Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Çeviri: Ramazan Şen Gözden geçirme: Ozge Demirci-Richardson

I'm a neuroscientist,

Ben bir sinir bilimciyim

and I'm the co-founder of Backyard Brains,

ve Backyard Brains'in kurucu ortağıyım

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

ve bizim misyonumuz gelecek nesil sinir bilimcilerini

by taking graduate-level neuroscience research equipment

lisansüstü sinir bilim araştırma ekipmanlarını alarak eğitmek

and making it available for kids in middle schools and high schools.

ve bundan ortaokul ve lise öğrencilerinin de faydalanmasını sağlamak.

And so when we go into the classroom,

Ve böylece sınıfa girdiğimizde,

one way to get them thinking about the brain, which is very complex,

çok karmaşık olan beyin hakkında düşünmelerini sağlamanın bir yolu,

is to ask them a very simple question about neuroscience,

onlara sinir bilimi hakkında çok basit bir soru sormak

and that is, "What has a brain?"

ve bu soru da: "Neyin beyni vardır?"

When we ask that,

Bunu sorduğumuzda

students will instantly tell you that their cat or dog has a brain,

öğrencilerin ilk söyleyeceği şey kedi veya köpeklerinin beyni olduğu olacaktır

and most will say that a mouse or even a small insect has a brain,

ve çoğu bir farenin veya hatta küçük bir böceğin bir beyni olduğunu söyleyecektir,

but almost nobody says that a plant or a tree

fakat neredeyse hiçbiri bir bitkinin veya ağacın

or a shrub has a brain.

veya çalının beyni olduğunu söylemez.

And so when you push --

Ve biraz zorlayıp --

because this could actually help describe a little bit

- çünkü bu aslında beynin nasıl çalıştığını tanımlamada

how the brain actually functions --

biraz yardımcı olabilir -

so you push and say,

şunları söylediğinizde:

"Well, what is it that makes living things have brains versus not?"

"Yaşayan canlıların beyninin olması veya olmasmasını sağlayan şey nedir?"

And often they'll come back with the classification

Ve genellikle, hareket eden şeylerin beyinleri olduğuna dair

that things that move tend to have brains.

tasnifler yapacaklardır.

And that's absolutely correct.

Ve bu kesinlikle doğru.

Our nervous system evolved because it is electrical.

Sinir sistemimiz elektrikli olduğu için evrildi.

It's fast, so we can quickly respond to stimuli in the world

Hızlı olduğu için uyarıcılara hemen cevap verebiliyor

and move if we need to.

ve gerektiğinde hareket ediyoruz.

But you can go back and push back on a student,

Ama geri dönüp öğrenciyi şöyle zorlayabilirsiniz:

and say, "Well, you know, you say that plants don't have brains,

"Bitkilerin beyni olmadığını söyledin,

but plants do move."

ama bitkiler hareket eder."

Anyone who has grown a plant

Bitki yetiştirmiş herkes

has noticed that the plant will move

bitkinin hareket ettiğini ve

and face the sun.

Güneş'e döndüğünü fark eder.

But they'll say, "But that's a slow movement.

"Ama o yavaş bir hareket," diyeceklerdir.

You know, that doesn't count. That could be a chemical process."

"Bu sayılmaz. Kimyasal bir işlem olabilir."

But what about fast-moving plants?

Peki ya hızlı hareket eden bitkiler?

Now, in 1760, Arthur Dobbs, the Royal Governor of North Carolina,

1760 yılında, Kuzey Karolina valisi Arthur Dobbs

made a pretty fascinating discovery.

oldukça büyüleyici bir keşif yaptı.

In the swamps behind his house,

Evinin arkasındaki bataklıkta

he found a plant that would spring shut

içine her böcek girdiğinde kapanan

every time a bug would fall in between it.

bir bitki türü buldu.

