Evrenimizde dört temel kuvvet vardır: Yerçekimsel kuvvet, elektromanyetik kuvvet; zayıf etkileşim ve güçlü etkileşim. Bu dört temel kuvvet, maddenin yapısını, davranışını ve hareketini belirler; maddelerin arasındaki iletişimi ve etkileşimin temelini oluşturur.
Bilginin (iletinin) bir kaynaktan, bir bağlamın içindeki kanal vasıtası ile alıcıya taşınmasına/iletilmesine iletim; akabinde de alıcıdan kaynağa bir dönütün iletilmesi olayına iletişim denir. Bu iki kavramın biyolojik yorumlamasının yapılabilmesi için, öncelikle birkaç kavram daha açıklanmalıdır.
Bazı kavramlar ve olgular:
Bilgi, bu çerçevede “belli bir düzen ve gidişatın ortaya çıkardığı ve sonucunda bir etkiye sebep olan ileti” olarak değerlendirilebilir. Sıvı yüzeyinde oluşan dalgaların molekülden moleküle iletilmesi, tahta bir çubuğu tutup kaldırdığınızda elinizin değmediği kısımların da kalkması, rüzgarın perdeyi oynatması; yemekhane sırasının sabit bir hızla ilerlememesi, otomatik üretim bandının hızının insan kullanılan sistemlerden çok daha fazla oluşu gibi olaylar, bilginin iletim hızına bağlıdır.
Bilginin hızı, içinde iletildiği bağlamın durumuna ve kanalın verimliliğine bağlıdır. Yukarıdaki birkaç örnek için şu açıklamalar verilebilir:
– Dalgayı ileten moleküllerin birbirine yakınlığı ve bağlarının sağlamlığı,
– Tahta çubuğun moleküllerinin, değiştirilmesi emek isteyen bağları,
– Rüzgarın taşıdığı moleküllerin kinetik enerjisinin perdeninkilere aktarılması,
– Yavaşça ilerleyen yemekhane sırasında, sıranın onlara geldiğini fark etmeyen insanların hareket etmemesi; sıranın kendilerine geldiğini fark eden insanların bir tepki sürelerinin olması (gözün, ışığı algılaması ile işleyen biyolojik sistemler),
– Otomatik üretim bandındaki nesnelerin, bandın sabit hızla hareket edişine ayak uydurabilen mekanik sistemlere sahip oluşu, fakat insanların algı, tepki ve hata düzeltme sürelerinin de eklendiği yarı-otomatik sistemlerde bu çabukluğun olmayışı.
Biyoloji kapsamında bilgi, bilginin hızı ve iletişim kavramları, kelimenin tam anlamı ile hayati önem taşırlar. Biyolojik sistemler, bilginin bir yerden diğerine transferi ile işler ve devamlılıklarını sürdürürler. Bu yüzden, her biyolojik sistemin belli başlı organlarla iletişim halinde olması gerekir. Fakat bu iletişim, her sistemde aynı hızla işlemez. İlk başta bunun kötü bir şey olduğu akla gelse de, aslında evrimsel süreç boyunca homeostasis (iç denge) kapsamında her mekanizma vücuda uygun çalışır. Bu cümleye birkaç örnek verilecek olunursa:
– Bir farenin metabolizması, bir filinkinden daha hızlı çalışır. Fakat her iki hayvan da kendi cüssesine uyumlu vücut sıcaklıklarına sahiptir. Eğer ki filin metabolizma hızı (sihirli bir şekilde) birden fareninki kadar artırılsaydı, filin geniş yüzey alanı yüzünden muazzam bir ısı kaybı yaşanacaktı ve büyük ihtimalle filin ömrü de çok uzun olamayacaktı.
– Bir örnek daha verelim. Çitalar, en hızlı karasal memelilerdir. Bir çitanın vücut sıcaklığı, gün içerisinde 37.3°C ila 39.5°C arasında değişir. Maksimum efor ile 95 ila 120 km/s hızla koşabilen çita, bu hızı 20 ila 30 saniye tutabilir. Bu süreç sonrasında 20 ila 30 dakika dinlenmeleri gerekir. Witwatersrand Üniversitesi‘nden Robyn Hetem, yaptığı çalışmalar sayesinde çitaların avlarında başarılı olduklarında (dinlenme öncesi) vücut sıcaklıklarının 38.4°C ve başarısız olduklarında 38.3°C derece olduğunu bulmuştur.* İnanılmaz hızlarına ve çok enerji harcayan kas kütlelerine rağmen, vücut sıcaklıklarını böylesine bir dengede tutabilecek sistemlere sahiptirler. Yine de bir nevi beceriksiz avcılardır. Avlarının %40’ını yakalayabilirler. Ancak, içinde yaşadıkları vahşi ortamda yalnızca sahip oldukları bu sistemle hayatta kalabilirler. Ta ki bu ortam değişene, ve içindeki canlıları değiştirene kadar.
