Piezoelektrik etki: Kemik ve kabuğu biyolojiden fiziğe bağlayan unsur

Kemik dokusu, yumurta kabuğu ve geçen hafta aktarmaya çalıştığımız üzere Horasan harcı yapısal olarak birbirlerine benzerdir. Kemik ve kabuk doğal maddelerdir, kollajen matriks içerisine kalsiyum çöktürülür, Horasan harcı ise organik sülfür kaynakları kullanılarak yapılan bağlayıcıdır, tamamen benzer şekilde kalsiyum kalsitle sağlamlaşır, karbondioksiti havadan çeker. “Sağlamlık” kavramının mimari ve inşaattaki değeri açıktır, buna karşılık biyolojik sistemdeki konumu “görecelidir”. Karada yaşayan bir canlı için kemiklerin sağlam olmasının iskeleti kullanılabilir hale getirdiği varsayılabilir, oysa salyangozlarda, denizde yaşayan canlılarda, balıklarda ve kabuklularda aynı kavram geçerli değildir, yani yer çekimi etkisi mantığı sınırlıdır. Bu mantık yanılsaması solunum sisteminin yapısı için de söz konusudur. Kaburgaların akciğerle solunum yapan memelilerde ve kuşlarda nefes alırken göğüs kafesinin “çökmemesini” sağladığı düşünülür, “hava ancak bu şekilde negatif basınç oluşturarak içeri çekilebilir”. Oysa benzer kaburga sistemi solungaçlarıyla oksijen alan balıklarda da söz konusudur. Benzerlik kaburgaların bile gerek köken gerekse işlev açısından sorgulanmalarına neden olur. O halde tartışmanın merkez noktası “sağlamlık” değil, kemik, yumurta ya da midyenin kabuğunu oluşturan kollajen örgüye (matriks) neden kalsiyum çökmesinin zorunlu olduğudur. Okumaya devam et

Horasan harcı nasıl yapılır, kemik ve kabukla olan benzerlikleri nelerdir?

Horasan harçları olarak adlandırılan bağlayıcı harç türlerinin tarihinin binlerce yıl geriye gittiği kabul edilmektedir. Çünkü Horasan harçları gerek Eski Mısır, gerek Roma ve gerekse İslam mimarisi içerisinde yaygın kullanım alanı bulurlar. Bin yılı aşkın süredir, muhtemelen onlarca depreme dayanmış Ayasofya; Mimar Sinan’ın Selimiye, Süleymaniye Camileri gibi abideleri ve köprülerinde bağlayıcı malzeme olarak Horasan harcı kullanılır. Doğal harçlarda genel bağlayıcı olarak tüf (volkan külü), tras (doğal puzolan), zeolit, diatomit ve doğal topraklar kullanılsa da, Horasan harcı bunlardan doğrudan “organik bileşenler” kullanılmasıyla ayrılır. Bu konuda hayli kısıtlı olan kaynaklardan aktarılan bilgiler, ağaç yaprakları, soğan, sarımsak, yumurta akı, peynir, kıl ve kanın harcın oluşturulması amacıyla kullanıldığını söylemektedir. Harcın özellikleri Türkçe ya da yabancı dildeki mimarlık/inşaat dergilerinde yayınlanmış araştırmalarla da irdelenmiştir, ancak bu çalışmalar harcın fiziksel özelliklerine odaklanırlar, nasıl hazırlandığına belki de bilimsel sır olabileceği gerekçesiyle hiç değinilmez. Dahası harç hazırlanırken bu maddelerin tek başına mı, yoksa bileşim olarak mı katıldığı da bilinmemektedir. Tarihi kaynaklarda bildirilen tek özellik harcın hazırlanırken kötü koktuğudur. Kireç bir şekilde organik maddelerle bir araya getirilmekte, araya puzolan özellik gösteren pişmiş tuğla benzeri dolgu materyali katılmakta ve sonra kurumaya bırakılmaktadır. Harcın sağlamlaşmasındaki temel unsurun kalsiyum kalsit içeriğinin artması olduğu zaten bilinmektedir. Dahası bunu oluşturacak olan karbondioksitin kuruma aşamasında havadan “tutulduğu” kabul edilmektedir. O halde esas mesele Horasan harcında kullanılan organik maddelerin ne işlev gördüğünün anlaşılmasındadır. Ve elbette ucu açık olan diğer bir soru da bu harcın nasıl geliştirildiğidir. Okumaya devam et

Kemik, kabuk ve Horasan harcı, kalsiyum neden bu kadar gerekli?

