Biyoloji Mühendisliğinin Buudları

Hergün aşağı yukarı 25 bin defa yapmamıza rağmen, farkına varamadığımız bir faaliyet vardır. Nefes almak. Solunum sistemimiz o kadar iyi planlanmıştır ki, şu anda bile nefes aldığımızı fark etmeyiz.

Tabii ki, hava kesafeti az olan yüksek bir dağın tepesinde olsaydınız nefes almanız, bu kadar kolay olmayacaktı. Dağcılar için mühim ihtiyaçlardan biri de oksijen tüpüdür. İrtifa arttıkça oksijen ihtiyacı da artar. Fakat, insanlar için oksijen tüpüne ihtiyaç gösteren bu yüksekliklerde hiçbir kuş oksijen tüpüne ihtiyaç duymadan rahatlıkla uçar. Hatta kuşlar çok yükseklerde bile uçabilir ve çok rahat da nefes alabilirler. Hayvanlar aleminde nefes alma mevzuunda enteresan bir husus da böceklerdir. Böcekler her ne kadar atmosferde bulunan oksijene ihtiyaç gösterselerde bazıları su altında da nefes alabilirler. Oysa siz suyun altında yüzerken çok zaman geçmeden nefes alma ihtiyacı hissedecektiniz. Bizim için Ölüm demek olan bu vasatlarda bu hayvanlar acaba nefes almayı nasıl başarabiliyorlar? Kuşların, böceklerin ve balıkların bu vasatlarda nasıl nefes aldıklarını yakından incelersek, gerçekten herşeyi hikmetle yaratan Zat'ın eseri olan bir plan ve tasarrufun en ince ayrıntılara dahi hükümferma olduğunu müşahede edebiliriz.

Kuşların Nasıl Nefes Aldığını Biliyor musunuz?

Uçağa binmiş olan her insan, uçak için lazım olan iki şeyin farkına varabilir. Hafif gövde ve bol yakıt. Kuşun solunum sistemi bu iki zaruri ihtiyacı karşılayacak şekilde yaratılmıştır.

Enerjik bir faaliyet, oksijeni çok çabuk harcar. Vücut, gereken oksijeni daha derin ve daha sık nefes almakla giderir. (Koşarken hızlı hızlı nefes almamız bundandır.) Yükseklerde solunum sistemindeki oksijen miktarını ayarlıyabilmek için, insan yavaşlamalı ve sık sık dinlenmelidir. Bir kuşun uçarken benzer bir duruma maruz kaldığını düşünün! Bu, kuş için tek kelimeyle ölüm demektir. Fakat herşeyi hikmetle yaratan Zat, kuşların solunum sistemini Öyle ayarlamıştır ki, kuş 6 bin metre yükseklikte uçsa bile, nefes almakta güçlük çekmez. Gözleri şişmez, yüzü solmaz, oflayıp puflamaz. Acaba bunu nasıl başarabiliyorlar?

Kuşların solunum sistemi oksijeni çok yüksek randımanla emebilecek şekilde düzenlenmiştir. İnsanların akciğerleri dolup boşalan torbalara veya körüklere benzer. Kuşlarınki ise böyle değildir. Hava normal yoldan akciğerlere girer. Fakat hemen geri gelmez. Akciğerin içinden geçerek göğüs ve karın duvarında bulunan ince duvarlı küçük hava torbacıklarına dolar. Bu sayede, oksijen yüksek randımanlı olarak emilmiş olur. (Resim 1)

Nefes Borusu Tıkalı, Kanadı Kırık Bir Kuş Nasıl Nefes Alır?

Bu sorunun cevabı 1758'de verildi. John Hunter adlı araştırmacı gerçekten şaşırtıcı bir hadiseyle karşılaştı. Nefes borusu tıkalı ve kanadı kırık olmasına rağmen, hala nefes alabilen yaralı bir kuş buldu. Bu kuş acaba nasıl nefes alabiliyordu?

Az Yakıt Deposu ile Çok İş:

Aslında kuşlar kendilerine enerji verici madde olan yağı çok az depolarlar. Asıl yakıtları ise uçarken havadan aldıkları oksijendir. Kuşun aldığı hava akciğerden bütün torbacıklara ve kemiklerinin içlerinden geçerek geniş bir doku alanı ile temas eder. Dışarı çıkmadan önce vücuda çok miktarda oksijen temin eder. Ancak yükseklerde uçmak çok enerji isteyen bir iş olduğu için oksijenin çok randımanlı kullanılması gerekir. Bunun temini ise, kuşun solunum organının içinde ters akım diye bilinen bir sistem ile sağlanır. Bu sistem çok basit bir metodla kuşun havadan oksijeni çabuk ve randımanlı bir şekilde almasını temin eder. Kuşun akciğerine, hava ve kan birbirlerine karşı yönlerden girer. Böylece akciğerin içinden geçen hava kanla daha uzun müddet temas ettiğinden fazlaca oksijen verir. Netice itibarı ile kandaki alyuvarlar fazla oksijeni kendilerine bağlıyabilirler. Başka ifade ile oksijene "susamış" toplardamar kanı, ilk önce, içinde sadece birkaç "damlacık" oksijen kalmış olan az oksijenli havaya ulaşır. Oksijene susamış kan, bu oksijeni hemen emer ve içinde oksijen miktarı bol olan daha nemli havaya doğru ilerler. Ancak kan artık o kadar oksijene susamış olmadığı için, şimdi daha az oksijen emer. Bu fevkalade hadise neticesinde havadaki oksijen son damlasına kadar emilmiş olur. Bu da kuşun yükseklerde uçabilmek için ihtiyacı olan şeydir.

