Tohumun Işığa Uzanan Mucizevi Yolculuğu

*Zifiri karanlık bir ortamda tohumdan çıkan filizler, toprak altında yollarını nasıl bulurlar?
*Topraktan çıkan bir filiz, kayanın veya büyük bir bitkinin gölgesi altında kalırsa, fotosentez yapabilmek için hangi yönteme başvurur?
*Hangi yöne gideceğini ve nasıl büyüyeceğini neye göre belirler?
*Bitkiler ışığı algılama konusunda neden hayvanlardan ve insanlardan daha avantajlıdırlar?

Tohumun bir bitkiye dönüşmesindeki ilk aşama filizlenmedir. Toprağın altında beklemekte olan tohum ancak ısı, nem ve ışık gibi faktörlerin bir araya gelmesiyle hareketlenip canlanır. Bundan önce ise adeta bir uyku halindedir. Zamanı geldiğinde uykusundan uyanır ve filizlenmeye başlar.

Tohumların Filizlenmek için iki Önemli ihtiyacı Vardır: Su ve Enerji

Olgun tohumlardaki embriyoların suyu bulunmaz. Metabolizmanın tekrar aktif hale gelmesi içinse yani büyüme işleminin başlayabilmesi için hücrelerde sulu bir ortama ihtiyaç vardır. Bu nedenle bir tohumun filizlenmesi için öncelikle suya ihtiyacı vardır.

Tohum yağmur veya sulama gibi yöntemlerle ıslandığında mutlaka oksijene de ihtiyaç vardır. Çünkü içindeki besinlerden oksijenli solunumla enerji ve ısı üretimine başlar. Uygun sıcaklık ise, enzimlerin maksimum hızlarda çalışmasını sağlar. Tohumun ıslanması ile önce tohum örtüsü şişer ve embriyo hücrelerinde bulunan enzimler faaliyete geçerek “giberellin” isimli yeni bir hormon salgılamaya başlarlar. Bu hormon, uyku durumunda kalmayı sağlayan absisik asitin etkisini ortadan kaldırır. Bu asitin etkisinin ortadan kalkması ile de sindirim enzimleri (alfa-amilaz) faaliyete geçer. Bu enzimler, besin deposu içindeki nişastanın parçalanarak şekere dönüşmesini sağlar. Ortaya çıkan şekerler embriyo hücreleri tarafından solunumda kullanılır ve böylece hücrelerin bölünmesi için gerekli enerji sağlanmış olur.

Tohumlar Büyümeye Başlıyor

Gereken koşullar sağlanıp da çimlenme başladığında tohum topraktan suyu çeker, embriyo hücreleri bölünmeye başlar ve daha sonra tohum kabuğu açılır. Filizlenme süresince bitkinin tohumdan çıkan ilk bölümü kökçüklerdir. Bitkilerdeki kök sisteminin ilk aşaması olan bu kökçükler sürekli sürgün verir ve toprakta aşağı doğru büyürler. Kökler büyüdükçe toprağı zorlamaya başlar ve yüksek derecede bir sürtünmeyle karşılaşırlar. Ancak hiçbir zarar görmezler.

Kökçüklerin gelişmesini, sap ve yaprakları üretecek olan tomurcukların gelişimi izler. Tohum toprak üstüne, ışığa doğru yönelir ve sürekli güçlenir. Toprağın üstüne çıkan filizin ilk gerçek yaprakları açıldığındaysa bitki, fotosentez yoluyla kendi besinini üretmeye başlar.

Buraya kadar anlatılanlar, aslında çok iyi bilinen, hatta sık sık gözlemlenen konulardır. Tohumların toprağı yararak içinden çıkmaları herkes için çok alışılmış bir görüntüdür. Ama tohumun büyümesi sırasında gerçekte bir mucize gerçekleşmektedir. Ağırlığı ancak “gram”larla ifade edilebilecek olan bir filiz, üzerindeki kilolarca ağırlıktaki toprağı delerek yukarı çıkarken hiç zorlanmaz. Tohumdan çıkan filizlerin tek amacı toprağın üstüne çıkıp ışığa ulaşmaktır. Çimlenmeye başlayan bitkiler incecik gövdeleriyle sanki boş bir alanda hareket ediyormuş ve üzerlerinde onca ağırlık yokmuşçasına, oldukça rahat bir şekilde, yavaş yavaş gün ışığına doğru yol alırlar. Ancak filizler bazen büyümek için uygun bir ortam bulamaz. Güneş ışığından yararlanamayacağı gölgelik bir ortamda büyümeye devam ettiğinde ise, fotosentez yapması zorlaşacaktır. Peki, böyle bir durumda bitki nasıl büyür?