Geçen yazılarda anlatmaya çalıştığımız dahili enerji (dokunun yapım maliyetine kullanılan enerji), metabolik sıra (hayvanın yediklerini vücuduna yoğunlaştırma becerisi) aslında farklı görünen iki özelliğin yapım ve sonuç açısından birbirini tamamlamalarıdır. Aynı mantık büyük olasılıkla süt için de geçerlidir. Yeri gelmişken tekrar vurgulayalım, canlılığın tanımı ne kadar açıksa, sütün tanımı da o kadar açıktır (yani bilinmemektedir). Süt oluşumu ve yapısı son derece karmaşıktır, biz beslenmek amacıyla faydalansak da, süt “düz” bir besin maddesi değildir. Yeni doğan canlının beslenmesindeki yeri bile bir yere kadar anlaşılabilir, besin kaynağı olmak ve canlılık arasındaki konumu ise ortada kalır. Birincisi, süt içerisinde “laktoglobulin, albumin, immünoglobulin” gibi aslında tamamen canlı sisteme ait, ama yavruda da aynı etkileri yaratan proteinleri barındırır. Biyolojik etkinliği olan bu bileşenlerin enerji almak mantığıyla kullanılmadığı açıktır. İkincisi, sütün içerisindeki baskın bileşen olan kazein, sıcaklığa dirençli çok özel bir moleküldür. Yapısı türe özgüdür, ama miçel (kürecik) biçimi açıklamaya fazlasıyla muhtaçtır (yapısal olarak “kulağakaçan” olarak adlandırılan, üfleyince dağılan bitki başına benzer). Aminoasit dizisi olarak incelendiğinde durum daha da karmaşık bir hal alır, suaygırlarının kazein yapısı balinalarla akrabalık gösterir (velhasıl kazein “mana” olarak sanılandan farklı bir şeydir). Metabolik sıra dediğimiz özellik sırasıyla inek, manda koyun ya da keçinin sütleri açısından da geçerlidir. Hayvanların doğal yaşam özellikleri (habitatlar ve besin kaynakları) bir şekilde sütlerine de yansır. Bu sadece sütün “kuru madde içeriğiyle” (suyu uçurulduğunda kalan madde miktarı) alakalı değildir, Bizim tadına bakarak hissettiğimiz “rayiha” kavramında ve elbette peynir gibi “dönüştürülmüş” ürünlerde de ortaya çıkar. Okumaya devam et

Dahili enerji ve metabolik sıra kavramının birleştirilmesi: Kemik ve yumurta örneği

Önceki yazılarda açıklamaya çalıştığımız üzere, dahili enerji dokunun içinde sakladığı yapım maliyeti (dokunun yapımında kullanılan enerji) olarak tanımlanabilir. Bunun biyolojik sonucu “enerjinin dokunun içerisinde yoğunlaştırılabilme becerisi” olarak tanımladığımız metabolik sıradır. Görünüşte bütün canlılar bir kütleden oluşurlar, ancak kütleyi gerek oluşturabilmek, gerekse sürdürebilmek için enerji sarf ederler. Birim dokuyu oluşturabilmek için gereken enerji farklı canlılarda ve dokularda farklı görünmektedir. Diğerlerine göre çok daha iyi araştırma şansımız olan tavuk örneğinden yola çıkalım, civcivin yumurta içerisinde gelişip yarka ve ardından tavuk haline gelmesi, doğal koşullardaki yaşamında en az dokuz aylık bir süreyi gerektirir. Hayvan 3-4 aylık bir sürede ergenliğine ulaşır, ama vücudunu geliştirme kapasitesi hala sürer (çocukların ergenliğini hatırlayın, erişkin forma varmaları hala zaman alır), yani doğal koşullarda büyüyen tavuğun endüstriyel pilicin kütlesine varması yine de bir yılı bulur. Endüstriyel üretimde ise bu süre 40-45 güne geri çekilmiştir. Tüketilen yemin pilicin birim ağırlığına oranına “yemi vücut ağırlığına dönüştürme oranı” (feed conversion ratio) olarak adlandırılır. Bu hesaplamanın pilicin karkas ağırlığı ya da bütün vücut ağırlığı gibi farklı matematiksel ifadeleri de vardır (hatta benzer hesaplama biçimi yem yumurta dönüşümü olarak da kullanılmaktadır). Dışarıdan bakıldığında hayvan aynı ağırlıktadır, oysa doğal koşullarda büyütülen hayvan çok daha fazla besin ve enerji (bir kısmı zorunlu olarak gezinmeye harcanır) tüketmiştir. Peki o halde yediği besin ve enerji nereye gitmiştir? Okumaya devam et

