On Yedi Yılı Toprak Altında Sayan Böcek

Bölüm metni

Bir böcek düşünün: yumurtadan çıkıyor, toprağa giriyor ve tam on yedi yıl orada kalıyor. Sonra bir bahar, kilometrekareye bir buçuk milyon birey düşecek yoğunlukta, hepsi birden yüzeye çıkıyor. Peki karanlıkta, takvimsiz, saatsiz — bu böcek on yedi yılı nasıl sayıyor ve neden tam on yedi?

Mayıs 2024'ün ilk sıcak gecelerinden birinde, Illinois'nin kuzeyinde bir meşe ağacının dibindeki toprak kımıldadı. Önce tek bir delik açıldı, sonra bir tane daha, derken avuç içi kadar bir alanda onlarca delik. Deliklerden çıkan şey pek de etkileyici değildi: kahverengi, tıknaz, kör gibi görünen, gövdesi hâlâ çamurlu bir yaratık. Ağacın kabuğuna tutundu, birkaç santim tırmandı ve durdu. Sırtındaki kabuk boyuna bir çatlakla yarıldı. İçinden çıkan yeni beden bembeyazdı, kanatları buruşuk, gözleri kan kırmızısı. Bir saat kadar hiç kıpırdamadan bekledi; kanatlarına sıvı doldu, açıldı, sertleşti, kabuğu koyulaştı.

O gece o ağaca tırmanan hayvan, 2007 yazından beri yeryüzünü görmemişti. Yani 17 yıl boyunca.

Bu böceğin adı periyodik ağustosböceği. Bilimsel olarak Magicicada cinsine bağlı, yani "sihirli ağustosböceği" diye çevrilebilecek bir ada sahip, ve yalnızca Kuzey Amerika'nın doğusunda yaşıyor. Toplam 7 türü var; bunların 3'ü 17 yıllık, 4'ü 13 yıllık bir takvimle çalışıyor. Türkiye'de ve dünyanın çoğu yerinde tanıdığımız, her yaz öten ağustosböcekleriyle akraba, ama onlardan çok temel bir şeyde ayrılıyor: sıradan ağustosböcekleri her yıl bir miktar ortaya çıkar, popülasyon yıla yayılır. Periyodik olanlar ise tek bir yıl dışında hiç görünmez. Sonra o yıl gelir ve bir orman, bir banliyö, koca bir eyalet parçası aynı hafta içinde onlarla dolar.

Bu hayatın nasıl işlediğini anlamak için hikâyeyi tersten kurmak gerekiyor. Dişi böcek, yumurtalarını toprağa bırakmaz. İnce dallara, kalemle çizilmiş gibi yarıklar açar ve yumurtalarını bu yarıkların içine sıralar. Bir dişi ömrü boyunca birkaç yüz yumurta bırakır. Altı ila on hafta sonra yumurtalardan çıkan yavrular, bir milimetreden küçüktür; dalın ucundan öylece aşağı bırakırlar kendilerini. Bir kum tanesi büyüklüğünde bir canlı için birkaç metrelik düşüş bir sorun değildir. Yere değdikleri anda tek bir işleri kalmıştır: kazmak.

Kazarlar ve kaybolurlar. Çoğu, toprağın ilk yarım metresinde bir ağaç kökü bulur ve oraya yerleşir. Ağzındaki iğne benzeri hortumunu kökün ksilem dokusuna, yani ağacın topraktan yukarı su taşıyan borularına sokar. Ve 17 yıl boyunca oradan beslenir.

Buradaki tercih, bu böceğin bütün kaderini açıklıyor. Ksilem sıvısı neredeyse saf sudur. İçindeki amino asit miktarı o kadar düşüktür ki, çoğu hayvan için besin sayılmaz bile. Ağustosböceği bu sorunu tek başına çözmüyor; hücrelerinin içinde, milyonlarca yıldır ondan bağımsız yaşayamayan iki bakteri soyu taşıyor. Bu bakteriler, böceğin sudan çıkardığı ham maddeyi alıp ona kendi üretemediği amino asitlere çeviriyor. Bu ortaklık o kadar eski ve o kadar tek yönlü ki, bakterilerden birinin genomu bilinen en küçük genomlar arasında; periyodik ağustosböceklerinde bu bakteri soyunun düzinelerce ayrı parçaya bölünmüş halde bulunduğunu gösteren araştırmalar var. Yani böcek, karnında bir mikrop bahçesi taşıyarak, dünyanın en fakir menüsünden geçiniyor.