He called this plant the flytrap,

Ona sinekkapan adını verdi

and within a decade, it made its way over to Europe,

ve on yıl içinde şanı Avrupa'ya kadar yayıldı,

where eventually the great Charles Darwin got to study this plant,

ve nihayetinde büyük Charles Darwin bu bitki üzerinde çalıştı

and this plant absolutely blew him away.

ve bu bitki onun aklını başından aldı.

He called it the most wonderful plant in the world.

Onun dünyadaki en muhteşem bitki olduğunu söyledi.

This is a plant that was an evolutionary wonder.

Bu evrim harikası bir bitkiydi.

This is a plant that moves quickly,

Bu, çok hızlı hareket eden bir bitki

which is rare,

ki çok nadirdir

and it's carnivorous, which is also rare.

ve etobur, bu da gayet enderdir.

And this is in the same plant.

Ve bu da aynı bitkide var.

But I'm here today to tell you

Bugün burada anlatacağım şey,

that's not even the coolest thing about this plant.

bitkinin en harika yanının bu olmadığı.

The coolest thing is that the plant can count.

En harika yanı bu bitkinin sayabiliyor olması.

So in order to show that,

Bunu göstermek için,

we have to get some vocabulary out of the way.

bazı kelimeleri halletmemiz gerekiyor.

So I'm going to do what we do in the classroom with students.

O yüzden, sizinle sınıfta öğrencilerle yaptığımız şeyi yapacağım.

We're going to do an experiment on electrophysiology,

Elektrofizyoloji üzerine bir deney yapacağız,

which is the recording of the body's electrical signal,

bu da vücuttaki sinirlerden veya kaslardan gelen

either coming from neurons or from muscles.

elektrik sinyallerinin kaydedilmesi demek.

And I'm putting some electrodes here on my wrists.

Ve burada bileklerime elektrotlar bağlıyorum.

As I hook them up,

Ve bunları bağladığımda

we're going to be able to see a signal

buradaki ekranda sinyaller

on the screen here.

görebileceğiz.

And this signal may be familiar to you.

Ve bu sinyal size tanıdık gelebilir.

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

Buna EKG veya elektrokardiyogram denir.

And this is coming from neurons in my heart

Ve bu, aksiyon potansiyeli denen şeyi ateşleyen

that are firing what's called action potentials,

kalbimdeki sinirlerden geliyor.

potential meaning voltage and action meaning it moves quickly up and down,

Potansiyelin anlamı voltaj, aksiyonun ise yukarı aşağı hızlı hareket eder demek,

which causes my heart to fire,

ki bu kalbimin ateşlemesine sebep oluyor

which then causes the signal that you see here.

ve bu da burada gördüğünüz sinyalleri oluşturuyor.

And so I want you to remember the shape of what we'll be looking at right here,

Ve ayrıca burada bakacağımız şeyin şeklini hatırlamanızı istiyorum

çünkü bu önemli olacak.

because this is going to be important.

Bu, beynin aksiyon potansiyeli şeklinde

This is a way that the brain encodes information

in the form of an action potential.

bilgi şifrelemesinin bir yolu.

So now let's turn to some plants.

Şimdi bazı bitkilere dönelim.

So I'm going to first introduce you to the mimosa,

Şimdi ilk olarak sizi mimoza ile tanıştırayım,

not the drink, but the Mimosa pudica,

içecek olan değil, küstüm otu.

and this is a plant that's found in Central America and South America,

Ve bu, Orta ve Güney Amerika'da bulunan bir bitki

and it has behaviors.

ve çeşitli davranışları var.

And the first behavior I'm going to show you

Ve size göstereceğim ilk davranış,

is if I touch the leaves here,

yapraklarına dokunduğumda,

you get to see that the leaves tend to curl up.

yukarı doğru kıvrıldığını göreceksiniz.

And then the second behavior is,

Ve ikinci davranış işe,

if I tap the leaf,

yaprağa hafifçe vurduğumda,

the entire branch seems to fall down.

tüm dal düşer gibi oluyor.

