Bilim ve Teknik Dergisi 525. Sayı - Ağustos

Özlem Kılıç Ekici Getty Dr, Bilimsel Programlar Başuzmanı, TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi Ender Bulunan, Duyulmamış Elementler: Tükeniyorlar ama Vazgeçilmezler Modern hayatta farkında olmadan birçok materyale bağımlı olarak yaşarız. Olmazsa olmaz dediğimiz birçok araç, gereç ve cihaz belki de birçoğumuzun ismini bile hiç duymadığı, doğada çok ender bulunabilen ya da yeryüzündeki bilinen kaynakları tükenmek üzere olan elemetler kullanılarak yapılıyor. Peki bu elementler hangileri? Kaynaklar tükenmeye başladığı zaman ne yapacağız? Birçok ileri teknoloji ürünü, belirsiz bir gelecek ile mi karşı karşıya kalacak? 50

Tablet bilgisayarınızı uyku konumuna almak l İtriyum (Y) >>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 için açma kapama düğmesine dokundu- l İndiyum (In) ğunuzda siz fark etmeseniz de metalik bir l Neodim (Nd) Tedarik edilme durumu Temiz Yeşil Enerji Teknolojisinin kimyasal element olan evropyum (Eu) ışıklar sa- l Evropiyum (Eu) ciddi risk altında Geleceğinin Bağlı Olduğu çarak ekranda beliriyor. Bilgisayarınızı tekrar ça- l Terbiyum (Tb) Tedarik edilme durumu 14 Element lıştırmak için ekrana dokunduğunuzda parmak- l Disprosyum (Dy) muhtemelen risk altında larınızı gelişigüzel bir şekilde indiyum (In) baz- l Tellür (Te) Tedarik edilme durumu lı dokunmatik ekranda gezdiriyorsunuz. İnternette l Lantan (La) risk altında değil gezinmeye mi karar verdiniz? Birkaç saniye içinde l Seryum (Ce) bilgi erbiyum (Er) ile kaplanmış internet kablola- l Kobalt (Co) rından ışık hızıyla geçerek önünüze akıyor. İnter- l Galyum (Ga) nette dolaşırken biraz da müzik mi dinlemek isti- l Praseodim (Pr) yorsunuz? Son teknoloji ürünü olan neodim (Nd) l Samaryum (Sm) mıknatıslı kulaklıklarınızdan gelen müziğin sesiyle l Lityum (Li) tempo tutmaya başladınız bile. Birçoğumuz için bunlar günlük rutinlerimizden olduğu halde çok lanma arzusu ve günümüzde gittikçe popüler hale azımız kullandığımız tüm bu ürünlerin bize sun- gelen yeşil enerji devrimi gösteriliyor. Neodim ve duğu avantajların altında yatan materyallerdeki ge- disprosyumlu manyetik mıknatıs teknolojisine da- lişmeleri merak ve takip ederiz. Ancak teknolo- yanan tüm kulaklıklar ve bilgisayar sürücüleri, gü- ji harikası bu kişisel cihazların ve yeniliklerin he- neş gözeleri, bunlara ek olarak rüzgâr türbinleri ve men hemen hepsinin ortak bir noktası var; hep- elektrikli hibrit araba motorları için hep bu ender si periyodik tablonun altlarında yer alan ve yer- bulunan elementlere ihtiyaç duyuluyor. Benzer şe- kürede ender olarak bulunan, pek de tanınma- kilde, dokunmatik ekranların vazgeçilmezi olan in- yan elementlere bel bağlıyor. Birçoğunuz hafni- diyum da yeni nesil güneş gözeleri için gelecekte yum (Hf), erbiyum (Er), tantalum (Ta), teknet- temel element olacağa benziyor. yum (Tc) ve disprosyum (Dy) gibi kimyasal ele- mentlerin adını belki de hiç duymadınız, ama çoğu Verdiğimiz bütün bu örnekler, krizin dönüm şu anda kullandığınız aletler ve cihazlar sayesinde noktasına yaklaştığımızın habercisi. Neden mi? aslında sizlere pek de uzakta olmayabilirler. Tüm ABD Enerji Komisyonu’nun 2010 yılı sonunda bu elementlerin isimlerini yakın gelecekte daha sık açıkladığı raporda 14 elementin temiz yeşil enerji duymaya başlayacağız. Adı duyulmamış elementle- teknolojisinin geleceği için çok önemli olduğu be- re olan talep giderek o kadar artıyor ki talebin el- lirtiliyor. Bunlardan özellikle 6’sının tedarik edil- deki kaynakların üstüne çıkması ihtimali ile kar- me durumunun ciddi risk altında olduğu vurgula- şı karşıya kalabileceğimiz söyleniyor. Bunun ne- nıyor. Risk altında olan bu 6 elementten 5’i de çok deni olarak da insanların doymak bilmeyen bir iş- ender bulunan elementlerden. tahla teknolojik cihazların en son modellerini kul- Periyot Grup Tedarik edilme durumu ciddi risk altında Ametaller Metaloidler Alkali Metaller Halojenler İtriyum (Y) Toprak Alkali Metaller Soy Gazlar İndiyum (In) Geçiş Elementleri Lantanidler Neodim (Nd) Evropiyum (Eu) Diğer Metaller Aktinidler Terbiyum (Tb) Disprosyum (Dy) Thinkstock Ender Bulunan Tedarik edilme durumu Elementler muhtemelen risk altında Skandiyum (Sc) Tellür (Te) Lütesyum (Lu) Lantan (La) Prometyum (Pm) Seryum (Ce) Gadolinyum (Gd) Holmiyum (Ho) Tedarik edilme durumu Erbiyum (Er) risk altında olmayanlar Tulyum (Tm) İterbiyum(Yb) Kobalt (Co) Lantan (La) Galyum (Ga) Seryum (Ce) Praseodim (Pr) Praseodim (Pr) Samaryum (Sm) Samaryum (Sm) Lityum (Li) Neodim (Nd) Evropiyum (Eu) Elementlerin tedarik Terbiyum (Tb) edilme durumları Disprosyum (Dy) İtriyum (Y) 51

Ender Bulunan, Duyulmamış Elementler: Tükeniyorlar ama Vazgeçilmezler (melez) araçlarda güç kaynağı olarak kullanılır. Pla- tin grubundaki elementlerden rutenyum (Ru), irid- İleri Teknolojinin Temelini Oluşturan yum (Ir), rodyum (Rh), platin (Pt), osmiyum (Os) Elementler ve palladyum (Pd) gibi elementler yakıt hücrelerin- de katalizör olarak kullanılır. Ender bulunan elementlerden neodim, ilk olarak “lazer pointer”larda yeşil ışığı oluşturmak için kulla- Evropiyum Terbiyum nıldı. Şimdilerde ise rüzgâr türbinlerinin ve elektrik- (Eu) (Tb) li arabaların motorlarının çalışmasını sağlayan yük- sek performanslı mıknatısların içinde yer alarak yeşil Aydınlatma Seryum enerji teknolojisinin temelini oluşturuyor. Demir ve (Ce) bor ile karıştırıldığında ise klasik demir mıknatıslar- dan 12 kat daha güçlü mıknatıslar yapılıyor. İşte bu İtriyum Lantan yüzden günümüzde üretilen dizüstü bilgisayarlar bu (Y) (La) kadar kompakt ve hafif, aynı zamanda çok daha faz- la bilginin küçücük bir alanda saklanmasını da sağ- Ender bulunan elementler listesinde olan disp- lıyorlar. Neodime olan talebin % 40’ı yeşil enerji tek- rosyum, 300oC’nin üzerinde sıcaklığa dahi da- nolojisi kaynaklı. Kişisel cihazlara olan talebin de her yanıklı. Bu özelliği nedeniyle, yüksek sıcaklığa geçen gün arttığını düşünecek olursak, ender bulu- dayanıklı ve yüksek performanslı manyetik mık- nan bu elementin tedarik edilme durumunun neden natısların geliştirilmesindeki temel madde olarak, risk altında olduğunu anlayabiliyoruz. rüzgâr türbinlerinden bilgisayar işlemcilerine ka- dar çok çeşitli ileri teknoloji tasarımında yerini alı- Temiz yeşil enerji teknolojisinde kullanılan ya- yor. Çok geniş kullanım alanı olan bu ender ele- kıt hücresi, elektrokimyasal bir enerji dönüşüm ale- mentin yerine geçebilecek bir başka element he- tidir. Dışarıdan sağlanan yakıt ve oksitleyici ile elekt- nüz keşfedilmedi. Dünya üzerinde tedarik edildi- rik üretir. Yakıt hücresinin çalışma prensibi, kataliz ği tek ülke ise Çin. Bu nedenle, kaynağı açısından temeline dayanır. Reaksiyona giren yakıtın elektron en riskli element. ve protonları ayrılır, elektronlar bir elektronik devre üzerinden akmaya zorlanır ve böylece elektrik akı- Fiber optik kablolar, iletimi ışık hızıyla yani sa- mı üretilmiş olur. Yakıt hücreleri, elektrikli ve hibrit niyede 300.000 km’lik bir hızla gerçekleştirir. Bu özellikleri nedeniyle uzak mesafelere veri aktarımı Thinkstock Getty Getty için tasarlanmışlardır. Erbiyum, fiber optik kablola- rın önemli bir bileşenidir. Erbiyum ile ilgili güzel ha- Thinkstock ber ise, fiber optik kablolara olan talebin henüz diğer teknolojilere olduğu kadar fazla olmaması. Şimdilik Thinkstock Thinkstock kaynaklar talebi karşılayacak durumda, yani nispe- ten rahat bir nefes alabiliriz. Bakır madenciliğinde bir yan ürün olarak el- de edilen tellür (Te), kadmiyum tellür halinde gü- neş gözelerinin yapımında kullanılıyor. Günümüzde etkili güneş enerjisi dönüşüm verimliliklerinin art- ması sayesinde güneş gözelerinin önemi ve kullanı- mı gittikçe artıyor. Artan bu talep karşısında uzman- lar tellürün tedarik edilme durumunun muhtemelen 2025 yılından itibaren risk altında olabileceğini tah- min ediyor. Elektriği ve ısıyı iletmeme özelliği sayesinde bil- gisayar çiplerinin, akıllı telefonların ve dokunma- tik ekranlı tablet bilgisayarların vazgeçilmezleri olan hafniyum ve tantalum, Dünya’nın kabuğunda bol 52

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Thinkstock miktarda ve hemen hemen her yerde bulunuyor. Bu ışık toplayıcı özelliğe sahip oluyor. Bu özelliği sa- elementler için endişe edilecek bir durum yok. yesinde de kadmiyum tellür, bakır, selenyum ve Dünyada doğal olarak bulunmayan ve sadece galyum (Ga) ile birlikte yeni nesil güneş gözele- uranyumun parçalanması sonucu elde edilebilen rinin yapılmasında kullanılıyor. Günümüzde indi- teknetyum (Tc) elementinin izomerleri ileri tek- yum tedarik edilme durumu ciddi risk altında olan nolojili tıbbi görüntüleme işlemlerinde kulla- elementler grubunda, ancak 2015 yılından iti- nılıyor. Yarılanma ömrü sadece 6 saat olan baren indiyuma alternatif olabilecek iletken ve 99-m adı ile bilinen teknetyum izomeri, Praseodim polimer ve nanotel teknolojilerinin gelişti- (Pr) hastanın görüntülenmek istenen bölgesi- rilmesi ile artık bu elementin “muhteme- ne enjekte edilerek o bölgenin len risk altında olanlar” grubu- aydınlanması ve sonuçta has- na dahil edilebileceği belirti- tanın radyasyona maruz kal- Disprosyum Yüksek Neodim liyor. ma süresinin azalması sağla- (Dy) Performanslı (Nd) Manyetik Aydınlatma teknolojisin- Mıknatıslar nıyor. Dünya genelinde yılda de kullanılan evropiyum (Eu), Thinkstock 30 milyon defa gerçekleştirilen bu terbiyum (Tb) ve itriyum (Y) ele- tıbbi işlem için gereken teknetyum elemen- mentleri, fosfor gibi ışıldayan ve parıldayan tinin tedarik edilme durumu da henüz tehli- Samaryum sarı, yeşil, mavi, kırmızı renklerinden dola- (Sm) ke altında değil. yı eğlence dünyasının vazgeçilmezleri arasın- İndiyumun kalay oksit alaşımı, hem elektriği da yerlerini koruyorlar. Yeni nesil verimli ve ta- iletmesi hem de ışığı geçirme özelliği nedeniyle düz sarruflu enerji kullanımlı aydınlatma kapsamında, ekran televizyonlarda ve dokunmatik ekranlı tüm LED teknolojisinde (Light Emitting Diode-Işık ya- cihazlarda kullanılıyor. İndiyum diğer metallerle yan diyot, elektrik enerjisini ışığa dönüştüren ya- karıştırıldığında geçirgenliğini kaybederek tersine rı iletken devre elemanları) kullanılıyorlar. Ender Thinkstock 53

Ender Bulunan, Duyulmamış Elementler: Tükeniyorlar ama Vazgeçilmezler Elementlerin Periyodik Tablosu Tek bir cins atomdan oluşmuş, kimyasal tekniklerle ayrıştırılamayan Doğal olarak bulunan elementlerden 80’i sürekli kararlı durumda, ya da farklı maddelere dönüştürülemeyen ve atom numarası ile ayırt bozulmadan kalabiliyor; diğerleri yani kararlı duruma gelinceye edilen saf kimyasal maddelere element deniyor. Elementleri oluşturan kadar bölünmeye devam eden elementler ise (örneğin çekirdekleri bütün atomlar aynı parçacıklardan oluştuğu halde, elementleri sabit olmayan, radyoaktif özellikteki uranyum, radyum ve radon gibi birbirinden farklı kılan ve var olan sayısız çeşitlilikte maddeyi oluşturan elementler) radyasyon yayıyor. Ayrıca, doğal olarak bulunanlardan çok şey atom çekirdeklerindeki proton sayısıdır. Bilinen elementlerin daha büyük atom numarasına sahip ve nükleer tepkimelerin ürünleri soldan sağa ve yukarıdan aşağıya doğru artan atom numaralarına şeklinde, teknolojik olarak üretilen elementler de var. Kimyasal ve göre yerleştirildiği sistem, periyodik tablo olarak biliniyor. Her fiziksel olarak birbirine benzeyen elementler periyodik tabloda dikey element 1 ya da 2 harften oluşan bir simgeyle ifade ediliyor ve bu olarak aynı grupta yer alır. Tabloya bakıldığında, dikey olarak soldan simgenin ilk harfi her zaman büyük yazılıyor. Element simgelerinde sağa, sırasıyla en hafif gaz olan Hidrojen, Alkali Metaller, Toprak Alkali genelde bu elementlerin İngilizce, Latince ya da eski dillerdeki adları Metaller, Geçiş Metalleri, Metaller, Metaloidler, Ametaller, Halojenler temel alınmış. Bazılarına elementi bulan bilim adamının ismi, bir ve Soygazlar yer alır. Toprakta eser miktarda bulunmaları nedeniyle kısmına gezegenlerin ve yıldızların isimleri, bir kısmına da çeşitli kıta, “nadir toprak elementleri” olarak bilinen Lantanidler ve gene doğada şehir ve ülke isimleri verilmiş. Çoğu yapay olarak sentezlenen yeni çok ender bulunan Aktinidler tabloda en alttaki iki yatay sırada elementlerin simgeleriyse 3 harften oluşuyor ve atom numaralarına bulunur. Tabloda gri renkte gösterilen Transaktinidler ise uranyumdan karşılık gelen Latince rakamlar esas alınarak isimlendiriliyor. daha büyüktür ve sadece nükleer reaktörlerde ya da parçacık Günümüzde şu ana kadar 118 element tespit edilmiş durumda. Bu 118 hızlandırıcılarda elde edilebilirler. elementten sadece ilk 94’ünün doğal olarak bulunduğu düşünülüyor. Getty Thinkstock SPL 54

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Thinkstock İnsan Vücudunun Vazgeçilmezi Olan ve Sağlıklı Yaşamı Simgeleyen Elementler İnsan vücudunda bulunan ve hayatta kalmak için bağımlı olduğumuz elementler tabii çok önemlidir. Hidrojen, oksijen ve karbon vücudumuzu oluşturan başlıca elementlerdir ve yaşamın doğuşu için gereklidirler. Kar- bon, canlı varlıkların protein ve DNA yapısında yer alır. Hemoglobin üretmek için mutlaka demire gereksinim duyulur. Kobalt, B12 vitamini için gereklidir. Molibden, manganez ve vanadyum gibi elementler enzimlerin işlemesini sağlar. Atom sayısı açısından bakıldığında, insan vücudundaki her 200 atomdan 126’sı hidrojen, 51’i oksijen, 19’u karbon, 3’ü nitrojendir. Kütlesel olarak bakıldığında ise vücudumuzdaki hücrelerin % 65-90 ora- nında su içerdiğini görüyoruz. Bu nedenle kütlemizin çoğunu oksijen oluşturuyor. İnsan kütlesinin yaklaşık % 99’u oksijen, karbon, hidrojen, azot, kalsiyum ve fosfordan oluşuyor. Diğer elementler ise az miktarlarda bulun- malarına rağmen sağlıklı yaşamın devamı açısından çok önemli. Bu elementler yapımızda kendiliğinden yer aldıkları gibi onları hayatımız boyunca dışarıdan almaya da devam ediyoruz. Cu Zn Se I O C H N Ca P K S Na Mg Mo F %65 %19 %10 %3 %1.8 %1 %0.4 %0.3 %0.2 %0.05 Co Fe Cl Mn 55

Ender Bulunan, Duyulmamış Elementler: Tükeniyorlar ama Vazgeçilmezler Yakıt Hücreleri bulunan elementler grubun- duklarından ve talebin fazla da yer alan bu elementlerin te- olmasından dolayı “muhteme- darik edilme durumları da ciddi len risk altında olan” elementler risk altında. kategorisinde. Bahsedilen bütün bu ender top- Konu bataryalar ve piller olunca rak elementleri milyarda bir oranda bile ol- ilk akla gelen element hiç şüphesiz lityum sa yerkürenin tabakalarında bir yerlerde bulunu- (Li) oluyor. Üstün enerji yoğunluğu kapasitesi yor, sadece tam olarak nerede oldukları bilinmiyor. sayesinde lityum iyonları dizüstü bilgisayarlarda, Eskiden bu elementlerin bulunup bulunmaması o cep telefonlarında, ince ve kullanışlı olarak kadar da önemli değildi. Bu elementlerden bazıla- tasarlanan diğer tüm cihazlarda kullanılıyor. Fakat rı çok miktarlarda kullanılan alüminyum, bakır ve lityum fazla ısındığında patlayıcı olabiliyor. Bu çinko gibi başka elementler çıkarılırken yan ürün yüzden elektrikli hibrit arabalarda kullanılması olarak belirli miktarlarda temin edilebiliyor. Ör- mümkün değil. İşte tam da bu noktada yeni nesil neğin bakır çıkarılırken yan ürün olarak yeni nesil bataryaların ve pillerin üretiminde kullanılan lan- güneş gözelerinin temel bileşenlerinden olan tellür tan (La) ve seryum (Ce) devreye giriyor. Bu ele- nispeten ucuz bir fiyata elde ediliyor. Peki bu endi- mentler, nikel-metal-hidrür alaşımı pillerin nega- şe niye? “Kritik Enerji Elementleri” raporu şu prob- tif elektrotlarını oluşturuyor. Yeşil enerji teknolo- lemin altını çiziyor: Yakın gelecekte bu elementle- jisinde kullanılan lantan ve seryum, ender bulun- Lityum (Li) Lantan (La) Seryum (Ce) Kobalt (Co) PillerThinkstock 56

<<< Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Thinkstock re olan talep karşılayabileceğimiz miktarı aşınca vermesi boşuna değilmiş gibi görünüyor. Uzman- ekonomi radikal bir şekilde değişecek. Talep arttık- lar, bu elementlerin teknolojideki yerini başka ele- ça bu elementler için doğrudan maden işletmecili- mentlerin almasının pek de mümkün olmadığını ği yapmak gerekecek, bu da maliyeti çok artıracak, net bir şekilde söylüyor. Peki bunun çaresi nedir, üstelik bu elementler için daha tam olarak nereyi bu duruma nasıl bir çözüm bulunabilir? Uzman- kazacağımızı bile bilmiyoruz. Rapora göre sorun lar bu tür ender elementlerden yapılan aletlerin ve sadece yüksek maliyet değil. Teknolojiyi doyurmak cihazların geri dönüşümünün artık daha etkili bir için gerekli olan, ama tedarik durumu risk altında- şekilde yapılması ve elementlerin geri kazanılma- ki ender elementler genelde maden cevherlerinde sı gerektiğini düşünüyor. Bu elementlerin tesadü- bir arada bulunuyor. Bu tür maden cevherleri ay- fen hem de tüm ihtiyacı karşılayacak miktarlarda nı zamanda uranyum ve toryum gibi birtakım rad- keşfedileceği günler de gelebilir, ancak o zamana yoaktif elementleri de barındırıyor. Radyoaktif bu- kadar etkili ve güvenli bir şekilde uygulanacak bir laşmanın yarattığı çevre ve sağlık problemleri ne- geri dönüşüm teknolojisi tek çare gibi görünüyor. deniyle bu tür ender elementlerin madenciliğinin yapılması tehlikeli olabiliyor. Örneğin ABD’deki Kaynaklar http://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_element tek ender element madeni bu sebepten kapatılmış. http://www.energy.gov/news/documents/ http://en.wikipedia.org/wiki/Periodic_table Dünya ülkeleri şu anda bu tür ender elementlerin criticalmaterialsstrategy.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/Composition_of_the_ temin edimesi açısından Çin’e bağımlı. Ancak Çin http://www.swissmetalassets.com human_body de kendi teknolojik ihtiyaçlarını öne sürerek 2005 http://www.newscientist.com/article/ yılından beri bu tür elementlerin ihracatını kısıt- mg21028171.700-13-exotic-elements-we-cant-live- lıyor. Bu durumda uzmanların ortalığı velveleye without.html http://www.minyanville.com/dailyfeed/2011/06/20/ precious-metals-is-tellurium-the/ 57

