CEVAP LAN AMAYAN 125 SORU

TÜRLERİN OLAĞANÜSTÜ ÇEŞİTLİLİĞİNİN KAYNAĞI NE?

olan genlerin evrime ne şekilde katkı sağladı­ğı konusunda çalışan "gelişimsel evrim" adlı yeni bilim dalı da, yaşamın tarihine ışık tut­ma yolunda diğer çalışmalara destek çıkaca­ğa benziyor. Fosilbilimciler, belirli canlıların dağılımın­da geçtiğimiz bin yıl boyunca görülen geniş­leme ve daralmaları izleme çalışmalarında önemli gelişmeler kaydediyorlar. Görülen o ki, coğrafi dağılımlar, türleşme üzerinde bü­yük rol oynuyor. Bu tür çalışmaların devamı. toplu yokoluşların kökenleri ve bu doğal fe­laketlerin yeni türlerin oluşumu üzerindeki etkileri konularında daha fazla bilgi sağlaya­bilir. Araştırmacılar, bitkiler ve hayvanlar üze­rine yapılan arazi çalışmaları sonucunda, ha-bitatın dış görünüş, davranış ve özellikle de eşeysel tercihler üzerindeki etkilerinin, tür-leşmenin hızı üzerinde büyük rol oynadığını gördüler. Evrim biyologlarıysa, birbirinden ayrı olan populasyonlann yeniden bir araya gelmesinin, genomların birbirinden ayrılma­sını engellemesi nedeniyle, türleşmeyi gecik-tirebildiğini ortaya koydular. Türleşme üze­rinde etkisi olan diğer durumlar da, mutas-yon hızları ve bazı alellerin (alel : bir karak­ter üzerinde aynı ya da farklı yönde etkili olan, iki ya da daha fazla genden her biri) bir nesilden diğerine geçiş oranlarındaki farklı­lık gibi moleküler güçler. Bazı durumlarda da, ekosistemin kendi içindeki tür çeşitliliğinde farklılıklar görüle­biliyor. Örneğin, sınırları belirli olan ekosis-temlerin "kenar"' bölgelerinde, sıklıkla iç böl­gelerden daha az sayıda tür barınabiliyor. Ev­rimsel biyologların şimdiki görevi, tüm bu et­kenlerin, farklı organizma topluluklarında nasıl farklı şekillerde bir arada çalıştığını an­layabilmek. Tür çeşitliliğini nelerin şekillen­dirdiğini kavrayabilmek, yokoluşların doğası­nı anlayabilmek ve bunu yavaşlatabilmeye yönelik stratejiler planlayabilmek açısından son derece önemli. Pennisi, E. "What Determines Species Diversity", Science, 1 Temmuz 2005 Çeviren: Deniz Candaş

Karaların ve denizlerin her karışı sayısız bitki, hayvan ve mikroorganizmayla dolup ta­şıyor. Tüm bu canlılar, güneş ışığını yaşamın yakıtı olacak enerjiye çevirerek, karbon ve azot gibi elementlerin organik ve inorganik maddeler arasında çevrimini sağlayarak, ve yeryüzünü şekillendirerek, dünyanın ilerleyi­şini belirliyor. Biyologlar, tropikler gibi bazı bölgelerde­ki olağanüstü tür çeşitliliğine karşın, yüksek enlemlerde yer alan bölgelerde bu çeşitliliğin neden belirgin oranda azaldığının nedenini, yıllardır anlamaya çalışıyorlar. Türlerin bir­birleriyle ya da çevreleriyle olan ilişkilerinin, türler üzerindeki insan etkisinin, av-avcı iliş­kilerinin ve besin ağı ilişkilerinin tür çeşitlili­ği üzerinde büyük rol oynadığı su götürmez bir gerçek. Ancak, tüm bunların ve ilk anda akla gelmeyen diğer koşulların, çeşitliliği şe­killendirmek üzere nasıl birlikte çalıştıkları hâlâ bir gizem. Araştırmacıların yararlanabileceği kay­nakların başında gelen tür veri tabanlarının içerik bakımından büyük ölçüde eksik olma­ları, çalışmalarda büyük sorun yaratıyor. Dünyamız üzerinde var olan bitki ya da hay­van türlerinin gerçek sayısını henüz bilmiyo­ruz. Mikro-dünyanın sakinleri olan organiz­maların tür çeşitliliği ya da tür sayısı konu­sundaysa, tahmin bile yürütülemiyor. Bir di­ğer zorluksa, türlerin evriminin birkaç gün­den milyonlarca yıla kadar uzanabîlmesi ne­deniyle, izlenebilecek tekbiçim bir zaman Öl­çeğinin bulunmaması. Bazı durumlarda tür içi çeşitliliğin, çok yakın akraba olan iki fark­lı tür arasındaki çeşitlilik kadar zengin olabil­mesi, ve ne tür genetik değişimlerin yeni bir tür oluşumuyla sonuçlanacağı gibi verilerin net bir şekilde açıklanmamış olması da, diğer yıldırıcı gerçekler. Türlerin çeşitliliğini neyin şekillendirdiği­ni anlayabilmek, kapsamlı arazi çalışmaların­dan fosilbilim incelemelerine, laboratuvar de­neylerine, genom karşılaştırmalarına ve etkin istatistik çözümlemelerine kadar uzanan bir disiplinlerarası çaba gerektiriyor. Birleşmiş Milletlerin "Milenyum Projesi'' gibi dünya ça-

pındaki bazı genom envanter çalışmaları veri tabanlarının zenginleştirilmesine yardımcı ol­sa da, yüzeyden çok fazla derine inmeye ye­terli olmayacakları bir gerçek. Gelişimde rolü

derece "kök hücre" özelliği ta­şıyor olabileceğinin belirlen-mesi, tümörlerin daha erken teşhis edilebilmesini ve daha etkili biçimde yok edilebilme­sini sağlayacak tekniklerin ge-. liştirilmesine yardımcı olabilir.

yor. Bu savunma mekanizması, kansere karşı ba­ğışıklık tedavileri geliştirebilmeyi uman araştır­macıların kafasını karıştırıyor. Kanserin, tedavi yerine kontrol edilebilmesi olası mı? Bazı ilaçlar, kan damarlarının gelişimini dur-

Ergenliğe geçişi ne sağlıyor? Embriyonun gelişim sürecindeki ve doğum sonrasındaki beslenmenin, gizemli biyolojik sa­atimiz üzerinde son derece etkili olduğu düşünü­lüyor. Bazı dış koşulların de ergenliğe geçiş yaşı üzerinde etkili olduğu biliniyor. Ancak, çocukluk­tan ergenliğe geçişin tam olarak neyle tetikiendi-ğini henüz hiç kimse bilmiyor. Kanserlerin esas sorumlusu kök hücreler mi? En haşin kanser hücrelerinin kök hücrelere benzerliği son derece dikkat çekici. Eğer kanser­ler gerçekten de kendilerini kaybetmiş kök hüc­reler nedeniyle ortaya çıkıyorsa, bir hücrenin ne

Kanserler, bağışıklık sisteminin kontrolüne karşı dirençli mi? Bağışıklık sisteminin tepkisi tü­mör geiişimini bir ölçüye kadar bas-tırabilse de, tümör hücrelerinin bu- ; yük bir kısmı bu tepkilerle son dere­ce başarılı bir biçimde başaçıkabili-

durmak gibi yollarla kanserli hücrele­rin yakıt teminini kesebiliyor. Bu şekil­de de, kanser gelişimini kolaylıkla kon­trol edebilmeye ve hatta bazı durum­larda geri çevirebilmeye yardımcı olu­yorlar. Ancak, bu ilaçların ne süreyle . etkili kalabildikleri henüz bilinmiyor.

BİLİMveTEKNİK 50 Eylül 2005

CEVAPLANAMAYAN 125 SORU

HANGİ GENETİK DEĞİŞİKLİKLER BİZİ İNSAN YAPTI?

Bizi insan yapanın ne olduğunu keşfet­mek, her kuşaktan antropolog için bir uğraş­tır. Ünlü paleoantropolog Louis Leakey, alet yapma becerilerinin insanı insan yaptığını dü­şünmüş ve 1960'larda Tanzanya'da taştan ya­pılma aletlerin yanında hominid (insansı) ke­mikleri bulduğunda, bunları alet yapabildiği ve kullanabildiği kabul edilen insan türünün ilk üyeleri olan homo habilis olarak etiketle-misti. Ancak daha sonraları primatolog Jane Goodall şempanzelerin de aletler kullandıkla­rını kanıtladı ve bugün araştırmacılar H. habi lis'in gerçekten Homo'ya ait olup olmadığını tartışıyorlar. Daha sonraki çalışmalar, iki ayaklılık, kültür, dil, mizah ve elbette türümü­zün doğuştan gelen benzersiz özelliği olan büyük bir beyine sahip olma gibi özellikleri dikkate alıyorlar. Ancak bu özelliklerin pek çoğu, en azından belli bir dereceye kadar, di­ğer canlılarda bulunabiliyor. Örneğin, şem­panzelerin basit de olsa bir kültürleri var, pa­pağanlar konuşabiliyor, bazı farelerse gıdık­landıklarında sanki kıkırdıyorlar. Kuşku götürmeyen tek şey, tıpkı diğer tüm türler gibi insanların da, kendi evrimsel geçmişlerinin şekillendirdiği, kendine özgü bir genoma sahip olduğu. Bu sayede, antro­polojinin temel sorusu, yeni bir düzeye yük-seltilebiliyor: Bizi insan yapan genetik deği­şiklikler nedir? Eldeki insan genomu ve belirmeye başla­yan primat genomu bilgisiyle, bizleri en yakın akrabalarımızdan ayırmaya yardımcı olacak genetik değişiklikleri tam olarak saptayabile­ceğimiz bir döneme giriyoruz. Şempanze gen diziliminin kaba bir taslağı yayımlandı bile ve daha ayrıntılı hali kısa zamanda bekleniyor. Makak genomu neredeyse tamamlanmış du­rumda; orangutan genomunun üzerindeki ça-lışmalarsa devam ediyor. Tüm bunlar, primat ağacında kilit noktalardaki atalara ilişkin ge-notipi ortaya çıkarmaya yardım edecek. Açıklandığı kadarıyla, insanlarla şempan­zeler arasındaki genetik farklılıklar, olasılıkla çok büyük. Üstelik, birçok kez tekrarlanan, DNA'mızın yaklaşık yalnızca %1,2'sinin şem-panzelerinkinden farklı olduğunu gösteren is-

ni izlemişler. Bu yaklaşımla belirlenen genler bulunuyor. Örneğin, MCPH1 ve ASPM mu-tasyona uğradığında mikrosefaliye (kafa, kafa çevresi ve beynin normalden küçük olması durumu) neden oluyor; FOXP2 konuşma bo­zukluklarına neden oluyor ve bu genlerin hepsi de şempanze evriminin tersine, İnsan evrimi sırasında seçilim baskısı belirtisi göste­riyor. Bu yüzden, insanların büyük beyinli ol­ma ve konuşabilme özelliklerinin evriminde rol oynamış olabilirler. Ancak bu tür genlerin bile ne yaptıkların­dan tümüyle emin olmak genelde zor. Bir gendeki mutasyonun neden olduğu bozuk­lukları incelemek ve genlerin işlevini ortaya çıkarmak üzere, organizmayı bir ya da daha fazla geninden yoksun bırakarak yapılan kla­sik deneyler de etik nedenlerden ötürü İnsan­lar ve maymunlarla yapılamıyor. Bu yüzden çalışmanın büyük çoğunluğu, çok sayıda in­san ve maymunun genom ve fenotiplerinin (genetik yapının belirlediği, ancak dış etkile­rin de söz sahibi olduğu gözle görülür özel­likler) karşılaştırmalı incelemesini gerektiri­yor. Bazı araştırmacılar, maymunlarla ilgili genom bilgilerini fenotipik bilgilerle karşılaş­tırmak için "büyük maymun fenomu projesi" ni tamamlamaya çalışıyorlar. Bazılarıysa, işlev İpuçlarının en İyi doğal insan çeşitliliğini kur­calayarak, yaşayan insanlardaki mutasyonları biyoloji ve davranışlardaki İnce farklılıklarla karşılaştırarak toplanabileceğini savunuyor­lar. Her iki strateji de lojistik ve etik sorunlar­la yüzyüze; ancak gelişmeler yok değil. Tüm bunların yanı sıra, yalnızca insanlara özgü özellikleri tümüyle anlamak, DNA'dan daha fazlasını kapsayacak. Bilimininsanları so­nunda doğa kadar yetiştirmenin de önemli bir rol oynadığı karmaşık dil, kültür ve teknoloji­nin uzun zamandır tartışılan özelliklerine geri dönüş yapabilirler. Genom çağında olmamıza karşın, insanı insan yapanın, genlerden çok daha fazlası olduğunu da kabul ediyoruz.. Culotta E., "What Genetic Changes Made Us Uniquely Human", Science, 1 Temmuz 2005 Çevirt: Meltem Venal Coşkun

