Canlı Enerji Santralleri

Bilal Ok

Son yüzyılda, teknolojinin gelişip hayatın her sahasında hakimiyetini büyük ölçüde yaymasının tesiriyle şöyle bir anlayış uyanmış bulunmaktadır. Bütün biyolojik sistemler (canlı vücutları) temelde mekanik, termik, elektrik, hidrolik.. esaslar üzerine kurulmuş, bunların birleşmiş ve hususileşmiş mekanizmalarıdır. Hayat, kimyevî bir terkipten doğmuştur... İnsan, termodinamik bir makinedir... Sinir sistemi elektro—kimyevî bir cihaz, dolaşım hidro—dinamik bir sistemdir. Bu açıdan bakılınca aslında bir buzdolabı veya termik motor ile insan bünyesi benzerlik arzetmektedir. Çünkü bunlar enerji entropisini dışarı vererek iç enerji dengelerini koruyan sistemlerdir.

Vâkıa bu anlayışın çok yeni olduğunu da söyleyemeyiz. İnsanın gerçek mahiyetinin anlaşılmadığı veya unutulduğu her devirde bu tip düşünceler fikir plânına getirilmiştir. Bütün canlıları bir soydan gelmiş olarak düşünmede de böyle bir anlayışın izi vardır. Şimdi ise meselenin ebatları genişlemiş, hatta canlı—cansız, organik—inorganik, biyolojik— mekanik.. gibi zıtlık mefhumlarının kaldırılmasına doğru gidilmektedir.

Meselenin tenkidine girmeden hemen belirtmek gerekir ki, kıstasların böylesine daraltılması ve basite irca edilmesi aslında ilmi bir metodun gereğidir. Çünkü ilmi metod, "araştırma neticelerini ve müşahedeye dayanan bilgileri basit prensipler dizisi haline getirmek." diye tarif edilir. (Burada basitten kastedilen, tasnif edilebilen, anlaşılabilen demektir. Ehemmiyetsizlik belirtmez). Sibernetik, böyle bir anlayışın ışığında doğmuştur. Bununla ileriye dönük bir çok gelişmeler vadettiği de bir vakıadır. Biyonik sistemler, canlı kompütürler gibi. Hatta denilebilir ki çalışma sahalarını belirlemek ve bir temel üzerine geliştirebilmek için böyle bir metodun takibi ilmî bir zarurettir. Fakat meselenin laboratuvardan çıkıp geniş halk kitlelerine, basın ve yayın araçlarına, siyasî, hukukî ve idarî sahalara mal olması, büyük içtimaî buhranlar (meselâ, toplumların, basit standart populasyonlar, insanların, makina çarklarının dişlileri olarak görülmesi gibi) doğurması muhtemeldir. Daha geniş kriterlerle meseleye girdiğimizde karşımıza bir çok ahlakî, örfî, hukukî ve psikolojik, sosyolojik problemler çıkacak ve mevzu geniş tartışma sahalarına dağılarak bir netice alınamıyacaktır.

Bu noktayı tavzih ettikten sonra, bizim esas kritiğini yapacağımız mevzu, hücre metabolizmasında enerji dönüşümlerinin mekanizmalarını gözönüne sererek, canlı dediğimiz sistemin ne kadar kompleks bir yapı olduğunu gösterip, temelde doğru olan anlayışın teferruatta nasıl cılız kaldığını anlatmaktır. Kaldı ki ele alınan sistem, sadece maddî yapının bir dilimidir. Öbür yanda canlıya ait, hususiyetle insana has şuur, idrak,his, heyecan, sevgi gibi psikolojik ve sadakat, iffet gibi ahlakî değerler düşünülürse, meseleyi o kadar basit ele almamak gerektiği anlaşılacaktır.

Biyoenerjetik dediğimiz, enerjinin hücre içinde veya hücreden hücreye yahut organizmadan organizmaya durmaksızın akışı, hayatın temel mekanizmasıdır. Biyolojik dünyada enerji dönüşümleri (tahavvülleri) üç ana tipte toplanabilir:

Birincisinde güneş ışını enerjisi yeşil bitkilerdeki klorofil pigmenti tarafından yakalanır ve fotosentezle kimyevi enerjiye dönüştürülür. Bu enerji (karbondioksit ve sudan) karbonhidrat ve diğer karmaşık yapılı moleküllerin sentezlenmesinde kullanılır. Güneş enerjisi, kinetik enerji formu olup, sentezlenen karmaşık maddelerin atom bağlarında, potansiyel formda kimyevi enerji halinde depolanır.

