Bilim ve Teknik Arşivinden

Bu ay Bilim ve Teknik dergisi 60. yayın yılına başlıyor. Bilim ve Teknik’in altmış yıllık içeriği bir bakıma ülkemizdeki bilim anlayışının ve kültürünün zaman içindeki değişimine ilişkin ipuçları veriyor. Geçmişteki önemli bilimsel gelişmelerin o dönemin dergi sayılarındaki yansımalarını incelemek pek çok açıdan ilgi çekici. Biz de geçmiş sayılarda şöyle bir gezindik ve önemli bazı bilimsel gelişmeleri konu alan eski yazılardan küçük bir seçki hazırladık. Gelin birlikte biraz nostaljiye dalalım...

İlay Çelik Sezer

Bilim ve Teknik Arşivinden… Bu ay Bilim ve Teknik dergisi 60. yayın yılına başlıyor. Bilim ve Teknik’in altmış yıllık içeriği bir bakıma ülkemizdeki bilim anlayışının ve kültürünün zaman içindeki değişimine ilişkin ipuçları veriyor. Geçmişteki önemli bilimsel gelişmelerin o dönemin dergi sayılarındaki yansımalarını incelemek pek çok açıdan ilgi çekici. Biz de geçmiş sayılarda şöyle bir gezindik ve önemli bazı bilimsel gelişmeleri konu alan eski yazılardan küçük bir seçki hazırladık. Gelin birlikte biraz nostaljiye dalalım…

Ay’ın Fethi

21 Temmuz 1969 tüm insanlık için önemli bir tarihti. İnsanoğlunun Dünyamızın biricik uydusu Ay’a ilk ayak bastığı tarih… NASA’ya ait Apollo 11 uzay aracının Ay modülü Eagle 20 Temmuz’da Ay’a inmişti. Apollo 11’in üç kişilik mürettebatından Neil Armstrong 21 Temmuz’da Ay’a ayak basan ilk insan oldu. Armstrong’u 20 dakika kadar sonra Buzz Aldrin takip etti. Michael Collins ise bu sırada Ay yörüngesinde dolanmakta olan komuta modülü Columbia’daydı. Tahminen 530 milyon kişi televizyon aracılığıyla bu tarihi ana ve Armstrong’un meşhur sözlerine tanıklık etti: “Bir insan için küçük ama insanlık için dev bir adım…” Astronotlar Ay yüzeyinde geçirdikleri 2 saati aşkın sürede çeşitli deneyler yaptılar, Ay toprağına ve kayaçlarına ait örnekler topladılar ve Ay’ın yüzeyine bir ABD bayrağı diktiler. Ayrıca Apollo 1 yangınında hayatını kaybeden astronotların anısına Apollo 1 görev arması, biri uzaya giden ilk insan Yuri Gagarin olmak üzere o tarihte vefat etmiş iki kozmonotun anısına hazırlanan madalyonlar ve 73 ülkenin iyi niyet mesajlarını içeren silisyum bir diski Ay yüzeyine bıraktılar. Bu tarihi olay dönemin Bilim ve Teknik sayılarında geniş yer buldu. Apollo 11 görevinin hem hazırlıkları hem de görev sırasında yaşanan gelişmeler konusunda çok sayıda yazı yayımlandı. İşte o yazılardan bazı kesitler…