tatistiğe karşın. Her 100. bazdaki bir değişik­lik, binlerce geni etkileyebiliyor ve eklenen ve çıkanları da sayarsanız yüzde farklılığı çok daha büyük oluyor. Peki, insanlar ve şempan­zeler arasındaki 40 milyon olası dizilim fark­lılıkları belgelenirse, bu ne anlama gelecek? Pek çoğu büyük olasılıkla basitçe, beden ya da davranış üzerine çok az etkisi olan, 6 mil­yon yıllık genetik sürüklenmenin bir sonucu. Ancak diğer küçük değişiklikler dramatik so­nuçlara sahip olabilir. Farklılıkların yarısı bir insandan çok bir şempanzeyi tanımlayabilir. Bunların tümü­nün nasıl düzenleneceği bir soru işareti. Bir yol, insanlarda doğal seçilimle tercih edilen genleri sıfırlamak. İnsanların ve diğer primat­ların DNA'larındaki seçilimin gizli işaretlerini araştıran çalışmalarda, özellikle hasta ve has­talığa neden olan mikrop etkileşimi, üreme, koku alma, tat alma gibi duyularla ilgili olan, düzinelerce gen belirlenmiş. Ancak tüm bu genler, bizleri kuzenleri­mizden köken olarak ayırmaya yardımcı ol­muyor. Genomlarımız, bizlerin sıtmaya tepki olarak evrim geçirdiğimizi gösteriyor; ancak, bizi insan yapan, sıtmadan korunabilmemiz değil. Bu yüzden bazı araştırmacılar, anahtar roldeki özellikleri zayıflatan klinik mutasyon-larla işe başlayıp, daha sonra genlerin evrimi-

Yangı, bütün kronik hastalıklarda temel rot oynuyor mu? Eklem iltihaplarında yangının oynadığı rol tartışılmaz. Peki ya Kanser ve kalp hastalıkların­da? Zaman geçtikçe, yanıtın

etmek, ne yazık ki bu konudaki tüm soruların ya­nıtlarını vermiyor. Sözgelimi, sindirim sistemin­den beyine nasıl gidiyorlar? Ya da buraya bir kez ulaştıktan sonra hücreleri nasıl öldürüyorlar? Bunlar gibi yanıt bekleyen başka

sonradan kazanılan (uyumsal) bağışıklık tepkile­rinden önce gelen bir sistem. Bu önceliğin canlı­ya kazandırdığı avantajlar açık değil; ama bunu çözmeye yönelik çalışmalar yürütülmekte.

"evet"e doğru daha kesin bir şekilde kayıyor. Bu durumda geriye kalan sorular, "neden" ve "nasıl". Prion hastalıklarının me-kanizması ne? Prionları yanlış katlanmış

sorular da var.

Bağışıklık sisteminin "belleği", varolmak için antijenlere sü­rekli maruz kalmayı mı ge­rektiriyor? Bazı araştırmacılara göre, evet. Ama farelerle yapılmakta olan deneyler buna karşıgörüş-ler de ortaya çıkarmaya başlamış durumda.

Omurgalılar, enfeksiyon­larla savaşmada doğuş­tan var olan bağışıklık sistemlerine ne ölçüde güveniyorlar? Omurgalılarda doğuşta var olan bağışıklık sistemi,

proteinler olduklarını kabul

Eylül 2005 51 BİLİM veTEKNİK

CEVAPLANAMAYAN 125 SORU

AN ILAR NAS IL SAKLAN IR VE YENİDEN NASIL AÇIĞA ÇIKAR?

Bildiğimiz herşey, iki kulağımızın arasında­ki bir-birbuçuk kiloluk sinirsel kütle içinde pa­ketlenmiş duruyor. Dünya hakkındaki yararlı ya da önemsiz gerçekler, yaşamlarımızın tarihi, bisiklete binmekten tutun da çocuğumuzu kedi­lere süt vermeye ikna etmeye kadar edindiğimiz her türlü beceri... Her birimizi tek ve benzersiz kılan, yaşamımıza süreklilik katan, sahip oldu­ğumuz anı ve yaşantılarımız. Anılarımızı belleği­mizde nasıl depoladığımızı anlamaksa, kendimi­zi anlamaya doğru atılmış önemli bir adım sayıl­malı. Sim'rbilimciler bu çabayı üstlenmiş ve anah­tar rol üstlenen beyin bölgeleriyle birlikte olası moleküler mekanizmaları belirleme konusunda şimdiden büyük aşamalar kaydetmiş durumda­lar. Yine de aydınlatılmayı bekleyen birçok so­ru, moleküler araştırmalarla genel beyin araştır­maları arasında da durup duran koca bir uçu­rum var. Bellekle ilgili modern anlamdaki çalışmala­rın, genellikle 1957 yılında yayımlanan ve bir nöroloji hastası olan H.M. ile ilgili araştırmayla doğduğu kabul ediliyor. Kronik (sürekli) sara hastalığı olan H.M.'ye 27 yaşındayken son çare olarak beyin ameliyatı yapılarak, beynin her iki temporal (şakak) lobundan büyük parçalar alın­mıştı. Ameliyat sara açısından işe yaramış, ama belleğe ilişkin beyinsel İşlevlerde büyük kayba yol açmıştı. H.M. ameliyat sonrası dönemde hiç-birşeyi 'kaydedemez' olmuştu ve ne olayları, ne de karşılaştığı insanları hatırlayabiliyordu. Bu olay, hipokampus adı verilen yapıyı da içeren temporal lob bölgesinin (medial temporal lob ■ MTL) yeni durumları kaydetmeyle ilgili çok önemli bir rol üstlendiğini göstermişti. Daha ay­rıntılı incelemeler, belleğin yekpare bir yapısı ol­madığını da ortaya koydu. Kendisine aynayla gerçekleştirilen 'hileli' bir çizim testi verilen H.M., bir önceki deneyimi hakkında hiç bİrşey hatırlamadığı halde 3 gün İçinde epeyi aşama kaydetmişti. Anlaşılıyor ki, beyin sözkonusu ol­duğunda "nasıPı hatırlamak "ne"yi hatırlamak­la aynı şey değil. Hayvanlarla yapılan deneyler ve beyin gö­rüntüleme teknikleri sayesinde bilimciler artık yalnızca belleğin değişik biçimleri değil, her bi-

bellek) işlev gören birçok molekül de var; üste­lik deniz sümüklüböcekleri, kemiriciler ve sir-kesinekleri gibi birbirinden çok farklı hayvan gruplarında. Araştırmacılar, bu koşullarda belle­ğin oluşturulmasında işlev gören moleküler me­kanizmaların geniş bir yelpazede korunmuş ola­bileceğini söylüyorlar. Bu yöndeki çalışmalar­dan ortaya çıkan önemli bir sonuç şu: Birkaç dakikalık ömre sahip kısa-dönemli bellek, sinir hücreleri arasında sinaps adı verilen bağlantı noktalarını güçlendirici kimyasal değişiklikleri, uzun-dönemli bellekse protein sentezini ve bel­ki de yeni sinapsların inşasını gerektiriyor olabi­lir. Çalışma sonuçlarını genel beyin araştırmala­rına bağlamaksa büyük iddia taşıyan bir iş. Ola­sı bir köprü, sinaps bölgesini güçlendirmekten geçen bir süreç. Bazı kemiricilerin hipokampus-lanndan kesitler alınarak incelenmiş olan bu sürece, belleğin fizyolojik temeli gözüyle bakılı­yor. Bunu günün birinde tam ve kesin biçimde doğrulayacak olan çalışmaysa, kesinlikle büyük bir atılım olarak değerlendirilecek. Bu arada, yavaş yavaş başka sorular da gün­deme gelmeye başladı. Yakın geçmişte yapılan bir çalışma, bir hayvanın yeni bir şey öğrendiği sırada ortaya çıkan sinirsel örüntülerin, daha sonra uyku sırasında bir tür "playback" sürecin­den geçtiğini gösterdi. Bu durumun, anıları ve belleği pekiştirmede bir rolü olabilir mi? Diğer bazı çalışmalarsa, belleğimizin genelde sandığı­mız kadar güvenilir olmadığını ortaya koymuş durumda. Belleği bu kadar 'kaygan' yapan ne? Bu konudaki ipuçlarından birinin, anıların her hatırlamada değişikliğe uğrama 'kırılganlığına' sahip olduğu yolundaki tartışmalı görüşü yeni­den gündeme getiren yeni çalışmalardan gelebi­leceği düşünülüyor. Önemli bir nokta da, hipo-kampusun tam anlamıyla bir sinir hücresi kreşi konumunda olduğunun 1990'larda gösterilme­siyle, yetişkin beyninde yeni sinir hücresi oluşa­mayacağı yönündeki baskın düşüncenin yerle bir olması. Bilinmeyen, bu yeni doğmuş hücrelerin öğrenme ve belleği ne ölçüde destekledikleri. Miller, G. "How Are Memories Stored and Retrieved" Science, 1 Temmuz 2005 Çeviri: Zeynep Tozar

Amigdala Hipokampus rinde hangi beyin yapılarının rol oynadığı konu­sunda da bilgi sahibi olmuş durumdalar. Bu, yi­ne de inatçı bazı açıklar olmadığı anlamına gel­miyor. MTL'nin gerçekten de "açık bellek"te (is­temli olarak anımsanarak sözlü olarak ifade edi­lebilecek anılardan oluşan bellek) önemli rol oy­nadığı doğrulanmışsa da bölge, gizemli bîr ka-rakutu olarak kalmakta direniyor. Çünkü anıla­rın beyinde kodlanması ve geri çağrılması sıra­sında, içerdiği çeşitli yapıların birbirleriyle nasıl etkileştiği henüz çözülememiş durumda. Bu­nun da ötesinde MTL, hatırlanan şeylerin nihai deposu konumunda da değil. Bilmen şu kî, bu tür anıların uzun-dönemli depo yeri, beyin kor-teksi. Ama bunun nasıl gerçekleştiği, anıların kortekste ne şekilde temsil edildiği açık değil. Bundan yaklaşık bir yüzyıl önce, ünlü İspan­yol noroanatomici Santiago Ramon y Cajal, bir yaşantının anı stütüsüne dönüşmesi için sinir hücrelerinin, birbirleriyle bağlantılarını güçlen­dirmeleri gerektiğini öne sürmüştü. 0 zamanki yerleşik düşünce, yetişkin beyninde herhangi yeni bir sinir hücresinin oluşamayacağı yönün­de olduğu için, Cajal da doğal olarak, anahtar değişikliklerin varolan sinir hücreleri arasında gerçekleşmesi gerektiği sonucuna varmıştı. Ya­kın bir geçmişe kadarsa bilimciler, bunun nasıl gerçekleşebileceğine İlişkin ipuçlarına sahip de­ğildiler. Ancak 1970'li yıllardan bu yana, yalıtılmış sinir sistemi dokuları üzerinde yapılan çalışma­larla, belleğin oluşumunda rol oynayan çok sa­yıda molekül belirlenmiş durumda. Hem açık, hem de örtülü bellekte (istemli olarak anımsa­nıp sözlü olarak ifade edilemeyen, anı ya da be­cerilerimizi, onların tekrarlanmasıyla depolayan

Hamile kadınların bağışıklık sistemi fetusu neden reddetmez?