İlay Çelik YOİlakrşgTaamanmNKauamkretlainrdSıentetik Tıpla ilgili son yılların en çok merak edilen konularından biri kök hücre alanındaki gelişmeler. Farklı hücre tiplerini oluşturabilme yeteneğine sahip olan kök hücreler hem araştırmalara hem de tedavilere yönelik büyük bir potansiyel taşıyor. Özellikle kansere ve organ yetmezliklerine yönelik öngörülen uygulamalar, geniş bir kamuoyu tarafından umutla bekleniyor. Geçtiğimiz ay gerçekleştirilen bir tıp uygulaması, kök hücrelerin yenileyici tıp alanındaki potansiyelini göz önüne serdi. Kök hücrelerin başka hücre tiplerini oluştura- nakledildi. Sentetik trake gözenekli yapıya sahip bir bildiği uzun süredir biliniyor. Ancak yetiş- polimerden yapılan bir iskele (yapay organların şekli- kin insandaki kök hücrelerle ilgili araştırma- ni ve mekanik dayanıklılığını sağlayan kalıp) ve has- lar elli yıl öncesine dayanıyor. Kök hücre çalışmaları- tanın kendi kök hücrelerinden büyütülen dokular nın vaat ettiği imkânlar arasında ihtiyaç duyan hasta- kullanılarak tamamen laboratuvar ortamında üre- lar için yapay organlar oluşturulması da bulunuyor. tildi. Kullanılan doku oluşacak organı koruyacak ve Önceki ay ileri düzeyde trake kanseri olan bir hastaya hücre çoğalmasını kolaylaştıracak biçimde özel ola- doku mühendisliği eseri, tamamen sentetik bir trake rak tasarlanan bir biyoreaktör içinde büyütüldü. 58

Stockholm Huddinge’deki Karolinska Üniversitesi >< Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Hastanesi’nden Paolo Macchiarini tarafından önceki Seifalian ve ekibi trakeyi oluşturmak için üze- ay gerçekleştirilen ameliyat sonrasında hasta tam ola- rinde kök hücrelerin tutunmasını sağlayacak mil- Kemik iliğinde bulunan yetişkin rak iyileşti ve taburcu edildi. yonlarca küçük delik bulunan bir polimer kullan- kök hücrelerinin yapay olarak dı. Ekip öncelikle CT (bilgisayarlı tomografi) ta- renklendirilmiş elektron mikroskobu Trakeyi bir iskele üzerinde sentetik olarak oluş- ramalarından hastanın trakesinin camdan bir ka- (SEM) görüntüleri turma işlemi University College London’da, nano- lıbını oluşturdu. Daha sonra polimerden kestikle- Yapay trakenin hücre büyümesinin teknoloji ve yenileyici tıp profesörü Alexander Seifa- ri şeritleri kalıbın etrafına sararak trakeye mekanik ikinci gününde, hastaya lian tarafından yönetilen bir ekip tarafından yapıldı. destek sağlayan kıkırdak halkaların yerini tutacak nakledilmeden hemen önceki Doku, Harvard Bioscience tarafından üretilen bir bi- yapıyı oluşturdular. Ardından kalıbı, aynı polime- görüntüsü. yoreaktör kullanılarak bir iskele üzerinde büyütüldü. rin içine tuz katılmış sıvı haline batırdılar. Sonra da İskele hastanın kemik iliğinden alınan kök hücrele- kalıbı tuzların çözünmesini ve sıvı polimerin orga- Kaynak: Harvard Bioscience ri içeren bir çözeltiye batırılarak kök hücrelerin is- nik trakeye benzer süngersi bir yapıya dönüşmesi- keleye tutunması sağlandı. İskele biyoreaktör içinde ni sağlayan başka bir çözeltiye batırdılar. Kök hücreler mitoz bölünme ılık ve steril bir ortamda sürekli döndürüldü ve üze- İskele inşa edildikten sonra da Harvard geçirerek çoğalan, yeni kök hücreler rindeki kök hücrelerin dokuları oluşturması sağlan- Biosciences’ın “InBreath” adlı biyoreaktörü içinde oluşturabilen ve farklılaşarak dı. Tüm bu süreç iki haftada tamamlandı. canlı dokunun iskele üzerinde büyümesi sağlandı. çeşitli hücre tiplerini üretebilen Hastanın kemik iliğinden alınan kök hücreleri içe- kaynak hücrelerdir. University of California, San Francisco’daki ren bir çözelti sentetik trakenin üzerine döküldü. Broad Yenileyici Tıp ve Kök Hücre Araştırmaları Çözelti ayrıca kök hücreleri, trakede bulunan hüc- Merkezi’nin yöneticisi Arnold Kriegstein bu trake relere dönüşmeye yönlendirecek kimyasal madde- naklinin yenileyici tıp açısından çok önemli bir ba- ler de içeriyordu. Dokuların oluşması iki günlük şarı olduğunu, kök hücrelerin değiştirilecek parça- bir sürede gerçekleşti. ların üretimi için kullanılmasının tam da yenileyici Yapay trake son çare olarak kullanıldı, çünkü tıbbın vaat ettiği şey olduğunu söylüyor. Bununla hastanın tümörü radyasyon tedavisine rağmen o birlikte trakenin temelde havanın geçmesi için bir kadar büyümüştü ki soluk yolunu tamamen tıka- çeşit kanal, dolayısıyla öncelikle mekanik bir organ ma tehlikesi vardı. Ayrıca uygun bir verici de bulu- olduğu için sentetik organ üretiminde görece kolay namamıştı. Macciarini daha önce de kök hücreler- bir hedef olduğunu belirtiyor. Kriegstein, akciğer le oluşturulan trake nakilleri yapmıştı, ancak önce- ya da böbrek kadar karmaşık bir organı üretmenin ki nakillerde vericilerden alınan trakeler hastaların çok daha zor bir iş olacağını vurguluyor. kök hücreleriyle kaplanmıştı. Bu ilk tamamen sentetik organ nakli henüz bir Yapay organların bir vericiden nakledilen or- başlangıcı temsil ediyor ve görece basit bir işleve ve ganlara göre bazı açılardan üstün olacağı öngörü- yapıya sahip bir organı ilgilendiriyor olsa da, kök lüyor. Öncelikle yapay organların uyumlu bir ve- hücrelerin organ ve doku mühendisliği alanındaki rici bulunması için gerekenden çok daha kısa za- potansiyelini göstermesi açısından önemli bir ge- manda, hastanın ihtiyacına göre üretilmesi müm- lişme olarak kabul ediliyor. kün olabilir. Ayrıca yapay organlar hastanın ken- di kök hücrelerinden üretileceği için tedavi sıra- Khtatpy:n//awkwlawr.technologyreview.com/biomedicine/38003/?p1=A4 sında bağışıklık baskılayıcı ilaçların kullanılması http://news.discovery.com/human/first-artificial-organ-transplant-110708.html gerekmeyecektir. Sıradan nakil işlemlerinde has- tanın vücudunun nakledilen organı reddetmesini önlemek amacıyla bağışıklık sisteminin etkinliği- ni azaltan ilaçlar kullanılıyor. Bu da vücudun geçi- ci de olsa enfeksiyonlara ve kanserlere karşı görece korumasız hale gelmesine sebep oluyor. Geçmişte yedek organlar, hastanın kök hücreleri dokunun kaynağı olarak, vericinin dokulardan arın- dırılmış organı ise iskele işlevi için kullanılarak oluş- turulmuştu. 2006’da Pittsburgh’daki McGowan Yeni- leyici Tıp Enstitüsü’nden bir ekip, spina bifida (nöral tüp bozukluğu) hastası çocuklara laboratuvarda oluş- turulan idrar keselerini başarıyla nakletmişti. Sente- tik iskelelerse daha önce üretilmiş, ancak insan organ nakli için kullanılmamıştı. 59

Özlem İkinci Dr, Bilimsel Programlar Başuzmanı, TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi Doğayla UyumluYaşamın Adresi: EKköoylloerjik Büyük şehirlerde yaşayan pek çok kişinin hayalidir köy yaşamı. Gürültüden ve stresten uzak, doğayla iç içe, kendi kendine yetebilen bir yaşam... Aslında insanın yeniden doğal yaşama dönme isteği de diyebileceğimiz bu durum yıllar önce ortaya çıkan“ekolojik köyde yaşam”olgusuna karşılık geliyor belki de. 60

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Şehirlerdeki sosyal iletişim eksikliği, yoğun ve yorucu şehir yaşamının yanı sıra iklim deği- şiklikleri, çevre kirliliği, doğal kaynakların ve pek çok canlı türünün hızlı bir şekilde tükeni- yor olması da bir çok kişinin ekolojik köy yaşamını tercih etmesinin nedenlerinden. Ekolojik köy yaşamı, insan etkinliklerinin doğa- ya uyumlu ve saygılı bir şekilde gerçekleştirildiği ve sürdürüldüğü bir yaşam şekli olarak ifade edi- liyor. Yenilenebilir enerji kaynaklarının, geridönü- şümlü, sağlığa ve doğaya zararlı olmayan malze- melerin kullanıldığı, tüm atıkların değerlendirildi- ği, bir arada yaşamı destekleyen, sosyal paylaşımın ön planda olduğu ekolojik köylerin geçmişi 1960’lı yıllara kadar uzanıyor. Son yıllarda ise tüm dünya- da hızla yaygınlaşıyor, yeni ekolojik köyler tasar- lanıyor, var olan ekolojik köylere yeni üyeler katı- lıyor. 1994 yılında dünyadaki tüm ekolojik köyler arasında bir bilgi ağı oluşturmak, yeni ekolojik köy projeleri geliştirmek ve desteklemek gibi amaçları olan “Küresel Ekolojik Köyler Ağı” (Global Ecovil- lage Network-GEN) kurulmuş. Alamy Thinkstock 61

Doğayla Uyumlu Yaşamın Adresi: Ekolojik Köyler Thinkstock Sürdürülebilir Bir Yaşam Öncelik Ekolojik Denge! Ekolojik köylerin tasarımı ve kurulumu sıra- Böyle bir yerleşim alanı kurulurken doğal olarak sında permakültür ilkelerinin uygulanması he- her türlü detayda ekolojik dengeye saygı temel alını- defleniyor. Yani ekolojik köyler sürdürülebilir yor. Ekolojik köylerde güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, yerleşim alanları olarak kuruluyor. Bu sürdürü- jeotermal enerji veya biyokütle gibi yenilenebilir ve lebilir yerleşim alanlarının sahip olması gereken çevre dostu enerji kaynakları kullanılıyor. Özellikle önemli bir özellik de permakültürün diğer ilke- az su ve enerji tüketilmesine yönelik bazı uygulama- sini oluşturuyor: Doğayla uyumlu bir yaşam. Ay- lar yapılıyor. Örneğin her evde bir çamaşır makinesi nı bilinç ve niyetle yola çıkmış ekolojik köy üyele- olmuyor, bunun yerine ortak kullanılabilecek büyük ri, böyle bir yerleşim alanını grup uyumu ve daya- çamaşır makineleri tercih ediliyor. Hatta doğaya ve- nışmasıyla kuruyor. Bu amaç çerçevesinde evleri- recekleri zarar nedeniyle deterjan gibi temizlik mal- ni bile kendileri inşa ediyor, kullandıkları malze- zemeleri yerine köyde yaşayanların kendi üretimle- meler ise doğal ve geridönüştürülebilir malzeme- ri olan doğal temizlik malzemeleri kullanılıyor. Eko- ler. Kerpiç, taş ve saman tercih edilen malzemeler- lojik köylerdeki evlerde yağmur suyu her evin ken- den. Asla kimyasal ya da toksik bir malzeme kulla- dine ait toplama ünitelerinde biriktiriliyor. Aynı şe- nılmıyor. Daha sonra ekolojik köy üyeleri, köyle- kilde toplanan çamaşır ya da bulaşık suları da daha rini ziyaret eden kişiler için bu doğal malzemeler- sonra bahçe ve tarla sulamak için ya da tuvaletler- den nasıl ev inşa edildiğiyle ilgili eğitimler veriyor. de kullanılıyor. Thinkstock Thinkstock 62

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Ekolojik köylerde şehirlerdeki hızlı tüketim alışkanlıklarının izine rastlanmıyor. Kullanılan her türlü malzemenin ve kaynağın geri dönüşümlü ol- ması büyük önem taşıyor. Tüketmenin değil üret- menin birincil koşul olduğu ekolojik köylerde atık- lar da değerlendiriliyor. Özellikle organik atıklar doğal gübreye dönüştürülerek ekolojik tarıma kat- kıda bulunuluyor. Thinkstock Thinkstock Ekolojik köylerin ayakta kalmak için sürdürüle- bilir kalkınma ve gelişme içerisinde olmaları gere- kiyor. Bu nedenle ekolojik köylerin üyeleri, köyün kendi ekonomisini oluşturmak ve geliştirmek için pek çok etkinlik gerçekleştiriyor. Örneğin turist zi- yaretleri, ekolojik tarım ürünlerinin satışı, doğa koruma, ekolojik köy tasarımı ve ekolojik köyde yaşam gibi konularda düzenlenen eğitimler eko- lojik köyün sürdürülebilir bir ekonomiye sahip ol- ması için düzenlenen etkinlerden birkaçı. Ekolojik Tarım: Asıl Amaç Ekolojik Dengeyi Korumak Köy hayatının vazgeçilmezi tarım, hem köy üye- Thinkstock lerinin gıda ihtiyacının karşılanması hem de köyün ekonomisi için bir gereklilik. Ekolojik köylerde do- Motorlu araç kullanımı ekolojik köylerde ya çok ğal bitki örtüsüne zarar vermeden ve toprak kaybı- az ya da hiç yok. Eğer bir ekolojik köy ziyareti yap- na neden olmadan sürdürülebilir bir ekolojik tarım mak isterseniz aracınızı ekolojik köye gelmeden yapılması elbette beklenen bir durum. Toprağın sü- önce belli bir mesafede bırakmanız gerekebilir. Bü- rülmemesi, kimyasal gübre yerine organik atıkların yük ölçekli ekolojik köylerde araç kullanımını ön- gübreye dönüştürülerek kullanılması, yararsız otla- lemek ya da en aza indirmek için her şey birbiri- rın sürülerek veya kimyasal ilaçlarla ayıklanmaması, ne yürüme mesafesinde olacak şekilde tasarlanı- bu otların doğal yollarla kontrol altına alınması veya yor. Bazı ekolojik köylerin dışarıyla bağlantısı bir- ara sıra kesilmesi ekolojik tarımın gerekliliklerinden. kaç araçla sınırlı biçimde sağlanırken ekolojik köy içinde bisiklet kullanılması tercih ediliyor. Ekolojik tarım aslında doğal kaynakların ko- runmasına yönelik bir yaklaşım biçimi. Ekolojik tarım yapılırken amaç sadece ekolojik ürün almak değil. Aynı zamanda biyoçeşitliliği ve ekolojik den- geyi korumak, tarımı sürdürülebilir kılmak, dola- yısıyla da o bölgede yaşayan kişilere geçim ve gıda kaynağı olmasını sağlamak. 63

Doğayla Uyumlu Yaşamın Adresi: Ekolojik Köyler Thinkstock SPLSosyal Sürdürülebilirlik SPL Ekolojik köy sakinlerinin çoğu sadelikten ve da- Ekolojik köylere ilginin artmasının önemli nedenle- yanışma içerisinde bir ortak yaşamdan yana olan rinden biri de son yıllarda ekolojik dengenin bozul- kişiler. Tabii öncelikle doğaya dost, doğayla uyum ması, biyoçeşitliliğin azalması, iklim değişikliği, kü- içerisinde yaşamayı arzu eden ve bu konuda du- resel ısınma gibi konuların tüm dünyanın dikkatini yarlı kişiler. Yani hepsi ortak bir bilinç ve niyetle çekmiş olması. Bilimsel çalışmalar ve bazı raporlar ekolojik köy yaşamını tercih ediyor. Ekolojik köy- da bu konularda ciddi uyarılar içeren sonuçlar veri- de pek çok şeyin sürdürülebilir olması gerekiyor: yor. Örneğin Dünya Doğal Hayatı Koruma Vakfı’nın Ekonominin, tarımın, atık yönetiminin, enerji ve (WWF) hazırladığı ve toplam 52 ülkenin durumunun su kullanımının, ekolojik dengenin. Ama belki incelendiği Yaşayan Gezegen 2008 Raporu’na göre, bunların içinde en önemlisi insan ilişkilerinin sür- tüketim ve nüfus artışı yüzünden son 45 yılda dün- dürülebilir olması. Yani sosyal sürdürülebilirlik. ya üzerindeki baskı iki kat artmış. Bu rapora göre Tür- Ortak idealleri olan ekolojik köy sakinlerinin ileti- kiye biyolojik kapasitesini yüzde 59 oranında aşmış şim ve birlikte karar alma becerilerine sahip olma- durumda. Rapor bazı ülkelerin paylarına düşenin ları, yerel üretim süreçlerinde yer almaları, yapı- çok üstünde bir biyolojik alan tükettiğini göstermiş. cı bir tavır benimsemeleri, kendilerine ve ekolojik köyün diğer sakinlerine karşı sorumluluk ve güven duygusu içinde olmaları başarılı ve sürdürülebilir ekolojik köylerin oluşmasında en önemli etkenler- den. Ekolojik köy yaşamını seçmek idealist bir yak- laşım, ancak ekolojik köydeki yaşamın herkes için uygun olmadığı bu konuda tecrübesi olan kişiler- ce vurgulanıyor. Bu yaşam şeklini tercih etmeleri- ne ve ortak amaçlara sahip olmalarına rağmen, bu tür bir toplumsal yaşamın kişiler üzerinde beklen- medik etkiler yaratabildiği de söyleniyor. 64

<<< Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Avustralya’daki Crystal Waters Ekolojik köyü Türkiye’de Ekolojik Yaşam 1996’da Dünya Habitat Ödülü’ne layık görülmüş Thinkstock bir ekolojik köy. Tüm ekolojik köylerde olduğu gibi Türkiye’de ekolojik köy kavramı yeni olması- Crystal Waters’ta da tarımdan enerjiye, arıtmadan na rağmen pek çok kişide bu konuda hızla artan mimariye ekolojik modeller uygulanıyor. bir duyarlılık var. Ekolojik köy tasarımları yapılı- yor, ekolojik köy projeleri hayata geçirilmeye ça- Kuzey-Güney İrlanda sınırındaki Burdautien lışıyor. Ankara’da Güneşköy, Kırıkkale’de Hocam- Ekolojik Köyü’nde permakültür uygulamalarıyla köy, İzmir’de Eko Foça, Antalya’da Hermes Projesi, biyolojik çeşitliliğin korunması amaçlanıyor. Sa- Çanakkale ve Menemen’deki İmece Evi Türkiye’de- man evlerinde sürdürdükleri yaşamlarında ekolo- ki ekolojik köylerden bazıları. Dünyadaki örnekle- jik köy sakinleri organik atıkların geri kazanımı ve rine göre daha az nüfuslu yerleşimler olarak tasar- biyolojik arıtım ile ilgili önemli uygulamalarda gö- lanan ekolojik köyler, ekolojik tarım uygulamala- rev alıyor. rı, eğitim etkinlikleri ve ekoturizm sayesinde ken- di ekonomilerini geliştirme çabasında. Aslında ül- kemizde kendini ekolojik köy, ekolojik çiftlik, eko- lojik yerleşim alanı olarak tanımlayan bir çok yer- leşim alanı var. Bunlara ek olarak Türkiye’de eko- lojik yaşama yönelik projeler üretiliyor. Bunlar- dan biri de Buğday Ekolojik Yaşamı Destekleme Derneği’nin 2003 yılında başlattığı, ekolojik yaşa- mı merak eden insanların bu yaşam şeklini görme- lerini, öğrenmelerini sağlayan TaTuTa (tarım-tu- rizm-takas) projesi. Öncelikle kırsal bölgelerde ya- şayanlara ekolojik üretimin doğaya dost ve sürdü- rülebilir olabileceğinin gösterilmesi hedeflenmiş. Alamy Bu proje kapsamında 70 çiftlik var. Belirli zaman- larda düzenlenen doğa ya da ekolojik yaşam eği- timleri, Türkiye’nin ve dünyanın farklı yerlerinden pek çok kişiyi bir araya getiriyor. Dünyadan Örnekler Ekolojik köylerin dünyadaki örnekleri ülkemiz- Thinkstock dekilerden hem sayıca hem de nüfus olarak hay- li fazla. İskoçya’daki Findhorn Ekolojik köyü dün- KKaasypneark, Dla.rV. S., “Redefining Community inCilt. 15, http://www.bugday.org/portal/index.php yadaki en eski ekolojik köylerden biri. Doğal mal- the Ecovillage”, Research in Human Ecology, http://www.gen-europe.org/ zemelerden yapılmış binaların yer aldığı köy ener- s. 12-24, 2008. Arsan, Z. D., “Turkiye’de Sürdürülebilir Mimari”, ji ihtiyacını da yenilebilir kaynaklardan sağlıyor. WWF, Living Planet Report, 2008. Mimarlık Dergisi, Sayı 340, Mart-Nisan 2008. Mutfak, çamaşırhane gibi bölümler hem enerji ta- sarrufu için hem de beraber zaman geçirme alan- 65 ları olarak ortak kullanılıyor.

