Ayni yükseklikten düsen siçan ölür; insan paramparça olur; at büyük bir gürültüyle ortaligi toza dumana katarak yere çarpar ve düstügü yerde kalir. Bundan çikartilacak mesaj çok basittir: Biyolojide önemli olan boyuttur; her seyi boyut belirler.

Yerçekiminin gücü boyutlar büyüdükçe artmaz. Hayvanlar aleminde boyut, fizyolojik, anatomik, davranissal ve ekolojik açidan çok önemlidir. Iri hayvanlar küçük hayvanlarin birebir büyütülmüs sekli degildir; vücüt kütlesi arttikça kemikler oransal olarak kisalir ve kalinlasir, metabolizma yavaslar, kalp atislari azalir, ömür uzar, olgunluga daha geç ulasilir, yavru sayisi düser, nüfus yogunlugu azalir, yasam alaninin metrakaresi büyür.

Fillerin farenin 200,000 kat büyümüs hali olmadigini ögrenmek kimseye ters gelmez. Ancak canli türlerinde vücut kütlesi ile yasam sekli arasinda mükemmel bir matematiksel iliski oldugunu ögrenmek pek çok kisiye sasirtici gelebilir. Yillardir biyologlar bu konu üzerinde kafa patlatiyor. Içinde bulundugumuz günlerde iki çevre uzmani ve yüksek- enerji fizikçisinden olusan üç kisilik bir arastirma grubu bu ilginç biyolojik olguya açiklama getirdiklerine inaniyor. Bunlara göre yanit, bitki ve hayvanlardaki besin dagiliminin fizigi ve geometrisinde yatiyor.

Ayrica bu bulgular doganin bir mucizesine daha isik tutuyor. Evrimin, Uzay'in dördüncü boyutuna kadar uzandigini ileri süren bu üç arastirmaci, türlerin bu dördüncü boyuttan yararlanarak dünya nimetlerinden daha fazla pay aldiklarini söylüyor.

Evrim, çok uzun süredir biyologlarin deyimiyle ''çeyrek-kuvvet ölçegi'' yasasindan yararlaniyor. Bu, su anlama geliyor: pek çok biyolojik degisken, çeyrek veya üç çeyrek oraninda büyütülmüs vücut kütlesine bagli olarak azalma veya çogalma egilimi gösterir. Örnegin uzun ömür, bir çeyrek kuvvetine yükseltilmis vücut kütlesine dogru orantili olarak artar.

Çeyrek-kuvvet ölçegi biyolojinin en temel kurallarindan biridir; ancak yaygin oldugu oranda da sasirticidir. New Mexico'da Los Alamos Ulusal Laboratuvarin'ndan fizikçi Geoffrey West, söz konusu üç bilim adamindan biri. West söyle konusuyor:''Böyle bir durumla karsilastiginiz zaman bunun size bir seyler anlatmaya çalistigini fark edeceksiniz''diyor. Burada önemli olan ''Bu bir seylerin neyi anlatmaya çalistigi?''

Albuquerque New Mexico Üniversitesi'nden Brian Enquist ve Jim Brown söz konusu üçlünün diger ikisi. Üçü de sorunun yanitinin ünlü çeyrek-kuvvet ölçegi yasasinda aranmasi gerektigini söylüyor. Öncelikle canlinin vücut orani ile metabolik hizi arasindaki iliskiye bir göz atmak gerektigine dikkat çekiyorlar.

Türlerin vücut kütlesi büyüdükçe metobolizma hizinin azalmasi kuralindan yola çikarsak, türlerin büyüdükçe enerjiyi daha verimli bir sekilde kullandigi anlasiliyor.

West'in son yillarda çalismalarina katildigi Los Alamos Laboratuvari'ndan biyokimyaci William Wooddruff, çeyrek-kuvvet yasasinin tek hücreli yaratiklarda bile geçerli oldugunu belirtiyor.

