Geçenlerde burnumuzun değişik maddelerin kokularını nasıl aldığına dair yeni bir araştırma yayınlanınca koku duyumuz haberlere düştü. Diğer duyularımız — yani görme, işitme, dokunma ve tat — iyice anlaşıldı ama kokunun mekanizması esrarını hâlâ koruyor.
Her bir molekülün ayrı bir şekli var: Molekülde ne kadar atom varsa şekli o kadar karmaşıklaşabilir. Moleküllerin muhtemel şekilleri saymakla bitmez ve genelde bir maddenin kokusunun bu şekilden kaynaklandığı düşünülür. Burnumuzun her bir bölgesinde belirli moleküllerin şekline uyan almaçlar bulunur. Doğru molekül doğru almaça rastladığında, bir anahtarın bir kilide uyması gibi, ne kokladığınızı bildiren bir sinyal beyne doğru yola çıkar.
Ama Dr Luca Turin, daha önce kokunun mekanizması üzerine daha tartışmalı bir kuram üzerine araştırmalar yayınladı. Koku almaçlarımızın değişik molekülleri nasıl algıladığını, kimyasal bağların titreşimiyle ve kuantum etkileriyle açıklayan farklı bir yaklaşımı var.
Kuramını sınamak için Dr Turin basit bir molekülü alıp içindeki tüm hidrojen atomlarını döteryumla değiştirdi. Molekülün şekli aynı kaldı, ama döteryum hidrojenden ağır olduğundan molekülün içindeki kimyasal bağların titreşimi değişti. İnsanların hidrojenli molekülün kokusunu döteryumlu molekülünkinden ayırt edebildiğini gösteren Turin, bunu klasik “anahtar-kilit” kuramının hatalı olabileceğine dair güçlü bir delil olarak görüyor.
Dr Jennifer Brookes, University College London’da ve Harvard Üniversitesi’nde koku algısı üzerinde çalışan bir Sir Henry Wellcome burslusu. Koku algımızın kuantum mekanik temelini de, deneyselden ziyade kuramsal verilerle araştırıyor. Brookes’un kuramları “anahtar-kilit” modeliyle uyuşmayarak Turin’inkileri destekliyor.
Meselâ, en keskin kokulu kükürt bileşiklerinden biri çürük yumurta kokusu veren hidrojen sülfür. Hidrojen sülfür, merkezinde bir kükürt atomuna ve bundan V şeklinde uzanan iki hidrojen atomuna sahip küçücük bir molekül. Ama bu belirgin kokuyu veren tek molekül bu değil. Dekaborun [B10H14] kokusu buna çok benziyor, ama bunun on bor atomundan oluşan sepet gibi bir şekli var. “Anahtar-kilit” modelinin bunu açıklaması çok zor, ama iki molekül de aynı enerjiyle titreştiklerinden Turin’in ortaya attığı kuantumlu kurama uyuyor.
Ayrıca, Brookes şekli birbirine benzeyen ferrosen [Fe(C5H5)2] ve nikelosen [Ni(C5H5)2] adlı iki bileşikten bahsediyor. İkisinin de merkezinde bir metal atomu (ferrosende demir, nikelosende nikel) ve bu atomun etrafında özdeş yapılar var. Şekilleri ve boyutları birbiriyle aynı, ancak ferrosenin kokusu baharlı, nikeloseninki yağlı. Merkezdeki atom farklı olduğundan kokuları da farklı ve bu da Turin’in kuramını destekliyor.
Brookes şekli önemsiz bulmuyor. Moleküllerin almaçlara uyması açısından şekil önemli, tıpkı manyetik bantlı kartlardaki gibi: Kartın okuyucudan geçebilmesi için belirli bir şekilde olması gerekiyor, ama asıl önemlisi karttan okunan bilgi.
Bu örnekler “anahtar-kilit” modeline karşı delil sağlasa da “manyetik kart” kuramına yönelik şüphe hâlâ çok. Bilim camiasındaki yerleşik kuramlara meydan okuyan yeni araştırmalar hem tartışmalı hem de heyecan verici oluyor. “Manyetik kart” modelinin bulduğu olumlu yankı sayesinde diğer araştımacıların da bunu biraz daha incelemeye başlamasını umuyor Brooks. Hattâ kim bilir, belki canlılardaki diğer sistemlerin de işleyişlerini sorgulatmaya başlatabilir.
Kaynaklar
- J. C. Brookes, A. P. Horsfield ve A. M. Stoneham, 2012. The swipe card model of odorant recognition. Sensors 12:15709–15749.
- S. Gane, D. Georganakis, K. Maniati, M. Vamvakias, N. Ragoussis E. M. C. Skoulakis, L. Turin, 2013. Molecular vibration-sensing component in human olfaction. PLoS ONE 8: e55780.
Çevirenin notları
- Özgün yazı: N. Wilkinson, 2013. Quantum mechanics stinks. Wellcome Trust Blog Linsans: CC BY-NC 2.0 UK
- Şekiller, özgün yazıda yoktu, Brookes vd.’nin (2013) açık erişimle yayınlanmış makalesinden aktarıldı.
- Yazıdaki kaynakların her ikisi de açık erişimlidir, okuyabilirsiniz.
- Makalede adı geçen Luca Turin kendi kuramını şu TED videosunda tanıtmıştı, Türkçe altyazılarla izleyebilirsiniz:
Bu yazı daha önce Açık Bilim’de yayınlandı.