Tuna Çakar Beyindeki Trafik Işıkları Hayatta çok şey olup bitiyor, seçeneklerimiz sonsuz. Ama bir sınır var: Bunların arasından bir defada sadece birini seçebiliriz. Mesela aynı anda iki farklı noktada bulunamayız, düşüne taşına ya da acele seçim yapmamız gerekir. İşte bu noktada, yanıtlanmayı bekleyen bir soru var. Beyin, onca farklı seçenek arasından neye göre seçim yapıyor? 66

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Bernstein Sinirbilim ve Biyofizik Merkezi’nde Beyindeki önemli yapılar (Biyoloji Fakültesi, Freiburg Üniversitesi) yapılan araştırmanın amacı basit: Karar ve- Aslında makro düzeyde bakacak olursak, ka- ren insanın beyninde, moleküler düzeyde neler ol- rar verme ve beyin anatomisi konusunda başarılı duğunu anlamak. İlk bulgulara bakılırsa, nöron- araştırmalar var. Knutson ve arkadaşlarının (2009) lar arası haberleşmede yaşanan aşırı hızlı değişim Neuron’da yayımlanan çalışması buna iyi bir ör- makro ölçekte verilen kararları etkiliyor. Başka bir nek. Knutson ve ekibi herhangi bir şeyi satın alıp deyişle, düşüne taşına veya önemsemeden, hızla almamaya karar verirken beyinde hangi bölgele- verdiğimiz kararlar nöronlar arasında gelişen, şim- rin etkinleştiği sorusu üzerine çalıştı. Elde edilen dilik ayrıntılarını bilemediğimiz, gizemli bir trafi- bulgular hayli ilginç. Diyelim ki marketin rafın- ğin sonucu olabilir. Mevcut yaklaşıma göre, farklı da bir paket çikolata gördük, canımız çekti ve al- nöron ağlarının gönderdiği sinyaller arasındaki re- mak istedik. Yaptıklarımızdan zevk almamızı sağ- kabet karar verme mekanizmasının temelini oluş- layan, haz merkezi adı da verilen Beyin Ödül Siste- turuyor. Yani “sinyaller arasındaki rekabetin so- mi doğrudan harekete geçer; (Beyin Ödül Sistemi, nunda kazanan sinyalin dediği oluyor” diye özet- nükleüs akkümbens ve amygdala gibi beynin bir- leyebileceğimiz bir yaklaşım. Ancak hücre seviye- çok bölgesini içeren ve sinir sistemi gelişmiş orga- sinde bakıldığında bu yaklaşımın yanıtlayamadığı nizmaların “zevk” almasından sorumlu bir sistem- bir çok soru var. dir) bunu nükleüs akkümbens (NAcc) adı verilen yapının fMRI altında ışıldamasından anlıyoruz. Bu Tek hücreli organizmalar, örneğin bakteriler hareketlenme çikolatayı alıp tüketmek için moti- için geçerli olmayan “nöral etkileşim” yaklaşımı, vasyon sağlar. Tam elimizi çikolata kutusuna doğ- hem çok hücreli hem de hareket edebilen canlılar, ru uzatacakken rafın üzerindeki fiyat etiketi dikka- örneğin insanlar için kullanışlı olabilir. Çünkü da- timizi çeker: 23 TL! Bir çikolata için 23 TL verilir ha genel bir çerçevede, karar verme sürecinin se- mi, diye sorarız kendimize. Eğer cevabımız hayır- çimlik birçok küme arasından evrilerek şekillen- sa, beynimizdeki insula adı verilen yapıda engel- diğini söyleyebiliriz. İyi de, bu seçim hangi meka- leyici sonuca yol açacak bir hareketlenme izlenir. nizmayla yapılıyor? Kararımızı belirleyen ne? İn- Nasıl nükleüs akkümbensin (NAcc) hareketlenme- san beyni yapısal ve işlevsel bir karmaşa, bunu he- si yeşil ışık anlamına geliyorsa, insulanın etkinleş- pimiz biliyoruz. Berstein Sinirbilim ve Biyofizik mesi de kırmızı ışık anlamına gelmektedir. Yan ra- Merkezi’nden Kremkow ve ekibi de işte bu nedenle fa yönelip 2 TL’lik bir çikolata kutusuna uzandığı- araştırmalarını daha basit ve kontrollü bir ortam- mızda insulanın herhangi bir engellemesi ile karşı- da, bilgisayarda yapmayı seçiyor. Araştırma eki- laşmadan çikolatayı alırız. Satın alma kararını ve- bi, karar sürecinin hücresel düzeyde nasıl geliştiği- rirken son olarak prefrontal kortekste meydana ge- ni açıklamak için bilgisayar teknolojisinden, sayı- len etkinleşme de önemlidir. Bu etkinleşme bilinç- sal modellerden ve simülasyonlardan yararlanıyor. 67

Beyindeki trafik ışıkları Nöron ağ modelinin özeti li olarak karar vermemizin sonucudur. Literatürde bilgi doğrudan nöron ateşlemesine yansır ve aralık- E ile gösterilenler uyarıcı makro düzeyde karar verme konusunda çok sayı- lar daralır: Pat, pat, pat, pat, pat. 90 milyar civarın- nöronları, I ile gösterilenlerse da araştırma olduğunu söyledik, ama karar verme da nöronun önemli bir kısmında meydana gelen bu kısıtlayıcı nöronları temsil süreci mikro seviyede yani hücresel seviyede nasıl spaykları düşünecek olursak, durumun ne kadar zor ediyor. Bu nöral ağı eksi ve artı gerçekleşiyor olabilir? Yani yukarıda anlattığımız ve sistemin ne kadar karmaşık olduğu anlaşılır. İşin kutupları olan bir devre gibi gibi beyin yapılarında hareketlenmeye yol açmak kötü yanı görsel, işitsel, dilsel bütün zihinsel faaliyet- yorumlayabiliriz. için, nöron seviyesinde nasıl bir etkileşim gerekir? lerimizi bu sistem üzerinden yürütmek durumunda- Uyarıcı nöronlar uyarıyı yız. İşte Kremkow ve ekibi, karar verme sürecinin te- ilettikleri yer üzerinde Beyin seviyesinden nöron seviyesine melini bu patlamalar arasındaki ilişkiler üzerinden etkinleştirici etki yaparken açıklamayı hedefledi. kısıtlayıcı nöronlar tersi İnsan beyni 80-90 milyar kadar nörondan ve bir o yönde etki ederek durdurucu kadar da glial yapıdan oluşur. Sinir sistemimizin te- veya etkinliği azaltıcı mel işlevsel yapıları olan, 100 milyara yakın nöron görev üstlenecektir. beynimizi sarmış durumdadır. Bir nöronun temel görevi gelen sinirsel iletiyi bir sonraki nörona ilet- Nöron sayısı zaman grafiği mektir. Önce dendrit üzerinden alınan sinyal akson Beynin alternatifler arasından boyunca elektriksel olarak iletilir, sonra akson ucun- nasıl seçim yaptığını, çözüme dan diğer nöronun dendritine kimyasal yolla iletilir. nasıl ulaştığını açıklamayı Burada önemli olan nokta beynimizin her türlü uya- deneyen onlarca mekanizma ranı, ister ses olsun (köpek havlaması) ister görüntü önerildi, ama sistemin (köpeğin kendisi), böyle sinyallere çevirmesi ve ha- nasıl çalıştığı henüz bilinmiyor. berleşmeyi sinyaller üzerinden yapmasıdır. Gerek- Sarı ile gösterilen uyarıcı nöronlar li uyarının meydana gelmesi için uyaranın eşik se- geçişin açık ve kapalı olduğu viyesinin üzerine çıkması gerekir. Uyaran bu sevi- durumlarda etkinleşirken, yenin üzerine çıktığı anda nöron ateşlemesi başlar: yeşil ile gösterilen geçiş Pat... pat... pat... pat... Spayk adı verilen nöron uya- nöronlarının etkinleşmesi gri rıları peş peşe gelir. Eğer uyarının sıklığı artarsa bu ile gösterilen alıcı nöronların da etkinleşmesini sağlıyor. (Alt Solda) Nöron sayısı zaman grafiği Üstteki şekilde görülen grafik kapalı bir geçiş yerini temsil ediyor. Şekilde görülen geçiş yerindeki yeşil ile gösterilen geçiş nöronlarında düşük düzeyde etkinlik var, dolayısıyla gri ile gösterilen alıcı nöronlar hemen hemen hiç etkinleşmemiş durumda. (Alt ortada) Şekillerde görüldüğü gibi geçiş görevi yapan nöronlar farklı sinyallerin iletilip iletilmemesini kontrol ediyor olabilir. Geçiş nöronlarının uyarılması nöral ağ kapılarının açılmasını dolayısıyla kararın verilmesini sağlıyor olabilir. 68

Sen dur, sen geç <<< Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Daha uzun süreli gecikmelerde başka yolların (ya- Araştırmacıların kullandıkları model, gerçek ni kararların) seçimi söz konusu oluyor, yani doğal Tuna Çakar, 2004’te nöronların en önemli işlevine, komşu nöronlarla olarak akış değişiyor. Araştırmacılar bu gözlemin, Sabancı Üniversitesi Biyoloji uyarıcı veya kısıtlayıcı olarak etkileşmesine odak- gecikme etkisiyle beliren (veya kaybolan) geçişle- Bilimleri ve Biyomühendislik lanıyor. Birbirine bağlı binlerce nörondan oluşan re ilişkin nörofizyolojik bulgularla örtüştüğü görü- Programı’ndan lisans bu sanal sinir ağında geçişten ve iletimden sorum- şünde. Hipotezi destekleyecek daha fazla bulgu ge- derecesini, 2009’da Boğaziçi lu nöronlar kilit öneme sahip görünüyor. Çünkü rektiği açık, ama Kremkow ve ekibi doğru iz üze- Üniversitesi Bilişsel Bilimler nöronlar arasındaki sinyaller, bu modele göre, “ge- rinde olabilir. Yang ve arkadaşlarının hücre seviye- Programı’ndan yüksek lisans çiş” yerlerine uyarıcı nöronların etkisiyle anında ya sindeki deneysel bulguları, hayvanların milisaniye derecesini aldı. ODTÜ Bilişsel da tam terine kısıtlayıcı nöronların etkisiyle geci- ölçeğinde karar verdiği görüşünü destekliyor. Bilimler Programı’nda kerek ulaşıyor. Bu gecikme, kararlarımızı etkiliyor doktora çalışmalarına olmasın? Trafikte kararsız kalmamalı devam ediyor. Karar verme süreçleri ilgi Ekip bu modelde 5625 kısıtlayıcı ve 22.500 uya- Sonuç olarak karar denen şey, süregelen zihin- alanları arasında. rıcı olmak üzere, toplam 28.125 nöron kullanmış. sel süreçlerin çok kısa bir süre için de olsa sekte- Phyton ve NEST üzerinde gerçekleştirilen simülas- ye uğraması, bu süreçler arasında boşluklar oluş- [email protected] yonda nöronların etkileşimi için zaman aralığı mi- ması, saniyeden kısa süren durum değerlendirme- lisaniye seviyesinde belirlenmiş. Bu simülasyonda siyle gidilecek yolun seçilmesi belki de. Bu durum, ağ içindeki etkileşimin temel parametresi uyarıcı trafikte sarı ışıkta yavaşlamamıza, kırmızı ışıkta ve kısıtlayıcı nöronların yol açtığı geçici gecikme- durmamıza, yeşil ışıkta tekrar harekete geçmemi- ler. Bu geçici gecikmeleri sistematik bir şekilde in- ze benziyor. Beynimizdeki kırmızı ışıklar kararla- celeyebilmek için araştırmacılar geniş çaplı bir tek- rımızı etkiliyor, hatta kararsızlığımızın altyapısını rarlanan korteks ağ modeli kullanmış. Uyarıcı nö- hazırlıyor olabilir. Araştırmacılar için buna karar ronlar, sinyalleri kendilerinden sonraki nöronlar vermek, göründüğünden çok daha zor. aracılığıyla geçiş bölgesine kadar iletebiliyor. Kısıt- layıcı nöronlar ise stratejik sinyallerle geçiş nöron- KKraeymnakkolwa,rJ., Aertsen, A., Kumar, A., Knutson, B., Rick, S., Wimmer, E., Prelec, larına sinyal gönderebiliyor. Uyarıcı nöronlar ol- “Gating of Signal Propagation in Spiking Neural D., Loewenstein, G., “Neural Predictors of Purchases”, dukça esnek bir şekilde geçiş nöronlarına sürekli Networks by Balanced and Correlated Excitation and Neuron, Sayı 53, s. 147–156, 2007. sinyal gönderir durumda. Inhibition” Journal of Neuroscience, Cilt 30, Sayı 47, 2010. Gözlemler, çok kısa süreli gecikmelerde nöron- (15760 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3874-10.2010) lar arasındaki akışın aynen sürdüğünü gösteriyor. 69

Bilge Narin İnternet yeniden biçimleniyor : KeKhaayngeıtlarve Sayılarla anılan İnternet çağları, yaşamımızı kolaylaştırma vaadi taşıyan yeni öngörüler ile kapımızda. Ancak artık teknoloji yerine toplumu temel alan yeni ufuklara ihtiyaç var. 70

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 sonra varacağımız noktayı ayarlamaktan tutun da, Web artık sayılarla anılıyor. Web 1.0 dönem ödevimizi araştırmaya dek aklımıza gelen 1990’ın sonlarında yaygınlaşan, günü- her şeyin otomatikleştiği bir dönem. Programlanan müz teknolojileri ile kıyaslandığında bi- makineler araştırdığım konuyla ilgili seçtiği en öz- rer online broşür olarak nitelendirebileceğimiz, kul- gün ve değerli metinleri birleştirecek. Adeta benim lanıcıların sadece tanık oldukları internet uygulama- yerime makale, ödev yazacak. Yani arama motorla- larını anlatan bir terim. Birinci kuşak internet kul- rı benim yerime benim ne aradığımı bilecek! Örne- lanımını açıklayan bu dönemi artık bitirdik. Ardın- ğin, Foursquare ve Facebook yer imi gibi uygulama- dan gelen Web 1.5 döneminde ise Amazon, Ebay gi- larda yeni yeni denendiği gibi, benimle aynı alışve- bi satmaya, satın almaya ve alınan ürünle ilgili yo- riş merkezinde, söz gelimi bir alt katta dolaşan an- rumda bulunmaya olanak veren internet uygulama- cak orada olduklarını bilmediğim arkadaşlarımdan larına şahit olduk. İlk kez Dale Dougherty tarafın- beni haberdar edecek. Berners Lee’nin 2001 yılında dan bir online devrim hayali olarak 2005 yılında di- ön gördüğü gibi, doktorun yazdığı reçetede yer alan le getirilen Web 2.0 ise internet ortamında yeni say- ilaçların en yakın hangi eczaneden temin edilebile- falar yaratılmasına, sayfaların düzenlenmesine ve bu ceğini otomatik olarak belirleyecek. Bir sonraki ran- sayfaların birbirlerine bağlanmasına olanak sağla- devu için yoğun programımı organize ederek bir za- yan bir yazılım çeşidi olan wikiler, bloglar, Twitter, man ayarlayabilecek. Burada sözü edilen makinenin, Facebook, MySpace, Ekşi Sözlük gibi internet sitele- mevcut makinelerden daha farklı bir biçimde, insan ri ve uygulamaları ile özdeşleşen bir döneme işaret dolayımını aradan çıkarmış olduğunu belirtmek ge- ediyor. Son dönemde kullanımı popülerleşen bir te- rekiyor. Semantik Web dönemiyle birlikte, istenme- rim olan Web 2.0, en yalın haliyle kullanıcıların ak- yen e-posta sorununa da çözüm bulunacağı öngörü- tif bir biçimde yaratma ve dağıtma aşamalarına da- lüyor. Bu tür e-postalar insanların müdahalesi gerek- hil olduğu interaktif internet uygulamalarını tanım- meksizin akıllı makinelerce önlenecek. lıyor. Sırada Web 3.0 var. Radar Newtworks’ün kuru- cusu ve yöneticisi olan Nova Spivack, Web 3.0 kav- Uçağı mı Kaçırdınız? ramının Web’de yaşadığımız üçüncü on yıllık peri- Akıllı Makine Ailenize Haberi yoda işaret ettiğini, bir teknoloji olmadığını belirti- Çoktan Verdi yor. Her ne kadar internet kullanımında çağları be- timlemek için kullanılıyor gözükseler de, sayı içeren Web 3.0’ın devamı niteliğinde olan Web 4.0 çağı bu terimler kuşkusuz internette köklü devrimlere de ise teknolojik pazarlama ve büyüme alanında tanı- işaret ediyor. mış bir yazar olan Seth Godin’e göre çok uzakta de- ğil. Ona göre “Eğer web kimlerle arkadaş olduğumu, Semantik Web Dönemi: arkadaşlarımın nerede olduklarını, ne yaptıklarını, İnsanlaşmış Akıllı Makineler neye ilgi duyduklarını ve bana nasıl yardım edebi- leceklerini bilirse, örneğin rahatsızlandığım bir an- Web 2.0 döneminin tamamen kapandığını söyle- da aynı mekânda doktor bir arkadaşımın olduğun- mek mümkün değil. Ancak hızla ilerleyen teknolojik dan haberdarsa benim için yapabileceği çok şey var.” gelişmelerle birlikte, ilk kez Tim Berners-Lee tarafın- Web’in bu biçiminde uçağı kaçırdığınızda arkadaşla- dan dillendirilen Web 3.0 döneminin ve devamının rınıza ya da ailenize gecikeceğinizi bildiren akıllı ma- nasıl olacağı hayal gücümüzü zorluyor. Bilim insan- kineler devreye girecek. Ya da örneğin bir iş görüş- ları, üniversiteler, düşünce kuruluşları, büyük şirket- mesi için e-posta yazmaya başladığınızda, eğer o iş lerin AR-GE bölümleri ve tabii ki Silikon Vadisi bu görüşmesi meslektaşlarınızdan biri tarafından daha konu üzerinde çalışıyor; boş durmuyor. Web 3.0’ın önce gerçekleştirilmiş ve çözümlenmişse akıllı ma- bir diğer adı ise Semantik Web. Yani makinelerin in- kineler bu durumu size ekranda haber verecek. Tabi- ternetten yayılan enformasyonun anlamsal (seman- i bu durum yaşamımızdaki hemen hemen her konu- tik) yapısını kavrayıp çözüm ürettiği çağ. Web 3.0 nun, gelişmenin ve bilginin paylaşıldığı fazlaca şef- özünde makinelerin de tıpkı insanlar gibi Web sayfa- faf ve açık bir iletişim sağlanırsa gerçekleşebilecek. larını okuyabileceği, arama motorlarının ve yazılım Daha az gizlilik öngören bu sistem, bu yönüyle Web şirketlerinin kullanıcıların neyi aradığını kolayca ya- 3.0’dan ayrılıyor. Tüm bu teknolojik ütopyaların ger- kalayabileceği bir döneme işaret ediyor. çekleşip gerçekleşmeyeceği, insanların özel yaşamla- rıyla ilgili bu kadar çok bilgiyi başkalarıyla paylaşıp Web 3.0 semantik bir web taşıyıcısının hemen he- paylaşmayacağı ise belirsiz. men her şeyi bizim adımıza yapabilmek için prog- ramlanacağı bir döneme işaret ediyor. Tatilde bir 71

