Gün: 26 Eylül 2015

“İlk önce hangisi gelir?”
Bu soru yaşamın kökenine dair sorulan en temel sorulardan birisidir. “Yumurta mı tavuktan, tavuk mu yumurtadan” sorusunu bir kenara bırakın çünkü; bilimciler, canlı hücrenin temel kısımlarının ilk defa ne zaman ve nasıl ortaya çıktığı ile daha fazla ilgileniyorlar.

Artık kimyacılar buna dair bir cevaba sahip olabilirler. Araştırmacılar; antik Dünya yüzeyindeki bir dizi kimyasal reaksiyonun yaşamla ilgili yapı taşlarını oluşturduğunu söylüyorlar.

Araştırma, 16 Mart’ta Nature Chemistry ‘de yayımlandı.

Canlı bir hücre en azından 3 şeyi yapabilecek yetidedir; bilgiyi kodlama, protein üretme ve bölge oluşturma. Bu bilgi hücrenin ne yapması gerektiğine dair yönergeleri taşır. Bu görevleri proteinler yerine getirir. Ve hücre zarları; hücreyi bir arada tutan bir bölge oluşturur. Bilimciler uzun zamandır bu üç işin hepsinin ayrı bir başlangıca sahip olması gerektiğini düşünüyorlardı.

Fakat yeni bir çalışma; bu düşüncenin yeterince doğru olmadığını ortaya koydu. Bu yeni çalışma; bunların üçünün de beraber ortaya çıktığına dair ilk deneysel delilleri sağladı. Yani; aynı yerde, aynı anda ve aynı başlangıçla.

Makalenin yazarlarına göre; bu yer ve zaman; yaklaşık 4 milyar yıl önce Dünya yüzeyindeki dereler ve gölcüklerin bir bağlantısı olabilirdi. Bu da yaklaşık olarak yaşamın başladığı döneme denk geliyor.

İngiltere’deki University of Leeds ‘den kimyacı Terry Kee; yaşamın bu üç bileşenin aynı kökene sahip olduğuna dair bulgunun bir adım öne çıktığını söylüyor.

Ne olmuş olabilir?

On yıllardır, birçok kimyacı; yaşamın her bir hücresel bileşeninin kökeninin farklı kimyasallar ve koşullar gerektirdiğini düşünüyorlardı. Makalenin yazarlarından John Sutherland; bu senaryonun insan kolunun evriminihayal etmeye benzediğini söylüyor.

Araştırma ekibi, yaşam olmayan Dünya’da bulunduğu muhtemel olan hidrojen siyanür ve hidrojen sülfüre yoğunlaşan bir çalışma dizayn ettiler. Ekip bir dizi reaksiyon aracılığıyla; bu iki kimyasalın genetik materyal RNA‘nın bileşenlerini üretebildiğini keşfetti.

Araştırmacılar, hidrojen siyanür ve hidrojen sülfür ile başlayarak, tıpkı yaşamsız Dünya’da olduğu gibi fosfat ve diğer birkaç bileşene serpiştirdiler. Bu kimyasallar birbirleriyle etkileşime girmeye başladılar ve kompleks bağa benzeyen şeyi oluşturdular. Bu reaksiyonlar; bir ısı, ışıma ve  yeni bir kimyasalın eklenmesini gerektiriyordu. Bazen, araştırmacılar bu iki ana bileşenin birinden biraz daha eklediler.

Sutherland; bu bağın karmaşık görünebileceğini ancak asıl olanın; hepsinin aynı reaksiyonlar olduğunu söylüyor.

Deney; yalnızca RNA’nın bazı yapı taşlarını üretmedi, reaksiyonlar aynı zamanda proteinlerin yapı taşları olanaminoasit ürünleri de oluşturdu. Ayrıca, reaksiyonlar hücre zarının yapısını oluşturan yağları da (lipidler) üretti.

Araştırma ekibi; bu reaksiyonların, Dünya’nın ilk zamanlarında yüzeyinde bulunan çatlaklardan sızan suakıntılarında meydana gelebileceğini söylüyorlar. Akarsu, çevredeki kayaçlı yapıdan molekülleri toplamış olabilir.

