1970’lerden önce, her yıl yaklaşık 25.000 prematüre bebek, solunum sıkıntısı sendromu adı verilen bir hastalıktan ölüyordu. Başkan John F. Kennedy ve Jacqueline Kennedy’nin küçük çocuğu Patrick Bouvier Kennedy onlardan biriydi. Ancak o zamandan beri, bu sayı yılda sadece 400 ölüme düştü.
Peki bu büyük düşüş nasıl oldu? Raghuveer Parthasarathy, geçen hafta Üniversitenin Bilim Bölümü, Cabot Bilim Kütüphanesi ve Bilim Kitap Mağazası tarafından sunulan sanal bir Bilim Bilim Kitabı Konuşması sırasında sordu. “Cevap,” diye devam etti, “akciğerler ve sıvılarla ilgili.”
Ya da gerçekten cevap, akciğerler ve sıvılar bilimini nispeten genç biyofizik alanı aracılığıyla birleştirmekten geldi, biyoloji ve fiziğin çocuğu ve Parthasarathy’nin yeni kitabının konusu, “So Simple a Beginning: How Four Physical Principles Shape Our Living World ” İçinde Parthasarathy, fillerin neden bu kadar büyük kemiklere ihtiyaç duyduğu, kuşların nasıl uçtuğu ve bakterilerin nasıl kıvrandığı ve solunum sıkıntısı sendromunun neden bu kadar hızlı düştüğü gibi soruları yanıtlayarak evrensel fiziksel kuralların Dünya üzerindeki tüm yaşamı nasıl şekillendirdiğini araştırıyor.
Oregon Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Parthasarathy, akciğerleri sulu mukusla kaplı balonlar gibi düşünün dedi. Birkaç tenis topunun hacmine sahipler, ancak birçok hava yolları ve küçük genişleyebilir hava keseleri nedeniyle tüm tenis kortunun yüzey alanına sahipler. Alveol adı verilen bu keseler, nefes alıp verdiğimizde oksijen ve karbondioksitin değiş tokuş edildiği yerlerdir.
Tüm bu doku suya batmış durumda. Ve evrenimizi yöneten fiziksel kurallardan biri nedeniyle, su molekülleri yüzeylerde bulunmaktan nefret ediyor – sorun da bu. Su moleküllerinin tümü bir havuzun yüzeyinden mümkün olduğu kadar uzaklaşmaya çalışırken, örneğin bu, su avcıları gibi böceklerin üzerinde süzülmeleri için yeterli gerilim yaratır. Ancak bu moleküller, prematüre bir bebeğin ciğerlerinin yüzeyinden çekilirken, minik hava keselerini çökertebilirler.
Yine de Parthasarathy, sabunun yüzeyleri sevdiğini söyledi. Göstermek için, bir bardak suyun üzerine bir ataş koydu – suyun yüzey gerilimi nedeniyle mümkün olan bir başarı. Parthasarathy daha sonra biraz bulaşık deterjanı damlattı; yüzey gerilimi kayboldu; ve ataş battı. Bu nedenle, prematüre bebeklerin ihtiyaç duyduğu tek şeyin, tüm insanların 26 haftalık fetal gelişimden sonra yaptığı küçük bir sabun – veya daha doğrusu, yüzey aktif madde adı verilen sabun benzeri bir molekül – olduğunu söyledi. Parthasarathy, bu çözümün karmaşık olmadığını söyledi. Doktorlar sıvıların fiziğini anladıktan sonra, nefes almanın biyolojisini de anlayabilirler.
Parthasarathy’nin yeni kitabını tartışmak için sanal sohbete katılan Pennsylvania Üniversitesi’nden biyofizikçi Philip Nelson, “Hangi ayrıntıların önemli olduğunu ve hangi ilhamların sorunu açıkladığını bulmak mükemmel bir dans,” dedi.
Her ikisi de biyofizik alanındaki farkındalık eksikliğinden yakınıyordu. (Parthasarathy, yakın zamanda “Biyofizik Vardır” adlı bir konuşma yaptığını söyledi.) İkili, Parthasarathy’nin kitabına dahil etmeyi seçtiği dört fiziksel ilkeyi de tartıştı. İlki, kendi kendine montaj, karmaşık modeller oluşturmak için (yüzey aktif maddeler buna bir örnektir) materyaller, moleküller veya hücreler gibi şeylerin doğuştan gelen yeteneğini ifade eder. Proteinler kendilerini origami şekillerine katlarlar. Sabun köpüğü ve sinek gözleri kendi başlarına güzel, karmaşık yapılar oluştururlar. Parthasarathy, “Biyoloji, kendini birleştirmenin ustasıdır,” dedi.