İnternet yeniden biçimleniyor : Kehanet ve Kaygılar <<< haberleri görebileceksiniz. Hava düzeldiğinde evini- 3D’ye Yönelik Tartışmalar zin pencereleri otomatik olarak açılacak. Kısacası in- ternet teknolojileri bilgisayar ekranlarından kurtu- Bilge Narin, 2003’te Bu dönemsel tanımların ardından biraz da tekno- Thinkstocklup gerçek yaşamda karşılığını bulacak. Anadolu Üniversitesi loji tabanlı çalışmalara bakmakta fayda var. Örneğin Thinkstock İletişim Bilimleri 3D olarak adlandırılan Web biçimi, teknoloji alanın- Teknolojinin Büyüsüyle Fakültesi’nden mezun da en gözde çalışma konularından biri. Gerçek dün- Gözden Kaçanlar oldu. Yüksek lisansını yanın uzantısı olarak görülen bu deneyimi olum- Ankara Üniversitesi lu bulanlar, Web’in gelecekte There.com’u ve Second Web’in gelecek versiyonları tarihselci, kaçınıl- Sosyal Bilimler Enstitüsü Life’ı andıran büyük, alternatif bir biçime dönüşeceği maz, gelişmeci, doğal, teslim olunması gereken sü- Gazetecilik Anabilim kehanetinde bulunuyor Fakat bazıları bu iddiaya du- reçler olarak öngörülüyor. Teknoloji adeta büyüleyi- Dalı’nda tamamladı. dak bükerek bunun sadece günümüz internetinin da- ci bir güç olarak resmediliyor. Bu gücü elinde bulun- 2005-2010 yılları arasında ha az verimli bir versiyonu olacağını söylüyor. Google duranların verebileceği potansiyel zararların üstü ör- Genelkurmay Başkanlığı Earth’ün halihazırda Seattle’daki yüksek binaları “zo- tülüyor. Ama kesin olan bir şey var; o da bu keha- Genel Sekreterlik İletişim om” yaparak görmenize olanak verdiğini ve bizi biz- netlerin, eksik ya da fazla, bir şekilde gerçekleşeceği. Daire Başkanlığı’nda zat oraya koyarak caddelerde yürümemizi sağlayan Bu teknolojilere ulaşmadaki adaletsizlikler, teknoloji basın ve tanıtım uzmanı bir sıçramaya olanak sağlamayacağını belirtiyorlar. dolayımıyla dolaşıma sokulan görsel, işitsel ve yazılı olarak görev yaptı. Ankara materyallerdeki sınıfsal ve cinsiyetçi tabular, tekno- Üniversitesi Sosyal Bilimler Web’de Sözcüksüz Tarama: lojik gelişmeler üzerindeki büyük sermaye egemen- Enstitüsü Gazetecilik Medya Merkezli Web liği ise şimdilik görmezden geliniyor. Anabilim Dalı’nda doktora tez dönemi öğrencisi. Asıl ihtiyacımız olan şey, teknoloji ile birlikte top- İstanbul Arel Üniversitesi lum temelli çözümleri ve ilerleme arayışlarını benim- İletişim Fakültesi’nde seyen bir çalışma ufku. 2011 yılında Jaehun Joo tara- öğretim görevlisi olarak fından yapılan bir araştırma “toplum temelli” tekno- görev yapıyor. loji çalışmalarına duyulan ihtiyacı gözler önüne seri- yor. Bu araştırmaya göre Semantic Web üzerine ya- “Medya Merkezli Web” (Media-centric Web) ise pılan çalışmalar altyapı, mühendislik, mimarlık, bil- anahtar sözcükler dışında başka girdilerle imge, vi- gi yönetimi gibi başlıklar altında sınıflandırılabiliyor. deo ve metin aramaya olanak tanıyan teknolojiyi be- Ancak bu gelişmelerle ilgili toplumsal konuları temel timleyen bir kavram. Sözcük temelli olmaksızın ara- alan hiçbir çalışmanın yapılmadığı görülüyor. Know- ma yapan bu teknolojide beğendiğimiz bir görse- ledgeWeb, Semanticweb.org ve Web4Web gibi por- li bulmak için, başka bir görseli, bir müzik parçasını tallar web teknolojilerini tanıtıp bizlere bilgi sağlasa bulmak için ise “ses”i kullanabileceğiz. Like.com, Po- da dijital erişim yetersizliği, bilimsel bilginin kulla- lar Rose ve müzik parçalarını birbirlerine benzerlik- nılmasındaki etik sorunlar, filtreleme ve etiketleme- lerine göre eşleyen Pandora gibi siteler bu yeni siste- ye ilişkin tartışmalar, mahremiyet, gizlilik ve güven- min ilk adımları olarak niteleniyor. Örneğin Pando- lik konuları ile internet aracılığıyla inşa edilen “ironik ra adlı sitede favori şarkı ve şarkıcılarınızdan oluşan kayıtsızlık” sosyal bilimlerin desteği ve ilgisi olmaksı- bir listeye göre anında sizin zevkinize uygun alterna- zın çözülemeyecek başlıklar olarak karşımıza çıkıyor. tif bir başka liste oluşturulabiliyor. KBaauymnaaknlna,rM., “Web 3.0: The Next Step for the Internet”, Diş Fırçalarken Information Today, Cilt 26, Sayı 5, Mayıs 2009. Aynada Haberleri Okumak Joo, J., “Adoption of Semantic Web from the perspective of technology innovation: A grounded theory approach”, Gelecekte internetin bize sağlayacağı yenilikle- Int. J. Human-Computer Studies, Sayı 69, s. 139-154, 2011. re yönelik öngörülerden bir diğeri ise “Nüfuz Eden Metz, C., “Web 3.0”, PCMagazine, 10 Nisan 2007. Web” (Pervasive Web). Web bağlantılı banyo aynala- Törenli, N., Enformasyon Toplumu ve Küreselleşme Sürecinde Türkiye, rı ve ev pencereleri gibi sistemlerle web teknolojile- Bilim ve Sanat, 2004. ri gündelik yaşamımıza nüfuz edecek. Örneğin, diş- lerinizi fırçaladığınız esnada banyo aynasında en son 72

Abdurrahman Coşkun Vücut Dışında Yaşam Nakil Öncesi OrganlarınYaşam Mücadelesi Çeşitli nedenlerle işlevini yitiren organların yerine, vücudumuz ne yazık ki yenilerini üretemiyor. Bu nedenle, organ yetmezliğinde yaşamın devamı için yeni bir organa gereksinim var. Bu da ancak organ bağışı ile mümkün. Yaşadığı ortamdan alınıp yeni konağı- nabilir. Bu sürenin uzatılması için, günümüzde or- na nakledilinceye kadar dışarıda bekleti- ganlar soğuk ortamda koruyucu çözeltiler içinde len organ için her geçen dakika yaşamsal bekletiliyor. Uygulanan cerrahi teknikler ve tıbbi önemde. Canlılığını sürdürebilmek için sahip ol- tedaviler mükemmel olsa bile nakil öncesi iyi ko- duğu tüm koruyucu mekanizmaları harekete ge- runmayan bir organın yeni konağında uzun süre çiren organ, vücut dışında en fazla 1-2 saat daya- yaşaması pek olası değil. alamy 74

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Derimizin altında trilyonlarca hücrenin oluştur- mımızı kaybedebiliriz ya da destek tedavileriyle sür- VisualPhotos duğu dev bir organize yapı var. Bu hücrelerin her biri dürmek zorunda kalırız, ki bu da hiç basit bir iş de- tıpkı bizler gibi yaşayan birer birey. Gözle görülme- ğildir. En son tıbbi teknolojiler ve tedavi yöntemleri melerine rağmen, hücrelerimiz sanıldığından da- kullanılsa bile destek tedavileri hiçbir zaman gerçek ha yüksek bir organizasyona sahip ve her biri kendi organın yerini tam anlamıyla tutamaz. alanında uzman. Ancak uzman da olsa bir hücrenin tek başına yapabileceği fazla bir şey yok. Bu neden- Organ Nakli le aynı işi yapan çok sayıda hücre bir araya gelerek yeniden organize oluyor, adeta örgütleniyorlar. İşte Organ nakli ile ilgili düşünceler MS 3. yüzyıla ka- belli alanda uzmanlaşmış hücrelerin oluşturduğu ve dar gidiyor, ama ciddi girişimlerin ancak 20. yüz- daha özelleşmiş işler yapabilen topluluklar, dokula- yılın başında yapıldığını görüyoruz. İlk yapılan ça- rı meydana getiriyor. Dokular sadece hücre yığınla- lışmalarda genellikle hayvanlardan alınan böbrek- rı değil, kendi aralarında oluşturdukları özel ilişkiler ler insanlara naklediliyordu. Tahmin edileceği gibi nedeniyle sosyal topluluklardır. Belli bir konuda ça- bu dönemde yapılan nakillerin tümü başarısızlık- lışan uzmanlar topluluğu gibi. Ancak işler bununla la sonuçlandı. Ancak cerrahi teknikler konusunda da bitmiyor. Tek tip hücreler belli bir işi çok iyi ya- Fransız cerrah Alexis Carrel’in çalışmalarını unut- pabilir, fakat sıra kendi uzmanlık alanları dışındaki mamak gerek. Damar cerrahisinde ilklere imza atan işlere gelince durum değişir. Hücrelerimiz farklı iş- Carrel’in çalışmalarıyla organ nakline giden yolda ler konusunda ne yazık ki pek becerikli değil, tıp- önemli bir engel aşıldı. Nobel Komitesi, organ nak- kı bir hukukçunun beyin ameliyatı yapamaması gi- li ve damar cerrahisine katkılarından dolayı 1912 bi. O durumlarda kendi alanında uzman hücrelerin yılında Nobel Tıp veya Fizyoloji Ödülü’nü Alexis oluşturduğu dokular bir araya gelerek işbirliği yap- Carrel’e verdi. mak zorunda. İşte bu işbirliğinin ürünü de organlar- dır. Her organ belli konularda önemli işlevleri olan, Hayvanlardan insanlara yapılan organ nakille- uzman dokulardan oluşur. Tıpkı hücreler ve dokular rinden beklenen başarı elde edilmeyince insandan gibi organlar da kendi alanlarında üstün yetenekle- insana nakiller yapılmaya başlandı. İlk nakil (böb- ri olan birer uzmandır. Yine hücrelerde ve dokular- rek) 1936 yılında Ukrayna’da çalışmalarını sürdü- da olduğu gibi kendi alanları dışında pek de bece- ren Yu Yu Voronoy tarafından yapıldı. Voronoy or- rikli değildirler. ganları nakilden önce sıcak ortamda bekletiyordu. Uzmanlaşma organizma için gerekli, ama madal- yonun öbür yüzünü de unutmamak gerek. Yaşamın devamı için uzman organlara gereksinim var, ancak yaşamı sonlandıran da yine bu uzman organlar. Ma- alesef gerçek böyle. Organlarımızdan birini kaybet- tiğimiz zaman diğer organların yapabilecepi fazla bir şey olmaz ve genellikle organ yetmezliği sonucu ölüm gerçekleşir. Çünkü kendi alanında uzman olan organların başka uzmanlık gerektiren bir işi üstlen- meleri pek de mümkün değil. Uzman olan her yapı kendi alanında ne kadar güçlüyse diğer alanlarda bir o kadar zayıf ve bağımlıdır. Yaşamın devamı için organlar sıkı bir işbirliği ya- par, ancak bu işbirliği bir organın diğerlerinin işlev- lerini üstlenmesi şeklinde değildir. Örneğin akciğe- rin temel görevi tüm organların gereksinim duydu- ğu oksijeni sağlamaktır. Ancak bunun için akciğe- rin beslenmesi ve içinde kan dolaşımı olması gere- kir. Kanı dolaşımını da kalp üstlenir. Kalp tüm or- ganizmaya kan pompalar, buna akciğer de dâhildir. Böylece her organ sadece kendi işiyle uğraşır ve bu- nu tüm organizma için yapar. İşte bu yüzden bizle- ri oluşturan organlardan biri devre dışı kalırsa yaşa- 75

Vücut Dışında Yaşam Nakil Öncesi Organların Yaşam Mücadelesi Getty Ona göre soğuk ortam dokuya zarar veriyordu. Oy- Yaşam, bizler için olduğu kadar organlarımız için de sa gerçek bunun tam tersiydi. Bu yanlış uygulama kutsal. Yaşam, bizim olduğu kadar bizleri oluşturan yüzünden, cerrahi teknikleri ve tıbbi yaklaşımı son organların da hakkı. Organlarımızı bağışlayarak, biz derece modern olmasına rağmen Voronoy beklenen olmasak bile onlara yaşama şansı tanıyabiliriz. Biz- başarıyı elde edemedi. Sonraki 40 yıl içinde organ den sonra çok uzun süre yaşamalarını sağlamak eli- naklinde çok önemli aşamalar kaydedildi. 1967 yı- mizde. Hem onlara hem de onlara gereksinim du- lında Güney Afrikalı cerrah Christiaan Bernard in- yan çok sayıda insana yaşama şansı verebiliriz. On- sandan insana ilk kalp naklini başarıyla gerçekleş- ları kendimizle birlikte ölüme götürmek yerine baş- tirdi. 1970’li yıllara gelindiğinde böbrek nakli de ar- ka vücutlarda yaşatmalıyız. tık tedavi seçenekleri arasında yerini almıştı. Diğer organlar için bir 10 yıl daha beklemek gerekecekti. Carrel, Voronoy ve binlerce bilim insanının çalış- Günümüzde ise çok sayıda hastalık için organ nakli maları sonucu mükemmel cerrahi teknikler ve ilaç yaşam kurtaran etkin bir tedavi seçeneği. tedavileri geliştirilmiştir. Ancak göz ardı edilme- mesi gereken çok önemli bir nokta var: Nakil ön- Organlar iki temel kaynaktan sağlanıyor: Canlı cesi iyi korunmayan organ, başarılı cerrahi teknik- bireylerden ve yaşamını yitirmiş bireylerden. Can- ler ve uygun ilaç tedavilerine rağmen yeni konağın- lı bireyler özellikle böbrek ve karaciğer için önem- da uzun ömürlü olamaz. Özellikle yaşamını yitiren li bir kaynak. İnsanda iki böbrek var ve yaşamımız kişilerden (kadavra) alınan organlarda bu nokta çok için bunlardan biri yeterli. Peki ya karaciğer? Her in- önemli. Canlı nakillerde her şey daha önce planlan- sanda bir karaciğer var. Ancak karaciğer iki bölüm- dığı için alınan organ bekletilmeden hemen nakle- den oluşuyor ve bu bölümlerden her birine lob diyo- dilir. Oysa kadavra nakillerinde durum faklı. Alınan ruz. Loblardan biri alındığında kalan lobla yaşamı- organın hangi hastaya nakledileceği, doku uyumu mızı sürdürebiliriz. Karaciğerin diğer organlardan çalışmalarında belli oluyor. Bu durumda nakil yapı- önemli bir farkı da rejenerasyon yeteneğinin olma- lacak hastaların hastaneye ulaşması, cerrahi operas- sı. Yani karaciğerin bir bölümü alındığında geri ka- yon için hazırlıkların yapılması sırasında dışarıda lan doku çoğalabiliyor. Uzmanlaşan organlarda pek bekletilen organın işlevlerini yitirmeden korunması rastlanmayan bu özellik, karaciğerin bir ayrıcalığı. gerekiyor. Dışarıda bekletilen organ sanıldığı kadar İkinci kaynak ise yaşamını yitiren bireylerden alı- sessiz değildir. Aksine, hayatta kalmak için yoğun nan organlar. Ancak bu alanda önemli sorunlar var. bir mücadele sürdürür. Bekleme süresi eskiye naza- Ne yazık ki organ bağışı istenilen düzeyde değil. Oy- ran kısalmıştır, ama günümüzde bile bu süre bazen sa bizler gibi organlarımız da yaşayan birer varlık. 10-15 saati bulabilir. Bu süre zarfında dışarıda, oda 76

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 diği için en büyük darbeyi kuşkusuz enerji santralle- sıcaklığında bekletilen bir organ tüm işlevlerini geri ri olan mitokondriler alır ve hücrenin toplam enerji VisualPhotos dönüşsüz olarak kaybeder. 1936 yılında Yu Yu Voro- üretimi yaklaşık % 95 oranında düşer. Geriye kalan noy bu noktayı göz ardı ettiği için beklenen başarıyı % 5 de tam olarak elde edilemez. Çünkü hücrenin elde edemedi. Sıcak ortamda bekletilen organlarda beslenme yolları da devre dışı kalmıştır. ATP üreti- yıkım çok hızlıdır. Sıcak iskemi (iskemi: kan akımı- mindeki sert düşüş sadece sodyum/potasyum pom- nın yetersiz olması) denilen bu dönemde, organ için pasını değil hücredeki binlerce organize yapıyı ve bi- her geçen dakika yaşamsal önemdedir. yokimyasal tepkimeyi de derinden etkileyecektir. Sıcak İskemi Oksijensiz kalan dokuda enerji üretiminin tek kaynağı, glikoliz dediğimiz ve glikozun parçalan- Nakledilmek üzere vericiden alınan organın oda masıyla çok az sayıda ATP üretilen bir süreçtir. Bu sıcaklığında bekletilmesi sonun başlangıcı sayılır. Sı- süreç iki tarafı keskin bıçağa benzetilebilir. Ortam- cak ortamda yıkım o denli hızlıdır ki sadece 1-2 saat da oksijen olmayınca bu sürecin sonunda laktik asit gibi kısa bir sürede organ tüm işlevlerini geri dönüş- açığa çıkar ve hücre içinde birikir. Bu ATP uğruna süz olarak kaybedebilir. Peki neden? Neden oda sı- laktik asit demektir. Laktik asit hiç de masum değil- caklığında bekletilen organlarda yıkım bu denli hız- dir ve çok geçmeden hücrenin başına iş açar. Bu ne- lı gerçekleşiyor? Soğuk ya da sıcak, ortam ne olur- denle bir an önce ortamdan uzaklaştırılmalıdır. Fa- sa olsun yaşamın devamı ancak biyokimyasal tep- kat bu da o kadar kolay olmaz, çünkü organın do- kimelerle mümkün. Bu tepkimelerin gerçekleşmesi- laşım sistemiyle ilişkisi kesilmiştir. Ancak her şey ni sağlayan biyolojik katalizörlerin (enzimler) nor- bunlarla da bitmez. Dolaşımla ilişkisi kesilmiş bir mal aktivitelerini sürdürebilmesi için ortam sıcak- organ: Yani oksijen kaynakları ortadan kaldırılmış, lığı belli bir derecede olmalı. Örneğin insan vücu- besin takviyesi yok, zararlı atık maddeler ortamda du için bu sıcaklık 36,5-37,5 °C’dir. Oda sıcaklığında tepkimeler normal vücuttaki kadar olmasa bile yine birikiyor ve tüm bunların üstesinden gelmek için de çok hızlı gerçekleşir, dolayısıyla enerji gereksini- adeta yedi düvele karşı savaşan hücreye bir darbe mi de yüksektir. Hücre, bütünlüğünü korumak için de proteazlar denilen enzimlerden geliyor. Hücreyi mutlaka enerji bulmak zorundadır. İşte enerji sant- parçalamak ve ortadan kaldırmak için harekete ge- rallerinde sorun yaşayan hücre hızla bütünlüğünü çen yıkıcı proteinler. Doğal denge bir kez kaybolun- kaybeder ve ölüm kaçınılmaz olur. ca düzeni korumak hiç de kolay değil. Hücrenin kendisi ve içerdiği organeller (hücre içi organize yapılar) zarla kaplıdır. Hücre zarı basit bir bariyer değildir, aksine hücrenin bütünlüğünü ve iş- levselliğini sağlayan dinamik bir yapıdır. Zarın için- de çok sayıda pompa, kanal, almaç ve daha pek çok işlevsel yapı bulunur. Hücre içi bambaşka bir dün- yadır ve hücre dışından çok farklıdır. Örneğin hüc- re içinde potasyum iyon düzeyi yüksek iken hücre dışında sodyum düzeyi yüksektir. Yüksek derişim- deki sodyum hücre içine geçince beraberinde su da geçer ve hücre şişmeye başlar. Bu geçiş durdurul- mazsa hücre patlayabilir. Hücre içi sodyum iyonla- rı artınca bu durumdan kurtulmak için hücre, zar- da bulunan sodyum/potasyum pompası adı veri- len özel bir pompayı çalıştırarak fazla sodyumu dı- şarı atar ve böylece hücrenin bütünlüğü korunmuş olur. Ancak sodyum/potasyum pompasını çalış- tırmak için enerji gerekir ve hücre bunun bedelini ATP (adenozin trifosfat) olarak öder. Sodyum/po- tasyum pompası hücrenin bütünlüğünü koruyan en önemli pompadır. Gereksinim duyduğumuz enerji- nin büyük bir kısmını bu pompa kullanır. Şimdi bir organın vücuttan alındığını düşünün. Oksijen kesil- 77