DDT’nin Yükselişi ve Düşüşü

DDT ilk modern sentetik insektisit (böcek ilacı) olarak geliştirilen kimyasal bir madde. İlk kez 1874’te sentezlenen DDT’nin böcekler üzerindeki etkisi İsviçreli kimyager Paul Hermann Müller tarafından 1939’da keşfedildi. DDT, II. Dünya Savaşı’nın ikinci yarısında sıtmanın, tifüsün ve böcek kaynaklı başka hastalıkların siviller ve askeri birlikler arasında yayılmasını engellemek için kullanıldı. Savaştan sonraysa tarımsal ürünlere zarar veren böceklerle mücadele etmek amacıyla kullanımı yaygınlaştı. Hatta Müller 1948’de DDT’nin pek çok eklem bacaklı türüne karşı güçlü zehir etkisini keşfinden dolayı Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’ne layık görüldü. DDT’nin yaygın kullanımı ABD’de ve başka ülkelerde tarım zararlısı pek çok böceğin ilaca karşı direnç geliştirmesine neden oldu. 1950’lerin sonunda ve 1960’larda DDT’nin etkisinin azalması, çevresel ve toksikolojik etkilerine ilişkin bulguların artmasıyla ABD Tarım Bakanlığı DDT’ye yönelik düzenleyici tedbirler almaya başladı. Rachel Carson’un 1962’de yayımlanan meşhur Silent Spring (Sessiz Bahar) adlı kitabı kamuoyunun dikkatini pestisitlerin bilinçsiz kullanımına ve daha sıkı kontrol edilmeleri gerektiğine çekti. Carson, DDT’nin ve başka pestisitlerin kansere neden olabildiğini ve tarımsal kullanımlarının yaban hayatı özellikle de kuşlar için tehdit oluşturduğunu öne sürüyordu. Çevreci hareketin doğuşunda önemli bir rol oynayan bu kitabın yayımlanmasından sonra oluşan kamuoyu baskısı, DDT’nin ABD’deki tarımsal kullanımının 1972’de yasaklanmasında rol oynadı. 2001’de de Kalıcı Organik Kirleticilere İlişkin Stockholm Sözleşmesi’yle DDT’nin tarımsal kullanımı tüm dünyada yasaklandı. Ancak halk sağlığı açısından sağladığı avantajların çevresel ve toksikolojik etkilerini dengelediği gerekçesiyle bazı ülkelerde böcek kaynaklı hastalıklara karşı hâlâ sınırlı olarak kullanılıyor. Bir zamanlar “mucize tarım ilacı” olarak kabul edilen DDT’nin kısa süre içinde bu kadar prestij kaybetmesi Bilim ve Teknik sayfalarında da yankı bulmuştu. Sizi Mayıs 1968 sayısındaki “DDT: Yeni Bir Alarm“ ve Mayıs 1970 sayısındaki “Büyük Bir Başarının Acıklı Hikayesi – DDT” başlıklı yazılardan bazı kesitlerle baş başa bırakıyoruz.

İnsandan İnsana İlk Kalp Nakli

Dünyada insandan insana ilk kalp nakli 3 Aralık 1967’de Güney Afrikalı cerrah Christiaan Barnard tarafından gerçekleştirildi. Operasyonda bir araba kazasında ağır yaralanan ve beyin ölümü gerçekleşen Denise Darvall adlı 25 yaşındaki kadının kalbi, ileri evre kalp hastalığı olan ve tedavi seçenekleri tükenen Louis Washkansky adlı Güney Afrikalı bir erkeğe nakledildi. Tıp eğitimini Cape Town Üniversitesinde ve ABD’de gören Barnard’ın kullandığı yöntem ilk olarak 1950’lerde ABD’li araştırmacılar tarafından geliştirilmişti. ABD’li cerrah Norman Shumway başarılı ilk kalp naklini 1959’da Stanford Üniversitesinde bir köpekte gerçekleştirmişti. Bu nedenle Shumway aslında kalp naklinin babası olarak kabul ediliyor. Vücudunun nakledilen kalbi reddetmesine engel olmak amacıyla ameliyatından sonra Washkansky’ye bağışıklık sistemini baskılayıcı ilaçlar verildi. Ancak bu ilaçlar aynı zamanda onu hastalıklara karşı daha savunmasız bir hâle getirdi ve Washkansky ameliyattan 18 gün sonra her iki akciğerini de etkileyen zatürre sebebiyle hayatını kaybetti. Bu olumsuz sonuca rağmen Washkansky’nin yeni kalbi ölümüne kadar normal biçimde işlevini yerine getirmişti. Barnard’ın yaptığı ilk nakilden kısa süre sonra hem Barnard hem de başka cerrahlar tarafından peş peşe başka nakiller de yapıldı. Barnard ikinci kalp naklini 2 Ocak 1968’de Cape Town’da 59 yaşındaki Philip Blaiberg’e yaptı. Blaiberg 19 ay kadar yaşadıktan sonra kalbiyle ilgili komplikasyonlara bağlı olarak hayatını kaybetti. 1970’li yıllarda organ reddini önleyici ilaçların daha da gelişmesiyle daha başarılı organ nakilleri mümkün hâle geldi. Dr. Barnard da kalp nakilleri yapmaya devam etti. 1970’lerin sonunda hastalar yeni kalpleriyle beş yıla kadar yaşayabiliyordu. Günümüzde de başarılı kalp nakilleri yapılıyor ancak uygun verici bulunmasında büyük zorluklar yaşanıyor. İlk kalp nakline Bilim ve Teknik dergisinin Şubat 1968 sayısında yer verilmişti.