Bir canlının biyolojik saatini düzenleyen nedir? "Biyolojik saat genleri", birçok canlıda ve vü cudun birçok bölümünde ortaya

şabilen yolculuklar yapıyorlar. Yıldızların konu­mu ya da manyetik alan gibi ipuçlarından yarar­landıklarını bilmekle birlikte, ayrıntılar bizim için gizemini koruyor.

Son araştırmalar gösteri-

yor ki hamile kadınların ba­ğışıklık sistemleri, genle-

çıkmaya başladı. Şimdi asıl soru, bütün bu genlerin birbirleriyle na­sıl bir uyum içinde oldukları ve so­nuçta saatlerin hepsini aynı zama­na ayarlayan etkenin ne olduğu.. Göç eden canlılar yollarını nasıl bulur? Kuşlar, kelebekekler ve balina­lar her yıl binlerce kilometreye ula-

rinin yarısını babasından almış olduğu halde fetu­su 'yabancı' olarak algı­lamıyor; daha doğrusu

Neden uyuyoruz? İyi bir uykunun, organ ve kasla­rı tazelemede ya da hayvanları ka­ranlıkla birlikte gelen tehlikelerden korumada işe yaradığını biliyoruz. Ama uykunun asıl gizemi büyük olasılıkla, biz horul horul uyurken bile etkin olan beynin içinde bir yerlerde saklı.

onun yabancı olduğunu 'an-

lamıyor'. Ancak Nobel ödüllü Peter Medawar'ın, 1952'de bu soruyu ilk olarak gündeme getirdiğinde söylediği gibi, "karar he­nüz temyize gitmedi."

BİLİM ve TEKNİK 52 Eylül 2005

CEVAPLANAMAYAN 125 SORU

TOPLUMLARDA İŞBİRLİĞİ NASIL GELİŞTİ?

Charles Darwin türlerin kökeniyle İlgili ünlü kuramı üzerinde çalışırken, karıncalar­dan İnsanlara kadar toplumsal yaşamı seçmiş bütün hayvanlarda, grup içindeki bireylerin çoğunun, genel yarar için çalıştığını görerek şaşırmıştı. Bu onun, uzun dönemde hayatta kalmak için birey yararının anahtar rol oyna­dığı düşüncesine tersti. Darwin "İnsanın Tü­reyişi" (Descent of Man| kitabını yazdığı sıra­larda, bazı yanıtlar elde etmişti bile. Doğal se­çilimin akrabalar arasında bazı fedakarlıkları tetiklediğini ve bunun da 'ailenin' üreme po­tansiyelini artırdığını ileri sürerek "karşılıklı­lık" fikrini de ortaya attı: Birbiriyle akraba ol­mayan ama birbirlerini tanıyan bireylerden her ikisi de fedakar (altruistik) ise. karşılıklı yardımlaşma sözkonusuydu. Yüzyıl boyunca süren çalışmalar ve toplumsal türler üzerine geliştirilen çeşitli fikirlere karşın işbirliğinin nasıl ve neden geliştiğinin ayrıntıları hâlâ bir yanıt bekliyor. Bu soruların yanıtlanması, in­san davranışlarını evrimsel açıdan açıklama­ya, sözgelimi boğulmakta olan bir yabancı için neden yaşamımızı tehlikeye attığımız gibi sorulara yanıt vermeye yardımcı olacak. Hayvanlar birbirlerine çeşitli biçimlerde yardım ederler. Balardan gibi toplumsal hay­vanlarda akrabalık ilişkileri yardımlaşmayı destekler. Dişiler, baskın dişiye yardımcı ol­mak için üremekten vazgeçebilir. Ayrıca, yapı­lan ortak işler, birbiriyle akraba olmayan bi­reylerin birlikte çalışmasına olanak sağlar. Sözgelimi erkek şempanzeler, bir çete gibi, potansiyel riske rağmen birbirlerini yırtıcı hayvanlara karşı korur. Cömertlik, insanlar arasında yaygındır. Bazı antropologlara göre, kişinin akraba ve yakınlarına güvenme eğili­minde yaşanan evrim, insanların dünyanın hakimi olmasına yardım etti. Birlikte çalışma becerisi, atalarımıza daha fazla besin, daha çok korunma, daha İyi çocuk bakımı gibi üre­meye yönelik başarı için gereken konularda yardımcı oluyordu. Bununla birlikte, bu dayanışmanın derece­si farklılıklar gösterebiliyor; sözgelimi "hile-karlar", en azından kısa dönemde diğer insan-

taya çıkacak davranışsal sonuçlan öngörme-de uygulamaya sokuyor. Oyun kuramı, adıl olmak için doğuştan gelen istekleri açığa çı­karmada işe yaramış durumda. Sözgelimi, oyuncuların, kendilerine bir yaran olmasa bi­le adil olmayan davranışları cezalandırmak için zaman ve enerji harcadıkları saptanmış. Benzer çalışmalar gösteriyor ki iki insan yal­nızca bir kez karşılaşmış bile olsalar, birbirle­rine karşı adil davranma eğilimi gösteriyorlar. Bu davranışları açıklamak zor, çünkü bunlar dayanışmanın aslında kişisel çıkarlara yönelik olduğu açıklamasıyla uyuşmuyor. Bu oyunlardan yola çıkılarak geliştirilen kuramlar henüz kusursuz olmaktan uzak. Bunlar, sözgelimi duyguların dayanışma üze­rindeki rolünü gereğince kapsayabilmiş değil. Yine de kuramcılar, oyun kuramının yeterli düzeye ulaşmasıyla, karmaşık toplumları yön­lendiren etmenler üzerinde daha berrak bir görüşe sahip olacağına inanıyorlar. Tüm bu çabalar, Darwin'in dayanışma ve işbirliği üzerinde yaptığı gözlemlerin üzerine birşeyler inşa etmesine yardımcı oluyor. Dar­win'in Öngördüğü gibi, karşılıklılık güçlü bir uyum taktiği. Ama İstisnalar da yok değil.. Günümüz araştırmacılarına göre, İyi bir bellek önkoşul. Öyle görünüyor ki karşılıklı­lık, yalnızca kimin yararlı ve yardımcı olduğu, kimin olmadığını aklında tutabilenlerce uygu­lanıyor. İnsanlar, yüzleri ömürleri boyunca akıllarında tutacak kadar geniş bir belleğe sa­hipler ve bu şekilde, yıllardır görmedikleri bi­ri İçin ömür iyi ya da kötü duygu besleyebili­yorlar. Diğer türler içinse karşılıklılık bu bağ­lamda daha sınırlı zamana yayılmış durumda. Darwin, kendi kişisel gözlemleriyle sınırlı olduğu İçin dayanışma davranışlarını genel bir çerçevede değerlendirebilmişti. Şimdiyse oyun kuramları ve ilgili birçok konu üzerinde çalışan araştırmacılar, Darwin'in fikirlerini ge­liştirip İşbirliği kuramına yeni boyutlar kat­mayı umuyorlar. Pennisi, E. "How Did Cooperative Behavior Evoleve" Science, 1 Tem muz ı 2005 Çeviri: Gökhan Tok

lar önünde bîr adım öndeymiş gibi görünü­yor. Yine de dayanışma, uzun dönemde türler için etnik, politik, dini, hatta aileler arası çe­kişmelere karşın, daha baskın bir hayatta kal­ma stratejisi gibi görünüyor. Evrimsel biyologlar ve hayvan davranışla­rı üzerine araştırma yapanlar, toplumsallaş­ma için gereken çevresel ve davranışsal etki­lerin yanısıra, dayanışmanın genetik temelleri ve moleküler etmenler üzerine çalışıyorlar. Sinirbîlimciler, tarla farelerinden sırtlanlara dek pek çok memelinin beynindeki kimyasal­larla toplumsal .stratejileri arasındaki anahtar bağlantıları inceliyorlar. Başkalarıysa daha matematiksel bir yolla, aslında ekonomi alanı için geliştirilmiş "evrimsel oyun kuramı"nı, iş­birliğini niceli eştirmek ve farklı koşullarda or-

Neden rüya görürüz? freud'a göre rüyalarımız, bilinçaltı istekleri­mizin dışa vurumuydu. Günümüzdeyse sinirbilîm-ciler, rüyaların ortaya çıktığı REM uykusu sırasın­daki beyin etkinliğinin, öğrenmek için çok gerek­li olduğunu düşünüyor. Yoksa rüya görmek öğ­renmenin bir yan ürünü mü?

ler ve kurallarla boğuşurken, çocukların dili na­sıl kolaylıkla 'kaptığını' açığa çıkarabilir. Feromonlar insan davranışlarını etkiliyor mu? Hayvanların birçoğu haberleşmek İçin, özel­likle de çiftleşme dönemlerinde havada uçuşan

Genel anestezi nasıl işliyor? Biliminsanları ilaçların tek tek sinir hücreleri üzerinde ne tür etkiler yaptığını çözmeye çalışı­yorlar. Ama, bilinçsiz duruma nasıl geçtiğimizin mekanizmasını açıklamak çok da kolay değil.

|;i kimyasallardan yararlanır. Kimi tartışmalı araştırmalar, insanla­rın da feromonları kullandığını gösteriyor. Bu feromonları belir­li lemek, toplumsal yaşamımızı na­sıl etkilediklerini anlamak İçin d yeni bir yol olabilir.

Dil öğrenmek neden bazı dö­nemlerde daha kolay? Küçük çocukların (bebekler de/ dahil) zihinsel etkinliklerinin görün­tüleme teknikleriyle incelenmesi, ye-, tişkinlerin dil öğrenmek için temel-*

Eylül 2005 53 BİLİM ve TEKNİK

CEVAPLANAMAYAN 125 SORU

BİYOLOJİK VERİLER DENİZİNDEN BÜYÜK RESİMLER NASIL ORTAYA ÇIKACAK?

Biyoloji, betimsel veriler bakımından ol­dukça zengin ve zenginleşmeye de devam ediyor. Örnek toplamak için geliştirilen DNA dizilimi, mikro ışınlar, otomatik gen iş­levi çalışmaları gibi geniş ölçekli çalışmalar, yeni bilgiler elde etmeye yarıyor. Biyomeka-nikten ekolojiye dek pek çok alt alanda araş­tırmalar sayısallaştıkça daha kesin ve daha bol bilgiye ulaşılabiliyor. Şimdi ortaya çıkan soru şu: Biyolojinin bütün alanlarında akan bu verilerin ışığında, biliminsanları sistemle­rin ve organizmaların nasıl işlediğini anla­yıp, bunları açıklayabilecek mi? Bütün bu ve­rilerin bir elemeden geçirilmesi, düzenlen­mesi, derlenmesi ve en önemlisi, araştırmacı­ların öngörülerde bulunmasını sağlayacak hale getirilmesi gerekiyor. Bu noktada, "sistemler biyolojisi' devre­ye giriyor. Henüz çok iyi tanımlanmamış ve yolunu bulmaya çalışan bu yeni yaklaşım, on yıllardır ortaya çıkmakta olan moleküler, hücresel, çevresel ve canlılara yönelik göz­lemlerin ortaya çıkarılan noktalarını birleş­tirmeyi amaçlıyor. Bu yaklaşımın yandaşları matematik, mühendislik ve bilgisayar bilim­lerini kullanarak biyolojiyi daha nicel bir ha­le getirmeyi hedefliyor ve bu alanda ilerle­menin, yalnızca bu şekilde olabileceğini sa­vunuyorlar. Biyotıbbın, özellikle de hastalık­ların, risk faktörünü belirlemede büyük ya­rar sağlayacağını öne sürüyorlar. Bu alan, insan genom projesinin bitiril­mesinden sonra büyük ilerleme kaydetti. İn­san kalıtımının biyokimyası tanımlandı ve öl­çüldü. Bu da araştırmacılara, yaşamın diğer yanlarını da bilinir kılmak İçin esin kaynağı oldu. Moleküler genetikçiler, gen ağının işleyi­şini geniş biçimde ortaya koymayı hayal edi­yor, sözgelimi, tek bir DNA zincirinin farklı proteinleri nasıl belirlediğini, ya da protein­lerin farklı koşullarda ne tür çeşitlilikler gös­terdiğini göstermeye çalışıyorlar. Hücre bi­yologları, hücrenin sağlığı için geçerli kural-