Vücut Dışında Yaşam Nakil Öncesi Organların Yaşam Mücadelesi VisualPhotos ji üretebilen organ için bir rahatlamadır, ama geçi- ci bir nefes olarak kabul edilebilir. Sıcaklığı düşür- Yunus Emre’nin deyişiyle: menin çok daha önemli bir yararı vardır, o da, or- Yerden göğe küp dizseler ganı esas parçalamaya çalışan enzimlerin aktivitesi- Birbirine bent etseler nin de azalmasıdır. Ancak sıcaklığı düşürmenin ke- Alttan birin çekseler sin çözüm olmadığı, sadece doku yıkımını yavaşlat- Seyreyle sen gümbürtüyü tığı unutulmaması gereken çok önemli bir noktadır. Hem içerden hem de dışarıdan kuşatmaya alınan İşte bu noktada ek çözüm yolları bulunmalıdır. Ak- hücrenin fazla dayanması artık mümkün değil. Dı- si takdirde er ya da geç doku yıkımı olur ve ardından şarıdan acil müdahale yapılmadığı takdirde organın organ tüm işlevlerini kaybeder. Soğuk ortama ilave- kuşatmaya uzun süre dayanması söz konusu değil. ten günümüzde başvurulan en önemli koruma yön- Gerçekten de hücre hangi yola başvurursa başvur- temi organ koruma çözeltilerinin kullanılması. sun ne yaparsa yapsın bu kuşatmaya fazla direne- mez. 1-2 saat içinde yenilgiyi kabul edecek ve yıkı- Günümüzde organlar nakil öncesinde 2-8°C veya mı sağlayan enzimlere teslim olacaktır. Bu durum- 2-6°C’lik sıcaklıktaki koruyucu çözeltiler içinde bek- da, hücrenin ve tabii organın hayatta kalması için letiliyor. Organların bu ortamda iyi korunmasına kar- tek yol dışarıdan destektir. Ancak organ doğal orta- şın yıkım yine de devam ediyor. Bir organ bu koşullar- mına yerleştirilmediği sürece dışarıdan destek alsa da en fazla bir gün dayanabilir. Peki, daha uzun süre- bile, yine de başı felaketlerden kurtulmaz. Tıpkı ba- li koruma için ne yapılabilir? Örneğin sıcaklık 0°C’nin lıkların ancak suda yaşaması gibi organlar da ancak altına düşürülebilir mi? Bu konuda deneysel çalışma- vücut içinde yaşarlar, dışında değil. lar devam ediyor ve kısmen de olsa başarılı sonuçlar İşte sıcak iskeminin yarattığı bu yıkıcı etkileri en elde ediliyor. Bu amaçla uygulanan stratejilerden biri, aza indirmek için günümüzde bekletme aşamasında bazı özel sıvılar kullanılarak organın sıcaklığının don- iki temel strateji uygulanıyor. Organın metabolik ak- ma derecesi olan 0°C’nin altına, -10°C’ye kadar düşü- tivitesinin yavaşlatılarak gereksinim duyduğu enerji- rülmesidir. Süper soğutma denilen bu durum organ- nin azaltılması ve organı oluşturan hücreler için uy- lar için henüz araştırma aşamasında. Bunun dışın- gun bir ortam yaratılması. Birincisi için soğuk ortam, da kuru buz denilen, katı karbondioksitin kullanıldı- ikincisi için de koruyucu çözeltiler gerekiyor. ğı ve ortam sıcaklığının ortalama -80°C civarında ol- Sıcaklığın düşürülmesi, organın metabolik hızını duğu bir koruma yöntemi var. Yine de -10°C’lik ve- yavaşlatarak gereksinim duyulan oksijenin ve besin ya -80°C’lik çok soğuk ortamlar bile organdaki yıkımı maddelerinin miktarını azalttığı gibi yıkım ürünle- tamamıyla durduramıyor. Yıkım yavaşlıyor ancak yi- rinin üretimini de azaltır. Tüm bunların sonucunda ne de devam ediyor. Organdaki yıkımı tamamen dur- organda yıkım hızı azalır ve yaşam süresi uzar. durmak için sıvı azot kullanılabilir. Sıvı azot ile organ -190°C civarına kadar soğutulabilir. Bu ortamda or- Soğuk İskemi gandaki yıkım faaliyetleri durmuştur, diyebiliriz. An- cak önemli bir sorun var. Organ iyi korunmuş olabilir Adı üzerinde, yine iskemi var ancak bu kez koşul- fakat -80°C veya -190°C gibi çok düşük sıcaklıkta iken lar organın lehine. Sıcaklığın düşürülmesiyle biyo- hastaya nakledilemez, önce ısıtılması gerekir. Ne ya- kimyasal tepkimeler yavaşlar, dolayısıyla gereksinim zık ki donmuş bir organın işlevsel olarak zarar görme- duyulan enerji de azalır. Örneğin organın sıcaklığı- den ısıtılması henüz başarılmış değil. Gerek soğutma- nı 0°C civarına kadar düşürürsek metabolik hız yak- da gerekse ısıtmada sadece birkaç hücre ile değil mil- laşık 10 kat yavaşlar. Kuşkusuz bu ancak % 5 ener- yarlarca hücre ile ilgileniyoruz. Bunların eşit derece- de soğutulması veya ısıtılması işlevleri açısından çok önemli. Günümüzde hücre düzeyinde iyi sonuçlar alı- nıyor. Hatta kalp kapakçıkları gibi daha organize ya- pılar bu yöntemle saklanıp kullanılabiliyor. Fakat ka- raciğer, böbrek ve kalp gibi milyarlarca hücreden olu- şan yapıları 0°C’nin altında saklamak ve tekrar kullan- mak henüz mümkün değil. Ancak her geçen gün da- ha iyi sonuçlar elde ediliyor, yakın bir gelecekte organ- ları uzun süre koruyabileceğimiz organ bankalarının kurulmasının önünde bir engel yok. En azından bi- limsel çalışmaların ibresi bu yönde. 78

<<< Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Organ Koruma Çözeltileri Koruma çözeltilerinin temel amacı, organı oluş- da bu süre 20 saati aşmıştır. Kan hücreleri için du- Doç. Dr. Abdurrahman turan hücreler için mümkün olduğunca vücuttaki- rum çok farklı, bu hücreler koruyucu çözeltiler için- Coşkun, 1994 yılında ne benzer bir ortam yaratarak yıkımı yavaşlatmak- de yaklaşık 6 hafta kadar işlevsel olarak saklanabili- Erciyes Üniversitesi Tıp tır. Bu amaçla kullanılan çözeltilerin tampon özel- yor. Ne yazık ki damar sistemi bulunan, organize ya- Fakültesi’nden mezun liklerinin olması gerekir. Tampon çözeltiler, ortam- pılar olan organlarda bu süre şimdilik çok kısa. oldu. 2000 yılında da asit ve baz özellikli maddeler birikince bunların biyokimya ve klinik etkisini en aza indirerek hücreye zarar vermelerini Günümüzde çok sayıda farklı organ koruma çö- biyokimya uzmanı, engeller. Koruma çözeltileri ayrıca, hücrenin su ala- zeltisi kullanılıyor. Özellikle University of Wisconsin 2003 yılında yardımcı rak şişmesini önler ve gereksinim duyduğu enerjiyi (UW), Histidin-triptofan-Ketoglutarat (HTK) ve Euro doçent ve 2009’da üretebilmesi için gerekli maddeleri de sağlar. Collins (EC) çözeltileri en çok tercih edilenler arasında. doçent oldu. Uluslararası hakemli dergilerde Geliştirilen organ koruma çözeltileri soğuk or- University of Wisconsin (UW) Çözeltisi yayımlanmış 32 tamda bekletilen organların dışarıdaki yaşam süre- Bu çözelti içerik olarak hücre dışı sıvıya benzer- makalesi var. Özel olarak sini en az 10 kat artırmıştır. Oda sıcaklığında bekle- lik gösterir. Hücrenin şişmesini engellemek için iş- laboratuvarda kalite tilen organın yaşam süresi 1-2 saat iken, soğuk or- lenmiş nişasta (HES, Hydroxyethyl Starch), laktobi- kontrol, standardizasyon tamda koruma çözeltileri içinde bekletilen organlar- yonat ve raffinoz gibi büyük moleküller içeren UW ve protein biyokimyası çözeltisi aynı zamanda tampon özelliğine de sa- konularında araştırmalar Euro Collins (EC) Çözeltisi hip. Hücrenin enerji gereksinimi için gerekli olan yapıyor. Halen Acıbadem Geoffrey Collins tarafından geliştirildiği için bu maddeleri de içeren UW çözeltisi serbest oksijen Labmed Klinik isimle anılır. Diğer çözeltilerden farklı olarak gli- radikallerini temizleyen maddeler de içeriyor. Laboratuvarları’nda klinik koz içeriği hayli yüksektir. Glikoz organa enerji sağ- 1987 yılında geliştirilen UW çözeltisinin içeri- biyokimya uzmanı ve ladığı için ilk bakışta iyi bir seçim gibi düşünülebi- ğinde bazı önemli değişiklikler yapıldı. Günümüz- Acıbadem Üniversitesi lir. Ancak durum sanıldığı gibi değil. Glikoz zaman- de kalp, akciğer, pankreas, böbrek ve karaciğer gi- Tıp Fakültesi Biyokimya la hücre içine geçer ve beraberinde suyun da hüc- bi organlar için sıklıkla tercih ediliyor. Anabilim Dalı’nda öğretim reye geçmesiyle hücre şişmesine neden olur. İkinci UW çözeltisinin olumlu özellikleri yanında bazı üyesi olarak çalışıyor. ve daha önemli nokta ise glikozun, glikoliz denilen ciddi dezavantajları da var. Örneğin, içerdiği işlen- metabolik süreçte kullanılması nedeniyle son ürün miş nişastadan dolayı UW çözeltisinin akışkanlığı olarak laktik asit oluşmasıdır. Dolayısıyla yüksek diğer çözeltilere göre çok düşük. Bu durum özel- glikoz laktik asit birikimini de beraberinde getirir. likle küçük damarlar için sorun teşkil ediyor. VisualPhotos Sonuç olarak, organ naklinde gerek cerrahi tek- nikler gerekse kullanılan ilaçlar bakımından büyük Histidin-Triptofan – Ketoglutarat (HTK) Çözeltisi ilerlemeler kaydedilmiş olsa da ne yazık ki organ ko- Histidin, triptofan ve ketoglutarat üçlüsü hücrele- rumada aynı başarı henüz sağlanmış değil. Bu alan- rin su alarak şişmesini önlediği gibi tampon etki- da yapılacak çok iş var. Organların işlevlerini kay- siyle organdaki pH değişimini de önlemeye çalı- betmeden uzun süre saklanabileceği organ bankala- şır. UW’nin aksine HTK çözeltisinin akışkanlığı daha rının kurulması temel hedef olmalı. Bu amaçla, ön- yüksektir. Bu nedenle daha geniş alana yayılır ve celikle bekletme sırasında organda meydana gelen küçük damarları daha iyi korur. Karaciğer ve böb- hasarın iyi anlaşılması ve buna uygun önlemlerin rek gibi organlarda UW kadar etkin koruma sağlar. alınması gerekiyor. Yapılan çalışmalara ve elde edi- len başarıya bakıldığında henüz işin başında oldu- ğumuzu söyleyebiliriz. HKaayknimak, lNar. S., Danovitch, G. M., Transplantation Liver Transplantation: A Systematic Review”, Surgery, Springer-Verlag, 2010. Liver Transplantation, Sayı 13, s. 1125-1136, 2007. Feng, L., Zhao, N., Yao, X., Sun, X., Du, L., Diao, X., Guarrera, J. V., Karim, N. A., “Liver preservation: Li, S., Li, Y., “Histidine-Tryptophan-Ketoglutarate is there anything new yet?”, Current Opinion in Solution Vs. University of Wisconsin Solution for Organ Transplantation, Sayı 13, s. 148-154, 2008. 79

İlay Çelik EkspozomÇevresel Etkilerin “Genom”u 80

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 İnsan Genom Projesi’nin Çevre-gen etkileşimi yaşam bi- siz görünüyor. Çünkü bir tarafta objek- tamamlanması dünya kamuoyunda limlerindeki çok temel konu- tif ve nicel olarak belirlenen genom bil- insan sağlığına ilişkin çok yüksek lardan biri. Kronik hastalıkların gisi varken, diğer tarafta çevresel etmen- beklentiler oluşturdu. oluşumunda hem çevresel hem genetik lere ilişkin kişilerin öznel tespitlerine da- Örneğin projenin sonuçlarının etmenlerin etkili olduğu bilinse de araş- yalı ve muhtemelen genom bilgisi kadar hastalıkların tedavisi ve yeni ilaçlar tırmalar kronik hastalık risklerinin % sayısallaştırılamayacak nitelikte bir bilgi geliştirilmesi yönünde bir devrim 70-90 oranında çevresel etmenlere bağ- birikimi var. Kronik hastalıkların temel yaratacağı düşünüldü. lı olduğunu gösteriyor. Bu yüksek oran sebeplerinin ortaya çıkarılabilmesi için Bu beklentinin oluşmasındaki kronik hastalık riskinde çevrenin öne- çevresel etkilerin daha kapsamlı ve nicel sebeplerden biri proje sonucunda mine işaret ediyor. Yine de epidemiyo- biçimde anlaşılması gerekiyor. pek çok kronik hastalığın ilişkili loji (hastalıkları ve ilintili etmenleri po- olduğu genlerin ortaya çıkarılmış pülasyon düzeyinde inceleyen bilim da- Genlere ve maruz kalınan çevresel et- olması. Oysa yapılan araştırmalar lı) araştırmacıları, giderek artan oran- menlere ilişkin bilgi birikimleri arasın- kronik hastalıkların oluşmasını da genetik etmenlerle ilgili araştırmala- daki bu uçurumu fark eden moleküler % 70-90 oranında genetik olmayan ra yöneliyor. İnsan Genom Projesi sü- epidemiyolog C. Paul Wild 2005 yılın- etmenlere bağlıyor. Üstelik genlerin recinde elde edilen genomik araçlar, bi- da yazdığı bir makalede, maruz kalınan bu kadar üzerine düşen sadece yoinformatik yöntemleriyle birlikte epi- çevresel etmenlerin değerlendirilmesin- kamuoyu değil, bilim dünyası da demiyologlara kronik hastalıkların ge- de metodolojik gelişmelerin gerektiğini çok daha öncelikli ve çok daha netik yönünü araştırma imkânı sağladı. vurgulamak amacıyla “ekspozom” kav- kapsamlı olarak genlerin hastalıklarla Genom düzeyinde ilişkilendirme çalış- ramını ortaya attı. Wild, ekspozomu do- ilişkisine odaklanmış durumda. maları (Genomewide association studi- ğum öncesi dönemden itibaren yaşam Bugün çevresel etmenlerin es, GWAS) belirli genlerin bir hastalığın boyu maruz kalınan etmenlerin (yaşam hastalıklarla ilişkilerini inceleyen oluşumundaki etkilerine ilişkin ipuçla- tarzlarından kaynaklı etmenler dahil) bir grup bilim insanı, rı veriyor. Ancak yapılan araştırmalara tamamı olarak tanımlıyor. kronik hastalıkların gerçek anlamda göre hastalıkla ilişkili olduğu düşünülen anlaşılabilmesi için tıpkı tüm gene sahip bireylerin hastalık belirtile- En önemli çevresel etkilerin belirlen- genetik bilgimizi inceleyen“genom” rini gösterme oranları genellikle düşük mesinin önündeki engellerden biri, epi- yaklaşımı gibi, maruz kaldığımız oluyor. Bu da gen-çevre ve aynı zaman- demiyoloji araştırmalarının çeşitli et- tüm çevresel etmenleri bir bütün da gen-gen etkileşimlerinin önemli ola- menler arasında bölünmüş olması. Epi- olarak ele alan bir“ekspozom” bileceğini düşündürüyor. demiyologlar çevresel riskleri araştırır- yaklaşımının benimsenmesi yönünde ken hava ve su kirliliği, diyet ve obezi- görüş birliği içinde. Gen ve genom araştırmalarındaki bu te, enfeksiyon türleri gibi belirli bir et- gelişmelere karşın, kişilerin maruz kal- men kategorisine odaklanma eğilimi dığı çevresel etkilerin nicel olarak de- gösteriyor. Oysa bu gibi etmenlerin hep- ğerlendirilmesini sağlayan, örneğin ha- sinin kronik hastalıklarda etkisi olabile- vadaki, sudaki, besinlerdeki ve insan vü- ceği için bunların ayrı ayrı değil hep bir- cudundaki kimyasalları ölçmeye yara- likte incelenmesi gerektiği düşünülüyor. yan teknikler konusunda 1970’lerden beri pek fazla gelişme sağlanamamış. Yeni Bir Çevre Tanımı Maruz kalınan çevresel etkilerin ölçü- mündeki en önemli eksikliklerden biri, Ekspozom yaklaşımının öncülerin- çevresel etmenleri çok kısa sürede top- den Stephen M. Rappaport ve Martyn T. lu olarak ölçebilecek yüksek girdi-çıktı- Smith çevresel etkilerin daha bütünleşik lı teknolojilerin (çok kısa sürede on bin- olarak değerlendirilebilmesi için, toksik lerce genin dizilimini ortaya çıkaran di- etkilerin vücuttaki önemli molekülleri, zi analizi robotları gibi) bulunmama- hücreleri ve fizyolojik süreçleri etkileyen sı. Bu durum epidemiyologları, kişile- kimyasallar yoluyla oluştuğunun fark rin maruz kaldıkları çevresel etmenle- edilmesi gerektiğini söylüyor. Bu bağ- ri kişilerin kendilerine sorarak, yani an- lamda çevreyi vücudun iç kimyasal or- ketler uygulayarak araştırmaya sevk et- tamı ve çevresel etkileri de bu iç ortam- miş. Ancak sıra dışı birkaç durum dışın- da bulunan biyolojik olarak etkin kim- da bu öz-raporlama yöntemi çevre-gen yasalların miktarı olarak tanımlanıyor. etkileşimlerini ortaya çıkarmada yeter- Dolayısıyla çevresel etkiler vücuda çev- reden, örneğin havadan, sudan ve besin- 81

Çevresel Etkilerin “Genom”u: Ekspozom Getty lerden giren kimyasallarla kısıtlanmayıp iltihap- Bir kısım araştırmacı aşağıdan-yukarıya bir yak- lar, oksidatif stres (reaktif oksijen türlerinin denge- laşımı benimseyerek, bireyin ekspozomundaki her siz olarak artması), lipid peroksidasyonu (yağların bir dış kaynaktan gelen kimyasalların çeşitli zaman- yakıldığı ve serbest radikallerin oluştuğu kimyasal larda ölçülmesine yönelik araştırmalar tasarlıyor. Bu süreç), enfeksiyonlar, bağırsak florasının (mikro- yaklaşım önemli etkilerin havayla, suyla ve beslen- organizmalar) etkinlikleri gibi birtakım doğal sü- meyle ilişkilendirilmesini sağlasa da çok fazla çaba reçler sonucu oluşan kimyasallar da çevresel etki- gerektiriyor ve iç kimyasal çevreye dair cinsiyet, obe- lere dahil ediliyor. Bu iç kimyasal çevre, iç ve dış zite, iltihaplar ve stres gibi etmenlerden kaynaklı un- kaynaklardaki birtakım değişimler, yaşlanma, en- surları gözden kaçırıyor. feksiyonlar, yaşam tarzı, stres, psikolojik etmenler ve önceden var olan hastalıklar gibi sebeplerle ya- Buna karşılık Rappaport ve Smith’in de benimse- şam boyu sürekli bir dalgalanma gösteriyor. diği yukarıdan-aşağıya yaklaşımı, bir bireyin kanın- daki tüm kimyasalların (ya da bu kimyasalların iş- Ekspozom Yaklaşımı lenmiş ürünleri veya etkileri) ölçüldüğü bir strateji Nasıl Uygulanacak öneriyor. Bu strateji her bir örnekleme zamanına ait tek bir kan örneği gerektirecek ve bireyin iç kimya- Ekspozom yaklaşımını savunan araştırmacılar sal çevresini yansıtacak. Önemli çevresel etkiler tes- arasında bu yaklaşımın en etkin biçimde nasıl uy- pit edildiğinde ise ek araştırmalarla bu etkilerin kay- gulanabileceği üzerine tartışmalar sürüyor. Genel nağı ve bu etkileri azaltma yöntemleri bulunabilecek. olarak insan ekspozomunu tümüyle karakterize et- mek zor görünüyor, ancak yine de yaşamın farklı Yukarıdan-aşağıya yaklaşımın mümkün olabil- dönemlerinde insan ekspozomuna dair birer “ens- mesi için, ekspozomun hastalığa sebep olduğu bi- tantane” yakalamak için çeşitli stratejiler geliştiri- linen en belli başlı toksik madde sınıflarının (reak- lebileceği düşünülüyor. tif elektrofiller, endokrin (hormon) bozucular, bağı- şıklık tepkilerini değiştiren maddeler, hücredeki al- gılayıcılara bağlanan maddeler ve metaller) bir pro- 82

