Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Herkes sinek kuşlarını izlemeyi sever - çiçeklerin üzerinde gezinen ve bir yemlik üzerindeki sahipliklerini hırsla savunan küçük, parlak renkli bulanık kuşlar.

Ancak onları inceleyen bilim insanları için sinek kuşları eğlenceli bir gösteriden çok daha fazlasını sunuyor. Küçük boyutları ve alev alev yanan metabolizmaları, hayatı bıçak sırtında yaşadıkları, bazen sadece geceleri hayatta kalmaya yetecek enerjiyi korumak için vücutlarını neredeyse tamamen kapatmaları gerektiği ya da bazen açık okyanus boyunca binlerce mil göç etmeleri gerektiği anlamına gelir.

Nektar bakımından zengin diyetleri, bir insanı komaya sokacak kan şekeri seviyelerine yol açar. Ve zıplamalı, yakınlaştırmalı uçuşları bazen bir savaş pilotunu bayıltacak kadar yüksek yerçekimi kuvveti üretir. Araştırmacılar baktıkça, kuş dünyasının en küçüğü olan bu minik bedenlerin içinde daha fazla sürpriz gizleniyor.

Wyoming Üniversitesi'nden koruma ekoloğu Holly Ernest, “Dünyada baş aşağı ve geriye doğru uçabilen tek kuş türüdür,” diyor. “Saf şeker içiyorlar ve diyabetten ölmüyorlar.”

Ernest, sinekkuşlarının yaşam tarzlarının aşırı talepleriyle nasıl başa çıktıklarını inceleyen az sayıdaki araştırmacıdan biri. İşte bilim insanlarının sinek kuşlarının benzersiz adaptasyonları hakkında öğrendiklerinden bazıları.

Çalışmak

Yıllar boyunca çoğu araştırmacı sinek kuşlarının günlerinin sadece yüzde 30'unu çiçekten çiçeğe konup nektar toplamak gibi yoğun enerji gerektiren bir işle geçirdiklerini, diğer zamanlarının çoğunu ise dinlenerek geçirdiklerini varsaymıştı. Ancak fizyolojik ekolog Anusha Shankar yakından baktığında, genellikle bundan çok daha fazla çalıştıklarını gördü.

Şu anda Hindistan'ın Haydarabad kentindeki Tata Temel Araştırmalar Enstitüsü'nde çalışan Shankar, Güney Arizona'daki geniş gagalı sinek kuşlarının günlerini nasıl geçirdiklerini anlamaya çalıştı. Deneysel yöntemlerin bir karışımını kullanarak, kuşların çeşitli aktiviteler sırasındaki metabolik hızlarını ölçtü ve günlük toplam enerji harcamalarını tahmin etti. Daha önce yayınlanmış verileri de ekleyen Shankar, tüneme, uçma ve havada asılı kalmanın dakika başına enerji maliyetini hesaplayabildi - temelde bir kuşun zaman geçirmek için üç seçeneği.

Daha sonra kuşların bir gün boyunca beslenmeye karşı tüneyerek ne kadar zaman geçirmiş olabilecekleri sonucuna vardı.

Shankar, “Sonunda bunun çok değişken olduğunu gördük” diyor. Çiçeklerin bol olduğu yazın ilk dönemlerinde, kuşların günlük enerji ihtiyaçlarını birkaç saat gibi kısa bir süre beslenerek karşılayabildiklerini ve günün yüzde 70'ini sadece tüneyerek geçirdiklerini tespit etti. Ancak yaz muson yağmurlarının gelmesinden sonra çiçekler azaldığında, bir alandaki kuşlar zamanın sadece yüzde 20'sinde tünemiş ve günün geri kalanını beslenmek için kullanmıştır.

“Bu günde 13 saat demek!” diyor Shankar. “Günde 13 saatimi koşarak geçirmemin imkanı yok. Bunu nasıl yapıyorlar bilmiyorum.”