Yalnizca basit geometrik bilgilerden yararlanarak, küçük hayvanlardaki metabolik hizin, büyük hayvanlardaki hiza erismeyecegi sonucunu çikartmak mümkün. Organizmanin boyutlari büyüdükçe, geometrisindeki iki özellik degisiklige ugrar. Yüzey alani iki boyut üzerinden büyürken, hacmi üç boyut üzerinden degisir.

Organizma, metabolizmanin ürettigi fazla isidan kurtulmak için yüzey alanlarindan yararlanir. Dolayisiyla metabolizmanin hizi, küçük- büyük farki gözetmeksizin tüm hayvanlarda ayni kaldigi takdirde, organizmada islevsel bozukluklar ortaya çikar.

Örnegin, kedi büyüklügündeki bir farenin metabolik hizi kütlesine orantili olarak degisirse, normal büyüklükteki bir fareden yüz misli daha fazla isi üretmesi gerekir. Ancak farenin yüzey alani fazla isidan kurtulmak için ancak 22 misli büyür. Sonuçta ortaya simsicak bir fare çikar. Daha büyük türlerde asiri isinma sorunundan kurtulmak için metabolik hizin daha düsük olmasi gerekir.

Basit geometrik kurallarin geçerli oldugu durumlarda, vücut kütlesi ile metabolizma hizi arasindaki iliski ikide üç çarpaninda olmalidir. 1930'lu yillarda bu iliskiyi ilk kez ortaya çikartan Amerikali bilim adami Max Kleiber, bu çarpanin ikide üç degil, üç çeyrek kuvvetinde oldugunu ileri sürüyordu. Brown bu konuda doganin geometriden daha becerikli ve daha akilli oldugunu ileri sürüyor.

Bitkilerde Durum

Brown, uzun yillardir çalismalarini ölçek ve enerji akisi arasindaki iliski konusunda yogunlastiriyor. Enquist'in de aralarina katilmasiyla 1990'larda çalismalarina bitkileri de dahil etti. O güne dek Kleiber'in kurallarinin bitkileri de kapsayip kapsamadigi bilinmiyordu. ''Organizmanin enerji kaynaklarini gövdenin en uç noktasina nasil tasidigi konusu yasamsal önem tasiyor''diye konusan Enquist, ''Hayvanlarda oldugu gibi, tüm bitkilerin tek bir sorunu vardir. O da dokularini en mükemmel sekilde nasil besleyecekleri konusudur'' diyor.

Enquist, bitkiler üzerinde sürdürdügü birkaç haftalik çalismasinin sonucunda su bilgilere ulasti: ''Metabolik hiz ile kütle arasinda 0.733 gibi iliski orani buldum. Bu da hayvanlarda oldugu gibi üç çeyrek kuvvet kuraminin bitkilerde de geçerli oldugunu gösteren önemli bir kanitti.''

Enquist, bunun üzerine organizmalarda kaynak dagilimi konusuna agirlik verdi. Çok hücreli organizmalar besinleri vücutlarinda dolastirmak için dallara ayrilmis boru seklindeki sebekeden yararlanir. Bitkilerde bu yapisal özellik damar sistemi olarak ortaya çikarken, böceklerde trakeal (soluk borusu) dagilim sebekesi, omurgalilarda kan damarlari olarak kendini belli eder. Bilim adamlari Kleiber Yasasi'ni iste bu sebekenin hidrodinamigi üzerinde kanitlamaya çalisiyor.

Kalp atislarinin vücut kütlesine oranla bir çeyrek oraninda azaldigi gerçegini kabul eden West, küçük veya büyük, tüm hayvanlarda yasamlari boyunca kalp atis sayisinin sabit oldugunu kesfetti. West'e göre kalp atis sayisi canli türünün ait oldugu gruba göre degisiklik gösteriyor. Örnegin memelilerde bu sayi 1.5 milyar civarinda.

