Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Tüm Reklamları Kapat

Kuantum Biyoloji, Doğanın En Büyük Gizemlerinden Üçünü Aydınlatabilir!

Kuantum Biyoloji, Doğanın En Büyük Gizemlerinden Üçünü Aydınlatabilir!
5 dakika
6,360
Tüm Reklamları Kapat

Kuantum mekaniği tuhaf olgularıyla ve uçuk sonuçlarıyla tanınır. Bir parçacığın aynı anda iki yerde birden ve hatta parçacık ve dalga olarak iki farklı durumda bulunabileceğini söyleyen “süperpozisyon” olgusunu bir düşünün. Ya bir parçacığın hayalet misali katı bir nesnenin içinden geçebildiği “kuantum tünelleme”ye ne demeli? Peki iki parçacığın aralarında ister 1 cm ister bin ışık yılı mesafe olsun fark etmeksizin ilişki kurabildiği “kuantum dolanıklık” olgusuna ne dersiniz? Bu durumda, bir parçacık bir yerden kaybolup başka bir delikten de çıkabilir, ki Einstein zaten bunu “uzaktan hayaletimsi etki” olarak adlandırmıştır.

Tuhaflıklarla dolu olsa da kuantum dünyası doğal dünyaya olan anlayışımızı büyük çapta genişletmiştir. Artık, kuantum mekaniğini biyolojiye uygulayarak bilim dünyasının en büyük ve en uzun soluklu gizemlerinden bazılarının sır perdesini kaldırmaya başladık. Kuantum biyolojinin verdiği filizler, günümüzde, kuş göçlerini, fotosentezi ve hatta belki de koklama duyusunu anlamamıza yardımcı oluyor.

Tüm Reklamları Kapat

Fotosentez ve Süperpozisyon

1930’lardan beri bilim insanları, fotosentezin ardında yatan bir kuantum olgunun varlığından şüphelenmişlerdir. 2007’de bir grup bilim insanı bu olgunun gerçekten var olduğuna dair ilk kanıtı ortaya koydu. Bu ekip ABD Enerji Bakanlığına ait Lawrence Berkeley Devlet Laboratuvarında (Berkeley Lab) çalışıyordu. Şimdilerde Şikago Üniversitesinde biyofizikçi olarak çalışan ve araştırmanın baş yazarı olan Greg Engel, kuantum biyoloji alanının aslen doğduğu bu çalışmaya önderlik etti.

Bitkiler fotosentez için “kromofor (renkveren)” adı verilen hücreler aracılığıyla fotonları (ışık parçacıklarını) toplarlar. Bu hücreler, toplanan enerjiyi bir araya getiren ve bu enerjiyi tepki merkezine yönlendiren “eksiton (uyarcık)” adlı yarı-parçacıkları serbest bırakırlar. Tepki merkezine getirilen enerji, burada, bitkinin metabolize edeceği kimyasal enerjiye dönüştürülür. Tüm bu işlem, yüzde 100’e yakın bir verimlilikle, saniyenin milyarda biri bir hızda gerçekleşmektedir. Hız, enerji kaybından kaçınmak için oldukça önemlidir çünkü bu tür bir enerji çabucak ısıya dönüşüp yitirilebilir. Şimdi, bu işlemin gözden kaçan kısmına gelelim…

Tüm Reklamları Kapat

Engel ve arkadaşları eksitonun, bir ya da daha fazla yolaktan geçmektense, süperpozisyondan faydalandığını gösterdiler. Araştırmacılar deneylerinde Chlorobium tepidum denilen yeşil renkli, sülfür soluyan bakteri kullandılar. (Bu bakteri türü, fotosentez yapan ilk organizmalardan biri olup bir milyar yıldan fazla varlığını sürdürmektedir.) Araştırmacılar, bakterinin vücut ısısını 77 Kelvin’in (-321º F veya -196º C’nin) altına çektiler ve sonra bakterinin vücudundan kısa atımlı lazer geçirdiler. Atımları iki boyutlu elektronik tayf ölçüm cihazıyla takip ederek enerjinin vücut boyunca tam olarak nasıl bir yol aldığını saptadılar. Buldukları şey ise eksitonun doğru bir hat üzerinde ilerlemeyip dalga benzeri bir hareketle yol aldığı oldu. Bir dalgayı oluşturan bütün parçaların özdeş olabildiğini söyleyen “kuantum uyumluluk (coherence)” sebebiyle dalga olarak bir eksiton da muhtemel tüm yolakları hissedebilir, aralarından en uygun olanı bulup o yolda ilerleyebilir. Çalışmanın bulguları Nature dergisinde yayımlanmıştır.