Bununla birlikte, gezegenimize çarpan meteorlar da molekül katkısında bulunmuş olabilir. Bu moleküller kimyasal reaksiyonları tetikleyebilir. Bazen, akarsuyun bir kısmı buharlaşır ve geriye kalan maddeler güneştenultraviyole ışınları soğurabilir. Böylece de daha fazla reaksiyon gerçekleşmiş olabilir. Nihayetinde, kimyasal karışımlar gölcüklerde toplanmış olabilir. Burada, yaşam ilk defa olarak bir araya gelmiş olabilir.

İsrail’deki Weizmann Institute of Science ‘dan kimyacı Doron Lancet çalışmanın; bugüne kadar yapı taşlarının nasıl oluştuğu, bu bileşenlerin nasıl bir araya geldikleri hakkında yazılmış en iyi makalelerden birisi ve yaşamın kökenine dair gizemin kalbine doğru atılan zemini sağlam bir adım mahiyetinde olduğunu söylüyor.

---

Kaynak: Bilimfili

Araştırma Referansı: B. Patel et al. “Common origins of RNA, protein and lipid precursors in a cyanosulfidic protometabolism.” Nature Chemistry. Published online March 16, 2015. doi: 10.1038/NCHEM.2202.
Kaynak: Beth Mole, “Cooking up life for the first time”, https://student.societyforscience.org/article/cooking-life-first-time?mode=topic&context=6

Image copyrightGetty

Yoğurdun dünyadaki popülaritesi giderek artıyor. Yunan yoğurdu adı verilen süzme yoğurt türü bugün milyarlarca dolarlık bir sanayi haline geldi. İçerdiği yararlı bakteriler nedeniyle yoğurdun ne kadar sağlıklı olduğuna dair yazıların ise sonu gelmiyor.

Evde yoğurt yapmak da çok kolay. Ev yapımı yoğurtlarını internette paylaşanlar ve mikroskop altına alıp yoğurt yapımında nasıl bir kimyasal sürecin işlediğini inceleyenlerin sayısı hiç de az değil.

Yoğurt yapımı kontrollü bir süt kesilmesi işlemidir aslında. Yani sütü belli bir şekilde bozulmaya zorlarsınız. Ticari yoğurt yapımında, doğru kıvamı tutturmak için çamaşır makinesine benzer bir alet içinde süt çalkalanır. Bu işlem sütteki büyük yağ yuvarlarını küçük parçalara bölerek sütün mikroskobik yapısını değiştirir. Her yuvarın etrafını süt proteinlerinden oluşan bir tabaka kaplar. Böylece süt kesilmeye başladığında bu proteinler birbirine yapışarak yağın yoğurt içinde eşit dağılmasını ve iyi kıvamda olmasını sağlar.

Isıtma derecesi ve süresi

Sonra ısı ayarı yükseltilerek sütteki zararlı bakterilerin ölmesi sağlanır. Isıtma aynı zamanda proteinlerin çözülerek moleküler ağ yapısını kurma sürecini başlatır.

Image copyrightGetty

Sütün ısıtılma derecesi ve süresi yoğurdun tadını belirler. Ticari yoğurt yapımında süt genellikle ya 85 derecede 30 dakika ya da 90-95 derecede 5 dakika ısıtılır. Ev yapımı yoğurt için elektrikli bir alet geliştiren bir firmaya göre, 76 derecenin altında ısıtılan sütle yapılan yoğurt cıvık kıvamlı ve biraz mayhoş bir tat taşırken, 90 derecede 10 dakika tutulan sütün yoğurdu daha katı ve daha az mayhoş oluyor.