<<< Bilim ve Teknik Ağustos 2011 filini içermesi gerekiyor. Bu maddelere maruz kalı- RADYASYON İç kimyasal ortam Ekspozom nıp kalınmadığı, kandan -ya doğrudan ölçümlerle STRES Ksenobiyotikler* Reaktif elektrofiller** ya da bu maddelerin fizyolojik süreçler (örn. meta- YAŞAM TARZI Yangı bolizma) üzerindeki etkileri ölçülerek- izlenebilir. Bu ENFEKSİYONLAR Önceden varolan Metaller süreçler kanda “damga” ya da biyoişaretçi olarak iş- İLAÇLAR hastalıklar Endokrin bozucular lev görebilecek ürünler oluşturuyor. Örneğin en ge- BESLENME Bağışıklığı etkileyen etmenler niş zehirli kimyasal sınıfını oluşturan reaktif elektro- KİRLİLİK Lipid peroksidasyonu Hücrelerdeki algılayıcılara filler, kanda genellikle ölçülemiyor. Ancak elektro- Oksidatif stres bağlanan proteinler fillerin metabolitleri (elektrofiller metabolize edil- Bağırsak florası dikten sonra ortaya çıkan ürünler) serumda sapta- nabilir ve elektrofillerin kandaki nükleofillerle, ör- Berkay Yılmaz neğin serum albüminiyle tepkimeleri olası işaretler oluşturabilir. Östrojen etkinliği endokrin bozucula- geliştirilebileceğini ve bunların çeşitli popülasyon- Ekspozomu belirlemek: rın takibinde kullanılabilir ve serumdaki biyoişaret- lar üzerinde uygulanabileceğini düşünüyor. Ekspo- Ekspozom, etkisi iç kimyasal ortama çiler yoluyla ölçülebilir. Bağışıklık tepkisini etkileyen zom kavramını ortaya atan Wild, ekspozomun sade- ulaşan tüm etmenleri ifade ediyor. maddeler serumda ölçülebilen kemokinlerin ve si- ce kısmen ortaya çıkarılmasının bile çok büyük ka- Şemada toksikolojik olarak tokinlerin üretimini tetikliyor. Hücre algılayıcıları- zançlar sağlayacağını söylüyor. önemli olan ekspozom na bağlanan kimyasallar, yüksek girdi-çıktılı tarama- kimyasallarının çeşitleri gösteriliyor. larla tespit edilebilen serum biyoişaretçilerinin üreti- Genom bilgisi düzeyinde ve kalitesinde ekspo- Bunlara ait“damga”lar ya da mini uyarıyor. Metaller, hormonlar, patojenlere özel zom bilgisine erişilmesi, genetik ve çevresel belirleyi- biyoişaretçiler bu etmenlerin tespit antikorlar ve hücrelerin stres durumunda salgıladığı cilerin bir arada incelenmesini ve kronik hastalıkla- edilmesini sağlayabilir. proteinler hâlihazırda ölçülebiliyor. Biyolojik açıdan rın oluşumunun çok daha iyi anlaşılmasını sağlaya- *Ksenobiyotik bir canlıda bulunan önemli çevresel etkilerin birikimi lenfosit gen ifade- cak. Bu da bu hastalıkların engellenmesi -ve tedavisi- ancak o canlı tarafından lerindeki değişimlerin ve DNA’daki kimyasal deği- için etkin bir bilgi birikimine kavuşulması, genel ola- üretilmeyen ve o canlıda bulunması şikliklerin (örneğin metilasyon) ölçülmesi yoluyla rak insan sağlığında ve yaşam kalitesinde önemli dü- beklenmeyen kimyasal maddeleri belirlenebilir. Dolayısıyla yukarıdan-aşağıya yaklaşı- zeyde iyileşme sağlanması anlamına geliyor. ifade ediyor. mıyla, ekspozomu karakterize edebilmek için çeşitli ** Reaktif elektrofiller genomik, proteomik ve metabolomik yöntemler kul- Ekspozom teknolojileri geliştirilirse her bireyin proteinlerle tepkimeye girerek protein lanılarak veri toplanabileceği öngörülüyor. kendi ekspozomunu takip edebileceği ve ekspozomu- yapısında bozulmaya yol açar. na dayanarak bireye önleyici stratejiler önerilebileceği Ekspozom Yaklaşımının Geleceği öngörülüyor. Bu anlamda ekspozomun, insan geno- “Rappaport, S. M., Smith, M. T.,“Environment and munun vaat etmiş ancak henüz başaramamış olduğu Disease Risks”, Science, Cilt 330, Sayı 6003, Ekspozomun karakterize edilmesinin önünde, kişiselleştirilmiş tıbbın önünü de açabileceği düşünü- s. 460-461, 22 Ekim 2010”kaynağından uyarlama DNA dizi analizi teknolojileri henüz çok ilkelken lüyor. Ekspozom araştırmacıları ekspozomun aynı za- başlayan İnsan Genom Projesi’nin başlangıçta kar- manda kaynağı çok eskilere dayanan gen-çevre tartış- şılaştığına benzer bir teknolojik zorluk var. Binlerce masına da açıklık getirebileceğini umuyor. bireyden alınan az miktarda kan örneğini işleyecek analitik sistemler gerekiyor. Ardışık kütle spektro- WKaiyldn,aCk.laPr., “Complementing the Genome with Smith, M. T., Rappaport S. M., “Building Exposure metrisi, gen ve protein çipleri, mikroakışkan sistem- an “Exposome”: The Outstanding Challenge Biology Centers to Put the E into “GxE” Interaction ler buna elverebilecek teknolojiler olarak öne çıkıyor. of Environmental Exposure Measurement in Studies”, ESnayvıir8o,nAmğeunsttaolsH2e0a0l9th. Perspectives, Yüksek girdi-çıktılı analiz cihazlarının geliştirilme- BsM.i1oom8le4ca7ur-kl1ae8rr5sE0&p, iAdPğermeuvsietoonlstoio2gn0y0”,,5CC.ialtn1c4er, SEapyiıd8em, iology, Cilt 117, si, ekonomik verimlilik ve hız açısından çok önemli. Rappaport, S. M., Smith, M. T., “Environment and sD. i4s6e0as-e46R1i,s2k2s”,ESkciimen2ce0,1C0i.lt 330, Sayı 6003, Ekspozom yaklaşımının temsilcileri bu teknolojik engelin aşılabilmesi için bu alanda önemli yatırımlar yapılması gerektiğini belirtiyor. Hatta tıpkı İnsan Ge- nom Projesi gibi, teknolojik altyapı kurulmasını ve ekspozoma ilişkin büyük miktarda veri toplanması- nı sağlayacak bir “İnsan Ekspozom Projesi” oluştu- rulması gerektiğini savunuyorlar. Smith, uluslarara- sı bir araştırma merkezleri grubunu içerecek böyle bir projeyle, İnsan Genom Projesi’ndeki “dizi anali- zi robotları”nın ekspozom versiyonu olacak cihazlar 83

Abdurrahman Coşkun Hücre Zarı 350 yıldır yapılan sayısız araştırma, yaşamın yapısal ve işlevsel birimi olan hücrenin son derece karmaşık yapılara ve işlemlere ev sahipliği yaptığını ortaya koyuyor. Ancak mikroskop altında görebileceğimiz bu minik dünyada aynı anda binlerce biyokimyasal tepkime, zincirleme olarak hiç durmadan devam ediyor. Bunlar yaşamın tepkimeleri. Bu tepkimeler için sürekli dışarıdan madde alınması ve atık ürünlerin uzaklaştırılması gerekiyor. Böyle etkin işleyen bir yapının etrafının açık, dış etkilere karşı korunmasız olması elbette beklenemez. Derisi olmayan bir hayvan, duvarları olmayan bir ev, kaportası olmayan bir otomobil olmadığı gibi etrafı zarla çevrili olmayan bir hücre de yok. Ancak hücre gibi karmaşık bir yapıyı çevreleyen zarın sadece basit bir bariyer olması da düşünülemez. Hücreye kimliğini kazandıran zar, hücreyi koruma ve bütünlük sağlama işlevinin ötesinde yüksek bir organizasyona ve çok çeşitli başka işlevlere sahip. Hücre Zarı re (1 nanometre = 1 milimetrenin Zar sadece hücreyi korumak- milyonda biri) civarında. Bu ne- la kalmaz, aynı zamanda her Bir yapının hücre olabilme- denle ışık mikroskobuyla görmek türlü gereksinimi için dış dünya si için ilk şart genetik malzeme- mümkün değil, ancak elektron ile iletişim kurarak gerekli mad- nin varlığı, ikincisi de etrafının mikroskobuyla görüntülenebilir. de alışverişini de sağlar. Hücre bir zarla çevrili olmasıdır. Zarın zarı hiçbir zaman sabit bir du- kalınlığı sadece 7,5-10 nanomet- var gibi değildir. Son derece di- namik bir yapıdır ve gereksi- Sinir hücrelerinin uzantılarını SPL nimler doğrultusunda bu yapı- çevreleyen miyelin tabaka. ya sürekli bazı maddeler eklenir Sfingomiyelin adlı ve çıkarılır. lipit bakımından zengin olan bu tabaka, sinir hücrelerinde Hücre zarı temel olarak li- sinyallerin kaybolmadan pitlerden (yağ) ve proteinlerden hızla iletimine yardımcı olur. oluşur. Lipitler zarın esas yapısı- nı oluşturur ve çift tabaka halin- 84 dedir. Proteinler ise lipit tabaka- nın hem yüzeyinde hem de için- de bulunur ve zarın işlevsel bi- rimlerini oluştururlar. Zardaki protein ve lipit mik- tarı farklı hücrelerde farklılık gösterir. Örneğin mitokondrinin iç zarında protein miktarı hayli yüksekken, sinir hücrelerini çev- releyen miyelin tabakası için bu- nun tersi geçerlidir.

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Zar Mimarisi Hücre zarı hem koruyucu hem de işlevsel bir ya- SPL pıya sahiptir. Böyle bir yapının sadece bir lipit ve pro- tein yığını şeklinde olması elbette düşünülemez. Zarı Zarda sadece lipitler ve proteinler değil, az Hücre zarında kontrollü oluşturan yapılar hücrenin tüm iç ve dış gereksinim- da olsa şekerler de bulunur. Şekerler ve yağların pasif geçiş. lerini karşılayacak şekilde organize olmuştur. bir araya gelerek oluşturduğu yapılara glikolipit- Zar yapısında bulunan protein ler, şekerlerle proteinlerin bir araya gelerek oluş- yapılı bir kanal ilgili Zarın hücre içine bakan kısmı ile hücre dışına ba- turduğu yapılara da glikoproteinler denir. Zarda maddenin hücre dışından kan kısmı birbirlerinden farklıdır. Dolayısıyla zarı hem glikolipitler hem de glikoproteinler bulunur; (yüksek derişimli) oluşturan iki tabaka aynı değildir. Dış ve iç yüzeyler- bu yapıların şeker birimleri zarın dış yüzeyinde çı- hücre içine (düşük derişimli) de farklı lipitler bulunur. Hücre içi ve hücre dışı or- kıntı yapar. geçişini sağlar. tamlar farklı olduğundan zarın iki yüzünün farklı ol- ması da beklenen bir durumdur. Zarın farklı yüzle- ri iki taraftaki farklı olayları algılayabilecek ve onlara yanıt verecek şekilde gelişmiştir. Lipitler gibi proteinlerin de zar içinde homojen bir şekilde dağılması beklenemez. Proteinler zarın iç ve dış yüzeyine dağılmış durumdadır. Zarın içine yerleşen proteinlerin bazıları kısmen zarın içinde gö- mülü iken diğerleri zarın kesitini boydan boya geçer. Hatta bazı proteinler zarın kesitini birkaç kez boy- dan boya geçer. Zar içinde kısmen gömülü olan pro- teinler dışarıya veya içeriye çıkıntı yapar. Zarı boy- dan boya geçenler ise her iki tarafta da çıkıntı yapar. Fosfolipitler Hücre Zarında Madde Geçişi Hücre zarında bulunan lipitler ağırlıklı olarak fos- Hücre zarı seçici geçirgendir. Madde geçişi bel- folipit denilen yapılardan oluşur. Fosfolipitleri omur- li kurallara göre gerçekleştirilir. Zardan madde ge- galarına göre iki temel gruba ayırabiliriz: Gliserofos- çişi temel olarak iki ana prensibe göre gerçekle- folipitler ve sfingofosfolipitler. Gliserofosfolipitlerde şir. Enerji harcanmadan gerçekleşen pasif geçiş ve omurgayı gliserol adı verilen bileşik oluştururken, enerji harcanarak gerçekleşen aktif geçiş. sfingofosfolipitlerde omurgayı sfingozin oluşturur. Aktif geçiş özellikle yüksek derişime, yani dü- Hücre Zarındaki Gliserofoslipitler: şük derişimli ortamdan yüksek derişimli ortama Fosfatidilkolin geçişin gerekli olduğu durumlarda görülür ve Fosfatidilserin enerji harcanır. Bu amaçla pompalar kullanılır. Fosfatidilinozitol Fosfatidiletanolamin Pasif geçişte ise yüksek derişimli ortamdan dü- Fosfatidilgliserol şük derişimli ortama doğru kendiliğinden, ama Sfingofosfolipitler özellikle sinir hücrelerini çev- kontrollü bir geçiş söz konusudur. releyen miyelin tabakada bol miktarda bulunur. Sfingomiyelin adlı fosfolipit, miyelin tabakada sinir Ancak maddelerin hücre içine alınmasında ve lifleri için ideal bir yalıtım sağlayarak sinyal iletimi- hücre dışına gönderilmesinde bu taşıma şekil- ni hayli kolaylaştırır ve sinyal kaybını en aza indirir. leri dışında farklı yöntemler de kullanılır; özellik- Zarın iç ve dış tabakasında fosfolipitlerin yer- le pompalar ve kanallarla alınamayacak kadar bü- leşimi farklılık gösterir. Örneğin fosfatidilkolin ve yük olan yapılar için. Böyle büyük yapıların hüc- sfingomiyelin genellikle zarın dış yüzeyinde bu- reye alınmasına endositoz, hücreden dışarıya ve- lunurken, fosfatidilserin ve fosfatidiletanolamin iç rilmesine ise ekzositoz denir. Endositoz ve ekzosi- yüzeyinde bulunur. tozda taşıma, hücre zarının bir kısmının ve çok sa- yıda farklı molekülün işbirliği ile gerçekleşir. 85

Hücre Zarı Hücre Zar Lipitleri Zarın temel yapısı lipitlerden olu- Hücre dışı sıvı şur ve lipitler suyu sevmez. Oysa zarın hem iç hem de dış yüzeyi suyla temas Karbonhidrat Çekirdek Sitoplazma halindedir. Bu sorun zar yapısında kul- Glikoprotein lanılan özel lipitlerle aşılmıştır: Fosfoli- Globular protein= pitler. Fosfolipitlerin baş kısmı kimya- sal olarak suyla etkileşmeye eğilimli iken Küresel protein Protein kanalı (Taşıyıcı protein) kuyruk kısmı yağlarla etkileşmeyi ter- Kolestrol Çift katlı fosfolipit tabaka cih eder. Yani aynı molekülün bir bölü- mü suyla diğer bölümü yağlarla etkile- Glikolipit şime girer. Hücre zarındaki fosfolipitler Yüzey proteini başları dışarıya, kuyrukları birbirine ba- Integral= Bütünleşik kacak şekilde çift tabakalı bir yapı oluş- Çevresel protein turur. Hücrenin hem içi hem de dışı su- Alfa-heliks protein Fosfolipit lu ortam olduğundan fosfolipitlerin bu (Bütünleşik) yönelişi zarın sulu ortamda bulunması- nı ve işlevlerini yerine getirmesini kolay- laştırır. Hidrofilik (suya meyilli özellikteki) baş kısım Hidrofobik (sudan kaçınan özellikteki) kuyruk kısmı Zarın yapısında bulunan fosfolipitler wikipedia tek tip değildir. En basit canlılarda bile yüzlerce farklı hücre vardır ve her hücre Şekilde hücre zarının ve fosfolipit çift tabakasının yapısı görülüyor. kendi alanında uzmanlaşmıştır. Bu den- deyken, hücre içinde potasyum iyonları derilecekse, önce A hücresi bir mesaj- li farklılık gösteren hücreleri çevreleyen daha yüksek düzeydedir. Sodyum iyon- cı molekül veya daha büyük yapıda bir zarlarda tek tip fosfolipitle farklı şartlar- ları çeşitli nedenlerle hücre içine geçin- madde sentezler ve hücre dışına salgı- da farklı işlevleri gerçekleştirmek müm- ce iki ortam arasındaki iyon dengesi bo- lar. Salınan madde ancak kendisini tanı- kün değildir. Hücrelerin tiplerine ve iş- zulur. Bu durumda sodyum iyonlarının yan bir hücre ile etkileşime girebilir. Bu levlerine göre zarlar farklı fosfolipitler- hücre dışına atılması gerekir. İşte bu- da hücre yüzeyindeki almaçlar sayesin- den oluşmuştur. Öte yandan zarda sade- nun için pompa işlevi gören proteinle- de mümkün olur. Almaçların tahrip ol- ce fosfolipitler değil başka tür lipitler de re gereksinim vardır. Sodyum iyonları- ması veya çeşitli hastalıklarda görüldüğü bulunur. Hücrenin işlevine göre lipit bi- nın kendiliğinden dışarı atılması müm- gibi yapılarında değişim oluşması, hüc- leşimi de değişir. kün değildir, çünkü dışarıdaki derişim renin çevrede olup bitenlerden haberdar daha yüksektir ve yüksek derişime karşı olmasını engeller. Hücrenin işlevine gö- Zar Proteinleri kendiliğinden geçiş olamaz. O durumda re çok farklı almaçları olabilir, dolayısıy- sodyum potasyum pompası devreye gi- la hangi tür almaçta sorun varsa hücre o Hücrenin canlılığının devam edebil- rer ve bu pompa üç sodyum iyonunu dı- almaçla ilgili sinyali alamaz. mesi için hücre içi ve hücre dışı ortamlar şarı atarken iki potasyum iyonunu içeri Zar proteinlerinin bir kısmı hücreler arasındaki farkın korunması gerekir. Bu alır. Benzer şekilde işlev gören çok sayı- arası bağlantıların kurulması için gerek- da zar proteinlerinin işlevleriyle müm- da başka pompa da vardır, örneğin kal- lidir. Bu bağlantılar hücrelerin adeta sos- kündür. Eğer zar yapısında proteinler ol- siyum pompası ve mide hücrelerindeki yal topluluklar olmasını sağlayan önemli masaydı sadece lipit tabakasının iki or- proton pompası. unsurlardır. Bu bağlantıların sağlam ol- tam arasındaki farkı sürdürmesi müm- Hücreler arasındaki bilgi alışverişinin ması hücrelerin geleceği açısından çok kün olmazdı. Bu nedenle zar yapısın- ve iletişimin sürdürülmesinde zar pro- önemlidir. Örneğin kanserli hücreler da farklı işlevleri olan çok sayıda prote- teinlerinin önemli işlevi vardır. Bu işle- başka dokulara yayılmak istediklerinde in vardır. Zar proteinlerinin pompa, ka- vi gören proteinler almaçlardır ve hücre- öncelikle bu bağlantıları koparmaya ça- nal, almaç gibi çok sayıda yaşamsal işlevi nin detektörleri gibi işlev görürler. Böy- lışırlar. var. Zar yapısındaki pompalar iyonların lece hücre, etrafında olup bitenden ha- Kuşkusuz zar proteinlerinin işlevle- ve diğer moleküllerin hücre içi ve hücre berdar olur ve duruma göre tepki verir. ri sadece bunlarla sınırlı değil, ancak bu dışı ortamlar arasında farklı derişimler- Hücreler arasındaki haberleşme kimya- bilgiler bile zardaki proteinlerin yaşam- de olmasını sağlar. Örneğin hücre dışın- sal maddelerle gerçekleşir. Örneğin A sal öneme sahip olduğunu göstermeye da sodyum iyonları daha yüksek düzey- hücresinden B hücresine bir mesaj gön- yeterli. 86

Hücre Zarı Akışkandır <<< Bilim ve Teknik Ağustos 2011 lar arasındaki dengesizliklere dayanabilmeli, hatta Bildiğimiz tüm koruyucu bariyerler katı- düzenleyici olmalıdır. Bu nedenle zarın akışkanlı- Doç. Dr. Abdurrahman dır. Evlerin duvarları, arabaların kaportası, giy- ğı belli bir düzeyde tutulmalıdır. Akışkanlık fazla Coşkun, 1994 yılında diğimiz elbiseler ve daha pek çok koruyucu ba- ise yapının dağılma riski vardır, akışkanlık azalır- Erciyes Üniversitesi Tıp riyer, hepsi katı. Organizasyonu ve işlevleriy- sa da yapının esnekliği azalır. Zarın akışkanlığı art- Fakültesi’nden mezun le çok ilginç özelliklere sahip olan hücre zarı- tığı zaman su moleküllerinin ve diğer küçük mole- oldu. 2000 yılında nın yapısı ise şaşırtıcıdır. Hücre zarı katı değil sı- küllerin hücreye geçişi artar ve bunun önlenmesi biyokimya ve klinik vıdır ve akışkan bir yapıdadır. Hücre zarı, içinde gerekir. Dolayısıyla akışkanlığı düzenleyen bir sis- biyokimya uzmanı, proteinlerin yüzdüğü bir fosfolipit denizi gibidir. teme gereksinim vardır. Bu gereksinimi kolesterol 2003 yılında yardımcı Bu yapıya sıvı mozaik yapı denir. Ancak bu sıvı ya- adlı molekül karşılar. Zar fosfolipitleri arasına yer- doçent ve 2009’da pı korumasız ve desteksiz değildir. İçeriden hücre leşen kolesterol, akışkanlığı düzenlemede önem- doçent oldu. Uluslararası iskeleti denen, çok organize bir yapıyla desteklenir. li rol oynar. hakemli dergilerde Yapısının sıvı olması zara büyük esneklik kazandı- yayımlanmış 32 rır ve şekil değişimi hayli kolay gerçekleşir. Ancak Hücre zarı daha pek çok yönüyle şaşırtıcı özel- makalesi var. Özel olarak şekil değişimi sadece zarın sıvı olması sayesinde likler sergiliyor. Örneğin zarın akışkan olduğu bi- laboratuvarda kalite değil zarın hücre iskeleti ile eşgüdümlü olarak ha- lindiği halde yüzeyindeki fosfolipitlerin dağılımı kontrol, standardizasyon reket etmesiyle mümkün olur. Yoksa zarın parça- homojen değil. Bazı bölgelerde o bölgenin işlevine ve protein biyokimyası lanması ve hücrenin dağılması işten değildir. göre fosfolipitlerin bir çeşidi daha yoğun bulunabi- konularında araştırmalar liyor. Benzer şekilde zar proteinlerin bir kısmı ser- yapıyor. Halen Acıbadem Hücre zarının akışkan olması işlevsellik açısın- bestçe dolaşabiliyorken diğer bir kısmı yine zar ta- Labmed Klinik dan büyük kolaylıklar sağlamakla birlikte berabe- rafından neredeyse sabitlenmiş durumda. Laboratuvarları’nda klinik rinde ciddi sorunlar da getirir. Akışkan olan yapı- biyokimya uzmanı ve ların bütünlüğünü korumak katı yapılarınkini ko- Zar Hücreye Özgü Değil Acıbadem Üniversitesi rumaktan daha zordur. Hücre içi ve hücre dışı or- Tıp Fakültesi Biyokimya tamlar birbirlerinden son derece farklıdır ve zar bu Zar denince ilk akla gelen hücreyi çevreleyen Anabilim Dalı’nda öğretim ortamların arasında yer alır. Yani dış ve iç ortam- zar olsa da aslında hücre zarı hücrede bulunan top- üyesi olarak çalışıyor. lam zar miktarının % 5’ten azını oluşturur. Ge- ri kalan zarlar hücrenin içindedir. Bunlar organel Almaçlar. (Solda) zarlarıdır. Hücre zarını kabaca bir evin duvarları- Zarda bulunan ve hücrenin na benzetebiliriz. Ama evlerin sadece dışı duvarla çevrede olup bitenleri algılamasını çevrili değildir. İçinde de duvarlar vardır. Hücreyi sağlayan özel proteinlerdir. de bir ev gibi düşünebiliriz. Çok sayıda organel, ör- neğin içinde genetik malzemenin saklandığı çekir- dek, enerji üretim merkezleri olan mitokondriler ve sentezlenen proteinleri gidecekleri yere yönlen- diren golgi kompleksi tıpkı hücrenin bütünü gibi zarla çevrilidir. Hatta bazı organeller çift zarla çev- rilidir. Örneğin çekirdeğin ve mitokondrilerin çift zarı vardır. Bunlar hem koruyucu bariyerler, hem de işlevsel yapılardır. Görüldüğü gibi hücre zarı sadece basit bir ba- riyer değil, son derece dinamik ve işlevsel bir ya- pı. Toplam kalınlığı 10 nanometreyi geçmeyen bu dünya hakkında bilmediğimiz çok şey var. Zar hakkında bilgilerimiz arttıkça başta şeker hastalı- ğı ve kanser olmak üzere çok sayıda hastalıkla da- ha etkin mücadele etme imkânına sahip olacağız. KAalbyenrat,kBla.,rJohnson, A., Lewis, J., Raff, M., David, L. N., Michael, M. C., Lehninger Roberts, K., Walter, P., Molecular Biology Principles of Biochemistry, 5. Basım, 2008. of the Cell, 5. Basım, Garland Science, SPL Taylor and Francis Group, 2008. 87