Cidden sakin

Sinek kuşlarının enerji rezervlerini kullanmalarına yardımcı olacak bir hileleri vardır: Bir kuşun enerjisi tükenme tehlikesiyle karşı karşıya kaldığında, geceleri uyuşukluğa geçerek vücut sıcaklığını neredeyse çevresindeki havanın sıcaklığına düşürür - bazen donma noktasının sadece birkaç derece üzerine çıkar. Torpordayken kuş neredeyse komada gibi görünür, uyaranlara hızlı yanıt veremez ve sadece aralıklı olarak nefes alır. Shankar, bu stratejinin soğuk gecelerde saatlik metabolik maliyetlerde yüzde 95'e kadar tasarruf sağlayabileceğini hesapladı. Bu, fırtına sonrası gibi bir kuşun normalden daha az beslendiği günlerden sonra çok önemli olabilir. Ayrıca kuşların göçten önce yağ toplamak için enerji tasarrufu yapmalarına da yardımcı olur.

Shankar şimdi sinekkuşlarının hangi gen ürünleri olmadan yapamadıklarını görmeye çalışarak, torpor sırasında fizyolojilerinin hangi bölümlerine öncelik verdiklerini araştırıyor. “Eğer normal metabolizmanızın yüzde 10'u ile çalışan bir sinek kuşuysanız, sizi hayatta tutan bu yüzde 10 nedir?” diye soruyor.

Kuşların dokunmadan bıraktığı bir dizi gen, iç saatlerinden sorumlu olanlardır. Shankar, “Uyku halindeyken işleri doğru zamanda yapmaları onlar için önemli” diyor. Örneğin, kuşlar günü karşılamaya hazır olmak için, gün doğumundan yaklaşık bir saat önce, görünür ışık işaretlerinden çok önce uyuşukluklarından uyanmaya başlarlar.

Şeker ile başa çıkın

Sinek kuşları çok yüksek metabolizma hızlarını beslemek için her gün vücut ağırlıklarının yaklaşık yüzde 80'i kadar nektar emerler. Bu, 150 kiloluk bir insanın günde yaklaşık yüz adet 20 onsluk kola içmesine eşdeğerdir - ve nektar genellikle bir gazozdan çok daha tatlıdır.

Scarborough'daki Toronto Üniversitesi'nden karşılaştırmalı fizyolog Ken Welch, insan bağırsağının şekeri bu kadar hızlı ememediğini, bu nedenle çok fazla soda ya da Cadılar Bayramı şekeri tüketmenin mideyi rahatsız ettiğini söylüyor. Sinek kuşları bu saldırıyla bağırsaklarındaki sızıntı sayesinde başa çıkabiliyor, böylece şekerler kan dolaşımına bağırsak hücreleri arasından değil, bu hücrelerin içinden girebiliyor. Bu sayede şeker, rahatsızlığa yol açmadan önce bağırsaktan hızla dışarı çıkar. Welch, bu hızlı taşıma ve muhtemelen diğer adaptasyonların, sinek kuşlarının kan şekeri seviyelerinin insanlarda görülenden altı kat daha yüksek olmasına olanak sağladığını söylüyor.

Kanda bu kadar çok şeker bulunması insanlarda ciddi fizyolojik sorunlara yol açar. Glikasyon olarak bilinen bir süreçle daha fazla şeker molekülünün vücut proteinlerine yapışmasına neden olur; uzun vadede aşırı glikasyon, sinir hasarı gibi diyabetin birçok komplikasyonuna neden olur. Welch, sinekkuşlarının glikasyon sorunlarından nasıl kaçındığının hala belirsiz olduğunu, ancak ipuçlarının ortaya çıkmaya başladığını söylüyor. Örneğin bir çalışmada, kuş proteinlerinin memeli proteinlerine kıyasla glikasyona en yatkın amino asitleri daha az içerdiği ve kalanların da genellikle dolaşımdaki şekerlere daha az maruz kalacakları şekilde proteinin derinliklerine sıkıştığı bulundu.

Yüksek kan şekeriyle başa çıkmak için henüz bilinmeyen diğer stratejiler, bir gün insanlarda diyabet yönetiminde pratik faydalar sağlayabilir. Welch, “Sinek kuşunun genomunda bir altın madeni olabilir” diyor. “Metabolik bir takla atın

Bir sinek kuşu gece orucunun sonunda şeker depolarını neredeyse tüketmiş olur - bu da tam tersi bir metabolik zorluk yaratır. “Nasıl uyanır ve uçar?” Welch soruyor. “Yakacak yağdan başka bir şey yok.”