ler olarak görüyor. Aynı şey, sinirbilimciler için de söylenebilir; karmaşık beyin köşele­rinde gizli üst dü2ey düşüncelerin nasıl oluş­tuğunu çözmek de onların işi. Küresel ısın­ma gibi ekolojik değişikliklerin nasıl olduğu­nu anlamak içinse, çevrebilimcîlerin, fiziksel olduğu kadar biyolojik veriye de ihtiyaçları var. Sistem biyologları bugün görece basit ağ­lar üzerinde çalışıyorlar. Sözgelimi, bira ma­yasının bir karbonhidrat olan galaktozu han­gi metabolİk yolla parçaladığını ortaya çıka­rıldı. Başka araştırmacılar, bazı genetik yazı­lım etkenlerinin gen ifadesini zaman içinde nasıl değiştirdiğini ortaya çıkarmak amacıy­la, deniz kestanelerinin de içinde olduğu bir grup deniz canlısının embriyonik dönemde geçirdikleri ilk birkaç saati ayrıntısıyla orta­ya koydular. Şu sıralarda yapılmakta olan bir çalışma kapsammdaysa, hücrelerdeki ha­berleşme ağları ve basit beyin devrelerinin modelleri oluşturuluyor. Ancak bu alandaki gelişmeler, biyolojik örüntüleri bilgisayar modellerine aktarma­nın güçlüğü nedeniyle oldukça yavaş ilerle­mekte. Bilgisayar ağ programlarının kendile­ri de aslında şu durumuyla yetersiz; sonuçla­rı araştırmacıların anlayıp yorumlayacağı bir tablo durumuna getirebilmeleri için, bu programların da iyileştirilmesi gerekiyor. Şimdilerde dünyanın çeşitli yerlerindeki yeni kurum ve kuruluşlar matematik, bilgi­sayar bilimleri ve biyoloji arasında disiplin-lerarası bağlar kurmak için uğraş vermekte. Ancak çalışmalar, henüz başlangıç dönemin­de. Yoğun disiplinlerarası çalışma ve gelişti­rilmiş bilgisayar teknolojisinin araştırmacıla­ra, yaşamın işleyişiyle ilgili kapsamlı ve yete­rince ayrıntılı bir resim sunup sunamayaca­ğını ise, kimse henüz söyleyemiyor. Pennisi, E. "How Will Big Pictures Emerge From a Sea of Biological Data" Science, 1 Temmuz 2005 Çeviri: Gökhan Tok

ların karmaşık iletişim yapılarını basitleştir­meye çalışıyorlar. Gelişim biyologlarının ça-basıysa, embriyodaki bir avuç hücrenin nasıl çok sayıda kemik, kan ve deri dokusuna dö­nüştüğünün etraflı bir resmini çizmek. Sis­temler biyolojisi yandaşları, bu zor bulmaca­ları, yalnızca bu disiplinin çözebileceği şey-

Alzheimer hastalığını ne kadar uzakta tutabiliriz? Bu ileri yaş hastalığı­nın, genelde olduğundan bir 5-10 yıl kadar geç orta-

maşık davranış biçiminin ortaya çıkmasında kişi­lik özellikleri de rol oynuyor.

Şizofreniye neden olan şey ne.' Araştırmacılar şizofreniye neden olan genin izini sürüyorlar. Şizofrenik hastalarla normal ki­şilerin paylaştıkları özelliklerin araştırılmasıyla da ipuçları elde edilebileceği düşünülüyor. Otizmin nedeni ne? Bu bozukluğun temelinde çevresel faktörler kadar, birçok genin de etkisi var. Erken tanı için

ya çıkması, milyonlarca yaşlı için hayatı çok da­ha kolaylaştırabilir. Araştırmacılar, şu sıralarda hormon ya da antioksidanlarla tedavinin, ya da zihinsel ve fiziksel egzersizlerin işe yarayıp yara­mayacağı üzerinde çalışıyorlar. Bağımlılığın biyolojik temeli ne? Bağımlılık, beynin "ödül devresi"nde gerçek­leşen bir aksaklıkla yakından ilgili. Ama bu kar-

biyolojik işaretleyiciler, var olan tedaviyi geliştirmek j İçin yararlı olabilir; ama tam bir tedavi için daha çok yol alınması gerekiyor.

BİLİMv.TEKNİKBI Eylül 2005

CEVAP LAN AMAYAN 125 SORU

KENDİLİĞİNDEN BİRARAYA GELME SÜRECİNİN SINIRLARINI NE KADAR ZORLAYABİLİRİZ?

ri salman bir moleküler anahtar görevi gören ve kendiliğinden biraraya gelen "rotaxane" molekülleri, gelecekte molekül temelli bilgisa­yarların anahtarları da olmaya aday. Ancak, bilgisayar devrelerinin sürekli ola­rak küçültülmesi ve nanoteknolojinin yükseli-şiyle birlikte, bu karmaşıklığın artırılması ge­reksinimi de büyüyor. Bilgisayar çiplerinin küçülmesi eğiliminin egemenliğiyle birlikte, bu denli küçük parçaların üretim maliyetleri de hızla artıyor. Bilgisayar şirketleri parçaları istenen boylarda küçültüyorlar. Bununla bir­likte bîr noktada, bunları tasarlamak daha ucuz hale gelecek ve tümüyle kimyasal olarak üretilebilecekler. Kendiliğinden biraraya gelme, çok çeşitli nanoyapılar üretebilmek için de tek pratik yaklaşım. Bununla birlikte, öğelerin doğru bi­çimde kendiliğinden biraraya geldiklerinden emin olmak, pek kolay bir iş değil. İşbaşında-ki kuvvetler çok küçük olduğundan, kendili­ğinden biraraya gelen moleküller istenmeyen uyumsuzluklar gösterebilir ya da kaçınılması mümkün olmayan eksiklere yol açabilir. Bu il­ke üzerine kurulacak yeni sistem, hataları kaldırabilecek ya da onarabilecek beceride ol­malı. Biyolojide bu duruma uygun örnekleri DNA sarmalında bulabiliriz. Enzimler hücre bölünmesi sırasında DNA iplikçiğini kopyalar­ken A yerine T koymak gibi bir hata oluşabi­lir. Bu hataların bazıları kalır; ancak çoğu, ye-ni sentezlenen iplikçikleri denetleyen ve kop­yalama hatalarını düzelten DNA onarım en-zimlerince yakalanır. Bu tür stratejileri taklit etmeye çalışmak kimyacılar için kolay olmayacak. Ama eğer, başından sonuna kadar daha karmaşık, daha düzenli yapılar yapmayı istiyorlarsa biraz da­ha "doğa gibi" düşünmeyi öğrenmeleri gere­kecek.

için biraraya geliyorlar. Günümüzde kimyacı­lar, doğanın rutin biçimde, kolaylıkla yapıyor­muş göründüğü bu karmaşıklığın yanına bile yaklaşabilmiş değiller. Acaba, bu karmaşık ya­pıların nasıl kendiliğinden biraraya geldikleri­ni öğrenebilecekler mi? Bunun için başlangıç düğmesine basıldı bile. Geçtiğimiz 30 yıl içinde, kovalent olma­yan bağ yapmanın temel kurallarını öğren­mek yolunda Önemli adımlar atıldı. Bu kural­lardan ilki "benzerler birbirini tercih eder". Bu kuralın varlığını, lipit moleküllerini suda hücrelerin çevresini kaplama görevi gören çift tabakalı zarlar oluşturmak üzere kapalı bir ortama doğru iten susevmez (hidrofobik) ve susever (hidrofilik) etkileşimler arasında

Bugünlerde birçok biliminsanı doğanın gizlerini çözmeye çalışmakla meşgul. Örne­ğin, kimyacılar yeni yapılar ortaya çıkarmaya çalışıyorlar. Şimdilik, yapay gökbilim ya da yapay fizik yok. Ama molekülleri biraraya ge­tirmek için yeni yollar yaratmak, kimyacılara iyi geliyor. Aslında 100 yıldır bunu, atomlar arasındaki elektron paylaşımıyla oluşan güçlü kovalent bağlar kurarak ya da bu bağlan kı­rarak gerçekleştiriyorlardı. Bu İpucunu kulla­narak, hoşlarına giden moleküler birleşimler­de binlerce atomu biraraya getirmenin yolu­nu öğrendiler. Çevremize bakınca gördüğümüz doğanın sadeliğiyle karşılaştırılınca, bu karmaşıklık düzeyi gerçekten etkileyici. Hücreden sedir ağaçlarına kadar her şeyin yapısı, küçük mo­leküllerin çok sayıda zayıf bağlarla biraraya getirilmesiyle kurulmuş durumda. Ünlü DNA sarmalından, H2O moleküllerinin birbirlerine bağlanarak oluşturdukları suya kadar, her şe-yin oluşumunu hidrojen bağlan, van der Wa-als kuvvetleri ve pi - pi etkileşimleri gibi zayıf etkileşimler yönetiyorlar. Bu tür "İnce ayar" kuvvetler, molekülleri gütmek yerine yapıla­rın çok karmaşık bir hiyerarşide kendi kendi­lerine biraraya gelmelerini olası kılıyor. Lipit­ler zar hücrelerini oluşturmak, hücreler do­kuları, dokular da organizmaları yaratmak

görebiliriz. Bunlar suyla herhangi bir etkile-

şimden kaçınmak için, yağlı kuyruk kısımları­nı biraraya getirip kutupsal başlarını suyun üstünde tutmaya çalışırlar. Bir diğer kural "kendiliğinden biraraya gelme enerjik bakı­mından uygun tepkimelerce yönetilir". Bir başka deyişle, "doğru molekül bileşenlerini bırak, onlar karmaşık dizili yapılar içinde ken­diliğinden biraraya gelirler". Kimyacılar tüm bu kuralları, görece "gös­terişsiz'" karmaşıklık düzeylerinde kendiliğin­den biraraya gelen sistemler tasarlamada kul­lanmayı öğrendiler. İlaç taşıyıcı lipozomlar, hastalarda kanserli hücrelere İlaç ulaştırmada kullanılıyor. İki kararlı evre arasında ileri ge-

Kaynak: Service R.,F, "How Far Can We Push Chemical Self-Assembly", Science, 1 Temmuz 2005 Çeviri: Elif Yılmaz

Cinsel Eğilimin Biyolojik Kökleri Nedir? Çevresel etkilerin eşcinselliğe katkısının, bü­yük oranda doğum öncesi hormon oranlarıyla ilintili olabileceği düşünülüyor; bu nedenle soru­nun yanıtlanması, "eşcinsel genleri" avlamaktan daha fazlasını gerektiriyor.

Ahlak Beyinle Sıkı Sıkıya Bağlantılı mı? Bu soru felsefeciler için büyük bir yap-boz-dur. Şimdilerde nörologlar beyin görüntüleme yöntemiyle, beyin devrelerinin muhakeme beceri­sini de içerdiğini ortaya çıkardıklarını söylüyor­lar. Makinelerden Öğrenmenin Sınırları Ne? Bilgisayarlar dünyanın en iyi satranç ustaları­nı yendiler ve isteyenlerin İnternet'ten ulaşabile­cekleri bir bilgi zenginliğine sahipler. Ancak so­yut düşünebilme becerisi, tüm makinelere hâlâ çok uzak.

Kişiliğin Ne Kadarı Kalıtsal? Kişilik özellikleri genlerden etkilenir, çevre-de genetik etkileri değiştirir. Göreli katkılar hâlâ tartışmalı.

BtLİMveTEKNİK

Eylül 2005 55

CEVAPLANAMAYAN 125 SORU

GELENEKSEL BİLGİ İŞLEMENİN SINIRLARI NELER?