Canlılarda “metabolik sıra” kavramı

Dokuların bileşimi açısından pek irdelenmemiş olan “dahili (internal) enerji” kavramı, aslında besin kaynağı olarak kullanılan farklı hayvan türlerinde de gözlemlenebilir. İnsan beslenmesinde yararlanılan hayvan türleri (dahili enerji kavramıyla ilişkili midir bilinmez, daha sonra tartışacağız) aslında bellidir. Bitkisel kaynaklar yaşanılan bölge (karasal ya da kıyı iklimi) ve geleneğe göre çok daha fazla farklılık gösterse de (hububata karşılık otlar gibi), hayvansal besin kaynağı olarak yararlanılan türler büyük çeşitlilik göstermez. İnsanlar bizim yaşadığımız coğrafyada et kaynağı olarak büyük ya da küçük baş geviş getirenleri (rüminantlar) ve tavuk başta olmak üzere belli kuşları tüketirler. Aslında bu hayvanlar Anadolu’da süt ya da yumurta amacıyla üretilir, verim düşünce kesime gönderilirler. Okumaya devam et

Biyolojik sistemlerde dahili enerji kavramı

Dokuların bileşimi (kas, kemik, iç organ ya da kuşların tüyleri), biyolojinin araştırma alanları içerisinde pek yer bulmamış “dahili (internal) enerji” kavramına da gönderme yapar. Dahili enerji aslında fizikten ödünç alınmış bir kavramdır, Termodinamikte bir sistemin sahip olduğu enerjilerin bütünü internal enerji olarak adlandırılır. Bizim burada tartışmak istediğimiz ise biyolojik sistemlerin internal enerjisidir, o nedenle de “dahili enerji” olarak adlandıracağız. Bu yazı biraz teorik başlayacak, ancak sonrasında örneklerle kavramın ne olduğunu anlatmaya çalışacak. Okumaya devam et

Canlı ve dış ortam ilişkisi, internal (iç) enerji kavramına giriş

Görünen odur ki, canlıların uçmak olarak tanımladığımız eylemleri türler arasında birbirinden farklı gerçekleşmektedir. Kanat çırparak havalanma bir memeli türü olan yarasalar için de geçerlidir, ancak yarasa bunu parmaklarının arasındaki deriyi kullanarak yapar. Kelebeklere gelince durum daha da farklıdır, zira kelebek kanatları yapısal olarak diğer kanat türleriyle bir benzerlik göstermez. Dolayısıyla kuşların uçma eylemi, yani havayla olan ilişkileri yarasalar ve kelebeklerden farklıdır. Kuşun kanatları mevcut canlı yapıları içerisinde en çok özelleşmiş olanlardan biridir. Özelleşmiş keratin moleküllerinden oluşurlar, kalamus adı verilen orta eksen etrafındaki barb ve barbül denen kısımların birbiriyle birleşimi “geçmeli” bir sistemi oluşturur. Bu geçmeli sistem arasında sabit bağlar bulunmamasına, tüylerin birbirlerinden aralanabilmelerine karşılık tarandıkları zaman iç içe geçme durumu yeniden gerçekleşir ve tüyün yapısal bütünlüğü korunur. Kalamus hafifliğine karşılık oldukça sert bir yapıdır, buna karşılık barb ve barbüller belirgin esneklik gösterir. Ancak daha ilginç olan özellik yapının hafifliğine karşılık gösterdiği hava direncidir. Bir güvercin tüyü çapı ve dolayısıyla alanı çok fazla olmasa bile, ya hafifliğinin verdiği yanılsamanın sonucu olarak ya da gerçek yapısal özelliği nedeniyle havaya karşı elle kolaylıkla hissedilen bir direnç sergiler. İlginç olan, bu direnç hissinin barb ve barbül donanımı göreceli olarak çok daha az olan tavus kuşu tüylerinde de hissedilmesidir. Tüy havayı itmemekte, adeta takılmaktadır (yolda yürürken önünüze çıkabilecek bir kuş tüyünü deneyerek, şanısınız varsa “primer” olarak adlandırılan parmak ucu tüyleriyle bunu çok daha kolay hissedebilirsiniz). Okumaya devam et

Uçmakta olan kuşun ağırlığı var mıdır?