Welch, sinek kuşlarının metabolizmalarını şeker yakmaktan yağ yakmaya geçirme konusunda son derece çevik olacak şekilde evrimleştiklerini keşfetti. Welch, “Bu, ilgili biyokimyasal yollarda muazzam bir değişim gerektiriyor” diyor - ve bu sadece birkaç dakika içinde, diğer organizmaların başarabileceğinden çok daha hızlı bir şekilde gerçekleşiyor. “Yakıt kullanımımız üzerinde bu tür bir kontrole sahip olabilseydik, buna bayılırdık.”

Su tasarrufu yapın - ya da yapmayın

Nektar açısından zengin bir diyetin yarattığı tek zorluk şeker değildir. Sonuçta, nektar çoğunlukla sudur ve bu kadar çok sıvı içen kuşların elektrolit kaybetmeden çoğundan kurtulması gerekir. Sonuç olarak, sinekkuşu böbrekleri elektrolitleri atılmadan önce yeniden yakalamak için oldukça uyarlanmıştır. Wyoming Üniversitesi'nden emekli bir ekofizyolog olan Carlos Martinez del Rio, “Neredeyse damıtılmış su işiyorlar” diyor.

Ancak bu başka bir sorunu da beraberinde getiriyor: Eğer bir sinek kuşu gece boyunca seyreltik idrar üretmeye devam ederse, sabah olmadan susuzluktan ölür. Bunu önlemek için sinek kuşları her gece böbreklerini kapatır. Martinez del Rio, “Bir insanda akut böbrek yetmezliği olarak kabul edilebilecek bir duruma girerler” diyor. “Sinek kuşları bunu yapmak zorundadır, yoksa altlarına işeyerek ölürler.”

Yüksekten uçun - yavaş yavaş

Bir sinek kuşunun metabolik ihtiyaçları deniz seviyesinde yeterince zordur. Ancak birçok tür, ince havanın daha az oksijen içerdiği ve havada asılı kalırken itmek için daha az direnç sunduğu yüksek rakımlarda yaşar. Dünyanın en büyük sinek kuşu olan ve And Dağları'nda 14.000 feet'in üzerinde, yani birçok helikopterin uçabileceğinden daha yüksekte yaşayabilen dev sinek kuşunu düşünün. Cornell Üniversitesi'nde ornitolog olan Jessie Williamson, bu koşullarla başa çıkabilmek için kuşların hemoglobin bakımından daha zengin kan geliştirdiklerini söylüyor.

Ancak Williamson'ın bulduğu gibi bazı kuşlar daha da zorlu bir görevle karşı karşıya. Dev sinek kuşları, araştırmacıların uydu izleme etiketlerinin yanı sıra daha küçük coğrafi konum belirleyicileri de takabilecekleri kadar büyüktür. Bu yüzden Williamson ve meslektaşları kuşlara izleyici takmaya karar verdi. Kuşları ağlarla yakalamak için harcanan binlerce saatin ardından araştırmacılar, elastik mücevher kordonundan özel yapım koşum takımları kullanarak 57 kuşa izleyici takmayı başardı.

Sadece sekiz kuştan izleme verisi elde etmelerine rağmen, bu küçük örnekte bile büyük bir sürpriz vardı: Kuşlardan bazıları yıl boyunca And Dağları'nın yüksek kesimlerinde yaşarken, diğerleri -ki bunların şimdiye kadar tanınmayan ayrı bir tür olduğu ortaya çıktı- her yıl Şili kıyılarındaki üreme alanlarından And Dağları'na göç ediyordu. Bu da onların sadece uzun bir göçün - yaklaşık 5.000 millik bir gidiş-dönüş yolculuğu - bariz zorluklarıyla değil, aynı zamanda seyahat ederken daha ince havaya uyum sağlama ihtiyacıyla da karşı karşıya oldukları anlamına geliyor.

Sırları ne? Bunu yavaş yavaş yapmak. Williamson, “İnsan dağcıların Everest Dağı gibi bir yere tırmanışlarına çok benziyor, tırmanış patlamaları ve iklime alışmak için duraklamalar var” diyor. “Bu yolculuk aylar sürer.”

İzleme teknolojisi daha hafif ve ucuz hale geldikçe, Williamson gibi araştırmacılar daha küçük sinek kuşu türlerini de takip etmeyi umuyor. Bu, araştırma teknolojisindeki diğer ilerlemelerle birlikte, bu küçük, şaşırtıcı kuşların biyolojisi hakkında pek çok yeni sürpriz sunabilir.

Kaynak: https://www.popsci.com/science/hummingbirds-extreme/