

Simetrinin Bozulduğu An
Çoğumuz, canlıların yapısında bolca bulunan proteinlerdeki amino asitlerin (bazı bakteriler hariç) L, DNA'daki deoksiriboz şekerlerinin de D konfigürasyonuna sahip olduğunu duymuştur. Bunun neden veya nasıl böyle olduğu üzerinde ise genelde pek durulmaz veya ilk başta rastlantısal olarak öyle oldu ve kalıtım yoluyla devam etti denir.
Aslında durum moleküllerden ibaret değildir; bu çeşit bir sağ el-sol el asimetrisine (handedness) evrenin, galaksilerden tutun da atomlara kadar olan her düzeyinde rastlanır ve doğa bazı durumlarda bunlardan birini seçer (yani doğada biri daha baskındır); bu çok ilginç bir durum, çünkü bu seçimi yapması için görünürde hiçbir sebep yok gibidir. Bu çeşit bir asimetri ve değişik düzeydeki asimetrilerin birbiriyle olan olası bağlantıları gayet ünlü Handedness of the Universe isimli bir makalenin konusu ama benim tarama yapmanın inceliklerini bilmediğimden dolayı sadece adını vermekle yetineceğim:
The Handedness of the Universe, R. A. Hegstrom, D. K. Kondepudi, Scientific American, January, 1990, 98-105
Burada daha ziyade, molekül düzeyinde karşılaşılan bu seçimin olası sebepleri üzerinde duracağız. Simetrinin kendiliginden bozulmasi isimli yazımızda, tamamen simetrik başlangıç koşullarından, uygun bir tepkime yolağı ve diğer uygun koşullar altında, nasıl asimetrik bir sonuca, tek bir enantiomerin eldesine ulaşabileceğimizi anlatmıştık. O durumda hangi enantiomerin oluşacağı, sistemin karmaşıklığından dolayı önceden tahmin edilemiyordu. Oysa gerçek biraz daha farklıdır; çünkü enantiyomerler gerçekte, bize söylendiği gibi tam olarak eş enerjili değildir. Aralarında zayıf çekirdek kuvveti kaynaklı çok az bir enerji farkı vardır ve daha anlaşılır bir biçimde söylemek gerekirse, aradaki eneeji farkına göre bir Boltzmann dağılımı yaptığımızda, düşük enerjili enantiyomerin 1017 molekülde bir tane fazlalık gösterdiği bulunur.
Bu, gerçekten de çok küçük bir fark ve sistemin termodinamik dengeye geldiği her durumda aradaki fark yalnızca bu kadar olacak ve bir seçilim gözlenmeyecektir. Oysa ki zaten önerilen yolak, sistemin dengeye gelmesine izin vermez. Yapılan kuramsal hesaplar, amino asitlerde L enantiyomerin, şekerlerde de D deoksiribozun daha düşük enerjili olduğunu söyler ve önerilen mekanizmadan çıkan kinetik denklemine bu enerji farkı da eklendiğinde, kuramsal olarak hep bu enantiyomerlerin oluşacağı ortaya çıkar...
İlginç ve coşku verici değil mi?
Burada önerilen bu mekanizmanın doğruluğunu deney yoluyla tespit edemiyoruz, çünkü geçmesi gereken zaman çok uzun.. Ama çok şükür elimizde simetrinin yine bu şekilde bozulduğu başka sistemler mevcut.. Mesela kendisi değil de kristalleri kiral olan NaClO3 bileşiğinin kristallenmesi buna çok güzel bir örnektir. Kristallendirme herhangi bir karıştırma olmaksızın gerçekleştirilirse rasemik bir kristal elde edilir. Ama bu işlem karıştırılarak yapılırsa çok ilginç bir şekilde iki enantiyomerden biri -rastgele- elde edilir. Çok ayrıntıya girmemekle beraber karıştırma işleminin burada da bir nevi otokataliz işlevi yaptığını belirteceğim. Aynı durum, 1,1 binaftil eriyiğinin kristallenmesi sırasında da gözlenir..
Konunun ayrıntılarına buradan ulaşabilirsiniz...