Böceklerde Akciğer Olsaydı?

Hiç aslan boyunda bir arıyı veya fil büyüklüğünde bir karıncayı veyahut da at boyunda bir çekirgeyi düşündünüz mü? Normal halde kendi ağırlığının iki katını taşıyan karıncalar, ABD'nin Kuzey Dakota eyaletine bir yılda 1.714.000 dolarlık hasara sebeb olabilen çekirgeler, hakikatten düşündüğümüz cesametlerde olsalardı herhalde insanlar her an için zarar ve Ölüm tehlikesiyle karşı karşıya bulunacaklardı.

Bazen bilim—kurgu filimlerinde böyle hayvanlar boy gösterselerde telaşlanmak için bir sebeb yoktur. Scientific American dergisinde neşredilen "Biyoloji Mühendisliğin İnanılabilecek Sınırların Ötesindeki İnceliği" adlı makalede böceklerin solunum sistemine, boylarını belli seviyede tutacak bir hususiyetin yerleştirildiği ifade edilmektedir. Oysa akciğerlere sahip olsalardı, yukarıda saydıklarımız gerçek olabilirdi... Nasıl ki kuşun solunum sistemi kuş için ideal ise, böceğin ki de hayatına göre idealdir. En küçük canlılarda dahi görülen bu uyum ise tabiattaki ideal dengeyi kurmaktadır.

Akciğersiz Nefes Alınır mı?

Böcekler sanki bir enerji fabrikasıdır. Boylarına nisbetle Herkül'e has işler yaparlar. Bu sebeble oksijen ihtiyacı çok yüksektir. Ancak böceklerin akciğerleri yoktur. Fakat, embriyonal gelişme devresinde, bir böceğin derisi bir çok noktadan içeri doğru çökerek atmosfere açılan içi boş borular oluşturur? Bu borular, böceğin bedeninin derinine inerken gittikçe kollara bölünür. Her kol gittikçe daralır. Nihayet boruların biri veya birkaçı, hücre ile temas eder. Böylece her hücrenin atmosfere açılan bir boru ile direkt bağlantısı kurulmuş olur (Resim 2). Böceklerin sınırsız ihtiyacını karşılayabilecek şekilde planlanmış bu solunum sistemi, oksijenin, kan dolaşım sistemine geçmeden hemen hücreye geçmesini temin eder.

Ancak bu borular sistemi ile nefes alabilmek için, iki yönden hava akımına ihtiyaç vardır. Yani, oksijen içeri girerken, karbondioksit gazının dışarı çıkması gerekmektedir. Bu mesele böceklerde çok pratik bir şekilde halledilmiştir. Şöyle ki, karbondioksit, oksijenden daha kolay dokulardan geçebildiği için onun borulardan çıkmasına gerek kalmaz. Böceğin derisinden geçerek dışarı atılır.

Vücut uzunlukları 24. cm. vücut ağırlıkları 150 gram kadar olabilen Plethodontidae (akciğersiz semendergiller) familyasına ait ergin semenderlerde ise deri başlı başına bir solunum organıdır. Kendilerine bahşedilen derileriye, doku ve çevre arasında meydana gelen gaz alış verişini başarabilirler. Acaba bu semenderler evrim geçirmeyi mi unuttular da ataları akciğerleri ile solunum yaptıkları halde onlar derileriyle solunum yapmayı bir türlü terkedemediler..?

Balıklardaki Solunuma Ne Demeli...

Balıklarda da akciğer yoktur. Fakat birçok su canlısında olduğu gibi onların da solungaç yarıklarına yeterince kan damarı yerleştirilerek oksijen almaları temin edilmiştir. Solunum sistemleri itibariyle atmosferdeki oksijenden direk olarak yararlanamamalarına karşılık; büyük bir kısmı atmosferden, az bir kısmıda sudaki yeşil bitkilerin fotosentezinden sağlanan, suda erimiş oksijeni kullanırlar. Balık, devamlı olarak ağzına su alır ve solungaç yarıklarından geçirdikten sonra solungaç kapaklarından dışarı verir. Bu esnada solungaç yarıklarında ki kan damarları aracılığı ile oksijeni difizyon yoluyla alır ve karbondioksiti aynı yolla verir.

Havada bol miktarda oksijen olmasına rağmen balıklar su dışında, solungaçlar vazifesini yapamadıkları için havasızlıktan ölürler. Hatta, yeteri kadar havalandırılmıyan akvaryumlarda balıklar oksijen yetersizliğinden dolayı su sathına çıkarak hava emerler. Amatör akvaryumcuların balıkların kendileri ile konuştuklarını zannederek sevinmelerine karşılık, balıklar bir süre sonra oksijen yetersizliğinden ölürler.

Bazı canlıların nasıl nefes aldıklarına bu şekilde göz attıktan sonra, şüphesiz bu yaratıklardaki solunum sisteminin büyük bir iradeyi gerektirdiğini kabul etmemek elde değildir. İlmi kaidelere bağlı olan bu solunum sistemlerinin kör tesadüf eseri olarak, bizzat bu canlılar tarafından geliştirildiğine inanmak kolay mı? Yoksa siz de aşağıdaki sözleri söyleyen meşhur mucit Thomas Edison ile aynı neticeye mi varıyorsunuz? "Yıllarca tabii hadiseleri müşahede ettikten sonra, artık bir Küllü Mutasarrıfın mevcudiyetinden şüphe edemem."

Dr. İrfan Uğurlu