Fototropizm: Işık Kaynağını Takip Eden Filizler

Tohumdan çıkan filizlerin en mucizevi özelliklerinden biri yeryüzüne çıktıklarında gölgelik bir ortamla karşılaşırlarsa hemen ışık kaynağına doğru büyüme yönlerini değiştirmeleridir. Fototropizm olarak bilinen bu işlem göstermektedir ki, filizler de ışığa duyarlı yön tayini sistemine sahiptir.

Hayvanlarla ve insanlarla karşılaştırdığımızda bitkiler, ışığı algılama konusunda daha avantajlı durumdadırlar. Çünkü hayvanlar ve insanlar sadece gözleriyle ışığı algılayabilirler. Bitkilerdeki yön tayin sistemi ise son derece keskindir. Bu yüzden hiçbir zaman yönlerini şaşırmazlar.

Evinizdeki bitkileri daha karanlık ya da güneşi doğrudan almayan bir yere koyduğunuzda bir süre sonra güneşin geldiği yöne doğru döndüklerini görürsünüz. Bunun için kimi zaman yapraklarının boylarını uzattıklarına ve yapraklarının yönlerini değiştirdiklerine hatta kıvrıldıklarına şahit olursunuz. Bir filizin, toprağın altından çıkar çıkmaz ya da karanlık bir yere konulduğunda hemen güneşin geldiği yönü tespit edebilmesi ve bilinçli bir şekilde o yöne yönelebilmesi üzerinde düşünülmesi gereken bir konudur. Bitkiler sahip oldukları ışığa ve yerçekimine dayalı kusursuz yön tayin yetenekleri sayesinde kolaylıkla bu başarıyı elde etmektedirler.

Bitkiyi Büyüten Uyumlu Çalışma

Çimlenme, küçücük bir cisimden metrelerce uzunluktaki ve tonlarca ağırlıktaki bir bitkinin oluşmasının ilk aşamasıdır. Yavaş yavaş büyüyen bitkinin kökleri yere, dalları yukarıya doğru uzanırken, içindeki sistemler de (besin taşıyacak sistemler, üremesini sağlayacak sistemler, bitkinin uzamasını, genişlemesini ve bunların durmasını kontrol eden hormonlar) hep birlikte ortaya çıkar ve hiçbirinin oluşumunda bir aksama ya da gecikme olmaz. Bitki için gerekli olan her şey aynı anda gelişir. Bu son derece önemlidir. Örneğin, bir yandan çiçeğin üreme mekanizması gelişirken, diğer yandan da taşıma boruları (besin ve su taşıma boruları) oluşmaktadır. Aksi takdirde, mesela çiçek üreme mekanizması oluşmayan bir bitkide, taşıma borularının hiçbir önemi olmayacaktır. Köklerin oluşmasının da bir anlamı yoktur. Çünkü böyle bir bitki neslini devam ettiremeyeceği için, ek mekanizmalar bir işe yaramayacaktır.

Tohumlardaki Özel Tasarım

Bir adet tohumu ve bununla birlikte yine bu tohumun büyüklüğünü, ağırlığını ve içerdiği moleküllerin karışımını içeren başka bir maddeyi belirli bir derinliğe gömelim ve bir süre bekleyelim. Cinsine göre gereken süre geçtiğinde, ektiğimiz tohumun, toprağı yararak yeryüzüne çıktığını görürüz. Oysa ne kadar beklersek bekleyelim diğer maddenin toprağın üstüne çıkışını göremeyiz. İster yüz yıl bekleyin, ister bin yıl bekleyin sonuç değişmeyecektir. Bu farkın nedeni tabii ki tohumlardaki özel yaratılıştır. Bitkilerin genlerine, bu işlem için gerekli bilgiler kodlanmıştır. Bitkilerde var olan tüm sistemler açıkça yaratılışı kanıtlar. Bütün detaylar bitkilerin rastlantılarla oluşmasının mümkün olmadığını, aksine bitkilerin ortaya çıkışında son derece kusursuz bir düzenin olduğunu gösterir.

Tohumun Düşündürdükleri

Bilindiği gibi, toprağın genel olarak çürütücü, parçalayıcı özelliği vardır. Ancak toprağın içindeki tohum ve milimetrenin yarısı inceliğindeki kökler hiçbir zarar görmezler. Aksine toprağı kullanarak sürekli gelişir ve büyürler. Tohumun yarılıp içinden filizin çıkabilmesi için çok yüksek miktarda kuvvet gerekmektedir. Bu kuvvetin büyüklüğü, filizlerin asfalt kaldırımların kenarlarını çatlatarak çıktıkları düşünüldüğünde çok daha iyi anlaşılmaktadır. Bu etkili gücün kaynağı her bitkiyi oluşturan hücrelerin içinde bulunan hidrolik basınçtır. Bitkinin büyümesi için mutlaka gerekli olan bu basınç hücre duvarını esnetip, genişletme özelliğine sahiptir. Eğer bu özellik olmasaydı bitkilerdeki hücre büyümesi gerçekleşemezdi, yani tohum filizlenemezdi.

