16 Nisan 2016

Ben senin kuantum olabilme ihtimalini sevdim


Bu yazı ilk olarak Herkese Bilim Teknoloji sitesinde yayınlandı.

Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology
Johnjoe McFadden, Jim Al-Khalili
Bantam Press, 2014
xi + 355 sayfa, dizin

Biz biyologlar kuantum biyolojisi denince biraz irkiliriz. Tamam, kuantum mekaniğini pek bilmeyiz, ama ondan değil. Asıl gıcık olduğumuz, henüz açıklanamamış olguların ya da bilinen kuramlara düpedüz aykırı iddiaların bazılarınca hemen kuantuma yontulmasıdır. Meselâ önerdiğin tedavi yöntemi fizik ve kimya kurallarına tamamen aykırı mı? Salla kuantumu gitsin... Sen anlamıyorsun ama nasıl olsa okuyanlar da anlamıyor!

Bunun daha hafif şeklinde ise kuantum mekaniği ve tarihçesine dair uzun dersler verilir, ama biyolojik süreçlerin kuantum mekaniğiyle nasıl açıklanabileceği bahsi ya bir türlü açılmaz ya da çok çabuk geçiştirilir.

Ama bu kitap öyle yapmıyor.

Yakında Türkçede Sınırdaki Yaşam adıyla yayınlanacak olan Life on the Edge kitabından bahsediyorum. Fizikçi Prof. Dr. Jim Al-Khalili ve moleküler genetikçi Prof. Dr. Johnjoe McFadden’ın geçen yıl yayınlanan bu ortak eseri, İngiltere’nin bilimler akademisi olan Kraliyet Cemiyeti’nin popüler bilim kitabı yarışmasının geçen yılki finaline kalmıştı. (Bu finale kalan kitaplar paranın hakkını verir.)

Kitapta bir fizikçi ile bir biyoloğun hem uzman olmayan okuru, hem de iki sahadan birinde çalışan araştırmacıları ikna çabası var. Yazarlar, biyolojik süreçlerde kuantum mekaniğinin rolü olduğuna ve bu rolün çok da önemsiz olmadığına ikna etmek istiyor herkesi. Anlaşılan bugüne kadar bilim dünyasının bu görüşe neden ısınamadığına çok kafa yormuşlar ve özellikle buna yönelik cevaplar vermeye çalışmışlar.

Cevapları verirken, okuru kritik noktalara adım adım hazırlıyorlar. Tıp okuyup genetik doktorası yapmış da olsam, hâlâ lise fiziği ile idare ediyorum sayılır. Bu sebeple olacak, kuantum mekaniğinin temel kavramları tane tane, bazı siyasetçilerimizin oğullarına (tabii ki Erdal İnönü’den bahsetmiyorum) anlatılır gibi anlatılmış. Meselâ ben meşhur çift yarık deneyini bu kadar etraflıca anlatan bir metin okumamıştım. Birçok kaynaktakinin aksine, deneyin ana kısmını anlatmakla yetinmemişler, adım adım ilginç kontrol deneylerine de değinmişler. Bu sayede bu deneyin sağduyuya aykırı sonuçlarının, nasıl da ancak akla ilk gelen daha sıradan faktörler ekarte edildikten sonra kabul edildiğini gösteriyorlar. “Olağanüstü iddialar olağanüstü kanıtlar gerektirir” diye özetlenebilen bu ilke hiç şüphesiz, bilim insanları ile şarlatanlar arasındaki en büyük farklardan biri. 

Sayfaları çevirdikçe sıra kuantum biyolojisinin örneklerine geliyor ki bunlar da benzeri şekilde ustaca açıklanmış. Meselâ, koku duyusunu işlerken önce burun boşluğumuzdan beynimize uzanarak koku uyartısını taşıyan sinir hücrelerinin nasıl keşfedildiğini anlattıklarından bedavadan bir sinirbilim dersi de almış oluyorsunuz. Aslında işin bu kısmını nisbeten iyi biliyoruz.

