bağlantılar basit matematiksel toplamdan çok daha fazla anlama sahiptirler. Bunlar, A ve B’nin bir ve aynı “şeyi” gerçekleştirmek için (gerçekleştirirken), bir arada, biribirlerine bağımlı olarak, biribirlerini tamamlayarak var olduklarını gösterirler. “Bağlantı sorununun” özü budur” [4].

İLİŞKİ SORUNU-HÜCRELER ARASI HABERLEŞME

Birçok elementten oluşan karmaşık bir sistem olan organizmanın kendi içinde örgütlü bir bütün, bir AB sistemi olarak çalışabilmesi, elementler arasında bu amaca yönelik belirli bir koordinasyonun oluşabilmesi, kısacası “bağlantı sorununun” çözülebilmesi için en önemli koşul, sistemi meydana getiren elementler arasında sürekli bir ilişki-haberleşme ağının mevcut olmasıdır. Hem de öyle tek yönlü de değil, kendi içinde feedback mekanizmasını da içerecek şekilde karşılıklı olarak. Yani, bir yandan, A ve B’yi oluşturan elementler karşılıklı ilişki içinde bireysel faaliyetlerini bütünün bir parçası haline getirirlerken, diğer yandan da, bu ilişkiler ağı sistemin iki kutbu arasındaki bağlantıyı da ortaya çıkarmalı, sistemin temel unsurları kendi faaliyetlerini karşı tarafınkiyle uyum içinde tutabilmelidir. Dışardan ne kadar hammaddenin-informasyonun alınacağı, bunların işlenmesi için gerekli faaliyetlerin düzenlenmesi, bunların hepsi biribirine bağlı şeylerdir. Ancak sürekli bir ilişki ve haberleşme ağının işlerliğiyle çözülebilir bütün bu sorunlar. Peki, başlangıçta varolan o tek hücrenin-zigotun bölünmesiyle ortaya çıkan çok hücreli bu yeni sistemin elementleri arasında bu türden bir haberleşme-ilişki nasıl sağlanmaktadır? Daha başka bir deyişle, bir sistem olarak embriyoyu oluşturan hücreler nasıl haberleşiyorlar kendi aralarında?

“Bu haberleşme-komünikasyon mekanizmasını sağlayan, ağırlıklı olarak hücre dışı alanda faaliyet gösteren proteinler-sinyal molekülleridir. Bu proteinler, hücreler tarafından, komşularıyla (yakın ve uzaktaki) ilişkilerini sağlamak amacıyla üretilirler”[6]. Bu cümlenin içinde herşey var, ama gene de biraz açalım!
Hücrelerin sinyal molekülleri aracılığıyla haberleşmeleri, bu hücrelerin kendi aralarında belirli bir dille konuştukları anlamına gelir. Çünkü “sinyal molekülü” denilen şey, hücre tarafından üretilen bir proteindir. Proteinlerin nasıl üretildiklerini ise biliyoruz. Dışardan gelen informasyonu işlemek amacıyla aktif hale gelen RP lerin genleri de aktif hale getirmeleriyle üretiliyordu bunlar. Bu durumda ortaya çıkan sonuç şudur: Organizmanın, kendi içindeki elementlerin (hücrelerin) karşılıklı olarak haberleşmelerini sağlayan bir “sistem dili” vardır. Bu dile ait “dil bilgileri” de ortak bilgi temeli olan DNA’larda kayıtlıdır. Bir hücrenin bu dili kullanmasını, yani konuşmasını öğrenmesi demek, bu “dil bilgilerine” uygun proteinleri üretmesi demektir: Dışarıya, yani komşu hücrelere bir mesaj iletilmek istendiği zaman, bu mesajı kodlayan bir sinyal molekülü üretiliyor ve hedefe gönderiliyor. Bu molekül de gidiyor, aynı dili konuştukları hedef hücrenin yüzeyinde bulunan alıcı moleküllerine (receptor) bağlanıyor. Sonra da mesaj, bu alıcılarla ilişki içinde olan içerdeki sinyal moleküllerine yükleniyor. Böylece, dışardan gelen bir mesajın içerde belirli kanallar kullanılarak gerekli yerlere iletilmesi sağlanıyor. Hücre içi haberleşmenin gerçekleştiği bu kanalların sonunda daima bir “hedef protein” bulunur. Kanal aktif hale geldiği an bu da aktif hale gelir ve hücrenin davranışı bu şekilde değişmiş olur. Sinyalin durumuna göre, bu hedef protein bir RP de olabilir, bir iyon kanal proteini de, ya da, metabolik mekanizmaya ait bir protein veya iskelete ait bir protein de olabilir. Bütün bunlar Şek.6 da mükemmel bir şekilde anlatılıyor.