Fakir menü, yavaş büyüme demek. Yavru böcek 17 yıl boyunca 5 gelişim evresinden geçer, her evrede kabuk değiştirir, biraz büyür, biraz derine iner. Ne kış uykusundadır ne de donmuştur; sadece son derece yavaştır.

Asıl soru burada başlıyor. Yavaş büyümek bir şeyi açıklar, ama şunu açıklamaz: bu hayvan 17 yılın dolduğunu nereden biliyor? Karanlıkta, sabit sıcaklıkta, mevsimleri göremeden, bir ormanın altına dağılmış milyonlarca birey nasıl oluyor da aynı ilkbaharda, birkaç gün içinde, hep birlikte yukarı çıkıyor?

İlk akla gelen cevap, içeride bir tür kum saati olduğu. Ama biyolojide 17 yıl boyunca birikip sonra alarm çalan bir moleküler mekanizma bilinmiyor; üstelik böyle bir saat, milyonlarca bireyde aynı hassasiyetle işlemek zorunda kalırdı.

Gerçek cevaba giden yol, 1990'larda California Üniversitesi'nde yapılan sıra dışı bir deneyle açıldı. Richard Karban, toprak altında henüz 2 yılı kalmış yavruları çıkardı ve laboratuvarda saksılara dikilmiş şeftali ağaçlarının köklerine yerleştirdi. Sonra o ağaçlar, tek bir yıl içinde iki kez çiçek açmaya zorlandı; yani ağaçlar için iki ilkbahar yaşandı. Böcekler, takvimde yalnızca bir yıl geçmiş olmasına rağmen, bir yıl erken çıktılar.

Bu, güçlü bir ipucu. Böcek yılları saymıyor; ağacın yıllarını sayıyor. Her ilkbaharda ağaç yapraklanıp su akışını hızlandırdığında, kökten beslenen hayvan bunu bir tik olarak kaydediyor. Toprak altındaki takvim, aslında ağacın takvimi.

Sayma işi bitince geriye tek bir işaret kalıyor: ısı. Böcekler, yaklaşık 20 santim derinlikteki toprak sıcaklığı 18 derece civarına ulaşana kadar bekliyor. Bu yüzden çıkış güneyde nisan sonunda, kuzeyde mayıs ortasında oluyor ve bu yüzden aynı bahçede hepsi neredeyse aynı gece yüzeye vuruyor. Sayaç yılları, termometre günü belirliyor.

Sistem kusursuz değil. Her çıkışta, gruptan kopan bir azınlık var; bunlar genellikle 4 yıl erken ya da 4 yıl geç geliyor. Bu 4 rakamı rastlantı gibi durmuyor, sayacın kabaca dört yıllık adımlarla kaydığını düşündürüyor. Ve erken gelenlerin başına gelen şey, bütün hikâyenin ikinci yarısını açıklıyor.

Çünkü yalnız çıkan bir ağustosböceği, ölü bir ağustosböceğidir.

Bu hayvanın hiçbir savunması yok. Sokmuyor, ısırmıyor, zehir taşımıyor. Tadı kötü değil, aksine kuş, sincap, tilki, köpek, balık, hatta insan için besleyici bir lokma. Uçuşu ağır ve beceriksiz; havada çarpar, düşer, ters döner. Kırmızı gözleri ve iri gövdesiyle görünmezlik gibi bir iddiası da yok. Toprak altındaki 17 yılın sonunda elde ettiği yetişkin ömrü topu topu 4 ila 6 hafta ve bu haftaları savunmasız geçiriyor.

Bir hayvan bu kadar korumasızsa, hayatta kalmasının tek yolu aritmetik olur.

Periyodik ağustosböceğinin çözümü şu: yenilmeyi engellemeye çalışmıyor, yenilebilecek olandan fazlasını aynı anda ortaya çıkarıyor. Yoğunluk, iyi bir çıkış yılında dönüm başına 1,5 milyona kadar ulaşabiliyor. Bir orman parçasındaki bütün kuşlar, bütün memeliler, bütün sürüngenler kursaklarını doldurana kadar yiyor, sonra basitçe duruyorlar. Doymuş bir avcı artık avcı değildir. Karban'ın 1982'de yayımlanan çalışması bunu net biçimde gösterdi: böcek yoğunluğu arttıkça avlanma oranı aynı hızda artmıyor, bir yerde düzleşiyor. Yani kalabalığa katılan her yeni birey, kendi hayatta kalma şansını da yükseltiyor. Buna avcıyı doyurma stratejisi deniyor ve doğada bir avın kendini kurban vererek kurtarmasının en açık örneklerinden biri.

Ama bu stratejinin çalışabilmesi için kritik bir koşul var: avcının bu ziyafeti bekleyememesi gerekiyor.