Isıtılan süt vücut ısısına (37 derece) ininceye kadar bekletildiğinde yoğurt yapımının asıl can alıcı kısmına, fermantasyon, yani mayalanma sürecine geçilir. Bu ısıda, yoğurttaki en yaygın iki bakteri, Laktobasilus bulgarikus ile Streptokokus termofilus çoğalmaya başlar. Bunlar çoğalırken süt içindeki şekeri, yani laktozu alıp laktik aside dönüştürürler. Sütteki asit oranı arttıkça pH seviyesi düşer.

Asit yükselince…

Süt proteinleri bu değişimin farkına varır. Bu ana dek proteinler yağ yuvarlarının etrafında ya da kalsiyum fosfat tuzunun stabilize ettiği kümeler halinde birbirine yapışık haldedirler. Ancak pH dengesinin düşmesiyle bu tuz erir ve protein kümeleri çözülmeye başlar. Serbest kalan proteinler bu kez birbirine tutunarak bir ağ oluşturur. Su ve yağ yuvarları bu ağa takılır. Süt yoğurda dönüşmüştür artık.

Image copyrightGetty

Mayalanma süreci yoğurdu soğutarak yarıda kesildiğinde elde edilen ürün jel şeklindedir. Süzme yoğurt ise ekstra bir aşamadan geçirilerek elde edilir. Burada yoğurt karıştırılarak su, şeker ve proteinler ayrıştırılır. Böylece daha kremamsı bir kıvam elde edilir. Fakat süzmeye tabi tutmadan da sütün ısıtılmasından tutun da içerdiği protein miktarına kadar birçok şey nihai kıvam üzerinde etkide bulunur.

Yoğurt üreticileri ve gıda bilimcileri bugüne kadar birçok kıvam biçimini inceleyip denemiştir. Bu ölçümleri yapmak için türlü türlü aletler kullanılır.

Üretim sürecinde yoğurdun yapısını yakından incelemek için kullanılan mikroskoplarda protein kümelerini, ağlara takılan bakterileri, yağ yuvarlarını ve yoğurdu meydana getiren hassas kimyasal yapı içinde bulunan diğer unsurları floresan yardımıyla görmek mümkündür.

Kaynak: BBC

Image copyrightSPL

‘Gerilim Ustası’ olarak tanınan ünlü yönetmen Alfred Hitchcock’un bir filmi, 16 yıldır komada olan bir hastanın bilincinin yerinde olduğunu kanıtlamaya yaradı. Bu bulgu, nörolojinin yaratıcı tekniklerden nasıl yararlanabileceğini gösteriyor.

Koma nedir?

Beyindeki herhangi bir hasar nedeniyle bilincinizi yitirmişseniz komadasınız demektir. Bunu herkes bilir. Ama bazen komaya yakın durumlar vardır. Hastanın gözleri açıktır ama hiçbir bilinç belirtisi yoktur. Bitkisel hayat ya da ‘tepkisiz uyanıklık sendromu’nda hasta uyanık görünür, hatta bazen uykuya dalar, ama dış dünyaya hiçbir tepki vermez. Arada bir isimlerinin söylenmesine ya da gözleriyle bir ışık kaynağını takip etme şeklinde tepki gösteren hastalar ise ‘asgari bilinç hali’ olarak tanımlanır. Bu iki kategorideki hastalar, bilinçli hareket etme ya da dış dünyaya düzenli tepki verme belirtisi göstermez. Yakın zamana kadar bu hastaların içlerinde yaşadıkları bilinçlilik düzeyi konusunda kimse bir şey bilmiyordu.

Felç sonrası görülen ‘içe kilitlenme sendromu’ gibi vakalarda hastanın bilinci yerinde ama bunu gösteremiyor olabilir. Ya da derin koma halindeki hastalar kadar bilinçsizdirler ama gözleri açık ve asgari otomatik tepkiler veriyorlardır.