Bilgi işlemenin sınırı konusu, ilk bakışta bir mühendislik problemi gibi görünüyor. Bir yongaya, onu eritmeden ne kadar enerji veri­lebilir? Bir silisyum bellekteki veri bitini ne kadar hızlı çevirebilirsiniz? Bilgisayarınızı, bir odaya sığabilmesi koşuluyla ne kadar büyük yapabilirsiniz? Bu sorular çok da önemli gö­rünmüyor. Gerçekte, bilgi işleme bir bilgisayar İnşa etmekten çok daha temel bir konu. Prince-ton'da çalışan matematikçiler Alonzo Church ve Alan Turing'in 1930'larda, kabaca, bit ve baytları kapsayan hesaplamaların Turing ma­kinesi olarak bilinen 'ideal' makineyle yapıla­bileceğini göstermeleriyle bunun farkına va­rıldı. Bu keşif, bütün klasik bilgisayarların te­melde aynı olduklarını göstererek, biliminsan-Iarı ve matematikçilerin bilgi işlemeyle ilgili temel sorularını, bilgisayar mimarisinin önemsiz ayrıntıları içinde boğulmadan sorma­larına olanak sağladı. Örneğin, kuramcılar şimdi bilgi İşlemey­le ilgili problemleri geniş kategorilerde top­layabiliyorlar. Bunlar geniş anlamıyla, ad­lardan oluşan bir listeyi alfabetik sıraya sokma gibi kolayca çözülebilen, P problem­leri olarak düşünülebilir. NP problemleri­nin çözümü çok daha zor olsa da, sonuca ulaşıldığında, denetlemesi görece kolaydır. Buna örnek olarak, dolaşan bir satıcı prob­lemi gösterilebilir. Problem, satıcının bir di­zi yere uğraması için en kısa rotayı belirle­mek. Bir yanıt bulabilmek için gerekli olan tüm bilinen algoritmalar, çok fazla bilgi İş­leme gücü gerektirir ve klasik bilgisayarlar, bunun basit versiyonlarının bile üstesinden gelemeyebilir. Matematikçiler, bu tür NP problemlerin­den en zor olanlarının hızlı biçimde ve kestir­me yoldan üstesinden gelinebilmesi için, bu problemlerin hepsinin parçalanması gerekti­ğini gösterdiler. Sonuçta, NP problemlerinin P problemlerine dönüşmesi gerekiyor. Ancak, böyle bir kestirme olup olmadığı (P=NP) be­lirsiz. Biliminsanları olmadığını düşünüyor; ancak bu, matematikte yanıtlanmamış en bü­yük sorulardan biri.

1940'larda, Bell Laboratuvarları'nda çalı­şan biliminsanı Claude Shannon, bitlerin yal­nızca bilgisayarlar İçin olmadığını gösterdi. Bitler aynı zamanda, bir nesneden diğerine akan bilgiyi tanımlamada kullanılan temel bi­rimlerdi. Bir bitin bir yerden bir yere ne ka­dar hızlı gidebileceğini, bir iletişim kanalında ne kadar bilginin taşınabileceğini ve bir biti bellekten silmek için ne kadar enerji gereke­ceğini belirleyen fizik yasaları var. Klasik bil­gi işleyen makinelerin hepsi, bu yasalara tabi. Bilginin de beynimizde İleri geri titreşir gibi görünmesi, bilgi yasaları uyarınca, düşüncele­rimizin de bit ve baytlarla işlendiği anlamına geliyor olabilir mi? Biz yalnızca bilgisayarlar

mıyız? Bu, rahatsızlık verici bir düşünce. Ancak, klasik bilgi işlemenin ötesinde bir gerçek var: Kuantum. Kuantum kuramının olasılıklara dayanan doğası, atomların ve öte­ki kuantum nesnelerinin bilgi kuramında ol­duğu gibi yalnızca ikili sistemdeki 0 ya da 1'le sınırlı olmaması, 0 ve1'lerin aynı anda olabileceği anlamına da geliyor. Dünyanın her yerindeki fizikçiler, bir veritabanındaki belli bir kaydı çok az sorguyla bulma gibi, sı­radan bilgisayarlarla yapılması olanaksız iş­lemleri yaptırmak İçin, bu ve başka kuantum etkileriyle çalışan basit kuantum bilgisayarlar yapıyorlar. Ancak biliminsanları, kuantum bil­gisayarları bu kadar güçlü yapan kuantum-mekaniksel özellikleri ve yararlı bir şeyler or­taya çıkarabilecek kadar büyük bir kuantum bilgisayarı yapmanın yolunu bulmaya çalışı­yorlar. Kuantum dünyasının ilginç mantığını öğ­renerek ve bunu bilgi işlemede kullanarak, bi­liminsanları atomaltı dünyanın kurallarını de­rinlemesine araştırıyorlar. Belki de, yalnızca bilgi İşleme gücünü artırmak gibi 'basit' bir gerekçe, kuantum krallığının anlaşılmasına yol açacak. Seife, C. "What are the Limits of Conventional Computing?" Science, 1 Temmuz 2005 Çeviri: Alp Akoğlu

Sistematik bilimcilerin üzerinde anlaşacağı bir yaşam ağacı bir gün olacak mı? Daha iyi morfolo­jik, moleküler ve ista­tistiksel yöntemlerin varlığına karşın, araş­tırmacıların ağaçları

Yeryüzünde kaç canlı turu bulunuyor? Gökyüzündeki bütün yıldızları saymak mı? Olanaksız. Yeryüzündeki bütün türleri saymak? Aynen. Ancak, içinde bulunduğumuz biyoçeşitli-lik krizi, bunu yine de denememizi gerektiriyor. Tür nedir? Evrimsel veriyle karmaşıklaşmış "basit" bir kavram. Daha açık bir tanımı uzak gelecekte ya­pılabilir. Birçok türde neden ve nasıl yan geçiş olur? Önceden ender olduğu düşünülse de, özellik­le mikroplar arasındaki gen değiştokuşu, çok sık

gerçekleşiyor. Ancak, genlerin neden ve nasıl bu denli hareketli olduğunu henüz bilmiyoruz. LUCA (en son evrensel ortak atamız) kimdi?

Tüm karmaşık organizma­ların 1,5 milyar yaşındaki "anası" konusunda çok sayı­da düşünce var. Durmadan yenileri keşfedilen ilkel mik­roplar, karşılaştırmalı geno-mikteki gelişmeyle birlikte, yaşamın derin geçmişini çöz­memize yardımcı olacak.

birbiriyle uyuşmuyor. Herhangi bir görüşe tam katılım olması beklenemese de, görüş birliğinin artması olanaksız değil.

BİLİM ve TEKNİK 56 Eylül 2005

CEVAPLANAMAYAN 125 SORU

SEÇİCİ OLARAK BAĞIŞIKLIK TEPKİLERİMİZİ KAPATABİLİR MİYİZ?

arada bulunması durumu. Alıcıda oluşan tüm kan yapıcı ve lenfoid hücreler tümüyle verici hücrelerinden kaynaklanıyorsa tam kimerizm-den; hem verici hem de alıcının hücreleri bir­likte bulunuyorsa karışık kimerizmden söz edi­liyor.) Birkaç yıl sonra, Birmingham Üniversite-si'nden Peter Medawar ve ekibi, karışık kime-rizmli çift yumurta İkizi sığırların, birbirlerinin deri nakillerini kolayca kabul ettiklerini göster­miş. Medawar ilk başlarda kendi çalışmasının Owen'in çalışmasıyla ilişkisini değerlendirme­miş; ancak bu bağı gördüğünde, henüz rahim­de olan doğmamış farelere farklı soydan fare­lerden aldığı dokuları enjekte etmeye karar vermiş. Araştırmacılar, 1953'te Nature dergi­sinde yayımlanan bir yazıda, doğumdan sonra bu farelerden bazılarının farklı soylardan alı­nan deri nakillerini reddetmediğini gostermiş-

lâ bağışıklık sisteminin nasıl çalıştığını çözmek ve onu ustaca yönetmenin güvenli yollarını bulmak gerekiyor. Nakil araştırmacıları, tolerans sağlamak için üç temel stratejiyi takip ediyorlar. Birinci­sinde, Medawar'in deneyinde olduğu gibi, ki­merizmden yararlanmaya çalışıyorlar. Araştır­macılar, organ bağışında bulunan kişinin bağı­şıklık hücrelerinin yeni ev sahibine nakli tole­re etmeyi öğretmesi umuduyla, hastayı verici­nin kemik iliğiyle aşılıyorlar. Ancak bazıları. nakledilen organla birlikte gelen, vericiye ait bağışıklık hücrelerinin de alıcıya tolerans öğre­tebileceğim iddia ediyor. İkinci stratejide, T hücrelerine nakledilen dokudaki yabancı anti­jenleri gördüklerinde anerjik olmayı ya da inti­har etmeyi öğreten ilaçlar kullanılıyor. Üçüncü yaklaşımsa, belirli bağışıklık hücrelerinin ken­dilerini kopyalamasını engelleyen ve ayrıca, si-tokin denen, hücrelerarası iletişimden sorumlu doku hormonlarını salgılayarak reddetmeyi baskılayabilen T düzenleyici hücrelerinin üreti­mini etkiliyor. Tüm bu stratejiler ortak bir sorunla yüzyü-zeler: Yaklaşımın başarılı mı yoksa başarısız mı olduğunu değerlendirmek oldukça zor. Çünkü bir kişinin nakledilen bir organı tolere edip et­mediğini gösteren güvenilir biyoişaretleyiciler bulunmuyor. Bu yüzden toleransı değerlendir­menin tek yolu, ilaç tedavisini durdurmak; ki bu da, hastanın vücudunun nakil organı red­detmesi riskini doğuruyor. Benzer şekilde, etik endişeler de, araştırmacıların tolerans sağlama­da kullanılacak ilaçları, bağışıklık sistemini baskılayıcı tedaviyle birlikte denemelerini ge­rektiriyor. Bu durumda da, ilacın etkinliği za­yıflayabiliyor; çünkü ilaçların kendilerinden bekleneni yapması için tümüyle çalışan bir ba­ğışıklık sistemine gereksinim var. Eğer araştırmacılar, bağışıklık toleransını güvenli ve seçici bir biçimde sağlamak üzere 50 yıllık maceralarını tamamlayabilirlerse, bin­lerce nakil alıcısıyla birlikte, otoimmün hasta­lıkların kontrolü için de umutlar bir hayli arta­cak. Cohen, J., "Can We Selectively Shut Off Immune Responses", Science. 1 Temmuz 2005 Çeviri: Meltem Venal Coşkun

Geride bıraktığımız birkaç on yıl içinde or­gan naklinde deneysellikten rutine geçildi. Yal­nızca ABD'de her yıl 20.000'den fazla kalp, ka­raciğer ve böbrek nakli gerçekleştiriliyor. An­cak nakil yapılacak kişiler için değişmeyen bir-şey var: bağışıklık sistemini baskılamak için ya­şam boyu ciddi yan etkileri olabilen kuvvetli ilaçlar kullanılması. Araştırmacılar uzun za­mandır bağışıklık sistemini, nakilleri reddetme­mesi için kandırmanın yollarını arıyorlar. An­cak bunu vücudun tüm savunmalarını körelt­meden gerçekleştirmek gerekiyor ve ne yazık ki şu ana kadar çok az başarı elde edilebildi. Araştırmacıların karşı karşıya olduğu rakip oldukça dişli. Bazı nadir olgularda bağışıklık toleransı oluşabiliyor. Yani, nakil yapılan hasta bağışıklık sistemini baskılayıcı ilaçları almayı bıraksa da, bedenleri yabana organı reddetmi­yor. Ancak araştırmacıların elinde, bu toleran­sı sağlamak için moleküler ve hücresel düzey­de neler olduğunu gösterecek net bir resim yok. Bağışıklık sistemiyle oynamak biraz me­kanik bir saatle oynamaya benziyor. Yalnızca bir kısmı kurcalandığında tüm mekanizma bo­zulabiliyor. Ayrıca, tolerans sağlamak üzere ta­sarlanan İlaçları deneme açısından da büyük bir engel var: Bağışıklık sistemini baskılayıcı İlaçlar geri çekilmeden, işe yarayıp yaramadık­larını anlamak çok zor. Bu geri çekmekse, or­ganın reddedilme riskini doğuruyor. Eğer araş­tırmacılar, bağışıklık sistemine nakil organları­nı tolere etmeyi öğretmenin yolunu bulurlarsa, bu bilgi, otoimmün hastalıkların (bağışıklık sis­teminin organizmanın kendi yapılarına karşı yanıt oluşturması durumunda oluşan hastalık­lar.) tedavisi için anlamlı olacak. Science dergisinde 60 yıl önce yayımlanan bir haber, sonradan bir maratona dönüşen na­kil toleransı sağlama yarışında başlangıç nok­tası olmuş. Wisconsin Üniversitesi'nden Ray Owen, çift yumurta ikizi sığırların bazen bir plasentayı paylaştıklarını ve birbirlerinin kırmı­zı kan hücreleriyle doğduklarını belirtmiş. "Ka­rışık kimerizm" olarak adlandırılan bu durum­da sığırlar görünüşte bir sorun olmadan ya­bancı hücreleri tolere etmişler. Kimerizm, allo-jeneik (aynı türün bireyleri arasında) kök hüc­re nakli sonrası alıcı ve verici hücrelerinin bir

ler. Bu etkili deney, pek çok biliminsanının ka­riyerini nakil konusuna adamasına önderlik et­miş ve bu tür çalışmalarla, otoimmün hastalık­lara çare bulunabileceği umutları yükselmiş. Büyük çoğunluğu farelerle çalışan bağışık-lıkbil imcileri, şimdiye kadar, toleransın arka­sında çeşitli ayrıntılı mekanizmalar olduğunu belirttiler. Örneğin bağışıklık sistemi, kendine karşı bağışıklık ataklarını baskılayan "düzenle­yici" hücreleri salabiliyor; zararlı bağışıklık hücrelerini intihar etmeye ya da anerji denilen, durgunluk, enerji üretiminde eksiklik ya da belli bir antijene karşı bağışıklık tepkisinin ol­maması biçimindeki işlev bozukluğuna zorla-yabiliyor. Aslında araştırmacılar artık bu süreç­leri yürüten genler, almaçlar ve hücre iletişi-rniyle İlgili ince ayrıntıları biliyorlar. Ancak, ha-