İkinci tip enerji dönüşümünde, karbonhidrat ve diğer moleküllerin kimyevi enerjisi hücre solunumu yoluyla, biyolojik yönden daha kullanışlı olan enerji yönünden zengin fosfat bağlarına dönüştürülür. Bu vazife mitokondri cihazına gördürülür.

Üçüncü tip enerji dönüşümü, hücreler tarafından bu fosfat bağlan iş yapmak üzere kullanıldığı zaman olur. Bu işler: Kas kasılması ile yapılan mekanik iş, sinir hücrelerinin bir sinyal iletmesi sırasındaki elektrik işi, moleküllerin aktif taşınması İşi, yada büyüme için ihtiyaç duyulan maddelerin sentezindeki kimyevi iştir.Bu dönüşümler oldukça, enerji çevreye akar ve ısı olarak tezahür eder. Bitkiler ve hayvanlar, çok ileri derecede müessir ve çok yüksek verimli (az kayıplı) enerji dönüştürücülere sahiptirler. (Termik motorların en gelişmiş tiplerinde dahi verim, dizellerde %39, benzinliler-de %27'dir.) Canlı hücrelerin enerji tahavvül yerleri kloroplast ve mitokondrilerdir. Bunun yanında organizma da üstün kontrol mekanizmaları ile çevre şartlarına karşı otomatik kontrol yaparak enerji kaybını minimuma indirir.

Termodinamiğin birinci kanununa göre bir sistemin ve çevresinin enerji toplamı sabittir. Başka bir tabirle sistemin dışardan aldığı enerji ile verdiği enerji birbirine eşittir. Bunu bir motor olarak düşünürsek, denge kurulamıyacak olursa, ya yetersiz enerji yüzünden motor durur, yada fazla enerji İte patlardı. (Patlama, fazla enerjiyi çevreye yayma olarak düşünülür.) Makinelerde enerji tahavvülleri ısı aktarma şeklinde olduğu halde, bu yol biyolojik sistemler için kullanışlı değildir. Çünkü canlı organizmalar izotermaldir (eşit sıcaklık) bu sebebten ısı akışı sağlanamaz.

Termodinamiğin ikinci kanunu kısaca şöyle belirtilir: "Kâinatın entropisi artar". Entropi, iş yapamayan rasgele enerji durumudur. Bütün enerji tahavvüllerinde (dönüşümünde) çevreye az çok ısı yayılır. Bu ısı geri toplanamadığından entropiyi artırır. Canlı hücreler ve ot ganizmalar ileri derecede organizedir. Bu sebeple çok az entropiye sahiptirler. Çevrenin entropisini artırarak iç enerji dengelerini korurlar. "Hayatın devamı, entropiye karşı verilen bir mücadeledir " denilir. Yeryüzünde hayatın varlığı, entropiyi belirli yerlerde tutmaktadır. Cansızlar âleminde ise entropi sürekli artar. Yediğimiz besin maddelerini işe yaramaz halde çevreye geri vermemiz çevrenin entropisini artırır. Bunların yeniden kullanılır hale gelmesi yine canlılar vasıtası ile olur. Fakat yine de sonunda toplam entropi, hayatı mağlup edecektir. Sonra entropi artacak ve başka bir sebep olmasa bile matematik olarak çok uzun bir zaman sonra "teorik kıyamet" tahakkuk edecektir.

Acaba bu problemleri çözmek için canlılara bahşedilen mekanizmalar nelerdir? Bir kimyevi reaksiyonun normalden daha kısa sürede gerçekleşebilmesi için kullanılan, fakat reaksiyona girmeyen maddelere katalizör denir. Canlı organizmalarda başta bahsi geçen enerji tahavvüllerini katalizleyen protein yapısında enzim adı verilen birimler vardır.Hayatın bütün temel reaksiyonları için enzimlerin katalizörlüğü gerekir. Enzimlerin katalitik tesiri tek kelimeyle olağanüstüdür. Meselâ, hücre faaliyetleri esnasında yan ürün olarak ortaya çıkan hidrojen peroksit çok zehirli bir madde olup, hemen tesirsiz hale getirilmesi gerekir. Bu madde ancak demir atomları katalizörlüğünde parçalanabilir. Fakat bu çok uzun sürer. Tecrübi olarak hücrede bulunan katalaz adlı enzim, çok az miktarda olmasına rağmen bir milyon hidrojen peroksit molekülünü sıfır derece sıcaklıkta bir dakikada bileşenlerine ayırır. Aynı miktarı demirin katalizörlüğünde parçalamak için 300 yıl gerekir.