Bilimsel alandaki gelişmeler günümüzde fazlasıyla “paraya çevrilebilir” olma saplantısına kapılmıştır. Bunun bir nedeni araştırmanın da pahalı olması, dolayısıyla ürünle sonuçlanan araştırmaların daha fazla önem kazanmasıdır. Ne var ki “paraya çevrilebilir olmak” bilimsel merak açısından kısıtlayıcı, araştırma dürtüsü için de körelticidir. Bugün herhangi bir konuda bilimsel tarama yaptığınızda, karşınıza çıkan sonuçlar öncelikle uygulamaya yöneliktir. Ancak araştırma alanınızı uçlaştırdığınızda, örneğin örümcek ağlarının yapısal özelliklerini anlamaya çalıştığınızda, biyolojik makaleler kadar, bu yapının nasıl ürüne dönüştürülebileceğine dair biyomekanik ya da doku mühendisliği uygulamalarıyla karşılaşırsınız. Bu durum yazdığımız konularda ciddi bir ağırlık tutan kollajen molekülü için de geçerlidir, yeni araştırmaların büyük bir bölümü yapay doku üretimiyle ilgilenmektedir. Daha önce sıkça örneğini verdiğimiz gibi, büyük buluşlar daha çok “mevcut olan bir durumun fark edilmesiyle” ilişkilidir. Okumaya devam et

Fotoğraf Umberto Eco’nun Gülün Adı adlı eserinden senaryolaştırılan ve aynı adı taşıyan 1986 yapımı filmden alınmıştır, yönetmen Jean-Jacques Annaud

Bilim dinden daha tutucu olabilir (805 yıl önceki dünün anısına)

İnsan “saf bir öğrenme isteğiyle” okudukça, bugüne dek anlatılmış olan genel bilim anlayışının, özellikle doğa bilimleri alanında sorgulanabilir olduğunu görür. Kaçınılmaz bir şekilde ağırlık kazanan bu sorgulama gereksinimi, başlangıçta kişinin kendi kendini sorgulamasıyla, yani kendi düşüncesinin “yanlışlığının reddedilmesiyle” (doğrulanması değil, yanlışlığının reddedilmesi) başlar. Kendi kendini reddetmek çok kolay gerçekleştirilebilecek bir davranış modeli değildir. Bu durumda okumalar ister istemez alan değiştirmeye başlar ve komşu bilim alanlarındaki durumun ne olduğunu incelemeye yönelir. Zaman zaman “Horasan harcı” gibi hoş tesadüfler yolunuzu düzleştirse, hızınızı artırsa da, “okuma” kendinizle baş başa kalmanız gereken bağımsız bir süreç olmak zorundadır. İşte beslenme gereksiniminin karşılanmasına ve kavramın gerçekte ne olduğunun anlaşılmasına ilişkin ortak çabalarımızın benim tarafımdaki en önemli getirisi bu “marjinal faydayı”, yani genel kavramların (paradigmanın) bütünüyle sorgulanması olanağını sunmuş olmasıdır. Okumaya devam et

Bilimde “somut delil” kavramı ve “temkin” ilkesi

Piliç başta olmak üzere yazdıklarıma ya da söylediklerime gelen eleştirilerin odak noktasını “somut delil” kavramı oluşturuyor. Öncelikle vurgulamam gerekir ki, ilim ve bilim birbirinden farklı kavramlardır. Bilim verilerden bilgi üretir, ilim ise bilimin ürettiği verileri, komşu alanlarla da karşılaştırarak bir sonuca varır. Bilim veri üzerine kuruludur, ama ilim verilerin ötesinde emareleri, yani başlangıçta gözleme dayalı ve ölçülme niyeti olmayan bulguları da değerlendirerek bir sav ileri sürer. Örneğin Newton’un elmanın başına düşmesiyle fark ettiği durum bilim değil, ilimdir, “cisimler arasında çekim gücü” olduğunu var saymış, sonrasında sınamalarla bunun doğru olduğunu ve matematiksel kanunlarla da ifade edilebileceğini bulmuştur. Newton’un başlangıç noktası “emarelerden yola çıkmaktır”, bunu kurallaştırarak “bilim” olarak ifade etmiştir. Bugün uzaya yollanan uydular ve mekikler Newton Kanunları’na dayanarak ivmelendirilmek zorundadır, aksi takdirde yer çekimi kuvvetinden kaçamazlar. Buna karşılık, kanun erişilmesi mümkün olmayan gezegenler için de geçerli olduğundan, olası yörüngeler hesaplanmakta; bunlardan sapmalar olduğunda kanun (tahminen) evrensel olduğundan (hala tahmindir, çünkü “somut delil” üretilemez) olası başka gezegenlerin ya da uydularının da arada var olduğu kabul edilmektedir. Dolayısıyla kanunun evrensel olduğu “kabul edilerek” yine emarelerle, yani ilmen çıkarıma varılır (Ve elbette, (1) kütle yapısı farklı gezegenler için kanunun değişebileceği unutulmamalıdır. (2) “ilim” kelime kökeni eski olsa da, dini bir kavram değildir.). Okumaya devam et

Yöneticinin Keyfi