Strese dayanıklı bitki­lerdeki çeşitliliğin te­meli ne? Kuraklık, soğuk gibi zorlayıcı çevresel etkile­re dayanıklı olan bitkile­re gereksinimimiz var. Ancak birbirleriyle kar­maşık etkileşim içinde bulunan genlerin sayısı o kadar çok ki, kimse henüz hangi birinin nasıl çalıştığını ortaya koya­bilmiş değil.

verimli ürünlerin elde edilmesinde işe yarayabi­lir. Neden bütün bitkilerin, bütün hastalıklara karşı bağışıklıkları yok?

Çiçekler nasıl evrimleşti? Darwin'in "büyük muamma" olarak niteledi­ği bu soru, bizler için de hemen hemen aynı ni­teliği taşıyor.

Bitki büyümesi na­sıl denetleniyor? Sözgelimi, kızıla­ğaçlar 100'lerce met­re uzunluğa ulaşabilir­ken, boyu 10 cm'yi aşmayan ağaçlar bile var. Bu farkın neden­lerini anlamak, daha

Bitkiler, genel bağışıklık tepkisi ve­rebilmenin yamsıra, belirli hastalık yapı­cıları hedefleyen moleküler "nişancı"la-ra da sahipler. Bitklbilimcilerin merak ettiği, farklı bitki türlerinin, hatta birbir­leriyle yakın akraba olan türlerin bile neden farklı savunma ordularına sahip oldukları. Bu sorunun yanıtı, daha daya­

nıklı ürünler alınmasını sağlayabilir.

Eylül 2005 57 BİLİM ve TEKNİK

CEVAPLANAMAYAN 125 SORU

KUANTUM BELİRSİZLİĞİ VE YEREL OLMAMA DURUMU ALTINDA DAHA DERİN İLKELER Mİ YATIYOR?

"Kuantum mekaniği çok etkileyici" diye yazmıştı Albert Einstein 1926'da. "Ama içim­den bir ses bunun henüz çok da gerçek bir şey olmadığını söylüyor." Kuantum kuramı yıllar içinde geliştikçe bu iç ses gittikçe sessizleşti fa­kat tamamıyla susmadı. Hala acımasız bir mırıl­tı kuantum kuramı için yapılan övgülerin arka planında duyuluyor gibi. Kuantum kuramı 19. yüzyılın sonlarında doğdu ve modern fiziğin en önemli dayanakla­rından biri haline geldi. Bu kuram inanılmaz derecede küçük boyuttaki dünyanın, atomla­rın, elektronların ve benzer parçacıkların tah­min edilemez, tuhaf davranışlarını tanımlayıp açıklamaya yönelik. Yine de bu alandaki başa­rı, rahatsızlıklarla birlikte var oluyor. Kuan­tum mekaniğindeki denklemler çok güzel İşli­yor, ne var ki çok anlamlı değiller. Kuantum denklemlerine nasıl bakarsanız bakın, onlar küçük cisimlere sezgilere karşı ge­lecek hareketler yaptırıyorlar. Sözgelimi "üst üste binme" böyle bir şey. Aynı anda doğru olamayacak iki şey bu dünyada birlikte var ola­bilir. Kuantum kuramının matematiği bize bir atomun aynı anda bir kutunun hem sağ yanın­da hem de sol yanında aynı anda var olabilece­ğini söylüyor. Bu durum, atom gözlemlenmedi­ği ve kurcalanmadığı sürece geçerli. Ama göz­lemci kutuyu açtığında ve atomun nerede ol­duğunu anlamaya çalıştığında bu üst üste bin­me durumu bozuluyor ve atom birdenbire ne­rede olacağını seçiyor. Bu düşünce bugün de Erwin Schrödin-ger'in üst üste binme durumunu hicvetmek için yan canlı yarı ölü bir kedi tanımladığı 80 yıl öncesinde olduğundan daha az şaşırtıcı de­ğil. Nedeni kuantum teorisinin "olmak" eylemi­nin anlamını değiştirmesi. Klasik dünyada bir nesnenin katı gerçekliği vardır. Bir gaz bulutu bile her biri iyi tanımlanmış konum ve hızlara sahip küçük bilardo toplarına benzeyen parça­cıklarla açıklanabilir. Kuantum kuramı bu katı gerçekliği yıkar. Aslında, kuantum kuramının matematiğinden doğan ünlü belirsizlik ilkesi, nesnelerin konumlarının ve momentlerinin be­lirsiz ve bulanık olduğunu söyler ve biri hak-

kında bilgi sahibi olmak diğeri hakkındaki bil­ginin kaybedilmesi demektir der. İlk kuantum fizikçileri, bir nesnenin aslın­da olasılık dalgaları içinde olduğunu ve bir araştırmacı ölçüm yaptığında gerçeğe dönüştü­ğünü söylüyorlardı. "Kopenhag yorumu" ola­rak adlandırılan bu açıklama ancak gerçeğin katı cisimler olduğu değil olasılık dalgalan ol­duğu kabul edilirse bir anlam taşır. Eğer öyley­se bile bu durum, kuantum kuramının bir baş­ka garipliğini yerel olmama durumunu açıkla­makta yetersiz kalıyor. 1935'te Einstein bugün bile genel görüşe meydan okuyan bir senaryo geliştirdi. Bu dü­şünce deneyine göre iki parçacık birbirlerin­den uzağa uçuyor ve gökadanın karşıt uçları­na ulaşıyorlar. Ancak bu iki parça "dolanık", yani aralarında kuantum mekaniksel bir bağ var. Öyle ki parçacıklardan biri ikizine ne oldu­ğunu anında hissediyor. Biri üzerinde bir öl­çüm yapıldığında diğeri de aynı anda etkileni­yor. Sanki çok uzak mesafelerden birbirleriyle açıklanamayan mistik bir İletişim kurar gibi. Bu "yerel olmama" durumu da aslında kuan­tum kuramının laboratuarlarda sınanmış mate­matiksel bir sonucu. Bu "sinsi eylem" mesafe­leri ve zamanın akışını hiçe sayıyor ve dolanık-lar ölçüldükten sonra da dolanık kalıyorlar. Bir seviyede kuantum kuramının tuhaflığı hiç de öyle sorun falan değil. Matematiksel ça­tısı bu garip durumu gayet iyi tanımlıyor.

Eğer biz insanlar fiziksel gerçeklerin denklem­lerle bağdaştığını kafamızda canlandıramryor-sak ne olmuş yani? Bu davranışa kuantum ku­ramının "sus ve hesaplamaya devam et" yoru­mu deniyor. Oysa başkalarına göre kuantum kuramında bazı şeylerin aklımıza yatmaması, henüz anlaşılması gereken başka gerçekler ol­duğunun bir göstergesi olabilir. İkinci grupta­ki bazı fizikçiler, kuantum kuramının Özünde­ki gizemi çözebilmek için çeşitli deneyler tasar­lamakla meşguller. Üst üste binme durumu­nun neden çöktüğü araştırılıyor. Böylece belki kuantum kuramında ölçümün oynadığı rol de daha İyi anlaşılacak ve büyük cisimlerin neden küçüklere göre farklı davranışlar sergilediği ortaya çıkacak. Bunun yanında çoklu dünyalar kuramı üzerinde çalışarak üst üste binmeyi açıklayan ve paralel dünyaların olduğunu söy­leyen yorumlar üzerine de yapılan çalışmalar var. Başka birileri de üst üste binme, dolanık-lık ve öteki kuantum olguları paralel evrenle­rin varlığına dayandıran çoklu dünyalar yoru­mu gibi kuantum kuramının gariplikleri için getirilen çeşitli açıklamaları sınamanın yolları­nı arıyorlar. Belki bu çalışmalar sonucunda bi-liminsanları, Einstein't tanrı zar atmaz sözleri­ni sarfetmeye götüren rahatsızlığın aşılmasını sağlayabilirler, Seife, C. "Do Deeper Principles Underlie Quantum Uncertainty and Nonlocallty?" Science, 1 Temmuz 2005 Çeviri: Gökhan TOK

temlerin bulunması, büyük ölçüde yaratıcı düşün­meye bağlı. Neden bazı dinozorlar çok büyüktü? Dinozorların bir kısmı inanılmaz derecede bü­yük boyutlara ulaştılar; ve bazıları da 20 yıldan kısa bir süre içinde. Peki, sözgelimi uzun boyun­lu sauropodlar,

Soyların tükenmesine ne neden oldu? Dinozorları dev bir göktaşı çarpmasının yok ettiği düşünülüyor. Ancak yokoluşla ilgili başka etkenlerin belirlenmesinde bugüne kadar pek ba­

Ekosistemler küresel ısınmaya nasıl tepki verecek? Gittikçe artan sera etkisinin etkilerini öngö­rebilmek için, iklimbilimcilerin bölgesel değişik­liklere, çevrebilimcilerinse çevresel değişikliklere yoğunlaşmaları gerektiği düşünülüyor.

şarılı olunamadı. Bu iş-te daha sinsi etkenlerin de parmağı varsa, bun-ları ortaya çıkarmak epeyce zaman alacak gibi görünüyor.

hem günde en az 100 ton yiyip hem de çevreleri­ni 'kurutmamayi' nasıl başarmış­

Soyların tükenmesini Önleyebilir miyiz? Tehlike altındaki birçok türü kurtarmak için, ülke politikaları ve ekonomik açıdan uygun yön-

lardı?

