Bir kızılgerdan (robin) kuşu güneye doğru uçmayı nasıl biliyor? Bu sorunun yanıtı sizin düşündüğünüzden çok daha garip gelebilir ama bu kuşlar bir şekilde kuantum fiziği biliyorlar. Jim Al-Khalili Einstein’ın “uzaktan hayaletimsi etki” olarak adlandırdığı bir şeyin, kuantum dolanıklığın kuşlara yön bulmada yardımcı olduğunu ve kuantum etkilerinin yaşamın kendi kökenini açıklayabileceğini kuantum biyolojinin son derece garip dünyası ile bu yazıda paylaştığımız TED konuşmasında anlatıyor.
Bu konuyu daha önce “Schrödinger’in Kuşları ve Kuantum Biyoloji” başlıklı makalede ele almıştık. Bu makalede bu tür kuşların gözlerinde iki elektrona sahip bir molekül sayesinde manyetik alana duyarlı olduklarının ortaya çıkarıldığını belirtmiştim. Bu molekül toplam spini sıfır olan bir dolanık çiftine sahip ve görünür ışığı soğurduğunda, bu dolanık elektronları ayırmak için yeterince enerji almış olur. Bu ayrılan iki elektron manyetik alanın açısına göre molekülün içinde olduğu kimyasal reaksiyonun değişmesiyle bir dengesizlik oluşacak. Gözdeki kimyasal yollarla nörolojik atımlar içinde bu dengesizlik kuşun beyninde bir manyetik alan görüntüsü oluşturur. Kuantum dolanık aynı zamanda fotosentezde de rol sahibi. Fotosentezde güneş ışığının kimyasal enerjiye dönüşmesinde yüksek verimlilik kuantum mekaniği yasalarına göre mümkün olabilir. Çünkü bu yasalara uyan bir elektron sayesinde ancak gelen güneş ışığının neredeyse %100’ü kimyasal enerjiye dönüştürülebilir.
İngiltere’de Surrey Üniversitesi’nde kuantum fizikçisi olarak çalışan profesör Jim Al-Khalili TED konuşmasında bu konuyu oldukça etkili bir dille ele alıyor. Bu konuşmanın henüz Türkçe altyazısı hazırlanmamış ama ben yine de bu konuşmayı paylaşmak, haberdar etmek istedim. Videoyu hemen aşağıya ekledim, videonun altında ise konuşma ile ilgili birkaç notumu bulabilirsiniz.
Al-Khalili konuşmasında şu soru ile başlıyor. Atomların ve moleküllerin atom altı dünyasının tuhaf ve harika teorisi olan kuantum mekanik yaşayan canlı bir hücrenin içinde de bir role sahip midir? Başka bir deyişle, canlı organizmalardaki olgular, mekanizmalar, süreçler kuantum mekaniğinden yardım alarak açıklanabilir mi? Bu soruların devamında, kuantum biyolojinin yeni olmadığını aslında 1930’lu yılların başından beri çalışıldığını belirtiyor. Kuantum biyolojinin kuantum fizikçileri, biyokimyagerleri, moleküler biyologları bir araya getirdiğini ve bu alanın disiplinler arası bir alan olduğunu ifade ediyor.
Konuşması içerisinde ilgi çekici bir konuya da değiniyor. Biliyorsunuz ki, Erwin Schrödinger kuantum mekaniğinin temelini atan fizikçilerden biriydi ve Schrödinger’in Kedisi olarak adlandırılan düşünce deneyi ile daha çok biliniyordu. 1944 yılında Schrödinger’in yazdığı “Yaşam Nedir?” adlı kitabının DNA’nın çift-heliks yapısını keşfeden Nobel Ödüllü araştırmacılar Francis Crick ve James Watson’u etkilediğini söylüyor. Schrödinger kitabın bir kısmında şunları söylüyordu, “Moleküler seviyede, canlı organizmalar belirli bir düzene, bir yapıya sahiptirler. Bu yapı aynı karmaşıklıktaki cansız maddedeki atom ve moleküllerin rastgele olan termodinamik itişmesinden çok farklıdır.”
1970 ve 1980’li yıllarda kuantum tünellemenin canlı hücrelerin içerisinde de var olduğunun keşfedildiğini söylüyor. Enzimler kimyasal reaksiyonların katalizörleridirler ve aslında canlı hücrelerde kimyasal reaksiyonları hızlandıran biyomoleküllerden başka bir şey değildir. Ancak bu hızlandırmayı nasıl sağladıkları her zaman gizemini korumuştur. Enzimlerdeki bu gizem elektron ve proton gibi atom altı parçacıkların bir molekülden diğerine kuantum tünelleme ile aktarıldığının keşfiyle aslında çözülmüş oldu. Bu en verimli, en hızlı ve en görünmeyen yoldur! Bir proton bir yerde kaybolabilir ve başka bir yerde yeniden görünebilir. Enzimler bunun gerçekleştiği yerdir.
Elbette konuşmasının tamamını buraya yansıtmadım ama konuşmasının son kısmında Al-Khalili kuantum biyolojinin hâlâ emekleme döneminde olduğunu söylüyor ve bir gün kuantum biyolojinin sağlam bir bilim üzerine inşa edileceğine inanıyor.
Gökhan Atmaca, Bilim Uzmanı (MSc.)
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Görsel, neshealthblog.files.wordpress.com/