İşin hâlâ anlayamadığımız kısmı ise, bunun gibi bir sinir hücresinin üzerindeki almaçların kokuyu burnumuza getiren moleküllerle nasıl olup da etkileşerek on binden fazla kokuyu birbirinden ayırt edebildiği. Hani gazeteciler, kendi bilmediklerini hiç kimsenin bilmediğini sanarak “Bilim adamlarını şaşırtan tavşan” gibi başlıklar atar ya? İşte bu, sahiden de araştırmacıların kıyasıya tartıştığı ve bir türlü uzlaşamadığı bir bilim sahası (ama tabii gazetecilerin haberi yok).

[Kaynak: Brookes vd,. 2013]
Bu tartışmanın sebebi, eldeki verilerin iki rakip kuramın da öngörülerine tam oturmaması.  Meselâ, havadaki molekülün almaç ile bir anahtar-kilit ilişkisiyle etkileşime girdiğini varsaydığınızda birbirine tıpatıp benzeyen moleküllerin nasıl olup da çok farklı kokuların algısına sebep olduğunu açıklayamıyorsunuz. Örneğin ferrosen ile nikelosenin kimyasal yapıları birbirine çok benzer, ama kokuları çok farklı. Buna karşılık hidrojen sülfür ile dekabor, çok farklı olmalarına rağmen aynı -iğrenç- kokuya sahip.

Kuantum mekaniği sahneye burada giriyor. Bu hipoteze göre, havayla buruna gelen koku moleküllerindeki bağların kendine özgü titreşim frekansı, o kokuya özgül almaçlardaki elektron kuantum tünellemesine aracılık ediyor. Bu etkileşim de almacı etkinleştirerek üzerinde bulunduğu sinir hücresini uyarıyor. Ancak bu hipotezi destekleyen deliller, hâlâ onu ispatlayamayacak kadar dolaylı ve karışık sayılır. Örneğin, bir koku molekülündeki hidrojen (1H) atomlarını, izotopu olan döteryum (2H) ile değiştirerek aynı yapıda ancak farklı titreşimde bağlara sahip yeni moleküller üreten araştırmacılar, bunları deney sineklerinin birbirinden ayırt edebildiğini görüyor, ancak insanlar bunu beceremiyor. 

Kitap yayınlandıktan sonra da bu tartışma sürmekteydi. Değişik Çin ve ABD üniversitelerinden araştırmacılar ortak bir makale (Block vd., 2015) ile, bu döteryum deneyini yalıtılmış hücrelerde denediklerini, bu koku moleküllerinin hangi hücreleri uyardığını bulduklarını, ancak hidrojen atomlarını döteryum ile değiştirdiklerinde bir fark meydana gelmediğini duyurdular ve titreşim hipotezinin geçersiz olduğunu ileri sürdüler. Tabii bu sonuçlar ve yorumlar, tartışmayı alevlendirdi.

Nitekim kendileri de birer araştırmacı olan Al-Khalili ve McFadden, bu sahaların tartışmalı olduğunun ve bilimin ön saflarından gelişmeler aktardıklarının bilincinde. Kuantum mekaniğiyle ilişkili hipotezlerin kabulünü -belli ki- gönülden istiyorlarsa da bu çalışmaların eksik veya verilerle uyuşmayan taraflarını dürüstçe aktarıyorlar.

Bu benim zaten Al-Khalili’den beklediğim bir üsluptu. Hattâ onun bu konuyla ilgilendiğini birkaç yıl önce duyduğumda neticeyi merak etmeye başlamıştım. İngiltere’nin Surrey Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Al-Khalili’yi, benim gibi popüler bilim yayınlarını izleyenler muhakkak duymuşlardır. Babası Iraklı olan Al-Khalili, biri Orta Çağ’da İslam bilimi, biri de matematik tarihi konulu gayet güzel televizyon belgesellerinin yanı sıra, BBC radyosundaki Life Scientific programında, önde gelen bilim insanlarıyla çok güzel söyleşiler yapıyor. (Bunları seyyar cihazınıza indirip dinleyebilirsiniz.) 

Kısacası, kuantum mekaniğine ve moleküler biyolojiye iyi bir giriş yapmak, üstüne bilim dünyasının en ilginç bazı araştırmalarına dalmak istiyorsanız, Life on the Edge (Sınırdaki Yaşam) tavsiye olunur.