Fiziğin biyolojiye etkisiyle meydana gelmiş önemli durum ve olaylardan örnek verebilir misiniz?

Evet, çok sayıda örnek var ve en çarpıcıları suyun donması gibi, fiziksel bir özelliğin yaşamın seyrini doğrudan belirlediği durumlardır. Aşağıda birbirinden farklı ölçeklerden (molekül, hücre, organizma) beş örnek var.

• Difüzyon sınırı ve hücre boyutu: Moleküllerin hücre içinde yayılması rastgele hareketle olur ve alınan mesafenin karesiyle orantılı zaman gerektirir. Bu yüzden tipik bir hücre yaklaşık 10 ila 100 mikrometre boyutundadır. Daha büyük canlılar hücrelerini büyütmek yerine çoğaltır, dolaşım sistemi ve solunum yüzeyi gibi taşıma ağları geliştirir. Küçük bakterilerin hızlı büyümesi de bu sınırla ilişkilidir.
• Düşük Reynolds sayısı: Bakteri ölçeğinde su, bal gibi yapışkan davranır, eylemsizlik neredeyse etkisizdir. Bu yüzden bakteriler kürek çeker gibi ileri geri hareketle yüzemez. Kendi etrafında dönen, kork tırbuzanı gibi bir kamçı (flagellum) kullanırlar. Purcell'in "scallop teoremi" bu kısıtı açıklar.
• Yüzey gerilimi ve ağaçlarda su taşınması: Yüksek ağaçlarda su, yaprakların buharlaşmasının yarattığı negatif basınçla, suyun kohezyonu ve adezyonu sayesinde köklerden yapraklara çıkar. Bu kohezyon-gerilim mekanizması, suyun hidrojen bağlarından gelen fiziksel dayanıklılığına dayanır. Yüzey gerilimi sayesinde bazı böcekler suyun üstünde yürüyebilir.
• Ölçekleme yasaları ve kütle: Bir canlının kütlesi iki katına çıktığında kemik ve kas kesiti kütleden daha yavaş artar, bu yüzden karasal hayvanların boyutunun üst sınırı vardır. Metabolizma hızının kütleyle yaklaşık 3/4 kuvvetiyle ölçeklenmesi (Kleiber yasası) de dolaşım ağlarının geometrisiyle açıklanmaya çalışılır, ancak bu açıklama hâlâ tartışmalıdır.
• Kuantum tünelleme ve enzimler: Bazı enzim tepkimelerinde hidrojen aktarımının klasik fizikle beklenenden hızlı olması, kuantum tünellemeyle açıklanır. Bu olgu birçok enzim için gösterilmiştir. Kuantum etkilerinin kuşların manyetik pusulasındaki (kriptokrom, radikal çift mekanizması) rolü ise ilgi çekici bir hipotezdir, ama henüz kesinleşmiş değildir.

Bunlar dışında, DNA'nın çift sarmal yapısının X ışını kırınımıyla çözülmesi (Rosalind Franklin'in verisi) de fiziğin biyolojiye katkısının en büyük örneklerinden biridir. Hücre içinde ise yoğun kalabalıkta gerçekleşen faz ayrışmasıyla oluşan membransız organeller (biyomoleküler kondensatlar) gibi alanlar, fizikle biyolojinin bugün de iç içe ilerlediğini gösterir!