Diyelim ki bir yırtıcı kuş türü, üreme başarısını çıkış yılına göre ayarlayabilseydi. O yıl daha çok yavru büyütür, ertesi çıkışta popülasyonu şişmiş olarak hazır beklerdi. Doyurma stratejisi çöker. İşte 13 ve 17 sayılarının anlamı burada beliriyor. Bir avcının popülasyon döngüsü 2, 3, 4 ya da 5 yılda bir tepe yapıyorsa, bu döngünün 17 ile hizalanması için 17 çevrim geçmesi gerekir. Asal sayı, bölünemediği için hiçbir kısa ritimle senkron olmuyor. Böcek, avcısıyla aynı müziği hiç yakalayamayacağı bir tempoda dans ediyor.

İkinci ve belki daha güçlü açıklama ise böceğin kendi akrabalarıyla ilgili. 13 yıllık ve 17 yıllık soylar melezlenebilir. Ama melez bir yavrunun takvimi ne 13 olur ne 17; arada bir yerde kalır. Ve arada bir yerde kalmak, kalabalığın dışında kalmak demektir; yani tek başına, korumasız, aç bir ormana çıkmak demektir. Dolayısıyla evrim, iki soyun mümkün olduğunca az karşılaşmasını ödüllendirir. 13 ile 17'nin ortak katı 221'dir; bu iki takvim iki yüzyıldan uzun aralıklarla buluşur. Eğer sayılar 12 ve 18 olsaydı, buluşma her 36 yılda bir gerçekleşirdi. Asal olmak, randevuyu neredeyse imkânsız kılıyor.

Burada dürüst olmak gerekiyor. Avcıyı doyurma kısmı sağlam biçimde ölçülmüş bir olgu. Ama "neden özellikle asal sayı" sorusunun cevabı hâlâ tartışmalı bir hipotez. Bu döngüyle senkronlanabilecek belirli bir avcı türü bulunabilmiş değil; asal sayı seçilimini gösteren çalışmaların önemli bölümü matematiksel modellere dayanıyor. Bir başka hipotez, döngülerin buzul çağlarında uzadığını öne sürüyor: serin yazlar gelişimi yavaşlatmış, kısa ve düzensiz üreme fırsatları da bireyleri aynı yıla kilitlenmeye zorlamış olabilir. Bunlar makul senaryolar, kanıtlanmış tarihler değil.

Ve zamanda saklanma stratejisinin bir açığı var. Eğer bir düşman da beklemeyi öğrenirse, bütün sistem ona karşı işlemez.

Bu düşmanın adı Massospora cicadina, yani yalnızca periyodik ağustosböceğine bulaşan bir mantar. Sporları toprakta yıllarca canlı kalıyor ve yavrular yüzeye çıkmak için tırmanırken onlara bulaşıyor. Sonrası, doğadaki en rahatsız edici sahnelerden biri. Mantar böceğin karnının içini yiyor ve karın ucunu tebeşirimsi bir spor tıkacıyla değiştiriyor. Hayvan ölmüyor. Üreme organlarını kaybetmiş halde uçmaya, ötmeye ve çiftleşmeye devam ediyor; her hareketinde arkasından spor saçıyor. Araştırmacılar bu böcekleri "uçan ölüm tuzlukları" diye anıyor. Matt Kasson ve ekibinin kimyasal analizleri, bu mantarda katinon adlı bir amfetamin bulunduğunu ortaya koydu; bu madde bitkilerde bilinen bir uyarıcıydı, ama bir mantarda ilk kez görülüyordu. Bulgu, enfekte böceklerin neden yorulmadan, beslenmeden, durmadan çiftleşmeye çalıştığını açıklayan bir çerçeve sunuyor. Mantar, konağının cinsel davranışını kendi yayılma aracına dönüştürüyor.

Yani 17 yıllık sessizlik, mükemmel bir kalkan değil. Sadece son derece iyi bir kalkan.

2024 baharında bu kalkanın ne kadar iyi olduğunu görmek için tek yapılması gereken, Illinois'de arabadan inmekti.

O yıl aynı anda iki ayrı soy yüzeye çıktı. 17 yıllık takvimle çalışan 13 numaralı soy, bilim yazınındaki adıyla Brood XIII, Illinois'nin kuzeyinde, Chicago'nun banliyölerinde ve Wisconsin ile Iowa'nın sınır bölgelerinde belirdi. 13 yıllık takvimle çalışan 19 numaralı soy ise Missouri'den Georgia'ya, Oklahoma'dan Kuzey Carolina'ya uzanan devasa bir alanda; coğrafi olarak bilinen en geniş periyodik ağustosböceği soyu. İki soyun yayılma alanları Illinois'nin ortasında, Springfield çevresinde birbirine değdi.