Bu arada tüm organizmalarin ortak noktasi olan dagitim sebekesinin evrensel özellikleri tespit edildi. Üç ana maddede özetlenen bu unsurlar söyle siralaniyor. Ilk maddeye göre dagitim sebekesi vücudun her noktasina ulasmak zorunda; çünkü yeterince beslenemeyen doku ölür.

Beslenme sebekesindeki en ince borunun çapi türden türe degisiklik gösterirken, ayni türdeki organizmalarda çapin sabit kaldigi gözlenir. Bu ikinci özelliktir. Üçüncü özellik ise evrimin, sivi sebeke içinde dolasirken enerji kaybini en aza indirgemesidir.

Gizemli Düzen

Enquist, dogada izlenen bu mükemmel düzeni söyle yorumluyor: ''Çeyrek kuvvet ölçek yasasinin temeli matematige dayanir. Bu matematiksel modele göre organizmalarin besin dagilim tablosu kesirli bir yapiya sahiptir. Kesirli bir yapiya sahip olan bu sebekenin gizi, organizmanin en ücra kösesine en verimli sekilde besin tasimasinda yatmaktadir.''

Bu model, yalnizca memelilere özgüymüs gibi sunulmakla birlikte genel olarak diger hayvanlara ve bitkilere de uygulanabilir. Ancak "Çeyrek Kuvvet Ölçegi Yasasi" tek hücreliler kadar, çok hücrelileri de kapsadigi için, enerji nakli sisteminde kesirli bir yön bulunmasi olasiligi artar.

Biyologlar hücrede enerjinin nasil üretildigine iliskin bilgiye sahip olmakla birlikte, bu enerjinin nasil tasindigina iliskin yeterli bilgileri yoktur. Simdilik yalnizca mitokondriyalardaki enerji nakli konusunda bir seyler bilen bilim adamlari, enerji dagilimini saglayan sebekeler konusunda yogun incelemeler yapilmasi gerektigine inaniyor.

Kesin olduguna inandiklari tek nokta ölçekleme kuralinin biyo- farkliligi dogurdugu. Baska bir deyimle, metabolik hizin tüm canlilarda ayni olmasi durumunda, vücut kütlesinin degismesi son derece çarpik bir biyo-farklilik yaratabilirdi.

Dördüncü Boyut

Sonuçta, üçte-iki kuvvet ölçeginin varligi yasamin dördüncü boyutunun kullanilmasina zemin hazirliyor. Bu boyutun çalisma sekli söyle: Dogal seleksiyon, türün enerji verimini en üst dereceye ulastiriyor. Bu da sebekenin terminal tüplerinin (omurgalilarda kilcal damarlar) yüzey alanini çikabilecegi en üst dereceye vardiriyor.

Terminal tüplerin vücut kütlesiyle ayni oranda artmadigina dikkat çeken West, terminal tüplerinin vücut kütlesinden bagimsiz olarak ayni kalmasinin, dogal seleksiyonun dördüncü boyutu yaratmasina yol açtigina dikkat çekiyor.

Dolayisiyla organizmalar iki farkli uzaysal dünyaya sahip oluyorlar. Hepimiz üç boyutlu bir dünyada yasiyoruz. Bu üç boyutlu dünya ile dogrudan temasta bulunan deri, vücut kütlesi arttikça üçte iki oraninda artis göstererek bu üç boyutlu dünyanin kurallarina mükemmel uyum sagliyor.

West, iste bu noktada dördüncü boyutun ortaya çiktigini söylüyor: ''Bizim içsel anatomimiz ve fizyolojimiz, yani gerçek halimiz dört boyutlu bir dünyada yasamaktadir. Dört boyutlu dünya yasam süremizi, olgunluk yasini, nüfus yogunlugunu belirliyor. Çünkü sonuçta sistemin dinamigini enerji kullanimi belirliyor. Sistemin tek bir organizma veya ekosistem olmasi bu gerçegi degistirmez.''

Yorum (0)

RSS yorumları

İsim

Başlık

Yorum

Gönder