Yapılan diğer birkaç çalışmada da araştırmacılar fotosentezin aynı olguyla, yani kuantum uyumluluk aracılığıyla gerçekleştiğini gözlemlemiştir. Şayet bu sistemi taklit edebilme gücümüz olsaydı, süper verimli güneş panelleri ve daha uzun ömürlü piller üretebilirdik (madem, tamamıyla çevre dostu teknolojiye doğru yol alıyoruz, o halde bu durum bir hayli önem arz ediyor).

Çoğu bilim insanı kuantum mekaniğini biyolojiye uygulama konusunda çekinceli hissediyorlar çünkü ne de olsa fizikçiler parçacıkları oldukça sıkı kontrol edilen ortamlarda incelemekteler. Oysaki biyolojinin ıslak ve kaotik dünyasında olaylar sürekli olarak değişiyor; bu da onu, süperpozisyonun meydana gelebilmesi için fazlasıyla değişken bir ortam kılıyor.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

MIT fizikçisi Seth Lloyd, bilgisayar simülasyonları yardımıyla, ortamdaki gürültünün aslında eksitonun ilerlemesini hızlandırabileceğini gösterdi. Eksiton bazen bitkinin iç ortamında takılı kalıyordu. Böyle olduğunda, moleküler gürültü onu takıldığı yerden kımıldatarak serbest bırakabiliyordu.

Kuşlardaki Göç Örüntüsü

Kuşların, Dünya’nın manyetik alanıyla etkileşen kimyasal bir içsel pusula aracılığıyla yollarını buldukları uzun zamandır bilinmektedir. Ancak sorun şu ki bu manyetik alan oldukça zayıftır. O halde kuşlar bu alanla nasıl etkileşim kurmaktadır?


Nature dergisinde yayımlanmış bir çalışmada Oxford Üniversitesinden araştırmacılar, soğuk havalar yaklaştığında bin mil mesafelere kadar uçabilen ve İskandinavya’dan Kuzey Afrika’ya kadar göç edebilen Kızılgerdanlar üzerine çalıştılar. Bir güneş ışığı fotonu kuşun retinasına çarptığında, iki tane eşlenmemiş elektronun serbest kaldığını buldular. Her birinin spini (dönüşü), kendini manyetik alana göre konumlandırıyordu. Oxford Üniversitesinden fizikçi Simon Benjamin bunun kimyasal olarak mümkün olabileceğini 2008 yılında yapmış olduğu bir deneyle kanıtladı. Benjamin, manyetik alana göre konum saptamanın, kuantum dolanıklık sayesinde mümkün olabildiğine ve ayrıca, sadece kuşların değil aynı zamanda böceklerin ve diğer canlıların da bu şekilde kendilerini konumlandırabildiklerine inanıyor.

[Ç.N: Yapılan bir diğer çalışmada Eric Gauger, Simon Benjamin ve arkadaşları, N@C60 adlı bir molekül kullanarak oda sıcaklığında 80 mikrosaniye boyunca kuantum dolanıklık yaratmayı başarmışlardır. Kuşlarda içsel göç pusulası ise yaklaşık 100 mikrosaniye boyunca kuantum dolanıklıktan faydalanıyor gibi durmaktadır. Araştırmanın bulguları 25 Ocak 2011'de Physical Review Letters'ta yayımlanmıştır.]