Pek çoğu küçük kuru tahta parçalarına benzeyen tohumlar, aslında içlerinde bitkilere ait binlerce bilgiyi barındıran genetik şifre taşıyıcılarıdır. İleride oluşturacakları bitkiler ile ilgili tüm bilgiler tohumların içinde saklıdır. Bitkinin kökünün ucundaki tüycükten, gövdesinin içindeki borucuklara, çiçeklerinden, vereceği meyveye kadar tüm bilgiler en küçük detaylarına kadar eksiksiz olarak tohumun içinde mevcuttur.

Antioksidanlar, hücrelere ve bağışıklık sistemine saldıran “serbest radikaller” adlı moleküllere karşı koruyucu bir kalkan oluşturan kimyasal moleküllerdir. Vücut hücreleri tarafından üretilen antioksidanlar, vücut için büyük risk oluşturan serbest radikallerin yıkıcı etkilerini engeller, pek çok hastalığa ve erken yaşlanmaya neden olabilecek zincir reaksiyonları önlerler.

Serbest radikallerin oluşumuna ise petrokimya ürünleri, X ve UV ışınları, sigara dumanı, hava kirliliği, hatta yiyecek ve içeceklerde bulunan koruyucular ve katkı maddeleri gibi bazı bileşikler neden olmaktadır. Normal şartlarda vücut için çok büyük bir tehlike arz eden bu maddelere karşı bazı enzimler görevlendirilmiştir. Bu enzimler, ciğerlerimize hava çektiğimizde vücudumuzda oluşan serbest radikalleri zararsız ara ürünlere çevirmekle görevlidirler. Bu iş için görevli olan söz konusu enzimler ise katalaz, superoksit dismutaz (SOD) ve glutatyon peroksizdazdır. Nükleer bir reaktörde temizlikten sorumlu işçiler nasıl son derece özenli çalışıyorlarsa, superoksit dismutaz, katalaz ve glutatyon peroksidaz adlı bu enzimler de solunum sırasında oluşan tehlikeli ara ürünleri daha zararsız ürünlere çevirme görevleri esnasında aynı şekilde büyük bir titizlikle çalışmaktadırlar.

Enzimlerin dışında E ve C vitaminler, karoten ve glutatyon adlı moleküller de serbest radikallerin kötü etkilerini gidermek üzere görevlidirler. Pek çok sebze ve meyve türü, ceviz, fındık, bitkisel yağlar, kırmızı ve beyaz et, balık ve tahıl gibi gıdalar antioksidan açısından oldukça zengindir. Serbest radikallerin zararlı etkilerini gidermek için ayrı ayrı koruyucu moleküllerin ve çok sayıda doğal besinin yaratılmış olması, hiç şüphesiz insanlar için çok büyük bir nimettir. Nitekim insan, kendi sağlığını tehdit eden serbest radikallerin varlığından tamamen habersiz olduğu gibi, sebep oldukları zararlı reaksiyonları tek başına bertaraf edebilecek güce de hiçbir şekilde sahip değildir. Allah’ın biz insanların hizmetine sunduğu moleküllerin ve gıdaların içerdiği antioksidanların yoğun tedbir faaliyetleri canlı ve sağlıklı kalmamıza vesile olmaktadır.

Antioksidan enzimlerinin yokluğu hastalıklara ve ölüme sebep olur. Bu enzimlerin varlığı evrim teorisinin iddia ettiği gibi kademe kademe bir gelişim olamayacağına da bir delil teşkil etmektedir. Nitekim bu enzimler ancak son mükemmel halleriyle kusursuz çalışabilmektedir. Diğer bir deyişle, mükemmel hallerinden en ufak bir sapmanın görülmesi halinde ölüm ve ölümcül hastalıklar başgösterir.

Uçuş Tekniklerini Fizik Kanunları İle Belirleyen Bir Canlı: Orkide Arısı

En kusursuz uçuş makinesi hangisidir?

Skorsky helikopteri mi, Boeing 747 yolcu uçağı mı, yoksa F-16 savaş uçağı mı?

Eylemsizlik kanunu nedir?

Orkide arısı “eylemsizlik kanunu”nu kullanarak uyçuş verimini nasıl artırır?