BİLİMveTEKNİK 58 Eylül 2005

CEVAP LAN AMAYA N 125 SORU

ETKİLİ BİR HIV AŞISI MÜMKÜN MÜ?

sü ve tüberküloz basili gibi HIV benzeri virüs­lere karşı çok az başarı elde edebilmiş olduk­larına İşaret ediyorlar. AİDS aşısı araştırmacıları, başarılı olacak­larına inanmak için birtakım geçerli nedenle­re sahipler. Maymunlarla yapılan deneyler, aşıların HlV'in bir benzeri olan SIV'e karşı koruyucu olabileceklerini gösterdi. Çeşitli ça­lışmalar, HlV'e maruz kalmış, ancak hastalığa yakalanmamış birçok İnsan olduğunu, bir şey­lerin bu virüsü durdurduğunu gösteriyor. Vi­rüs bulaşmış kimselerin küçük bir yüzdesi

feksiyona yol açmayı başardığında, ikinci bir savunma hattı olan hücresel bağışıklık, HIV bulaşmış hücreleri hedef alır. Günümüzde, hücresel bağışıklık sisteminin savaşçıları olan bu katil hücrelerin üretimini sağlayan çeşitli aşılar deneniyor. Ancak, hücresel bağışıklık sistemi, başka hücreleri de işin içine katıyor; makrofajlar, sitokin olarak adlandırılan kim­yasal habercilerden oluşan ağ, ve doğal öldü­rücü hücreler gibi. Antikor bazlı aşı geliştir­me çabalan, araştırmacıların tersine düşün­melerini gerektirse de, bir tür rönesansa doğ­ru gidiyor. Aşı araştırmacıları tipik olarak an­tijenlerle işe başlıyor (bu durumda HIV parça­ları) ve bunların tetiklediği antikorları değer­lendiriyorlar. Araştırmacılar şimdilik, enfeksi­yon kapmış ve HIV enfeksiyonunu durdur­muş insanlardan aldıkları bir düzineden fazla antikoru test tüpünde ayırt edebilmiş durum­dalar. Buradaki canalıcı nokta, hangi antijen­lerin bu antikorların üretimini tetiklediğini bulmak olacak. Başarılı bir AIDS aşısının hem antikor üretimini hem de hücresel bağışıklığı geliştir­mesi gerekiyor. Bundaki anahtar belki de HlV'in vücuda girdiği mukozalı bölgelerdeki bağışıklık tepkisini canlandırmak olabilir. Hatta, araştırmacıların günümüzde bilinme­yen türden bir bağışıklık tepkisini keşfetmele­ri bile olası. Ya da yanıt, belki de bağışıklık sistemiyle insan genetik çeşitliliğinin karşılık­lı etkileşiminde yatıyor. Çalışmalar, HfV en­feksiyonuna ve hastalığa yatkınlığın genlerle İlişkili olduğunu gösteriyor. Bu soruların çözülmesi, HIV gibi bağışık­lık sistemine saldıran ve milyonlarca insanı öl­düren hastalıklara karşı aşı geliştirilmesine katkıda bulunacak. Bu aşılan geliştirmek için çalışanların, yanıtları belki de hiç beklenme­dik yerlerde aramaları gerekiyor. AIDS aşısı araştırmacılarının, henüz tam olarak çözüle­memiş olan bağışıklık sistemi hakkında ortaya çıkardıkları, gereksiz bir çalışma da olabilir. Cohen J. "Is an Effective HIV Vaccine Possible?" Science, 1 Temmu; 2005 Çeviri: Alp Akoğlu

Araştırmacıların AiDS'in nedeni olarak HIV virüsünü ortaya koymalarından bu yana geçen 20 yıl içinde, tarihte herhangi bir virü­se karşı harcanandan daha fazla para harcan­dı. Bu süre içinde, Amerikan Ulusal Sağlık Enstitüsü, tek başına yılda yaklaşık 500 mil­yon dolarlık yatırım yaparak 50'den fazla ila­cı klinik deneylere sundu. Ne var ki, milyon­larca yeni H1V enfeksiyonunu önleyebilecek etkili bir AİDS aşısı hâlâ uzak bir düş olarak duruyor. AİDS araştırmacıları, virüsün içini dışına çıkarmış ve onun bağışıklık sistemini nasıl mahvettiğini dikkatlice ortaya koymuş olma­larına karşın, ne tür bir bağışıklık tepkisinin insanları enfeksiyondan koruyacağı anlaşıl­mış değil. Bu duruma kuşkuyla yaklaşanlar, hiçbir aşının HIV'i durduramayacağını öne sürüyor­lar. Virüs, çok hızlı kopyalandığı için bu sıra­da çok fazla genetik farklılık ortaya çıkıyor. Bu nedenle, aşıların tüm HIV tiplerini etkisiz duruma getirmesi pek mümkün olamıyor. HIV, aynı zamanda vücudun verdiği bağışık­lık tepkisine karşı da birtakım mekanizmalar geliştiriyor. Yüzey proteinini şekerlerle kapla­yan virüs, antikorlardan saklanabiliyor ve ba­ğışıklık sağlayan başka savaşçıların üretimini engelleyecek proteinler üretiyor. Aşının başa­rısına kuşkuyla yaklaşanlar, aşı geliştirmek için çalışan araştırmacıların, bağışıklık siste­mini çökerten Malaria paraziti, hepatit C virü-

herhangi bir zarar görmezken, başkaları bağı­şıklık hasan göstermeden on yıl, hatta daha uzun süre virüsü saklayabiliyorlar. Bunun ya­nında biliminsanlan, bazı ender antikorların test tüpündeki Örneklere karşı güçlü bir şekil­de savaştıklarını buldular. Başlangıçta, araştırmacılar HlV'in yüzey proteinine saldıran antikorların üretimine yö­nelik aşılara ümit bağlamışlardı. Bu yaklaşım virüsün, yüzey proteinini beyaz kan hücrele­rine bağlanmada kullanması ve enfeksiyona bu şekilde neden olması nedeniyle, ümit vaa-detmişti. Ancak klinik deneylerde, bu aşıların yararsız olduğu görüldü. Şimdi, araştırmacılar farklı yaklaşımlar uy­guluyorlar. HIV, antikorları altetmeyi ve en-

İnsan kültürünün kökleri neler? Hiçbir hayvan, çeşitli keşiflerde bulunma ve gelişmeleri gelecek kuşaklara aktarma gibi bir yetenek konusunda İnsanın yanına bile yaklaşa­mıyor. Bu farkın nedeninin anlaşılması, insan kültürünün nasıl geliştiğinin anlaşılmasına yar­dımcı olacak. Dil ve müziğin evrimsel kökleri neler? Konuşma ve müzik yapma üzerine çalışan si-nirbilimciler, bu değerli yeteneklerin nasıl ortaya çıktığını anlama yjnünde çeşitli ipuçları bulmaya başladılar.

rünün ortaya çıktığını düşündürüyor. Daha iyi ta-rihlendirme ve daha çok malzeme, bu bulguların onaylanmasına ya da reddedilmesine yardımcı olacak. Modern insan davranışının ortaya çıkması­na ne yol açtı? Homo sapiens, basit düşünme, dii ve sanat yeteneğini yavaş yavaş mı, yoksa 40.000 yıl ön­ce Avrupa'da meydana gelen bir "kültürel büyük patlamayla" mı kazandı? Türümüzün ortaya çıktı­ğı Afrika'daki veriler, bu sorunun anahtarı olabi­lir.

akın geçmişte kaç insan turu vardı ve bunların birbirleriyle İlişkileri nasıldı? Endonezya'da bulunan yeni cüce insan fosili, geçmiş 100.000 yıl içinde en azından 4 insan, tü-

Eylül 2005 59 BİLİMveTEKNİK.

CEVAP LAN AMAYAN 125 SORU

KÜRESEL ISINMA DÜNYAMIZI N E KADAR ISITACAK?

Biliminsanları, son zamanlarda dünyanın ısındığını biliyorlar ve bu ısınmanın çoğunun insan etkinliklerinden kaynaklandığına inanı­yorlar. Peki, gezegenimizi gelecek on yıl, yüz yıl ne kadar zorlayabiliriz? Bu, iklim sistemi­nin ne kadar duyarlı olduğuna bağlı; yani ha­va, okyanuslar, buzullar, toprak ve canlıların, atmosfere pompaladığımız sera gazlarına ver­diği tepkiye. "İklimsel duyarlılığa" iliş­kin bilimsel görüşler, çeyrek yüzyıl bo­yunca belirsizlikten kurtulamadı. Fosil yakıtların yakılması, volkanik etkinlikler ya da küresel "kararma"dan kaynakla­nan, karbondioksit gibi iklim değişikliği­ni tetikleyen etkenler zorlandığında ikli­min çok kırılgan olacağı ve dünyanın aniden ısınabileceği görüşünü destekle­yen uzmanlar, daha sonra iklimin o ka­dar da duyarlı olmadığını, dünyanın cid­di bir baskı altında olmasına karşın az ısındığını kabul eden uzmanların ta ken­dileriydi. İklimsel duyarlılıkla ilgili sorun, bu­nun sokağa çıkıp doğrudan ölçüleme-mesi. Bu nedenle er ya da geç bir iklim modelinin hazırlanması gerekiyor. Her model, kendine özgü bir duyarlılığı orta­ya koyuyor, ancak her biri gerçek küre­sel iklim sisteminin büyük ölçüde basit­leştirilmiş bir kopyasını oluştururken, aynı belirsizlikleri içeriyor. Sonuç ola­rak iklimbilimciler, iklimsel duyarlılık İçin uzun süredir aynı 'bulanık' sıcaklık aralığı üzerinde duruyorlar. Bu yüzyılda gerçekleşmesi tahmin edildiği gibi, sera gazı olan karbondioksitin miktarı ikiye katlanırsa dünya, en az 1,5 C, ve en fazla 4,5 °C ısına­cak. İlk olarak 1979 yılında ortaya atılan ve yalnızca iki eski İklim modeline temellendir-miş olan bu aralık, o zamandan bu yana ger­çekleştirilen bütün temel iklim değerlendir­melerinde sözkonusu ediliyor. Araştırmacılar, sonunda olası duyarlılığın aralığını, en azından bir tarafından kesinleş­tirmeye çalışıyorlar. Görünüşe göre, mevcut modellerin duyarlılığı (96 5 - % 95 güvenirlilik­le), geleneksel 1,5 °C - 4,5 °C aralığı içinde ve

kimilerinde de 4,5 °C'nin üzerine çıkıyor. Bu­lut davranışları gibi çok sayıda parametrenin tek bîr modelde işletilmesi üzerine kurulu ye­ni yaklaşımın ilk denemesindeyse duyarlılık aralığı en olası 3,2 °C değeriyle birlikte 2,4 QC - 5,4 C olarak duyuruldu. Bununla birlikte, modellerin yalnızca bi­rer model olduğunu unutmamak gerekiyor!

matologlar, iklimsel duyarlılığın geleneksel aralık içinde en İyi tahminle 3 °C civarında olacağını tahmin ediyorlar. Araştırmacılar, en azından İklimsel duyar­lılık aralığının düşük değerinin kesinleşeceği­ni, 1,5 C'nin altına inmeyeceğini söylüyorlar. Kimi karşı görüşlere göreyse, bu değer fazla düşük. Ancak iklimsel duyarlılık ölçümleri hâ­lâ aralığın yüksek değerine belirli bir sı­nır koyamıyor. Geçtiğimiz yüzyıllarda gerçekleştirilen iklim değişikliği gözlem­leri, yanısıra iklim değişikliğini tetikle­yen tüm doğal ve İnsan kaynaklı etkenle­re İlişkin tahminler, %30 olasılıkla aralı­ğın 4,5 C ile 9 °C arasında olabileceği­ni öngörüyor. Yapılan son çalışmalardan biri, duyarlılığın 11 °C'ye çıkabileceğine işaret etse de, araştırmacılar böyle bir uç değerin gerçekleşme olasılığının ne oldu­ğunu söyleyemiyorlar. Kimi araştırmacı-larsa, geçmiş jeolojik zamanlardaki en kötü küresel ısınma dönemine işaret ede­rek, modellerin henüz içermediği ve ik­lim sistemine zarar verecek bir başka un­sur olabileceğini ileri sürüyorlar. İklim araştırmacılarının önünde zor bir iş var. Belirsizliğin en büyük kaynağı olan bulutları ve aerosolleri daha iyi an­layarak modellerine eklemek zorundalar. 10 ya da 15 yıl önce, biliminsanları bu­nun 10 ya da 15 yıl süreceğini söylüyor­lardı; ama bunun en kısa sürede gerçek­leşenine ilişkin hiç bir işaret yok. Yapıla­cak şey. modellerin doğruluk düzeyini artırmak: bu da bilgisayar teknolojisindeki hızlı İlerlemeler ışığında, oldukça gerçekçi bir hedef. Ayrıca, geçmiş İklim değişiklikleri ve bunları tetikleyen etkenlerle ilgili daha çok ve daha iyi verilerin de ortaya çıkarılması gereki­yor. Bu arada unutmamak gerekiyor ki, küre­sel ölçekte kullanılan fosil yakıtlardan vazge-çilmediği sürece, karbondioksitin ikiye kat­lanması, beraberinde getireceği sonuçlarla birlikte kaçınılmaz olacak. Kerr R. A. "How Hot Will The Greenhouse World Be" Science. Temmuz 2005 Çeviri: Tuğba Can

Bunlar doğanın gerçek mekanizmasını ne ka­dar yansıtabiliyorlar? Uzak geçmişte sera gaz­ları gibi iklim değişikliğini tetikleyen etkenle­rin, zamanla doğada nasıl değiştiği ve iklim sisteminin bu değişikliklere nasıl tepki verdi­ğini inceleyen paleoklimatoloji, burada sahne­ye giriyor. Elbette doğa, yaklaşmakta olan kü­resel ısınmanın kusursuz bir benzerini yaşa­madı. Üstelik, son buz devri sırasında karbon­dioksit derişiminin ne kadar düştüğünü ya da Filipinlerdeki Pinatuba yanardağının patla­masının gün ışığını ne kadar engellediğini tahmin etmek gerçekten zor. Ancak paleokli-

İnsan ırkı diye bir şey var mı? Varsa Nasıl Gelişti? Antopologlar uzun süredir, "ırk" kavramının biyolojik gerçeklikten yoksun olduğunu savun-maktalar. Ancak genetik 'makyajımız'ın coğrafi kökene göre değişiklikler gösterdiği de bir ger­çek. Tabii bu da hem siyasi, hem ahlaki hem de bilimsel soruların ortaya çıkmasına neden oluyor.