Kuarkların İzinde

Maddenin atom adı verilen ve sınırlı sayıdaki küçük temel parçacıktan oluştuğu fikri MÖ 6. yüzyıla kadar dayanıyor. Ancak eskiden atomların bölünemez ve değişmez olduğu düşünülürdü. Günümüzdeyse atomların da daha küçük parçacıklardan oluştuğu biliniyor. Ayrıca daha küçük parçalara bölünemeyen temel parçacıklar birbirleriyle etkileşerek ya da bozunarak başka parçacıklara dönüşebiliyor. 1950’ler ve 1960’lar boyunca yüksek enerji deneylerinde çoğu kararsız olan düzinelerce yeni parçacık keşfedildi. Tüm bu parçacıklar “parçacık hayvanat bahçesi” olarak anılmaya başlandı. Atom altı parçacıkların en bilinen örnekleri elektron, proton ve nötron. Bunların dışında da pek çok atom altı parçacık var. Temel parçacıklar ise daha küçük bileşenlerden oluşmaz. Elektron, bir temel parçacıktır. Hadron olarak adlandırılan atomaltı parçacıklarsa kuark adı verilen temel parçacıklardan oluşuyor. Bir kuark ve bir antikuarktan oluşan parçacıklara mezon, üç kuarktan oluşan parçacıklara baryon deniyor. Modern fiziğin, temel parçacıkları ve bu parçacıkların aralarındaki etkileşimleri inceleyen dalına parçacık fiziği deniyor. Çekirdek fiziği araştırmaları ise atom çekirdeklerini ve onların yapıtaşları olan protonları ve nötronları konu alıyor. Kuarkların varlığı ilk olarak 1964’te Murray Gell-Mann ve George Zweig tarafından öne sürülmüştü. İki araştırmacı birbirinden bağımsız olarak güçlü etkileşimin simetrisiyle ilgili bir kuram üzerinde çalışırken hadronların (güçlü kuvvet aracılığıyla etkileşen parçacıklar) özelliklerinin açıklanabilmesi için bu parçacıkların daha küçük bileşenlerden oluşması gerektiğini ileri sürdü. Gell-Mann, Sekizli Yol adını verdiği, SU(3) olarak bilinen matematiksel simetriye dayanan bir şema ortaya koydu. Bu şema, hadronları periyodik tablonun kimyasal elementleri sınıflandırmasına benzer şekilde ana gruplara ayırıyordu. Gell-Mann bu çalışmasına dayanarak proton ve nötron gibi hadronların özelliklerini başarılı şekilde betimleyebilen yeni bir model oluşturdu. Gell-Mann’ın modeli “kuark”lar adını verdiği, üç farklı türü olan temel parçacığın daha varlığını öngörüyordu. Gell-Mann, 1969’da temel parçacıkların sınıflandırılması ve etkileşimleri konusundaki katkıları nedeniyle Nobel Fizik Ödülü’nü aldı. Fizikçi George Zweig ise alana katkısını CERN’de ziyaretçi olarak bulunduğu sırada yazdığı 17 Ocak 1964 tarihli makaleyle yaptı. Zweig bu makalede hem mezonların hem de baryonların “ace”ler adını verdiği, üç türü bulunan temel parçacıklardan oluştuğunu öne sürüyordu. Koyduğu ad yaygın kabul görmese de Zweig hadronların bazı özelliklerinin ancak başka temel parçacıklardan oluştuğu varsayıldığında açıklanabildiğini gösterdi. Zweig’in ace modeli bunu yapıyordu. Hem Gell-Mann’ın “kuark”larının hem de Zweig’ın “ace”lerinin elektrik yüklerinin büyüklüğünün, protonun ya da elektronun elektrik yükünün büyüklüğünün 1/3’üne ya da 2/3’üne karşılık gelmesi gerekiyordu. 1968’de ABD’deki Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezinde (SLAC) MIT-SLAC ortaklığıyla yapılan bir dizi elektron-proton saçılım deneyi, nükleonların (atom çekirdeğini oluşturan protonlar ve nötronlar) bir iç yapısı olduğuna ilişkin ilk bulguları ortaya koydu. Saçılım desenleri, protonların içinde nokta benzeri parçacıklar olduğuna işaret ediyordu. Sonraki yıllarda bu sonuçların CERN’deki Gargamelle Köpük Odacığı’nda yapılan nötrino saçılım deneyinden gelen sonuçlarla birleştirilmesiyle bu bileşenlerin +2/3 ve −1/3’lük elektrik yüklerine sahip olduğunu ortaya koydu. Bugün kuarklar parçacık fiziğinin standart modelinin çok önemli bir parçasını oluşturuyor. Büyük Hadron Çarpıştırıcı (LHC) da dâhil olmak üzere CERN’deki çok sayıda deneyde fizikçiler Gell-Mann ve Zweig’in parçacıklarının özelliklerini her zamankinden daha yüksek bir hassasiyetle ölçebiliyor. Kuarkların keşfi dönemin Bilim ve Teknik sayılarında da yer bulmuştu. Mart 1970 sayısından “Quark’ın İzinde” başlıklı yazı, konuyla ilgili o dönemki gelişmelerden bahsediyor.

