Sinekteki mucize aydınlanabilecek mi?

Küçücük bir sinek ama içinde muhteşem bir sistem yaratılmış. Bu küçücük sinek o kadar güçlü ki, öyle sistemlerle donatılmış kievrimcilerin açıklayabileceği gibi değil. Kör tesadüflerle küçücük bir sineğin tek bir kanadının bile oluşması imkânsız. Şimdi bakın küçücük bir sinekte nasıl detaylar yaratılmış:

Bir sinek, havada uçarken son derece zorlu manevralar gerçekleştirebilir; yönünü aniden ters tarafa doğru değiştirebilir, tavana ters konabilir. Tüm bu manevralar sırasında, saniyede yüzlerce kez çırpılan kanat kaslarının koordineli hareket etmesi gerekmektedir. Kanatlardan birinin bedene yaptığı açı ile diğerinin bedene yaptığı açı arasındaki bir oransızlık, sineğin havada takla atarak yere düşmesine yol açacaktır. Ancak böyle birşey olmaz.

Kanatlar bir yandan sineğe yön verecek şekilde kıvrılırken bir yandan da birbirleriyle hep uyumlu şekilde çırpılırlar. Burada ortaya çıkan önemli bir soru, sineğin böylesine mükemmel hareketleri hatasız bir şekilde nasıl gerçekleştirdiğidir.

Bilim adamlarının, sinekteki uçuş mucizesini aydınlatma çabaları sürüyor. Amerikalı bilim adamlarınca yapılan son bir çalışmada, sinek kanatlarını hareket ettiren kaslar, özel bir X-ışını cihazı ve uçuş simülatörü kullanılarak incelendi. Çalışmada elde edilen bilgiler bu harika sistemin detaylarının tam anlamıyla anlaşılmasını sağlamasa da, sinekteki uçuş sisteminin ne denli hassas ayarlamalarla mümkün olduğunu bir kez daha gözler önüne serdi.

Çalışma, ABD'deki Illinois Teknoloji Enstitüsü'nden Tom Irving ve ekibince gerçekleştirildi. Bilim adamları, sineğin kas hareketlerini incelemede, bu harekette rol oynadığı daha önceden bilinen aktin ve miyozinmoleküllerine odaklandılar.

Aktin ve Miyozin

Aktin ve miyozin, kaslarımızın kasılmasında kilit rol oynayan iki molekülün ismidir. Bir kas hücresi miyofibril isimli üniteler barındırır . Aktin ve miyozin molekülleri, bu üniteler içinde yerleşik bulunurlar ve aktomiyozin ismi verilen kasılma mekanizmasını oluştururlar. Enerji sağlayıcısı ATP molekülünün yardımıyla, miyozin lifinin başı uzanarak aktin lifine bağlanır. Onu gerilme ya da gevşetme yoluyla hareket ettirdikten sonra serbest kalır.

Bir meyve sineği, kanatlarını saniyede yaklaşık olarak 200 defa çırpabilir. Bu rakam, yukarıda kısaca özetlenen moleküler mekanizmanın ne kadar hızlı çalıştığının bir göstergesidir aynı zamanda.Peki ama bu moleküller, bir kanat çırpmanın aşamaları boyunca nasıl bir faaliyet halindedirler?

Bu soruya cevap arayan araştırmacılar, Drosophilia metleri türüne ait bir sinek üzerinde yaptıkları çalışmada, Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndaki Gelişmiş Foton Ünitesi'ni kullandılar. Bu cihaz, diğer laboratuvarlarda mevcut bulunan cihazlara oranla milyonlarca defa daha yoğun olan X-ışınları yollayabiliyor. Moleküllere X-ışınlarını odaklayan araştırmacılar, ışınların kırılma şeklinden, kanatlar hareket halindeyken ilgili kas hücrelerindeki moleküllerin faaliyetlerini izleyebildiler.

Uçuş Simülatörü

Ancak cihaz, hassas incelemeler için ideal olmakla birlikte, sinekler üzerinde oluşturacağı ısı sebebiyle kontrollü olarak kullanıldı. Sineklerin yanmasını engellemek için cihazın kısa aralıklarla açılıp kapanması gerekti. Buna paralel olarak, sineklerin kanat hareketlerini buna uyumlu şekilde düzenleme gereği doğdu.

Bunun içinse bir başka cihaz; bir uçuş simülatörü kullanıldı. Araştırmacılar önce sineği tungsten bir tel ve tutkal kullanarak, simülatör içine sabitlediler. Ayakları yerle temas halinde olmayan sinek kendisini uçuyor zannetti. Ayrıca simülatörün, yanda resmi görülen karanlık ve aydınlık bölgeleri kontrollü olarak değiştirilerek, sineğin kanat çırpma hızı değiştirilebildi.