Neden kimi ülkeler gelişiyor, kimileriyse hiç ilerlemiyor? Norveç'ten Nijerya'ya kadar, ülkelerin yaşam standartları arasında çok büyük farklılıklar bulu­nuyor ve bu farklılıklar gün geçtikçe azalmıyor. Devletlerin büyük bütçe açıklarının ülkele­rin faiz oranlarına ve ekonomik büyüme hızlarına etkisi nedir? 5u konuda örnek olarak ABD'ye bakılabilir. Siyasi ve ekonomik özgürlük birbiriyle ya­kından İlişkili midir? Çin, buna bir yanıt sağlayabilir.

Neden Sahra güneyindeki Afrika ülkelerinde açlık artıyor ve insan ömrü azalıyor? Sahra güneyindeki Af­rika ülkelerinde yoksullu­ğu azaltmak için gösteri-len ça baların neredeyse başarısızlığa uğra-kitlesel acıyı bir öl­çüde hafifletmek için han­gi yöntemin işe yarayaca­ğını bulmak gerekiyor.

BİLİMveTEKNİK 60 Eylül 2005

CEVAPLANAMAYAN 125 SORU

UCUZ PETROLÜN YERİNİ NE ALABİLİR?.. NE ZAMAN?..

Eski enerji kaynaklarından yeni enerji kay­naklarına giden yol, engebelerle dolu olabilir; ancak, geçmişte bu geçişler oldukça yumuşak gerçekleşmişti. Bin yıl boyunca oduna bağımlı kaldıktan sonra, toplum enerji kaynaklarına kö­mürü ve su gücünü de kattı. Sanayileşme başla­dı. Petrol geldi; bir sonraki odun ya da kömür yığınının nereden geleceği, ya da enerji üreti­mindeki büyük artışın dünyaya nelere malolaca-ğı konusunda tek bir kaygı bile akıllara gelme­den, kara ve hava taşımacılığı yaygınlaştı... Zaman değişti. Petrolün fiyatı hızla artıyor, küresel sıcaklık değerleri yükselirken her iki ku­tuptaki buzullar da eriyor. Bir sonraki büyük enerji geçişinin geçmiştekiler gibi yumuşak olup olmayacağı, büyük oranda şu üç soruya bağlı olacak: Dünyanın petrol üretimi ne zaman tepe noktasına ulaşacak? Dünyanın iklimi, fosil ya­kıtları yakarak atmosfere saldığımız karbon di-oksite karşı ne ölçüde duyarlı? Ve, fosil yakıtla­ra alternatif enerji kaynaklan makul fiyatlarda olacak mı? Bu soruların yanıtları, bilimsel ve teknolojik gelişmelerde gizli; ancak, toplumun bunlara vereceği karşılığın sınırlarını politika belirleyecek. Hemen herkes, yakın bir gelecekte tüm dünyada petrol sıkıntısı çekileceği düşüncesin­de birleşiyor. Tartışma, bunun ne kadar yakın bir gelecekte gerçekleşeceği konusunda. Küre­sel petrol gereksinimi, her yıl % 1 - 2 oranında artıyor; her saniye yeraltından yaklaşık 1000 varil petrol çıkarılıyor. Karamsarlar (daha çok, petrol firmalarında çalışmış yerbilimcilerden oluşuyorlar), petrol üretiminin çok yakında te­pe noktasına ulaşmasını bekliyor ve ABD'li yer­bilimci M. King Hubbert'in, 1956 yılında, ABD'nin petrol üretiminin 1970 yılında tepe noktasına ulaşacağını başarıyla tahmin etmesi­ni örnek gösteriyorlar. Geçmişteki üretimi ve keşifleri dikkate alarak, aynı yöntemle, dünya­nın petrol üretiminin 2010 yılında tepe nokta­sına ulaşacağını tahmin ediyorlar. İyimserler (daha çok, kaynaklar konusunda uzmanlaşmış ekonomistlerinden oluşuyorlar), petrol üretimi­nin, yeraltnda ne kadar petrol bulunduğuna değil, daha çok, ekonomiye ve politikaya bağlı olduğu inancındalar. Teknolojik gelişmelerin

de araya girmesiyle, petrol üretiminin artmayı sürdüreceğini söylüyorlar. Böyle bile olsa, pet­rol üretiminin tepe noktası, ancak yüzyılımızın ortasına ertelenebiliyor! Örneğin, ABD için, enerji tüketimindeki % 40'lık petrolü başka bir kaynakla değiştirmeye başlaması gerekeceği için, 2050 bile çok "erken" bir tarih. Ayrıca, ik­lim değişimi konusundaki kaygılar yoğunlaş­tıkça, fosil yakıt dışındaki enerji kaynaklarına geçiş daha da acil duruma gelebilir.

çözüm bulamadılar; ayrıca, nükleer santral işle­ticilerinin taşıması gereken sorumluluklar ve bunlar için gereken yatırımların büyüklüğü, şir­ketleri ürkütüp kaçırıyor. Yenilenebilir enerji kaynakları, genellikle dağınık halde bulunuyor. Bu da, bu kaynaklardan yeterli miktarlarda ve ucuz enerji üretiminin önünde bir engel. Alter­natif enerji kaynakları arasında, yaklaşık 4,5 sentlik kilowatt saat fiyatı ve tüm dünyada top­lam 40 milyar watt enerji üretme kapasitesiyle, rüzgâr enerjisi şimdilik önde görünüyor. Bu çok iyi bir oran; ancak, fosil yakıt tüketi-miyle karşılaştırıldığında, yenilenebilir enerji hâ­lâ çok küçük ölçekli kalıyor. Örneğin ABD'de, yenilenebilir enerji, toplam enerji üretiminin yal­nızca % 6'sını oluşturuyor. Şu an 13 terawatt olan yıllık küresel enerji gereksiniminin artmayı sürdürerek yüzyılın ortasında 30 - 60 tera-watt'a çıkacağı tahmin ediliyor. Bu nedenle, bu­günkü kaynakların yerini alabilmek için, yenile­nebilir enerji kaynaklarının çok büyük oranda artırılması ve dünyanın gelecekteki enerji gerek­sinimini önemli ölçüde etkilemesi gerekiyor. Bunun gerçekleşebilmesi için ne tür deği­şimler gerekiyor? Enerjinin daha verimli kulla­nılması, enerji planlamasının olmazsa olmazı olacak. Alternatif enerjilerin verimliliğinin artı­rılması da bir o kadar önemli. Güneş enerjisi modüllerinin maliyeti, son 30 yılda 100 kat azaldı. Birçok uzman, güneş enerjisi sistemleri yaygınlaşmadan önce, bu maliyetin 100 kat da­ha azalması gerektiğini hesaplıyor. Nanotekno-lojideki gelişmeler, güneş enerjisi kollektörleri-nin verimini artıracak yeni yarıiletken sistemle­rinin bulunmasını ve belki de, doğrudan güneş ışığı, karbon dioksit ve sudan kimyasal yakıt sağlayabilir. Ancak, bir enerji krizinden kaçınabilmek için, zamanı geldiğinde tüm bunların hazır ola­bilmesi, enerji alanındaki araştırma geliştirme çalışmalarına ne ölçüde öncelik tanınacağına bağlı. Bu da, bilimin bizlere gösterdikleri konu­sunda ortaklaşa verilmiş politik kararlar gerek­tirecek. Keer, R. AS Service, R. F. "What can replace cheap oil - and when" Science, 1 Temmuz 2005 Çeviri: Aslı Zülâ

Petrol kaynaklan yakın bir zamanda tepe noktasına ulaşırsa ya da iklim konusundaki kaygılar fosil yakıt tüketiminden uzaklaşılması-na neden olursa, kenarda bekleyen çok sayıda alternatif enerji kaynağına yönelinebilir. Güneş, yeryüzünü kesintisiz olarak 86.000 trilyon watt'lık (terawatt) enerjiyle yıkıyor; bu, geze­gendeki tüm insanların bir yıllık enerji tüketi­minin 6600 katı kadar. Rüzgâr, biyokütle ener­jisi ve nükleer enerji de çok verimli olabilir. Enerjiyi tutumlu kullanmak konusunda da ya­pılabilecek birçok şey var. Elbette, alternatif enerji kaynaklarının da kendine göre sorunları var. Nükleer fisyonu des­tekleyenler, gayet uzun ömürlü olan radyoaktif atıkların yönetimi için tartışma yaratmayan bir

İlk 1840'larda yazılan bu denklemler, düz ve çalkan­tılı akının her ikisinin de anlaşılmasında anahtar rolünde-ler. Bunları etkin biçimde kullanmak için, kuramcıların bunların ne zaman çalışıp ne zaman çöktüğünü bulmala­rı gerekiyor. Poincare'nİn testi, küreleri dört boyutta tanımla­yabiliyor mu? Bir simidin çevresine bir ipi dolayabilirsiniz belki, an­cak ip bir küreden sıyrılacaktır. Bu gözlemin ardındaki matematiksel ilke, bütün küresel nesnelerin üç boyutlu ortamda ayırt edilebilmesini güvenilir biçimde sağlayabi­lir. Henri Poincare, bunun aynı zamanda bir sonraki bo­yutta da çalışabileceğini varsaydı; ancak, bunu henüz kimse kanıtlayamadı.

Eliptik eğrinin sonsuz sayıda oransal çözümünün olup olmadığı sınanabilir mi? y=x3 + ax +b biçimindeki denklemler güçlü birer matematiksel araçtır. Birch ve Swintıerton-Dyer varsayı­mı oranlı sayılar krallığında kaç çözüm olduğunu söylü­yor. Eğer varsayım doğruysa, bu bilgi çok sayıda proble­mi çözecektir. Hodge döngüsü, cebirsel döngülerin bir toplamı mı? İki kullanışlı matematiksel yapt, geometri ve basit ce­birde birbirinden bağımsız olarak doğdu. Hodge varsayı­mı, bunların arasında şaşırtıcı bir bağlantı kurar; ancak, burada kurulması gereken bir köprü var. Matematikçiler, Navier Stokes denklemlerinin gü­cünü ortaya koyabilecekler mi?

Riemann zeta fonksiyonunun ilginç matematiksel çözümlerinin hepsi a + bi biçiminde mi? Ayrıntılara takılmamak gerek. 19. yüzyılın ortaların­dan beri "Riemann Hipotezi", matematikçilerin havuzun­daki bir canavar yayınbalığı oldu. Eğer bu doğruysa, bu onlara asal sayıların dağılımı ve uzun süredir bekleyen birçok başka gizemle ilgili çokça bilgi sağlayacak. Standart Model matematiksel bulgulara mı dayanıyor? Neredeyse 50 yıldır bu model, parçacıkların davra­nışlarıni geometride bulunan yapılara bağlayan "kuan-tum Yang-Mills kuramfna dayanıyordu. Bu kuram nefes kesici şekilde güzel ve kullanışlı; ne var ki, henüz kimse bunun geçerli bir kuram olduğunu ispatlayamadı.

Eylül 2005 61 BİLİMveTEKNİK