So why does it do that?

Peki bunu neden yapıyor?

It's not really known to science.

Bilimsel olarak bilinmiyor.

One of the reasons why could be that it scares away insects

Bunu yapmasının sebeplerinden biri böcekleri korkutup kaçırmak

veya otoburlara daha az çekici görünmek olabilir.

or it looks less appealing to herbivores.

But how does it do that? Now, that's interesting.

Peki bunu nasıl yapıyor? İşte bu ilginç.

We can do an experiment to find out.

Bunu bulmak için bir deney yapabiliriz.

So what we're going to do now,

Şimdi yapacağımız şey,

just like I recorded the electrical potential from my body,

tıpkı vücudumun elektrik potansiyelini kaydetmem gibi,

we're going to record the electrical potential from this plant, this mimosa.

bu bitkinin, mimozanın elektrik potansiyelini kaydedeceğiz.

And so what we're going to do is I've got a wire wrapped around the stem,

Ve şimdi yapacağımız şey -- gövde etrafına sarılmış bir kablom var

and I've got the ground electrode where?

ve topraklama elektrotu da nerede?

In the ground. It's an electrical engineering joke. Alright.

Toprakta. Elektrik mühendisliği şakası... Pekala.

(Laughter)

(Gülüşmeler)

Alright. So I'm going to go ahead and tap the leaf here,

Pekala. Şimdi buradaki yaprağa hafifçe vuracağım

and I want you to look at the electrical recording

ve bitkinin içinde göreceğimiz

that we're going to see inside the plant.

elektrik kaydına bakmanızı istiyorum.

Whoa. It is so big, I've got to scale it down.

Vay be. Çok büyük. Biraz azaltmam lazım.

Alright. So what is that?

Pekala. Peki bu nedir?

That is an action potential that is happening inside the plant.

Bu, bitkinin içinde meydana gelen aksiyon potansiyeli.

Why was it happening?

Neden oluyordu?

Because it wanted to move. Right?

Çünkü hareket etmek istedi, değil mi?

And so when I hit the touch receptors,

Ve dokunma algılayıcılarına vurduğumda,

it sent a voltage all the way down to the end of the stem,

aşağıya doğru gövdenin dibine kadar bir voltaj gönderdi

ve bu da harekete neden oldu.

which caused it to move.

And now, in our arms, we would move our muscles,

Şimdi kollarımızda kaslarımızı oynatabiliyoruz

but the plant doesn't have muscles.

fakat bitkilerin kasları yok.

What it has is water inside the cells

Onda olan şey hücrelerin içindeki sudur

and when the voltage hits it, it opens up, releases the water,

ve voltaj ona çarptığında, açılır ve suyu salar,

changes the shape of the cells, and the leaf falls.

hücrelerin şeklini değiştirir ve yaprak düşer.

OK. So here we see an action potential encoding information to move. Alright?

Burada hareket için bilgi kodlaması yapan aksiyon potansiyeli görüyoruz. Tamam mı?

But can it do more?

Peki daha fazlasını yapabilir mi?

So let's go to find out.

Araştırıp görelim.

We're going to go to our good friend, the Venus flytrap here,

Yakın arkadaşımız Venüs sinekkapanına gideceğiz

and we're going to take a look at what happens inside the leaf

ve bir sinek üzerine konduğunda yaprağın içerisinde

when a fly lands on here.

ne olduğuna bakacağız.

So I'm going to pretend to be a fly right now.

Şimdi bir sinek gibi davranacağım.

And now here's my Venus flytrap,

Ve şimdi işte Venüs sinekkapanı

and inside the leaf, you're going to notice

ve yaprağın içinde, fark edeceksiniz ki

that there are three little hairs here, and those are trigger hairs.

üç küçük tüy var ve bunlar tetikleyici tüylerdir.