Hücre içi faaliyetleri için gerekli enerjinin depo edilmesi ve gerektiği anda, o an için lazım olan miktarda açığa çıkarılması da mühim bir meseledir. Çünkü hücre çok çeşitli reaksiyonlar için çok değişik seviyelerde enerjiye ihtiyaç duyar. Yetersiz enerji yüzünden bir reaksiyonun gecikmesi, hücre hayatını sona erdirir. Aynı şekilde reaksiyon sonunda fazla enerji açıkta kalırsa, bu da hayatı tahrip eder. Hücre, besin maddelerini parçalayarak elde ettiği enerjiyi adenozin trifosfat (ATP) bileşikleri halinde depolar. Burada enerji taşıyıcısı fosfat bağıdır. Bunu, bir cihazın prizden çektiği elektrik enerjisini kendi yapısına uygun olan doğru akıma çevirip bir akümülatörde depo etmesine ve ihtiyaç duydukça doğrudan prizden değil de akümülatörden enerji çekmesine benzetebiliriz. Fakat hücre, içinde çok farklı seviyelerde ve çok farklı karakterde yüzlerce reaksiyon gerçekleştirerek, çok sayıda fonksiyonu birden işlediği için mekanizması ileri derecede karmaşıktır. ATP, mitokondri tarafından kontrol edilir.

Mitokondrinin çalışmasında enteresan nokta, enerji açığa çıkarışının çok üstün ve müessir bir kontrol mekanizması ile ayarlanmasıdır. Şöyle ki: Meselâ kas kasılmasında, kasın sakin veya aktif durumlarında çok farklı seviyede enerji ihtiyacı vardır. Aniden yüksek seviyede enerji gerekebilir ve enerjinin kullanımı sona erer ermez tahavvül durdurulmalıdır. Bir kurbağa kası İle yapılan tecrübede sakin durum İle faal durum arasında kasın enerji kullanma seviyesi yaklaşık 2000 kat artmıştır. Bu, bir yerine aniden ikibin molekülün parçalanması ve bu hızla devam eden reaksiyonun iş bitince derhal inaktive edilerek durdurulması demektir ki, biyologları en çok şaşırtan bu üstün feed—back mekanizması (sistemin giriş ile çıkışı arasındaki denge kontrolü)-dır. Biyolojik oto kontrol mekanizmaları, muasır biyolojinin önde gelen, araştırılması gereken mevzuları arasında sayılmaktadır.

Bütün bu hücre faaliyetleri, bizim makro seviyede yaşadığımız ve zahiren farkında olduğumuz yeryüzüne dağılmış olan hayatın, farkında olmadığımız fakat müthiş bir mükemmellikte işleyen mikro temellerini teşkil etmektedir. Bu mikroskobik fabrikaların faaliyetlerinin bünyemizde ve bütün yeryüzünde ortaya çıkardığı ürünleri birkaç misalle özetlersek, hayret verici tablolar karşımıza çıkar:

Hücrelerin durmaksızın devam eden yenilenme faaliyetleri neticesi insanın bütün dokularının seksen günde yansının parçalanıp yeniden yapıldığı hesaplanmıştır. Bu ortalama bir rakamdır. Meselâ karaciğer ve kan hücreleri çok hızlı yenilenir. Bunlar on günde yarılanırlar. Bazı hususi enzimlerin yan ömürleri iki— dört saattir. Yani biz, dünkü bizler değiliz, oldukça farklılaştık. Geçen seneki bizler ise bambaşka kişilerdi. Yeryüzünde ise manzara hayret verici boyutlara ulaşmaktadır: Yılda iki milyon ton CO₂, bitkiler tarafından havadan alınıp, işlenmekte ve besine çevrilmektedir. Bu iş için bitkiler güneşten 1021 kalorilik enerji almaktadırlar. Atmosferdeki bütün karbonun bir devri tamamlaması için geçen süre 300 yıldır. Bütün oksijenin yenilenmesi için geçecek süre ise 2000 yıldır.

Vücudumuzda ve çevremizde mütemadiyen işleyen bir kudret eli ve hükümferma olan bir rahmet ve inayet olmasa, gözümüz önüne serilen bu apaçık tezahürler ne ile izah edilebilirdi?