Dünyamızı göçmen bir kuşun gözleri ile görmek gerçekten de çok tuhaf bir deneyim olurdu. Görme sistemleri ile ilgili çok uzaklara yol almalarına yardımcı olan kuantum fiziği ve biyokimyanın ufak bir hilesi, gezegenimizin manyetik alanını görebilmelerini sağlıyor. 2021 yılının başlarında, Tokyo Üniversitesi’nden bilim insanları, kuş ve diğer birçok canlı varlıkta bulunan, dünyanın kutup yönlerini duyumsayabildiklerine dair yeteneklerinin arkasındaki kilit önemdeki bir tepkiye ait hipotezi ilk defa gözlemledi.
Önemle bu, uzun zaman önce hipotezlenen ama daha önce hiç işler halinde görülmeyen hücre içindeki biyokimyasal reaksiyonu direkt olarak etkileyen kuantum fiziğinin kanıtıydı.
Ekip, soluk ışık parlamalarına duyarlı özel tasarlanmış mikroskop kullanarak ışığa duyarlı materyal içeren insan hücrelerinden oluşan kültürün manyetik alan değişimlerine dinamik olarak cevap verdiğini gözlemledi.
Araştırmacıların laboratuvarda gözlemlediği bu değişim, alışılmadık bir kuantum etkisinin sorumlu olduğu parıldama reaksiyonu ile uyuşuyordu.
Jonathan Woodward adlı biyofizikçi, “Bu hücrelerde herhangi bir değişiklik yapmadık ve hücrelere bir şey eklemedik” diye belirtti.
“Tamamıyla mekanik bir kuantum prosesinin, hücre seviyesinde kimyasal bir aktiviteyi etkilediğini gözlemlememize ait çok güçlü bir kanıt elde ettiğimizi düşünüyoruz.”
Öyleyse, hücrelerin özellikle insan hücrelerinin manyetik alanlara cevap verme yeterliliği nasıl var oluyor?
Bununla ilgili birkaç hipotez olmakla birlikte birçok araştırmacı bu yeteneğin kriptoktrom adı verilen fotoreseptörleri içeren benzersiz bir kuantum reaksiyonuna bağlı olduğunu düşünüyor.
Kriptokromlar birçok canlı türünün hücrelerinde bulunmakta ve sirkadiyen ritimlerinin düzeltim fonksiyonuna dahil olmaktadır. Göçmen kuş, köpek ve diğer canlılarda manyetik alanların gizemli duyumsanma yeteneği ile ilişkilidir. (sirkadiyen ritimleri: organizmanın yaklaşık bir günlük fizyolojik ve biyolojik süreçlerindeki değişimi ifade eden uyku-uyanıklık döngüsü)
Kriptokromların işler haldeyken reaksiyonunu gözlemlemek için araştırmacılar kriptokromlu insan hücresi kültürünü mavi ışıkta banyo ettirerek zayıf parıldamalarını sağladı. Ekip parıldamalarla birlikte hücreler üzerine farklı frekanslarda manyetik alanları tekrar tekrar tâbi tuttu.
Manyetik alanın hücreler üzerinden her geçişinde parıldama %3,5 oranında düşüyordu – direkt bir reaksiyon göstermesi için yeterli.
Manyetik alan bir fotoreseptörü nasıl etkileyebiliyor? Temel nedeni, elektronların tabiatında var olan özelliği yani yörüngesel (dönme) hareketidir.
Bu hareketin manyetik alanlardan yüksek oranda etkilendiğini biliyoruz. Elektronları bir atom etrafında uygun şekilde dizip bir yerde yeterli sayıda toplanması sağlandığında ortaya çıkan materyal miktarı gezegenimizi çevreleyen zayıf manyetik alan benzeri bir etki yaratabilir.
Bunun, bir iğneyi yön pusulası yapmak istediğinizde yararı olacaktır. Ama bir güvercin kafatası içinde manyetik olarak duyarlı materyal kümesi bulunduğuna dair belirgin hiçbir işaret olmaması, fizikçilerin daha küçük ölçekte düşünmeleri gerektiğini gösteriyordu.
1975 yılında, Klaus Schulten isimli Max Planck Enstitüsü araştırmacısı, manyetik alanların kimyasal reaksiyonları nasıl etkileyebildiğine dair bir teori geliştirdi.
Bu, radikal çifti olarak adlandırılan bir bileşeni içermekteydi. Serbest radikal, bir atomun en dış elektron yörüngesindeki ikinci bir elektronla eşlenmemiş elektrondur.
Bu eşlenmemiş elektronlar bazen başka bir atomdaki benzer elektronla adapte olabilir. Eşlenmemiş olarak kalırlar ama ortak geçmişleri sayesinde dolanık kabul edilirler. Kuantum terimleri ile ifade edecek olursak yörüngesel hareketleri, ne kadar uzak olurlarsa olsunlar gizemli bir şekilde karşılık gelecektir.
Bu korelasyon, süregelen fiziksel bağlantılarla açıklanamadığı için, Albert Einstein’ın bile tuhaf olarak nitelendirdiği katıksız bir kuantum aktivitesidir.
Canlı bir hücre içindeki hengamede, dolanıklıkları kısa süreli olacaktır. Ama bu kadar kısa süreli korelatif yörüngesel hareketler bile ana atomlarının davranışında ince bir fark yaratmak için yeterli olabilir.
Bu deneyde, hücreler üzerinden manyetik alan geçtikçe karşılık gelen parıldamadaki düşüş, radikal çift oluşumlarının etkilendiğini akla getirir.
Araştırmanın ilginç bir sonucu da zayıf manyetik alanların diğer biyolojik prosesleri nasıl olup ta dolaylı olarak etkileyebildiğidir. Manyetizmanın insan sağlığını etkilediğine dair kanıtın zayıf olmasına rağmen buna benzer deneyler keşfin ispatını sağlayabilir.
Woodward şöyle ifade etmişti, “Bu araştırma ile ilgili sevindirici olan şey ise, iki serbest elektronun yörüngesel hareketi arasındaki ilişkinin biyoloji üzerinde büyük bir etki yaratabildiğini görmektir.”
Tabii ki, yön bulmada dayanağı manyetosferimiz olan tek canlı kuşlar değildir. Balık, solucan, böcek ve hatta bazı memelilerin de bundan yararlandığı bilinmektedir. Biz insanlar da bilişsel olarak dünyamızın zayıf manyetik alanından etkileniyor olabiliriz.
Bu yeteneğin evrimi, farklı fizik dayanakları olan durumları geniş ölçekte meydana çıkarıyor olabilir.
Bunlardan en az birinin, canlı davranışı ile kuantum dünyasındaki tuhaflık arasındaki ilişkiyi göstermesi bizleri, biyolojinin daha başka hangi noktalarının fiziğin tuhaf derinliklerinden ortaya çıktığını düşünmeye zorlar.
Çeviren: Olcay DÖNERAY