And so when a fly lands --

Ve bir sinek konduğunda --

I'm going to touch one of the hairs right now.

Şimdi tüylerden birine dokunacağım.

Ready? One, two, three.

Hazır? Bir, iki, üç.

What do we get? We get a beautiful action potential.

Ne oldu? Güzel bir aksiyon potalsiyeli.

However, the flytrap doesn't close.

Lakin, sinekkapan kapanmadı.

And to understand why that is,

Ve bunun nedenini anlamak için

we need to know a little bit more about the behavior of the flytrap.

sinekkapanı davranışı hakkında daha fazla bilgiye ihtiyacımız var.

Number one is that it takes a long time to open the traps back up --

Birincisi, kapanların tekrar açılması uzun sürüyor --

you know, about 24 to 48 hours if there's no fly inside of it.

yani, içerisinde sinek yoksa 24 ila 28 saat arası.

And so it takes a lot of energy.

Yani çok fazla enerji gerektiriyor.

And two, it doesn't need to eat that many flies throughout the year.

İkincisi, yıl boyunca çok fazla sinek yemesi gerekmiyor.

Only a handful. It gets most of its energy from the sun.

Bir avuç kadar yeterli.. Enerjisinin çoğunu Güneş'ten alıyor.

It's just trying to replace some nutrients in the ground with flies.

Sadece, topraktaki bazı besinleri böceklerle değiştirmeye çalışıyor.

And the third thing is,

Ve üçüncüsü,

it only opens then closes the traps a handful of times

kapan ölene kadar, onları çok az sayıda

until that trap dies.

açıp kapatır.

So therefore, it wants to make really darn sure

O yüzden, sinekkapan kapanmadan önce

that there's a meal inside of it before the flytrap snaps shut.

içinde bir yem olduğundan tam olarak emin olmak ister.

So how does it do that?

Peki bunu nasıl yapıyor?

It counts the number of seconds

Bu tüyler üzerindeki art arda dokunuşlar arasındaki

between successive touching of those hairs.

saniyeleri sayar.

And so the idea is that there's a high probability,

Çünkü eğer içeride bir sinek varsa,

if there's a fly inside of there, they're going to be quick together,

yüksek ihtimalle kapanacaktır

ve ilk aksiyon potansiyelini aldığında

and so when it gets the first action potential,

saymaya başlar: bir, iki...

it starts counting, one, two,

Ve 20'ye ulaşıp tekrar ateşlemezse

and if it gets to 20 and it doesn't fire again,

o zaman kapanmayacaktır,

then it's not going to close,

ama içerideyken bu gerçekleşirse o zaman sinekkapan kapanacaktır.

but if it does it within there, then the flytrap will close.

Şimdi deneye geri dönüyoruz.

So we're going to go back now.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

Venüs sinekkapanına tekrar dokunacağım.

I've been talking for more than 20 seconds.

20 saniyeden fazla bir süredir konuşuyorum.

So we can see what happens when I touch the hair a second time.

Tüye ikinci bir kez dokunduğumda ne olduğunu görebileceğiz.

So what do we get? We get a second action potential,

Evet, ne oldu? İkinci bir aksiyon potansiyeli,

but again, the leaf doesn't close.

ama yine, yaprak kapanmadı.

So now if I go back in there

Şimdi oraya tekrar gelirsem

and if I'm a fly moving around,

ve etrafta dolanan bir sineksem,

I'm going to be touching the leaf a few times.

yaprağa birkaç kez dokunurdum.

I'm going to go and brush it a few times.

Gidip birkaç kez sürteceğim.

And immediately,

Ve birden,

the flytrap closes.

sinekkapan kapanır.

So here we are seeing the flytrap actually doing a computation.

Burada sinekkapanın aslında bir hesaplama yaptığını görüyoruz.

It's determining if there's a fly inside the trap,

Kapanın içinde sinek olup olmadığını belirliyor

and then it closes.

ve sonra kapanıyor.