Moleküler Biyolojinin Güçlü Araçları: Restriksiyon Enzimleri

Restriksiyon enzimleri, DNA zincirindeki belirli ve kısa bir nükleotid (DNA’nın A, T, C ve G ile gösterilen yapıtaşları) dizisini tanıyan ve DNA’yı bu tanıma bölgelerinden kesen enzimler. Bu enzimler bakterilerde ve arkebakterilerde bulunuyor ve virüslere karşı bir savunma mekanizması sağlıyor. Bir prokaryot hücrede restriksiyon enzimleri yabancı DNA’yı restriksiyon adı verilen süreçle belirli bölgelerden kesiyor. Prokaryot hücrenin kendi DNA’sında ise aynı enzimler tarafından kesilmesini engelleyecek kimyasal değişiklikler yapılıyor. Restriksiyon enzimleri DNA’yı kestiğinde birbirlerine kolayca ulanabilen “yapışkan” uçlar oluşturuyor. Ayrıca farklı restriksiyon enzimlerinin tanıma bölgeleri çoğunlukla birbirinden farklı oluyor. Bu özellikler restriksiyon enzimlerinin biyoteknoloji için eşsiz bir araç hâline gelmesini sağladı. Bugün restriksiyon enzimleri DNA parçalarını istenen şekilde ekleyip çıkarmak için etkin araçlar olarak kullanılıyor. DNA parçalarının bu şekilde düzenlenebilmesi modern moleküler biyolojinin ve genetik mühendisliğinin temelini oluşturdu. Restriksiyon enzimlerinin kullanımı başka moleküler tekniklerle birleştirilerek karmaşık moleküler yöntemlerin geliştirilmesi ve hem temel araştırmalarda hem de genetik mühendisliği uygulamalarında önemli mesafeler katedilmesi sağlandı. Restriksiyon enzimlerini keşfeden bilim insanları Werner Arber, Dan Nathans ve Hamilton Smith keşfin bu büyük potansiyelinden dolayı 1978 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’ne layık görüldü. Üç araştırmacının bu başarısı ve restriksiyon enzimlerinin işleyiş ilkesi, Nobel Ödülü’nün verilmesinden kısa bir süre sonra Bilim ve Teknik’in Şubat 1979 sayısında yer almıştı. Yazının başlığındaki sorunun cevabıysa bugün kesinlikle kocaman bir “evet”!