Hüseyin Gazi Topdemir Hipparkhos ve Trigonometrinin Doğuşu Hipparkhos Grek bilim anlayışının sürdürüldüğü bir bilim ve kültür *Yer evrenin merkezindedir. merkezi olan İskenderiye’de MÖ 200-30 yılları arasında, ön- *Gökcisimleri çembersel yörüngelerde ve sabit hızlar- 88 ceki dönemlerle kıyaslandığında belirgin bir yavaşlama gö- la dolanırlar. rülse de hâlâ önemli bilimsel çalışmalar yapıldığı gözlen- *Gökcisimlerinin hareketlerindeki düzensizlikler dış- mektedir. Bilim tarihçilerince Geç İskenderiye Dönemi ola- merkezli ve çembermerkezli modellerle açıklanabilir. rak kabul edilen MÖ 200-MS 200 yılları arasında özellikle Bir bütün olarak ele alındığında ve Aristarkhos’un (MÖ astronomi, matematik, coğrafya ve tıp konularında dikkate 310-230) daha önce kurmuş olduğu Güneş merkezli evren değer gelişmeler kaydedilmiştir. Hipparkhos da bu konu- sistemiyle karşılaştırıldığında geri bir adım olarak görünse larda çalışmış bir bilim insanıdır ve bu nedenle bilimsel ça- de, Hipparkhos’un astronomi için çok önemli ve kalıcı kat- lışmalarını üç başlık altında incelemek uygun olur. kıları vardır. Bunlar hem kuramsal hem de pratik yenilikler içermektedir. Daha önce Apollonios tarafından geliştirilmiş Konikler olan dışmerkezli ve çembermerkezli geometrik modelleri Hipparkhos İskenderiye’de yetişmiş önemli birkaç ast- kullanan Hipparkhos’un katkılarından biri, gökcisimlerinin ronomdan birisidir. Astronomiye değişik alanlarda katkıla- hareketlerini açıklamak için geliştirilmiş bu geometrik mo- rı olduğundan, çalışmalarını birkaç gruba ayırarak incele- dellere, gözlemlere dayanan sayısal verileri dâhil etmesidir. mek gerekmektedir: Bu katkılarından dolayı Hipparkhos trigonometrinin kuru- Gözlem Araçlarıyla İlgili Çalışmaları: Hipparkhos astro- cusu kabul edilmiştir. nomi çalışmalarının temelinin güvenilir gözlem araçlarıyla yapılan gözlem kayıtları olduğunu bildiğinden, çok sayıda Ekinoksların Presesyonu gözlem aracı yapmıştı. Hipparkhos’un, çok kesin olmamak- Ekinoksların presesyonu, Yer’in dönme ekseninin çok yavaş bir koni hareketi la birlikte, Rodos’ta bir gözlemevi kurduğu da söylenmek- yapmasıyla oluşur ve bu hareketin sonucu olarak ılım noktaları (ekinoks) doğuya tedir. Yıldızların doğuş ve batış zamanının hesaplanmasın- doğru hareket eder. Hareketin periyodu 25.868 yıldır. da, Ptolemaios tarafından dioptra adı verilen bir gözlem aracı kullanmıştır. Hipparkhos aynı zamanda düzlemküre- sel usturlabı icat etmiştir. Gözlem Kayıtları: Astronomiyle ilgilenmesi bir gece gökyüzünde Akrep Takımyıldızı’nda daha önce bilinme­ yen bir sabit yıldız keşfetmesiyle başladı ve bu keşfinin pe- şinden giderek bir yıldız kataloğu hazırladı. Ölünceye ka- dar 850 kadar yıldı­zı kataloglamayı, enlem ve boylamla- rını belirlemeyi başaran Hipparkhos, yıldızları parlaklıkla- rına göre sınıflandırma yöntemini de geliştiren bilgindir. Gözlem kayıtlarını kendisinden 150 yıl önce yaşamış olan Timocharis’in kayıtlarıyla karşılaştıran Hipparkhos sonuçta Yer’in dönme ekseninin çok yavaş bir koni hareketi yapma- sı nedeniyle oluşan ekinoksların presesyonunu (gece-gün- düz eşitliğinin gerilemesi) keşfetti. Evren Sistemi: Hipparkhos yeni bir astronomi siste- mi kurmuştur. Sistemi Yer merkezlidir. Bu sistemin farklı- lığı, gezegen hareketlerini açıklamak için, ünlü geometri- ci Apollonios’un (MÖ 262-190) geliştirdiği dışmerkezli ve çembermerkezli hesaplama modellerini kullanmasıdır. Hipparkhos sistemini üç ilkeye dayandırmıştır:

>>> Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Yaşam Öyküsü Ekinoks ve Dönence Hipparkhos’un kurduğu Yer merkezli ev- Ekinoks: Güneş ışınlarının ekvatora dik gelmesi sonucu ren modeli daha sonra Ptolemaios tarafın- Kaynaklarda kendisinden Antik Çağ’ın aydınlanma çemberinin kutuplardan geçmesi ve gündüz ile dan tamamlanmış ve yıllarca kullanılacak bir en önemli astronomlarından gecenin eşit olması durumu. Yılda iki kez tekrarlanır. Kuzey model haline getirilmiştir. Bununla birlikte biri olarak söz edilen Hipparkhos yarıkürede yaklaşık olarak 21 Mart ilkbahar ekinoksu, 23 Eylül Hipparkhos dışmerkezli ve çembermerkez- MÖ 190 yılında İznik’te doğdu, sonbahar ekinoksudur. Güney yarıkürede yaklaşık olarak 21 Mart li modelleri kullanarak Ay’ın ve Güneş’in ha- ancak yaşamının büyük kısmını sonbahar ekinoksu, 23 Eylül ilkbahar ekinoksudur. reketlerini açıklamıştır. Bu çalışması esas iti- Rodos’ta geçirdi. Dönence: Yeryüzüne, Güneş ışınlarının yılda iki kez dik açı ile bariyle bir örnek oluşturmayı amaçlamakta- Matematiksel bir bilim olan geldiği, sıcak kuşağın kuzey ve güney sınırlarını oluşturan ve dır. Çünkü eğer Ay’ın ve Güneş’in hareketle- astronominin gelişmesine ve ekvatorun 23° 27’ kuzey ve güneyinden geçtiği varsayılan iki ri, yani gökyüzünde gözlemlenen görünüm- trigonometrinin kurulmasına temel enlemden her biri. Bu iki enlem arasındaki bölgeye tropikal lerin geometri aracılığıyla açıklanması başa- katkılar yaptı. Matematik ve kuşak denir. Bu enlemlerden yeryüzünün kuzey yarısında olanına rılırsa, benzer yoldan diğer gökcisimlerinin astronomi konusunda yaygın bir ünü Yengeç Dönencesi, güney yarısındakine de Oğlak Dönencesi hareketlerinin açıklanması da o ölçüde ko- olmasına karşın, hayatı hakkında çok adı verilir. 21 Haziran’da Güneş ışınları Yengeç Dönencesine dik laylaşacak ve sıradanlaşacaktır. Sistemin en az şey bilinmektedir. Hayatına ilişkin gelir. Bu gün, yeryüzünün kuzey yarısında yaz, güney yarısında büyük sıkıntısı yörüngelerin çember olma- bilinenlerin büyük kısmı da da kış başlangıcı olarak sayılır. Bugünden sonra yeryüzünün sıyla ilgilidir. Eğer yörünge çemberse, o za- MS 2. yüzyılda yaşamış ünlü astronom kuzeyinde günler kısalmaya, güneyinde ise uzamaya başlar ve man örneğin Güneş’in bazen yere yakınlaş- Ptolemaios’un ikincil kaynaklara bunaYaz Gündönümü adı verilir. Benzeri biçimde, Güneş ışınlarının mış bazen de uzaklaşmış gibi görünmeme- dayanarak verdiği bilgilerdir. Oğlak Dönencesi’ne dik geldiği 21 Aralık, kuzey yarıkürede kış, si gerekir. Model ile gökyüzündeki görünü- Bu bilgilere göre Hipparkhos pek çok güney yarıkürede de yaz başlangıcıdır. mün uyuşmazlığını araştıran Hipparkhos, astronomi gözlemi yapmış, Dioptra sorunun yörüngenin dışmerkezliliğinin ke- başlangıçta İskenderiye’de önemli sin şekilde belirlenememesinden, yani mer- bir araştırma merkezi olan Müze’de kezde bulunan Yer’in merkezin dışına ne ka- gözlemlerini sürdürmüş, ancak dar kaydırılması gerektiğinin doğru hesapla- daha sonra kendi yaptığı gözlem namamasından kaynaklandığına karar ver- araçlarıyla bağımsız çalışmıştır. miş ve bu sorunu mevsim farklarından yarar- Günümüze kadar ulaşan hacimli lanarak çözmüştür. çalışması, MÖ 3. yüzyılda yaşamış Aratus’un astronomi Eğer yörünge daireyse, daire dört eşit konusundaki çalışmasının yorumu parçaya bölündüğünde, her biri 90 derece olan Eudoksos’un ve Aratus’un olan dört yay elde edilir. Hız da sabit kabul Phainomena’sı Üzerine edildiğine göre, bu durumda gezegenin her adlı kitabıdır. Hipparkhos’un yayı eşit sürede kat etmesi gerekir. Toplam astronomik takvim, optik, aritmetik, daire 360 derece olduğuna göre, demek ki coğrafya ve astroloji konularında Güneş Dünya’nın çevresinde 365 günde do- kaleme aldığı çalışmalarıyla, Kendi lanarak, 360 derecelik bir yayı tamamlamak- Ağırlığıyla Aşağı Düşen Nesneler Üzerine tadır. Yarım daireyi de, örneğin ilkbahar eki- adlı kitabı kayıptır. Ptolemaios, kendi noksundan sonbahar ekinoksuna kadar olan astronomi çalışması Almagest’te ileri yay parçasını 182,5 günde tamamlamalıdır. sürdüğü düşüncelerini temellendirmek Oysa Hipparkhos bu yarı dairenin Güneş ta- için geniş çapta Hipparkhos’un rafından 187 günde tamamlandığını göz- çalışmalarını kullanmıştır. Büyük ölçüde lemle belirliyor. Öyleyse geri kalan yarım da- düşüncelerinden yararlandığı için ire yayının da 178 günde kat edileceği açık- de kitabında Hipparkhos’u defalarca tır. Her iki durumda da 4,5 günlük bir gecik- “çalışkan”ve“hakikat aşığı”bir bilgin me var demektir. Bu gecikmenin olabilmesi olarak nitelendirmiştir. Hipparkhos için Yer’in merkezden ne kadar kaydırılması MÖ 120 yılı civarında Rodos’ta ölmüştür. gerektiğini hesaplayan Hipparkhos, sonucu 4 derece olarak hesaplıyor. Güneş ilkbahar ekinoksundan sonbahar ekinoksuna kadar olan yayı 187 günde kat etmektedir. Dünya’nın çevresini ise 365 gün- de dolandığına göre, şu orantı kurulabilir: 365 günde 360o 187 günde Xo X = 184o 89

Hipparkhos ve Trigonometrinin Doğuşu <<< SPL parkhos, bir kirişler cetveli veya tablosu ha- zırlanması gerektiğini anlıyor. Böylece yarıça- pı 3,438 birim olan standart bir çembere da- yalı bir trigonometrik kiriş tablosu hazırlıyor ve kullanıyor. Hazırladığı kirişler tablosu, lo- garitma tablosunun aynısıdır; nasıl ki bir açı- nın kotanjantı, tanjantı, kosinüsü ve sinüsü logaritma tablosu yardımıyla kolayca bulu- nabilmektedir, kirişler tablosu da aynı amaca hizmet edecek şekilde hazırlanmıştır. Ancak bu çalışması kayıptır ve böyle bir çalışmanın varlığını Ptolemaios bildirmektedir. Aslında, Hipparkhos’un Ay’ın yörüngesinin dış mer- kezliliğine ilişkin hesaplamalarına dayandırı- lan yeni varsayımlar da bu çalışmasından tü- retilmektedir. Çünkü Hipparkhos bu hesapla- mayı düzlem trigonometriyi kullanarak ba- şarmıştır. O halde 4 derecelik bir fazlalık var demek- Hipparkhos’un Hipparkhos’un tir. Bunu da ikiye bölersek 2 derece elde ede- Matematik Çalışmaları Coğrafya Çalışmaları riz. Öyleyse Yeryüzü, Güneş’in yörünge merke- zinden ilkbahar-sonbahar çizgisine göre 2 de- Hipparkhos, bir daireyi 360, çapı da 120 Hipparkhos aynı zamanda coğrafyayla da rece kaydırılmış olmalıdır. Güneş yaz dönence- eşit birime bölen ve bunu sistematik olarak ilgilenmiştir. Matematik coğrafyanın kurucu- sinden kış dönencesine gelene kadar 184,625 kullanan ilk kişidir. Bu nedenle trigonomet- sudur. İlk defa kentlerin yerlerini belirlemek, gün geçmektedir. Yine aynı hesaba göre: rinin kurucusu olarak bilinir. Hipp­ arkhos’un yani yeryüzünde konum belirtmek için en- ilgisi büyük oranda daireler ve kirişler üze- lem ve boylam derecelerini kullanmıştır. Bu- 365 günde 360o rinedir. Hatta bu konuda on iki ciltlik bir ki- günkü anlamda Dünya’yı 360 boylam ve 180 184,625 günde Xo tap yazmıştır. Hipparkhos yukarıda değinil- enlem derecesine bölmüştür. Ayrıca Dünya’yı diği üzere, bu bilgiler­i astronomiye de uygu- yedi iklim bölgesine ayıran da odur. Yakın za- X = 182o olur. Öyleyse Yer, Güneş’in yörün- lamıştır. Benzer şekilde açıların yaylarla değil manlarda, Hipparkhos’un belirlediği en uzun ge merkezinden yaz-kış çizgisine göre 1 dere- kirişlerle ölçülmesi gerektiğini ileri süren de gün süresinin karasal enlem dizileri için belir- ce kaydırılmış olmalıdır (182-180 = 2; 2/2 = 1). odur. Bu yaklaşımı matematik tarihinde çok lenen özel değerlerinin, küresel trigonomet- önemli bir başlangıcı, yani trigonometrinin ri ile hesaplanan değerlere çok yakın olduğu- Buna göre daire merkezi ile Yer arasında- doğuşunu oluşturması bakımından değerli- nun görülmesi de onun bu konudaki başarı- ki mesafe 1/24 çap kadar olur. Bu da Güneş’in dir. Diğer taraftan açıları kirişlerle ölçmek bir sının açık bir kanıtı olmuştur. dışmerkezliliğidir. problemi de beraberinde getirmektedir. Ki- rişlerin uzunluğu nasıl bilinebilir? Bazı kiriş- Hipparkhos gün­ ümüzden 2000 yıl kadar Bütün bunlara karşın Hipparkhos’un ast- lerin uzunluğunun hesaplanması kolay, ba- önce Ay takvimine göre bir ayın uzunluğunu ronomi alanındaki başarısı hem Ptolemai- zılarının ise zordur. Eğer açılar kirişlerle ölçü- da aslından bir saniye farkla hesaplayabilmiş- os öncesi Grek astronomisinin niteliğinin ye- lecekse, her derecenin karşısındaki kirişin bi- tir. O zamanki imkânlar göz önü­ne alındığın- terince bilinmemesi hem de Hipparkhos’un linmesi gereklidir. Bu durumu fark eden Hip- da bu oldukça şaşırtıcı bir sonuçtur. metinlerine doğrudan başvurulamaması ne- deniyle astronomi tarihçileri arasında tartış- JtECKoodranto.yhewNnes,aeoCA,kroMel.,patt“re.aHrJ.nK,iipTocpaheanretrogRcrehiee,uvsToso”hl,ufoNttmiheoewnsoW,DnDoi&ocrltvdiGeofrnra,aol1emr9,y91Ao09f.n7S0tci.qieunittyific Biography, malı bir konu olmaya devam etmektedir. Bu- NFoonrttahn, aJ.,PTrhesesF, 1on99ta4n.a History of Astronomy and Cosmology, nunla birlikte Hipparkhos’un Babil astrono- SPeorptüözle,rSB.,iMlimateKmitaatpiğlainrı,A1y9d9ı6n.lık Dünyası, TÜBİTAK misinde kullanılan aritmetik yöntemi kul- Toomer, G. JC. “.HGiipllpesaprcieh,uCs”h,aDrliecstioSncrairbynoefr’SscSieonntsi,fi1c9B7i8o.graphy, landığı görüşü son zamanlarda bilim tari- Ed. Charles UTanraith,iY, N., Bobilieml 2T0a0r1i.hi, Pegem, 2008. hi çalışmalarında öne çıkmaya başlamıştır. Topdemir, H. G. ve Anlaşılan, Hipparkhos kendisinden çok ön- Unat, Y., Astronomi ce Babil’de elde edilen astronomi verilerini büyük ölçüde kullanmış, bundan dolayı hem Babil astronomisinin gözlem kayıtlarının ve araştırma yöntemlerinin doğrudan Grek bi- lim dünyasına aktarılmasında etkin rol oyna- mış, hem de Babil ve Grek astronomisinin ba- şarılı bir sentezinin gerçekleşmesini sağlamış- tır. Ptolemaios’un sistemi bu sentezin parlak bir ürünü gibi görünmektedir. 90