Image copyrightGetty

Bilişsel nörolog Adrian Owen öncülüğünde son on yıldır yapılan araştırmalar, bilinçle ilgili bu gri alanlara ilişkin düşüncemizi değiştirdi. Beyin taramaları sonucu elde edilen veriler, ‘uyanık koma’ halindeki hastaların beşte birinin bilinçli olduğunu gösteriyor. Bu hastalardan tenis oynadıklarını hayal etmeleri istendiğinde, beyinlerindeki hareket kontrolü ile ilgili bölgenin aktif hale geldiği, evlerindeki bir odaya girdiklerini düşünmeleri istendiğinde beyinlerindeki navigasyon bölgesinin aktifleştiği görüldü. Bu sinyalleri kullanma yoluyla az sayıdaki bazı hastalar dış dünya ile iletişime bile geçebilmiş, gözlemciler onların sorulara verdiği cevapları beyin taramasında tahmin edebilmişti.

Bu bulgular, dünyada bu haldeki yüzbinlerce hastanın tedavisi açısından önemli pratik ve etik sonuçlar içeriyor. Fakat bu sonuçların ne kadar güvenilir olduğu konusunda tartışmalar devam ediyor.

Sinemadan yararlanmak

Ancak Owen’in laboratuvarındaki araştırmacılardan Lorina Naci, ‘asgari bilinç’ belirtisi gösteren hastalardaki bilinç halinin ne kadar iler düzeyde olduğunu göstermek için sinemadan yararlandı.

Image copyrightGetty

Alfred Hitchcock’un 1961’de televizyon için yaptığı ‘Bang! You’re Dead’ aldı filmin 8 dakikası kullanıldı. Filmde oyuncak tabanca hastası küçük bir çocuk ortalıkta dolaşıyor ve önüne gelene ateş ediyor. Bir gün çocuk, içinde gerçek bir kurşun olan gerçek bir tabanca alıyor. Ama ne kendisi ne de hedef alıp ateş ettiği insanlar bunun farkında.

İzleyici bu durumu bildiği için filmdeki gerilim oldukça başarılı. Bir tür Rus ruleti oynanıyor ve kurbanın kim olacağı bilinmiyor.

Naci önce filmi sağlıklı deneklere gösteriyor. Fakat ayrı bir gruba, filmden karmaşık seçilmiş birer saniyelik klipler gösteriliyor. Bu ‘kontrol’ grubu önem taşıyordu; çünkü onların izlediği klipler orijinal filmdeki birçok unsuru içeriyor, ama en önemli unsur olan ve gerilimi sağlayan anlatım sırasını, yani gerçek kurşun bilgisini içermiyordu.

Filmin her iki versiyonu izlenirken çekilen beyin taramaları karşılaştırıldığında, gerilim içeren orijinalde korteksin neredeyse tamamının aktif olduğu görülüyordu: Duyusal bölgeler, motor bölgeleri, hafıza ve beklenti ile ilgili bölgelerin tümü aktifti. Beynin planlama, beklenti, bilgi harmanlamadan sorumlu ‘idari’ kısımlarının filmdeki gerilim anlarıyla eşzamanlı şekilde yükselip alçalması önem taşıyordu. Bu, olayın gelişimini anladığınızı gösteriyordu.

Yeni yaklaşımlar

Image copyrightGetty

Naci daha sonra filimi ‘uyanık koma’ halindeki iki hastaya izletti. Birinde sadece işitme korteksi aktif hale gelmişti. Yani bu hastanın beyni belki de sadece otomatik olarak sese karşı tepki veriyordu. Fakat 16 yıldır hiçbir tepki vermeyen ikinci hastanın beyninde aktif hale gelen alanlar sağlıklı deneklerinkiyle aynıydı. Korteksteki aktivite filmin akışına göre yükselip alçalıyor, filmdeki gelişmeleri anladığına işaret ediyordu.

Bu veriler komada olan hastalara nasıl davranmak gerektiği konusunda önemli ipuçları verdiği gibi, onların iç dünyalarıyla bağlantı kurma yöntemlerinin ne kadar çeşitli olabileceğini gösteriyordu. Ayrıca nöroloji biliminin basit görsel modellere tuşa basma yoluyla cevap verme gibi tekniklerden çıkarak filmler gibi karmaşık uyarıcılardan yararlanabileceğine işaret ediliyordu.

Kaynak: BBC