Diğer üç ilke şunlardır: düzenleyici devreler veya bilgi alan ve karar veren DNA gibi şeyler; öngörülebilir rastgelelik – Parthasarathy’nin favorisi ve yüzlerce geni analiz ederek birinin boyunu tahmin edebilmemizin nedeni (ancak hangi genlerin sorumlu olduğunu tam olarak söyleyemiyoruz); ve ölçekleme. Ölçeklenme, fillerin serçelerden çok daha büyük kemiklere ihtiyaç duymasının nedenidir. Bir fizik yasası olan yerçekimi, bir filin kütlesini aşağı doğru iter. Büyük kemikler, hayvanın bu basınca dayanmasına yardımcı olur.
Bu dört ilke, mikroskobik bakterilerden iri yapılı fillere kadar yaşamın neden bu kadar çeşitli biçimler aldığını açıklayabilir. Ancak insanlar, araçlar oluşturmak için bu kuralları da manipüle edebilir. Örneğin, bilim adamları artık çözülmemiş bir DNA dizisi ile gen dizilimi gerçekleştirebilirler.
Nelson, “Kulağa tamamen bilimkurgu gibi geliyor,” dedi, “ama artık satın alabilirsiniz.” Ve devam etti, “Bugün birçoğumuz, birkaç yıl önce olmayan bir kategoriden bir aşı sayesinde hayattayız. Ve bu içgörülerin çoğu doğadan geldi.”
Kitabını “mükemmel” biyolojiyle ilgili kendi suluboya resimleriyle süsleyen Parthasarathy, sanal izleyicilerden, örneğin neden yalnızca dört ilkeyi seçtiğine dair sorular da yöneltti (daha fazlası “çok fazla karmakarışık” gibi geldi, dedi). , evrimin başka bir birleştirici ilke olup olamayacağı (daha çok kurallarda gezinmek için bir yol, dedi) ve fiziksel yasalar tüm yaşamı yönetiyorsa özgür irade var mı? Parthasarathy, bu sorunun onu geceleri uyutmadığını söyledi. “Bilincimizdeki her şeyin fiziksel mülkiyetle ilgili olması konusunda bir nevi iyiyim. Yani özgür iradeye sahip olmamak.”
Başka bir dinleyici, biyofiziğin biyolojinin bu kadar çoğunu açıklayıp açıklayamayacağını, bundan on yıl sonra yaşamın hala bir gizemi olup olmayacağını sordu. “Evet,” dedi Parthasarathy. Organların nasıl farklı boyutlara ulaştığını, embriyoların nasıl oluştuğunu ya da neden iki kolumuzun da aynı uzunlukta olduğunu hala anlamıyoruz.
Bunun gibi birçok sorumuz var” dedi. “Bizi meşgul edecek çok şeyimiz var.”
Peki bu büyük düşüş nasıl oldu? Raghuveer Parthasarathy, geçen hafta Üniversitenin Bilim Bölümü, Cabot Bilim Kütüphanesi ve Bilim Kitap Mağazası tarafından sunulan sanal bir Bilim Bilim Kitabı Konuşması sırasında sordu. “Cevap,” diye devam etti, “akciğerler ve sıvılarla ilgili.”
Ya da gerçekten cevap, akciğerler ve sıvılar bilimini nispeten genç biyofizik alanı aracılığıyla birleştirmekten geldi, biyoloji ve fiziğin çocuğu ve Parthasarathy’nin yeni kitabının konusu, “So Simple a Beginning: How Four Physical Principles Shape Our Living World ” İçinde Parthasarathy, fillerin neden bu kadar büyük kemiklere ihtiyaç duyduğu, kuşların nasıl uçtuğu ve bakterilerin nasıl kıvrandığı ve solunum sıkıntısı sendromunun neden bu kadar hızlı düştüğü gibi soruları yanıtlayarak evrensel fiziksel kuralların Dünya üzerindeki tüm yaşamı nasıl şekillendirdiğini araştırıyor.
Oregon Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Parthasarathy, akciğerleri sulu mukusla kaplı balonlar gibi düşünün dedi. Birkaç tenis topunun hacmine sahipler, ancak birçok hava yolları ve küçük genişleyebilir hava keseleri nedeniyle tüm tenis kortunun yüzey alanına sahipler. Alveol adı verilen bu keseler, nefes alıp verdiğimizde oksijen ve karbondioksitin değiş tokuş edildiği yerlerdir.
Tüm bu doku suya batmış durumda. Ve evrenimizi yöneten fiziksel kurallardan biri nedeniyle, su molekülleri yüzeylerde bulunmaktan nefret ediyor – sorun da bu. Su moleküllerinin tümü bir havuzun yüzeyinden mümkün olduğu kadar uzaklaşmaya çalışırken, örneğin bu, su avcıları gibi böceklerin üzerinde süzülmeleri için yeterli gerilim yaratır. Ancak bu moleküller, prematüre bir bebeğin ciğerlerinin yüzeyinden çekilirken, minik hava keselerini çökertebilirler.