Yayın Dünyası İlay Çelik Kitapta önce her bir alt grupla ilgili kısa rı doğaya yakınlaştırmakla kalmıyor aynı za- kuramsal bilgiler veriliyor, daha sonra bu alt manda bilimsel yöntemin en temel aşamala- grupları incelerken izlenecek basit laboratu- rından biri olan gözlem konusunda onlara fi- var süreçleri sunuluyor. Metinler açıklayıcı çi- kir veriyor ve deneyim kazandırıyor. zimlerle destekleniyor. Kitapta yer alan labo- ratuvar çalışmaları bir binoküler mikroskobu olan herkes yapabilir. Kitap canlıları incele- mekten hoşlananlar için özellikle yaz mevsi- minde faydalı bir kılavuz olabilir. Ayrıca öğret- menlere ve öğrencilere hem derslerde hem de doğa etkinliklerinde kaynaklık edebilir. Sade ve anlaşılır bir dille yazılmış Omurgasız Hayvanlar Laboratuvar Kılavuzu tüm doğa ve biyoloji meraklılarına. Omurgasız Hayvanlar Doğa - Böcekler Rachel Firth: Rachel Firth çocuk kitapları yazarı ve Laboratuvar Kılavuzu editörü. Yayımlanmış kitaplarından bazıları Julius Ca- Rachel Firth, Louie Stowell esar (Famous Lives Gift Books), The Usborne World At- Mete Mısırlıoğlu Çeviri: Deniz Candaş las of Dinosaurs, War Stories (True Adventure Stories) Nobel Yayın Dağıtım, TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları, 2011 ve Knights And Armor: Internet-Linked Araştırma-İnceleme Dizisi, Mart 2011 En geniş çeşitliliğe sahip canlı grubu olan Louie Stowell: Louie Stowell çocuk kitapları yaza- Doğal yaşamı tanımanın, insanların do- böcekler doğa meraklıları için uçsuz bu- rı, derlemecisi ve editörü. Yayımlanmış kitaplarından ğayla olan ilişkileri ve doğaya karşı tu- caksız bir keşif dünyası oluşturuyor. Özellik- bazıları Beauty and the Beast (Picture Book Classics), tumları açısından faydalı olduğu biliniyor. Do- le küçük yaştaki bireyler çevreleriyle ve çev- Samurai (Young Reading Series 3 Gift Books), Illustra- layısıyla doğal yaşamı tanımaya yardımcı olan relerindeki ayrıntılarla ilgilenmeye başladık- ted Stories for Girls (Illustrated Stories) ve Illustrated yayınlar bu açıdan önem taşıyor. Geçtiğimiz larında minik ölçekli bu dünya onlar için her Stories for Boys (Illustrated Stories) Mart ayında Nobel Yayınları’ndan çıkan bir ki- zaman cezbedicidir. Gerçekten de böcekler tap, doğal alanlarda ilk dikkati çeken memeli- dünyası çocukların merak duygularının pe- Kitap rengârenk, açıklayıcı fotoğrafları ve ler, kuşlar ve diğer omurgalı hayvanlar kadar kiştirilmesi ve doğaya yönelik ilgi ve sevgi- çizimleri, hareketli sayfa tasarımlarıyla sadece göz önünde olmayan, ancak aslında çok zen- lerinin geliştirilmesi için iyi bir malzeme. Öte küçük yaştaki okurların değil yetişkinlerin de gin bir biyolojik çeşitlilik oluşturan omurgasız yandan böcekler daha büyük başka hayvan- yararlanabileceği bir rehber niteliğinde. Kita- hayvanları tanıtıyor. Omurgasız Hayvanlar La- lar gibi her an göz önünde olmadıklarından bın son bölümünde çeşitli ortamlarda görü- boratuvar Kılavuzu çok çeşitli yaşam alanları- çoğu kez yetişkinler de onlar hakkında çok az lebilecek bazı böcek türleri hakkında kısa bil- na uyum sağlamış olan bu canlı grubuna ait şey biliyor ve çocuklara bu konuda rehber- giler verilmiş. En sondaysa bir sözlük ve dizin alt grupları ve türleri tanıyabilmek ve bu gru- lik etmekte yetersiz kalabiliyorlar. Üstelik ye- yer alıyor. Kitabın tüm okurları böceklerin bü- bun sınıflandırılmasını anlayabilmek için ge- tişkinlerde yaygın olarak görülen böcek kor- yüleyici ve zengin dünyasıyla tanıştırması di- reken bilgileri veriyor. Kitapta ayrıca canlıların ku da çocukların başlangıçtaki merakını kısa leğiyle. sınıflandırılmasıyla ilgili temel konulara ve sis- sürede yok edebiliyor. Bu yüzden de böcekle- tematik biliminin günümüze kadar gelişimi- rin çocuklara daha dikkatle tanıtılması önem- Yeryüzündeki tüm hayvanların üçte birin- ne kısaca yer verilmiş. Sadece çok hücreli can- li. Hem çocuklara hem de ebeveynlere ve eği- den fazlasını tek başına böcekler oluşturuyor. lılara değil mikroskobik canlılara ilişkin bilgi- timcilere bu konuda destek olabilecek bir ki- Sırlarla dolu bu minyatür krallığın kapılarını ler de bulunuyor. tap geçtiğimiz Mayıs ayında TÜBİTAK Popüler açan bu kitap sayesinde, basit böcek çizimle- Bilim Kitapları’ndan çıktı. Doğa-Böcekler adlı ri yapmaktan evde tırtıl beslemeye kadar pek Mete Mısırlıoğlu: Lisans eğitimini 1993’te Eski- kitap özellikle de böceklerin çevrede bolca çok şey hakkında fikir sahibi olabilir ve adım şehir Anadolu Üniversitesi Biyoloji Bölümünde, yük- bulunduğu yaz aylarında küçük yaştaki okur- adım izleyip uygulayabileceğiniz aktivitelerle sek lisansını 1995 yılında, doktorasını 2001 yılında larımıza çevrelerinde gözlem yaparken yar- eğlenceli vakit geçirebilirsiniz. Osmangazi Üniversitesi Biyoloji Bölümü Zooloji Ana- dımcı olacak bir kılavuz olabilir. bilim Dalında tamamladı. Halen Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Biyoloji Bölümü Zooloji Anabilim Dalında Kitap “Böcek bulucu olmanın yolları” baş- yardımcı doçent olarak görev yapıyor. Ulusal ve ulus- lıklı bölümle başlayarak okurlarını böcek göz- lararası dergilerde yayınlanan çok sayıda bilimsel ma- lemciliğine hazırlıyor. Kitap boyunca bir yan- kalesinin yanı sıra iki kitabı ve aralarında TÜBİTAK Bi- dan böceklerin yaşamı hakkında bazı temel lim ve Teknik Dergisi’nin de bulunduğu birçok dergide bilgiler sunulurken bir yandan da böcekleri yayımlanan popüler bilim yazıları bulunuyor. gözlemlemek için kullanılabilecek yöntemler anlatılıyor. Ayrıca gözlem yaparken doğal ya- şama zarar vermemek için alınması gereken önlemlere de yer verilmiş. Doğa ve çevre göz- lemlerini destekleyen bu tür kitaplar çocukla- 91

Türkiye Doğası Dr. Bülent Gözcelioğlu Flora Kaçırılma Tehdidi Altında Endemik Ağlayan Gelinler (Ters Lale) Fritillaria whittalii 92

Bilim ve Teknik Agustos 2011 [email protected] Fritillaria bytinica Üzerinde yaşadığımız coğrafyadaki Ülkemizde 37 ağlayan gelin bitki türleri, özellikle de endemik türü yaşıyor. Bunlardan 21’i endemik olanlar, tüm dünyanın ilgisini çekiyor. kabul ediliyor. Soğanlı ve çok yıllık Bu ilgi turizm amaçlı olabildiği gibi otsu bitkiler olan ağlayan gelinlerin bilimsel araştırma amaçlı da olabiliyor. yurtdışına kaçırılma nedeni içerdikleri Bunların yanı sıra bazen yasadışı kimyasal bileşikler ve süs bitkisi biçimde ülkemizin endemik bitkileri olarak ticari değerlerinin olması. yurtdışına kaçırılıyor. Sadece endemik Endüstriyel olarak steroidal ilaçların bitkiler değil böcekler, memeli elde edilmesinde kullanılan ağlayan hayvanlar gibi canlı türlerinin çoğu gelinler saponin, sterol, polisakkarit, kaçırılma tehdidi altında. Kaçırılma nişasta, flavonit, yağ asitleri, tehdidi altındaki endemik türlerden organik asitler ve uçucu yağlar biri de ağlayan gelinler (Fritillaria sp.). bakımından da zengin. Ağlayan gelinler yaygın olarak “ters lale” adıyla bilinir. Bu bitkiye Fritillaria carica ssp carica ağlayan gelin denmesinin nedeni çiçeklerinin dip kısmında bulunan, gözyaşına benzeyen nektar damlacıklarıdır. Bu damlacıklar, aşağıya bakan çiçeklerden damlar. Doğadan toplanması yasak olan ağlayan gelinlerin ticareti, yalnızca kültüre alınmış türlerin bahçelerde yetiştirilmesiyle yapılmaktadır. Fotoğraflar: Doç. Dr. Kazım Çapacı TKeakyşneank, M., Aytac., Z., “The revision of the genus Fritillaria L. (Liliaceae) in the Mediterranean region (Turkey)”, Turkish Journal of Botany, 35, (baskıda) 2011. EBÜnozesztrbiitenükds,eüH,AY.n,üKaktüostemakhikLyaivsevaenMsEoTsrkefiozşile,oh2jii0rk’d0Çe7a.YlaışymılaışlaGrö, sDteurmenluBpaıznıaFrrÜitinlliavreirasiTteaskisFoennlaBrıilimleri 93

Türkiye Doğası Fauna Kayalık Gerbili Ülkemizde sıcakların yoğun olarak hissedildiği günlerdeyiz. Sıcaklar hepimizi etkiliyor. Aynı durum doğadaki diğer canlılar için de geçerli. Canlılar değişik uyum sağlama yetenekleriyle sıcak hava koşullarında da yaşamlarını devam ettirir. Kurak yerlerde (uç koşullar olarak da kabul edilir) su sorunu ve vücut sıcaklığının dengede tutulması en büyük sorunlardır. Memeli türleri, özellikle küçük kemiriciler, su gereksinimlerini yediklerinden (böcek, bitki vb.) karşılar. Ayrıca çok az (günde birkaç damla) idrar üreterek vücuttaki su miktarının korunmasını sağlarlar. Kayalık gerbili de sıcak hava koşullarında yüksek uyum sağlayabilen türlerden biri. Kayalık gerbilleri 3-4 cm çapında, küçük tüneller yapar. Gündüzleri bu tünellerin içinde durur ve tünelin ağzını kapatırlar. Ilıman ve sıcak bölgeler, çalılık alanlar, kayalık yerler, çöller, yarı çöl alanlar, kurak yerler, seyrek bitki örtülü bozkırlar başlıca yaşam alanlarıdır. Gece etkin olan kayalık gerbillerinin başlıca besinleri böcekler ve sulu yapraklı bitkilerdir. Bunların yanı sıra salyangoz da yiyebilirler. Kayalık gerbillerinin bir özelliği de arka ayaklarını yere vurarak birbirleriyle ilginç biçimde haberleşmeleridir. Yılda 2-3 defa ve her defasında 3-7 yavru yapan kayalık gerbilleri 8 yıl kadar yaşayabilir. Kayalık gerbili ülkemizde çok sınırlı bir yayılış alanına sahiptir. Dünyada genel olarak Arabistan yarımadasının kıyıları boyunca bulunur. Bununla birlikte Mısır, Irak, İsrail, Ürdün, Lübnan’da da görülür. 94

Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Fotoğraflar: Prof. Dr. Bayram Göçmen HDKHaeaamrryrrniiissarooskonnlya,Z,DrAo.o.L,lTo. vügeirckBaiylaetMeOsu,msPe.uuJr.mgJ.a,,lTsıl.ha2re0ı,M5M-a2em0m7m,e1lai9lles9ro1,f.ÇAervarbeiaB,a2k.aBnalısğımı, 1, 996. http://www.iucnredlist.org/apps/redlist/details/9116/0 95

Türkiye Doğası Jeomorfoloji MenderesYamaçların AkarsularTarafından Şekillendirilmiş JeomorfolojikYapısı Yeryüzünün şekillenmesinde akarsuların etkisi çok fazladır. Akarsular yeryüzünde hareket ederken yerkabuğunu aşındırır ve çeşitli jeomorfolojik yapıların oluşmasına neden olur. Bu jeomorfolojik oluşumlar vadi, dev kazanı, peribacaları, plato, peneplen, menderes olarak adlandırılır ve sınıflandırılır. Menderesler, akarsuların düzlük alanlarda“S”biçimli kıvrımlı yapılar oluşturduğu yerlerdir. Akarsular bazen en kısa yolu izlemek yerine, sağa sola saparak bir tür salınım hareketiyle ilerler. Bu durum genelde eğimin çok azaldığı yerlerde gerçekleşir. Eğim azalınca akarsuyun akışı ve aşındırma etkisi de azalır. Bu gibi yerler alüvyonlu ovalar olabileceği gibi kayalık platolar, kireçtaşı, şist gibi kayalık katmanların olduğu yerler de olabilir. Mendereslerin oluşumunda suyun akış dinamiği, bölgesel engeller, akarsu yatağında daha önce var olan setlerin genişlemesi, akarsu düzeyinde değişiklikler etkilidir. 96

Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Gömük Menderes Bu fotoğrafta görülen menderes gömük menderes olarak adlandırılır. Gömük menderes, mendereslerin kayalık platoların içine derin olarak gömülmesiyle oluşur. “Menderes”kelimesiYunanca“maindros”, İngilizce“meander”(kıvrım, büklüm) kelimelerinden gelmektedir. Yer: Arpaçay/Kars (Ermenistan sınırı) Fotoğraflar: Dr. Bülent Gözcelioğlu EKGraüiynnnçea,ykS,lE.a,r.J,eJoemomorofroflooljoi,jiD, TeerkYaağyaıçnElayrlıü2l8Y4a,y2ı0n0c2ıl.ık, 48, 2004. 97

Türkiye Doğası Doğa Tarihi YAt abaniBir Zamanlar Anadolu’da Çizim: Ayşe İnan Alican DKaemyniarskolya,rA., Türkiye Omurgalıları, Memeliler, Çevre Bakanlığı, 1996. http://www.iucnredlist.org/apps/redlist/details/7961/0 98

Bilim ve Teknik Ağustos 2011 Bir zamanlar Anadolu’da, Avrupa’da, Orta Asya steplerinde özgürce dolaşan yabani atların doğal topluluklarının soyu, aşırı avcılık, doğal yaşama ortamlarının insanlar tarafından işgal edilmesi gibi nedenlerle tükendi. Yabani atlar günümüzde yalnızca hayvanat bahçeleri ve benzeri özel yerlerde, koruma altında yaşamlarını devam ettirmeye çalışıyor. Doğada yaşayan toplulukların tamamen ortadan kalktığı, ancak Moğolistan’da doğal ortama 100’den fazla bireyin bırakıldığı ve bunların 9 grup oluşturarak yaşadığı biliniyor. Ancak bunlar da evcil atlarla çiftleştikleri için genetik çeşitliliğin azaldığı tahmin ediliyor. Yabani atların (Equus przewalskii) bir zamanlar Polonya’dan Moğolistan’a kadar geniş bir alanda yayılış gösterdiği biliniyor. Günümüz atlarına göre daha küçük olan yabani atların omuz yükseklikleri 145 cm, boyları 280 cm, ağırlıkları da 300 kg kadar olabilir. Sürü oluşturan yabani atlar çok hızlı koşarlar, koku alma duyuları çok gelişmiştir. Yabani atların bir türünün (Equus gmelini) adı “tarpan”dır. Orta Asya’da yaşamış ve soyu 1800’lü yılların sonuna doğru tükenmiş olan bu türün adının kökeni Türkçedir. 99

Sağlık Doç. Dr. Ferda Şenel Böceklere Dikkat Hayvanlar dünyasında tür bakımından en zengin grup böceklerdir. Alınması Gereken Önlemler Tüm hayvanların yaklaşık yarısını oluşturan böceklerin, insanlar- Yol açabilecekleri tehlikeleri ve hastalıkları önlemenin temel yolu böceklerden ko- la teması kaçınılmazdır. Bu temasın sonucunda olabilecek böcek ısır- runmaktır. Kırsal alanlarda çıplak ayakla dolaşılmamalı ve kısa giysiler giyilmemelidir. maları, hafif bir kaşıntı veya kızarıklıktan ciddi alerjik tepkilere ve hatta Mümkünse uzun kıyafet çorapların içerisine sokulmalıdır. Böceklerin çokça bulunduğu ölümcül hastalıklara kadar geniş bir klinik tabloya yol açabilir. ağaç kovuklarından, çiçeklerden ve yapraklardan uzak durmak gerekir. Böcek görül- düğünde ani hareketler yapılmamalıdır. Ani ve sert hareketlerle onları uzaklaştırmaya Böcekler ya ağızlarıyla cildi ısırır ya da iğneleriyle sokar. Böceğin iğ- çalışmak, korkup ısırmalarına veya sokmalarına yol açabilir. Böcek kovucu ilaçların nesi genellikle gövdesinin arka bölümünde bulunur ve esas olarak sa- kullanılmasının da yararı vardır. Kırsalda yemek yerken özellikle dikkat edilmelidir. Her vunma amaçlıdır. İğne, içinde böceğin zehrinin olduğu salgı bezine türlü gıda kokusu ve ışık böcekleri bulunduğunuz yere çeker. Evlerde alınması gereken bağlıdır. İğne girdiği yerde ağrıya ve şişliğe sebep olur. Isırarak veya iğ- önlemlerin başındaysa tüm pencerelerde sineklik kullanılmasıdır. Evde böcek yuvası nesini sokarak insanlara zarar veren türler arasında, Himenoptera sı- tespit edilirse en kısa zamanda temizlenmelidir. nıfından olan arılar ve karıncalar başta gelir. Himenoptera sokmaları- Böcek ısırması durumlarında, ısırık bölgesinin dikkatlice incelenmesi gerekir. Arı nın % 20-60’ında sadece bölgesel bir kızarıklık, şişlik ve hassasiyet olur. sokmasında iğnenin cımbız ve benzeri bir aletle çıkarılması önerilir. Isırık bölgesinin sı- Böcek ısırığı, çocuklarda ortalama binde altı, erişkinlerdeyse yüzde üç kılması, iğnenin içerisindeki zehrin daha fazla dışarı akmasına yol açar. Isırık bölgesinde oranında, hayatı tehdit edebilecek sağlık sorunlarına yol açar. İlk bö- kene görülürse en kısa zamanda bir sağlık kuruluşuna başvurulmalıdır. Çıkarmak için cek ısırığında bölgesel doku tepkisi fazla olan kişilerin, ikinci bir sok- yapılacak en ufak bir yanlış hareket, kenenin kusarak içerisindeki virüsü cilt altına ver- mada ciddi alerjik tepki gösterme riskiyse % 10’a kadar çıkar. Hime- mesine yol açar. Isırılan bölgenin çok fazla kızarması, kaşınması ve şişmesi durumunda noptera sokması, ABD’de hayvan sokmaları sonucunda görülen ölüm antihistaminik ilaçlar kullanılması gerekebilir. Isırık sonrası grip benzeri şikâyetler baş- vakalarında ilk sıralardadır. ABD’de 2005 yılında yapılan bir çalışmada, larsa hiç vakit kaybetmeden sağlık kuruluşuna müracaat edilmesi gerekir. 1991 ile 2001 arasında arı ve karınca sokmasına bağlı 533 ölüm vaka- sı tespit edilmiştir. Bu sayı, tüm zehirli hayvan (yılan ve örümcek dâhil) calardır. ABD’de her yıl yaklaşık 9,5 milyon insanın karıncalar tarafın- sokmalarından sonra görülen ölüm vakalarının % 70,2’sidir. Arının, iğ- dan sokulduğu bildirilmektedir. Bazı karınca türleri ısırdıklarında arı- nesi aracılığıyla cilde verdiği protein yapısındaki zehir, vücutta ani bir lar gibi ciddi alerjik tepkilere yol açabilir. Ateş karıncaları, çenelerini cil- alerjik tepkimeye ve şoka sebep olabilir. Bir arı insanı soktuğunda iğ- de kilitledikten sonra zehirlerini cilde verir ve o bölgede hayli şiddetli nesi deride kalır ve arı bu işlem sonrasında ölür. Ancak eşekarıları in- bir yanma hissi oluştururlar. Bir insanın, çok sayıda ateş karıncası tara- sanları bir kaç kez sokabilir. Arının iğnesini soktuğu yerde bölgesel şiş- fından ısırılması ölüme yol açabilir. ABD’nin güney doğusundaki 4 eya- lik, kızarıklık ve ağrı olur. Bu tepkilerin derecesi, vücudun arının zehri- lette (Texas, Florida, Louisiana ve Georgia) yapılan bir araştırmada bir ne karşı hassasiyetine göre değişir. Bağışıklık sisteminin verdiği tepki yıl içerisinde ateş karıncalarının ısırmasına bağlı 32 ölüm vakası görül- bazen son derece şiddetli olur, kişinin şikâyetleri bölgesel olmaktan çı- düğü rapor edilmiştir. kar, zehir tüm vücudu etkileyip anaflaktik şok denilen ölümcül bir tab- loya da yol açabilir. Her yıl ABD’de yaklaşık 1 milyon insanın arılar tara- Değişik bir böcek türü olan örümceklerin ısırmasıysa biraz daha teh- fından sokulduğu ve buna bağlı oluşan anaflaktik şok sonucunda her likeli olabilir. Bu türün bazı üyelerinde kendilerine has bir zehir bulunur yıl 120’ye yakın ölüm vakası olduğu bildirilmektedir. ve ısırdıklarında insanı öldürebilirler. Ürettikleri robustoksin ve versu- toksin adlı moleküllerle insanları zehirleyen bazı örümcekler çok nadir En az arılar kadar tehlikeli olan diğer Himenoptera türüyse karın- görülür ve belirli coğrafi bölgelerde yaşarlar. Örneğin Phoneutria (fo- nötria) örümcekleri özelikle küçük yaştaki çocuklarda sinir sistemine Thinkstock hasar vererek ölüme yol açabilir. Loxoscele örümcekleri ısırdıkları yer- de doku ölümüne (nekroz) ve karın ağrısına yol açsalar da, bu tedavi edilebilir bir durumdur. Ancak, örümceklerin çoğu zararsızdır ve ısırdık- ları yerde sadece kaşıntıya yol açarlar. Kötü bir üne sahip olan karadul (latrodectus) ısırdığı yerde birkaç gün süren bir ağrı dışında hiçbir zarar vermez. Filmlerde en korkutucu örümcek olarak gösterilen tarantulaysa aslında zehirli değildir ve insanlara zarar vermez. Büyük olduğu için ısı- rığı biraz acıtır ve tüyleri de ciltte tahrişe yol açabilir. Avustralya’da 2008 yılında yayımlanan bir araştırmada son 23 yıl içerisinde sadece 64 zehir- li örümcek ısırığı vakası görüldüğü bildirilmiştir. En zehirli olduğu kabul edilen atrax robustus ve hadrychone örümcekleri dahi ısırdıkları kişilerin sadece dörtte birinde ciddi rahatsızlığa yol açar. 100