Bu çalışmanın sonucunda sineğin kanat kaslarındaki moleküllerin hareket aşamaları aşağıda görülen şekillerde görüntülendi. Moleküllerin (aktin-miyozin mekanizmasının) X-ışını kırınımı ile elde edilen görüntüleri. Soldan sağa doğru 1) sinek dinlenme halinde iken moleküllerin durumu 2) sinek hareket halinde iken moleküller gerilip uzanma anında ve 3) Sinek yine hareket halinde iken moleküller bu defa kısalma anında (bir sonraki kanat çırpmaya kadar)

Üç aşamalı olarak görüntülenen kanat vuruşu, saniyede yaklaşık iki yüz kez tekrarlanıyor. Bu da şu anlama geliyor: Moleküler mekanizma saniyede yaklaşık olarak 400 kez uzanıyor ve 400 kez de kısalıyor. Sineğin zorlu manevralar arasında bu mekanizmayı nasıl böyle çalıştırabildiği sorusu bilim adamları için bir gizem oluşturmaya devam ediyor. Tom Irving bu konuda "Bir sinek için, beyinden kasa saniyede 200 kez elektrik sinyali gitmesi çok zorlu bir iş" diyor.(2)

Irving elektrik sinyali açıklamasının yerine başka bir açıklama öneriyor. Irving'e göre sineğin kanatları, herhangi bir sinyal olmaksızın çalışıyor. Bu modele göre kanatları kontrol eden iki kas grubu birbirine zıt hareket ederek kanat hareketini (sinyal olmaksızın) tetikliyor.

Bu modelde anlatılan kasların, pazu kasları ile onun altındaki triseps kasları arasındaki gibi bir ilişki sayesinde bunu başardığı düşünülüyor. (3) Pazu kaslarınızı kastığınızda triseps kasları uzar. Tam aksini yaptığınızda yani kolunuzu dümdüz gerip triseps kaslarınızı kastığınızda bu defa pazu kaslarınız uzar. Irving'in varsayımına göre kanat kasları, sinek boşluğa zıpladığında aktin ve miyozin'in gerilip kısalmasını tetikleyen böyle bir hareket başlatıyor. Peki Irving bu gerilip kısalmanın nasıl duruyor olabileceği sorusuna nasıl cevap veriyor?

Irving bu konuda hiçbir fikri olmadığını itiraf ediyor. Kısacası, bilim adamlarının sinek uçuşunu anlamak için epey daha çalışması gerekiyor. Bir sinek, bilim adamlarının hayranlığını uyandıran son derece gelişmiş bir teknolojinin, minyatür ebatlarda uygulandığı mükemmel bir canlıdır. Bir sineğin yeteneklerine sahip minyatür bir robot geliştirmek, birçok bilim adamının hayal ettiği ancak sinekteki mükemmel teknolojiye kıyasla oldukça uzak görünen bir fikirdir. Bu yönde çalışmalar yapan mühendislerden Matt Keennon, şu andaki imkanlarıyla insanoğlunun sinekler karşısında Wright kardeşlerin 1903 yılında bulunduğu seviyede olduklarını itiraf etmiştir. (1)

Bilim adamları sinekteki teknolojiyi araştırmak için yoğun çabalar sarfetseler de uçuş sisteminin detayları hala karanlıkta olmayı sürdürmektedir. Ancak detayları bilimsel olarak aydınlatılmasa dahi burada bir mucizenin varlığı çok açıktır. Hiçbir tesadüf, bilim adamlarının en yüksek teknolojiyle dahi taklit edemedikleri bir tasarım meydana getiremez. Sineğin böyle bir sistemi kendi bedeninde üretemediği de açıktır. Bu noktada sineği bu mükemmel sistemlerle birlikte vareden üstün bir bilgi ve güç sahibi bir Yaratıcı'nın varlığıyla karşı karşıya kalırız. Hiç şüphesiz sineği vareden Yaratıcı, Yüce Allah'tır.

Allah Kuran'da sinekteki yaratılış mucizesini şu şekilde haber vermektedir:

"Ey insanlar, (size) bir örnek verildi; şimdi onu dinleyin. Sizin, Allah'ın dışında tapmakta olduklarınız -hepsi bunun için bir araya gelseler dahi- gerçekten bir sinek bile yaratamazlar. Eğer sinek onlardan bir şey kapacak olsa, bunu da ondan geri alamazlar. İsteyen de güçsüz, istenen de." (Hac Suresi, 73)

Kaynak:

1 Mıchael Dıckınson, Gerrıe Farmanmark, Fryetanya Bekyarova, Davıd Gore, Davıd Maughan & Thomas Irvıng, "Molecular dynamics of cyclically contracting insect flight muscle in vivo", Nature 433, 330 - 334 (20 Ocak 2005);

2 Michael Schirber, "Flight of the Fly", LiveScience.com, 27 Ocak, 2005

3- David Tenenbaum, "Secrets of the fly: What Powers Wingbeat?",20 Ocak 2005, http://whyfiles.org/shorties/169fruitfly/