Yine de Parthasarathy, sabunun yüzeyleri sevdiğini söyledi. Göstermek için, bir bardak suyun üzerine bir ataş koydu – suyun yüzey gerilimi nedeniyle mümkün olan bir başarı. Parthasarathy daha sonra biraz bulaşık deterjanı damlattı; yüzey gerilimi kayboldu; ve ataş battı. Bu nedenle, prematüre bebeklerin ihtiyaç duyduğu tek şeyin, tüm insanların 26 haftalık fetal gelişimden sonra yaptığı küçük bir sabun – veya daha doğrusu, yüzey aktif madde adı verilen sabun benzeri bir molekül – olduğunu söyledi. Parthasarathy, bu çözümün karmaşık olmadığını söyledi. Doktorlar sıvıların fiziğini anladıktan sonra, nefes almanın biyolojisini de anlayabilirler.
Parthasarathy’nin yeni kitabını tartışmak için sanal sohbete katılan Pennsylvania Üniversitesi’nden biyofizikçi Philip Nelson, “Hangi ayrıntıların önemli olduğunu ve hangi ilhamların sorunu açıkladığını bulmak mükemmel bir dans,” dedi.
Her ikisi de biyofizik alanındaki farkındalık eksikliğinden yakınıyordu. (Parthasarathy, yakın zamanda “Biyofizik Vardır” adlı bir konuşma yaptığını söyledi.) İkili, Parthasarathy’nin kitabına dahil etmeyi seçtiği dört fiziksel ilkeyi de tartıştı. İlki, kendi kendine montaj, karmaşık modeller oluşturmak için (yüzey aktif maddeler buna bir örnektir) materyaller, moleküller veya hücreler gibi şeylerin doğuştan gelen yeteneğini ifade eder. Proteinler kendilerini origami şekillerine katlarlar. Sabun köpüğü ve sinek gözleri kendi başlarına güzel, karmaşık yapılar oluştururlar. Parthasarathy, “Biyoloji, kendini birleştirmenin ustasıdır,” dedi.
Diğer üç ilke şunlardır: düzenleyici devreler veya bilgi alan ve karar veren DNA gibi şeyler; öngörülebilir rastgelelik – Parthasarathy’nin favorisi ve yüzlerce geni analiz ederek birinin boyunu tahmin edebilmemizin nedeni (ancak hangi genlerin sorumlu olduğunu tam olarak söyleyemiyoruz); ve ölçekleme. Ölçeklenme, fillerin serçelerden çok daha büyük kemiklere ihtiyaç duymasının nedenidir. Bir fizik yasası olan yerçekimi, bir filin kütlesini aşağı doğru iter. Büyük kemikler, hayvanın bu basınca dayanmasına yardımcı olur.
Bu dört ilke, mikroskobik bakterilerden iri yapılı fillere kadar yaşamın neden bu kadar çeşitli biçimler aldığını açıklayabilir. Ancak insanlar, araçlar oluşturmak için bu kuralları da manipüle edebilir. Örneğin, bilim adamları artık çözülmemiş bir DNA dizisi ile gen dizilimi gerçekleştirebilirler.
Nelson, “Kulağa tamamen bilimkurgu gibi geliyor,” dedi, “ama artık satın alabilirsiniz.” Ve devam etti, “Bugün birçoğumuz, birkaç yıl önce olmayan bir kategoriden bir aşı sayesinde hayattayız. Ve bu içgörülerin çoğu doğadan geldi.”
Kitabını “mükemmel” biyolojiyle ilgili kendi suluboya resimleriyle süsleyen Parthasarathy, sanal izleyicilerden, örneğin neden yalnızca dört ilkeyi seçtiğine dair sorular da yöneltti (daha fazlası “çok fazla karmakarışık” gibi geldi, dedi). , evrimin başka bir birleştirici ilke olup olamayacağı (daha çok kurallarda gezinmek için bir yol, dedi) ve fiziksel yasalar tüm yaşamı yönetiyorsa özgür irade var mı? Parthasarathy, bu sorunun onu geceleri uyutmadığını söyledi. “Bilincimizdeki her şeyin fiziksel mülkiyetle ilgili olması konusunda bir nevi iyiyim. Yani özgür iradeye sahip olmamak.”
Başka bir dinleyici, biyofiziğin biyolojinin bu kadar çoğunu açıklayıp açıklayamayacağını, bundan on yıl sonra yaşamın hala bir gizemi olup olmayacağını sordu. “Evet,” dedi Parthasarathy. Organların nasıl farklı boyutlara ulaştığını, embriyoların nasıl oluştuğunu ya da neden iki kolumuzun da aynı uzunlukta olduğunu hala anlamıyoruz.
Bunun gibi birçok sorumuz var” dedi. “Bizi meşgul edecek çok şeyimiz var.”