Tüm Reklamları Kapat

Koklama Duyusu

İnsanlar binlerce çeşit kokuyu ayırt edebilirler. Bilim insanları, en eski ve en ayırt edici duyulardan biri olan koklamanın tam olarak nasıl çalıştığını anlamak için epey uğraşmışlardır. Havadaki moleküllerin burun deliklerine girdiğini ve burundaki bir reseptörle bir şekilde etkileştiğini biliyoruz. Ancak bir maddeyi diğerinden nasıl ayırt edebildiği konusu hala bir muamma.

Yunanistan’daki BSRC Alexander Fleming Enstitüsünden kimyacı Luca Turin, sadece molekülün şeklinden ziyade, başka bir şeyin işin içinde olduğunu düşünüyor. Öncelikle molekül, burnun içindeki bir reseptöre bağlanır. Sonra, Turin’e göre, o moleküldeki bir elektron, reseptörün diğer tarafına kuantum tünelleme yoluyla geçiyor ve böylelikle beyne, o molekülün ne olduğunu söyleyen bir sinyal gönderiyor. Turin, koku alma duyusunun, molekülün asıl kimyasal terkibini bir şekilde içeren bir mekanizmanın varlığını gerektirdiğini söylüyor. Hal böyle olunca, kuantum tünelleme bu arayış için mükemmel bir kaftan.

Deneylerin birinde Luca Turin, tamamen farklı iki molekül olan boran ve sülfürün aynı koktuğunu buldu. Şeklen farklı olsalar da her ikisinin de çürük yumurta gibi kokmasını sağlayan şey, bağlarında bulunan benzer enerji içeriği olabilir. Ancak elbette ki koklamanın atomaltı düzeyde gerçekleştiğini söylemek için daha fazla araştırma yapılmasına ihtiyaç var. Buna rağmen, kuantum biyoloji alanı önemli atılımlar gerçekleştirmeye başladı bile. Bu atılımlar, Dünya üzerindeki yaşamın doğasına ilişkin kavrayışlarımızı derinleştirebilir ve aynı zamanda teknolojik yeniliklere yol açabilir.

Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
31
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 10
  • Tebrikler! 8
  • Umut Verici! 5
  • İnanılmaz 4
  • Merak Uyandırıcı! 2
  • Muhteşem! 1
  • Bilim Budur! 1
  • Korkutucu! 1
  • Güldürdü 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Çeviri Kaynağı: Big Think | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 28/03/2024 18:49:32 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/5234

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Tüm Reklamları Kapat
Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Hızlı
Gezegen
Egzersiz
Yangın
Kuantum Fiziği
Diyet
Mavi
Antibiyotik
Balina
Evrim Tarihi
Genetik Değişim
İngiltere
Şiddet
Tür
Türlerin Kökeni
Hayatta Kalma
Gebelik
Doğal
Biyocoğrafya
Radyoaktif
Oyun
Astrofizik
Buz
İyi
Damar
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün bilimseverlerle ne paylaşmak istersin?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
P. Perry, et al. Kuantum Biyoloji, Doğanın En Büyük Gizemlerinden Üçünü Aydınlatabilir!. (23 Eylül 2017). Alındığı Tarih: 28 Mart 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/5234
Perry, P., Özdil, A. Ş., Telimenli, C. C. (2017, September 23). Kuantum Biyoloji, Doğanın En Büyük Gizemlerinden Üçünü Aydınlatabilir!. Evrim Ağacı. Retrieved March 28, 2024. from https://evrimagaci.org/s/5234
P. Perry, et al. “Kuantum Biyoloji, Doğanın En Büyük Gizemlerinden Üçünü Aydınlatabilir!.” Edited by C. Caner Telimenli. Translated by Ayşegül Şenyiğit Özdil, Evrim Ağacı, 23 Sep. 2017, https://evrimagaci.org/s/5234.
Perry, Philip. Özdil, Ayşegül Şenyiğit. Telimenli, C. Caner. “Kuantum Biyoloji, Doğanın En Büyük Gizemlerinden Üçünü Aydınlatabilir!.” Edited by C. Caner Telimenli. Translated by Ayşegül Şenyiğit Özdil. Evrim Ağacı, September 23, 2017. https://evrimagaci.org/s/5234.
ve seni takip ediyor

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close