Çevrenizde gördüğünüz her canlı, enerji bakımından çevrelerine en uygun şekilde gelişmiş; evrimsel süreçte, enerji düzeylerini yine stabil hale getirmek için birçok biyolojik sistem elde etmişlerdir. Bu sistemler, vücuttaki bazı yapıların diğer ilgili yapılarla iletişim kurması ile çalışır. Çitanın neredeyse sabit vücut sıcaklığı; farenin ve filin cüsseleriyle orantılı yüzey alanları ve kendilerine özgü derileri, bu olgunun birer göstergeleridir. Ancak çevre, değişerek yeni imkanların ortaya çıkmasını sağlar ve canlıların bu imkanlara adapte olmasını bekler.
Peki bunun bilgi ile ne ilgisi var?
Yazının başına gidelim. Evrendeki dört temel kuvvetten bahsetmiştik. Bu kuvvetler, bilginin iletildiği temel kanallar ve bilginin bulunduğu temel bağlamları oluşturur. Etrafınızda gördüğünüz her madde, enerji taşır; dolayısıyla bilgi potansiyeline sahiptir. Bu maddelerdeki hareketlenme, bilgiyi açığa çıkarır ve diğer maddelere aktarır. Çevre ve canlının, koca bir bilgi sistemi olduğu gerçeğine bu şekilde varabiliriz.
Yeni bir imkân: Biyofotonik
Son dönemlerde, fotonik adı verilen yeni bir bilim dalı doğmuştur. Elektron temelli sistemler yerine foton temelli sistemler üzerine çalışılır, ve fotonun hem madde hem de dalga oluşu prensibinden yararlanılır. Bu bilim dalının biyofotonik adında bir alt başlığı vardır. Her ne kadar biyomedikal çalışmalarla bezenmiş olsa da, biyofotonik çalışmalar biyolojik bilginin en hızlı iletildiği sistemlerin keşfine kapı aralayabilir! Bu sayede hayalini bile kuramadığımız iletişim teknolojileri için harcanacak üretim ve materyal maliyetini neredeyse sıfıra çekecek “canlı temelli” maddeler veya sistemler yaratılabilir, elektronların tedavi için yetersiz kaldığı işlemlerde fotonlar kullanılabilir, femtolazer (femtosaniyelik aralıklarla çalıştığı için sıcak plazma üreten lazer) teknolojisi biyomedikal çalışmalar dışında birkaç bilimsel alanda da kullanılmaya başlanabilir; yeni gözlemleme teknikleri geliştirilebilir ve hatta gezegenimizi kurtaracak çevre dostu teknolojiler üretilebilir. Güneş var olduğu sürece bu sistemleri besleyecek “sınırsız” enerji kaynağı da mevcuttur.
Biyofotonik konusunu daha kapsamlı kavramak için, Prof. Paras N. Prasad’ın “Introduction to Biophotonics” kitabını okuyabilirsiniz. Biyomedikal çalışmaları inceleyen bu kitap, size biyofotonik dalının şimdiye kadar başardığı biyomedikal çalışmalardan tutun, gelecekteki potansiyel kullanım alanlarına kadar her detaydan bahsediyor.
Eğer ki uzun okumayı sevmiyorsanız, Nature dergisinin biyofotonik çalışmaları hakkında çıkardığı açık-erişim makalelerini takip edebilirsiniz.
Kaynakça:
- *: National Geographic, “It’s a Myth That Cheetahs Overheat While Hunting”, Ed Yong, 2013: https://www.nationalgeographic.com/science/phenomena/2013/07/23/its-a-myth-that-cheetahs-overheat-while-hunting/
- Elektrik Mühendisleri Odası, “Enformasyon Teorisinin Esasları”: http://www.emo.org.tr/ekler/e98410c45ea98ad_ek.pdf?dergi=399
- Britannica, “Information Theory | Physiology”; George Markowsky, Thinley Kalsang Bhutia, William L. Hosch, Richard Palladry, 1998-2017: https://www.britannica.com/science/information-theory/Physiology
George Markowsky’den ilaveten okuma tavsiyesi:
- John R. Pierce, “An Introduction to Information Theory: Symbols, Signals & Noise”, ikinci baskı. “Matematik altyapısı az olan kimselerce bile anlaşılır bir şekilde okunabilen; bilgi teorisinden, uygulamalarından ve bağlantılı alanlardan bahseden eğlenceli bir kitap.”