Elbette bu uçuş makinelerinin her biri kendi alanında birer tasarım harikasıdır. Ancak birçok canlı vardır ki yıllarca eğitim gören mühendislerin oluşturduğu bu araçlardan çok daha üstün özelliklere sahiptirler. Devasa hava taşıtlarıyla karşılaştırıldığında gözle görülmeyecek kadar küçük boyutlara sahip olan orkide arısı, bu kusursuz yaratılışa sahip canlılardan sadece biridir. Bu canlı, hava akımlarına karşı gelmek ve hızlı uçuş sağlamak için fizik kanunlarını adeta çok büyük bir bilinçle uygular.

Newton’un 1. Hareket Yasası’na göre, durmakta olan cisimlerin durma istemine, hareket etmekte olan cisimlerin hareket etme istemine “eylemsizlik” ya da “atalet” denir. Örneğin bir arabaya bindiğimizde araç hızlanırken geriye doğru itiliriz. Araç fren yaptığında ise öne doğru geliriz. Bu durumlarda bize etki yapan kuvvete eylemsizlik kuvveti denir. Kısaca eylemsizlik, cisimlerde mevcut hareketin ve durumun muhafaza edilme eğilimidir.

Orkide arıları, işte bu kanundan faydalanarak uçarken en verimli maksimum hıza ulaşırlar. Bu onlar için hayati bir öneme sahiptir. Çünkü bu sayede düşmanlarından kaçabilir ve rüzgar fırtınalarını başarıyla atlatabilirler.

Orkide Arıları Hangi Teknikle Uçuyor?

Bu arılar uçarken rüzgârın yarattığı hava akımına karşı güçlü arka ayaklarını açarlar. Bilindiği gibi orkide arılarının erkekleri, çok büyük olan arka ayaklarının üzerine aromatik kokuları toplamaları ve bunları çiftleşme gösterilerinde dişileri etkilemek için kullanmaları ile tanınırlar. Erkek orkide arıları bu aromatik kokulara ulaşmak için de çok ters hava koşullarının içinden geçmekte tereddüt etmezler. Bu arılar, yüksek uçuş hızlarını rüzgar gibi değişik güçteki hava akımlarıyla değiştirirler. Yüksek hızlara çıktıklarında arılar bir yandan öbür yana doğru yuvarlanmaya benzer bir savrulma hareketi yapar ve hava akımlarıyla başa çıkmak için arka ayaklarını açıp uzatırlar. Bu hareket aslında, arının eylemsizlik kanununu kullandığını, dolayısıyla yuvarlanmayı da azalttığını gösterir. Yapılan hareket dönmekteyken yavaşlamak için kollarını açan buz patencisinin hareketine benzetilebilir. (“Trading energy for safety, bees extend legs to stay stable in wind”, eurekalert.org, Özden Hanoğlu, Bilim ve Teknik, 03/06/2009.)

Orkide Arısının Atalet Kanununu Kullanma Şekli

Bir jet uçuşa geçtiğinde iniş takımlarını geri çeker. Oysa bazı arıların hızlı uçuş esnasında “iniş takımlarını” yani ayaklarını aşağı bıraktıkları tespit edilmiştir. Orkide arılarının, hızla uçarken büyük arka ayaklarını ayak bağı olmasın diye altlarına kıvırmaları beklenirken onlar, ayaklarını vücutlarının altında sarkıtırlar. Elde ettikleri “burun aşağı” duruş sayesinde vücutlarını ileri doğru iterek maksimum uçuş hızına ulaşırlar. Arı hızlanınca doğal olarak dengesini kaybetme eğilimi ortaya çıkar. Ancak arı ayaklarını aşağı sarkıtarak dönüş ataletini sağlar ve yüksek hızda uçuşun sebep olacağı yuvarlanma hareketini önler. Böylece dengesini bulmak için zaman kazanmış olur.

Orkide arısının uçuş tekniği, bazı eski helikopterlerin rüzgarda sürüklenmeleri sırasında dengelerini sağlamak için ileri eğilmelerine benzetilir. Uzmanlar, arının ayakları gibi görev yapan bir aletin tasarımlarına dahil edilmesiyle, bu tekniğin yeni minyatür uçak tasarımlarına esin kaynağı olabileceğine dikkat çekmektedirler.

Orkide Arısının Mükemmel Vücut Yapısı Dikkati

çeken bir diğer nokta da arının dengesini sağlayabilmesi ve hızlı uçabilmesi için arka bacaklarının farklı yaratılmış ve kanat benzeri bir şekilde donatılmış olmasıdır. Arı ayaklarının dış yüzeyinde, iç yüzeyinde ve arka yani sürüklenen kenarında tüyler vardır. Bu bir uçağın kanat profilinin tasarımına benzer. Uçak kanadının da dış bükey üst yüzeyi, iç bükey alt yüzeyi ve gittikçe incelen bir arka kenarı vardır. Bu, havanın üstte ve sonra altta çok hızlı akışını sağlayarak kaldırma kuvvetlerinin düzenlenmesine yardımcı olur.