Bu iki takvim en son 1803'te üst üste gelmişti. Amerika Birleşik Devletleri'nin Louisiana'yı Fransa'dan satın aldığı yıl. Bir sonraki buluşma 2245'te olacak.

Toplam sayı için ortaya atılan tahminler yüz milyarlarla, kimi hesaplara göre 1 trilyonla ifade edildi. Bu rakamlar kesin sayımlar değil, yoğunluk örneklemelerinden yapılan kaba ölçeklendirmeler; ama büyüklük mertebesi konusunda kimsenin itirazı yok.

Ve o kalabalık ses çıkarıyor. Erkek böceğin karnının iki yanında timbal denen, zar gibi gerilmiş sertleşmiş plakalar var. Kaslar bu plakaları saniyede yüzlerce kez içeri çöktürüp bırakıyor; neredeyse boş olan karın boşluğu da bir rezonans odası gibi çalışıp sesi büyütüyor. Tek bir böcek zaten gürültülü. Binlercesi aynı ağaçta koro halinde ötmeye başladığında ses, uçak motorlarıyla kıyaslanabilecek şiddete, 100 desibel bandına ulaşabiliyor. Üstelik türler farklı şarkılar söylüyor; deneyimli bir kulak, aynı ormanda kaç türün bulunduğunu sadece dinleyerek ayırt edebiliyor. Dişi cevabını sesle değil, kanadını belirli bir zamanlamayla şaklatarak veriyor. Bu kadar kalabalıkta bulunmanın anlamı da bu: eş bulmak bir arama değil, sadece kalabalığa karışma meselesi haline geliyor.

Birkaç hafta sonra hepsi ölüyor. Ve asıl ilginç kısım burada başlıyor.

Milyarlarca hayvanın gövdesi, aynı anda, aynı ormanın zeminine düşüyor. Louie Yang'ın 2004'te yayımlanan çalışması bu olayı bir besin darbesi olarak ele aldı: çürüyen böcek gövdeleri toprağa büyük miktarda azot bırakıyor ve bu azot ağaçların, otsu bitkilerin dokularına geçiyor. Yani orman, 17 yılda bir gübreleniyor. Çıkış yıllarında yırtıcı kuşların üreme başarısında ve popülasyon hareketlerinde değişimler ölçülmüş durumda; ekosistem, kendisini onlarca yılda bir tekrarlayan bu bolluğa göre ayarlamış. Toprak altından çıkan şey yalnızca bir böcek değil, 17 yıl boyunca ağaç köklerinden emilip biriktirilmiş ve tek seferde geri ödenen bir enerji birikimi.

Bu ritmin kaydını tutan tek tür de biz değiliz aslında, ama yazıya geçiren biziz. Kuzey Amerika'daki soyların haritası, 19. yüzyıldan bu yana biriken gözlemlerle çizildi ve son yıllarda bu iş büyük ölçüde gönüllülere devredildi. Gene Kritsky ve ekibinin geliştirdiği Cicada Safari, yani Ağustosböceği Safarisi adlı telefon uygulamasıyla, 2021 ve 2024 çıkışlarında sıradan insanların gönderdiği fotoğraflar doğrulanarak haritaya işlendi. Sonuç, hiçbir üniversite bütçesinin tek başına toplayamayacağı çözünürlükte bir veri kümesi oldu.

Bu haritaların gösterdiği tek şey bolluk değil. Kayıp da var. 11 numaralı soy en son 1954'te Connecticut'ta görüldü; tarımsal genişleme ve orman kaybının ardından yeniden ortaya çıkmadı, tükenmiş kabul ediliyor. Florida'da kaydedilen 21 numaralı soy 1870'lerden sonra bir daha duyulmadı. Bu hayvanın stratejisi, 17 yıl boyunca aynı ağaçların aynı yerde durmasına bağlı. Kökleri kesilen bir orman, sadece ağaçları değil, altındaki sayacı da siliyor; ve o sayaç bir kez durduğunda geri kurulmuyor.

2024 baharında Illinois'nin ortasında, iki takvimin kesiştiği o dar şeritte doğan yumurtalar şu anda toprak altında. Kuzeydeki soyun yavruları 2041'de, güneydeki soyun yavruları 2037'de çıkacak. Ve her ilkbaharda, üzerlerindeki ağaç yapraklandığında, hepsi aynı anda bir sayı daha sayacak.

Nöron Bilim'de bugünkü bölümün sonuna geldik. Yeni bir hikâyede yeniden buluşmak üzere.