So let's go back to our original question.

Şimdi asıl sorumuza dönelim.

Do plants have brains?

Bitkilerin beyni var mıdır?

Well, the answer is no.

Cevap, hayır.

There's no brains in here.

Burada beyin yok.

There's no axons, no neurons.

Akson yok, nöron yok.

It doesn't get depressed.

Bunalıma girmiyor.

It doesn't want to know what the Tigers' score is.

Tigers'ın maç skoru nedir bilmek istemiyor.

It doesn't have self-actualization problems.

Kendini gerçekleştirme sorunları yok.

But what it does have is something that's very similar to us,

Ama bize benzeyen bir şeye sahip,

which is the ability to communicate using electricity.

o da elektriği kullanarak iletişim kurma kabiliyeti.

It just uses slightly different ions than we do,

Sadece bizden biraz farklı iyonlar kullanıyor

but it's actually doing the same thing.

ama aslında aynı şeyi yapıyor.

So just to show you

Böylece sizlere

the ubiquitous nature of these action potentials,

aksiyon potansiyellerinin doğasını size gösterdim.

we saw it in the Venus flytrap,

Venüs sinekkapanında bunu gördük,

we've seen an action potential in the mimosa.

küstüm otunda bunu gördük.

Hatta insanda bir aksiyon potansiyeli bile gördük.

We've even seen an action potential in a human.

Now, this is the euro of the brain.

Şimdi bu, beynin "Euro"su.

It's the way that all information is passed.

Tüm bilginin geçtiği yol.

And so what we can do is we can use those action potentials

Bu aksiyon potansiyellerini bitki türleri arasında

to pass information

bilgi aktarmak için

between species of plants.

kullanabiliriz.

And so this is our interspecies plant-to-plant communicator,

Yani bu bizim, türler arası bitki iletişimcimiz

and what we've done is we've created a brand new experiment

ve burada Venüs sinekkapanının

where we're going to record the action potential from a Venus flytrap,

aksiyon potansiyelini kaydedeceğimiz yepyeni bir deney yaptık

and we're going to send it into the sensitive mimosa.

ve bunu küstüm otuna göndereceğiz.

So I want you to recall what happens

Mimozanın yapraklarına dokunduğumuzda

when we touch the leaves of the mimosa.

neler olduğunu hatırlamanızı istiyorum.

It has touch receptors that are sending that information

Onda aksiyon potansiyeli formunda bilgi gönderen

back down in the form of an action potential.

dokunma aygılayıcıları var.

And so what would happen

Peki Venüs sinekkapanından

if we took the action potential from the Venus flytrap

aksiyon potansiyelini alıp, mimozanın

and sent it into all the stems of the mimosa?

gövdesinin tümüne gönderirsek ne olur?

We should be able to create the behavior of the mimosas

Bilfiil dokunmadan mimoza davranışını

without actually touching it ourselves.

oluşturabilmeliyiz.

And so if you'll allow me,

Ve müsaade ederseniz,

I'm going to go ahead and trigger this mimosa right now

şimdi Venüs sinekkapanındaki tüylere dokunarak

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

bu mimozayı harekete geçireceğim.

So we're going to send information about touch from one plant to another.

Yani bir bitkiden diğerine dokunma bilgisi göndereceğiz.

So there you see it.

İşte gördünüz.

So --

Yani --

(Applause)

(Alkış)

So I hope you learned a little bit, something about plants today,

Umarım bugün bitkiler hakkında bir şeyler öğrenmişsinizdir,

and not only that.

hatta daha fazlasını.

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

Bitkilerin, sinirbilimi öğretmede kullanılabildiğini ve beraberinde

nöroevrimi getirdiğini öğrenmişsinizdir.

and bring along the neurorevolution.

Thank you.

Teşekkür ederim.

(Applause)

(Alkış)