Scientia, Fortitudo et Virtus (Bilgi, Cesaret ve Fazilet)

18 Aralık 2016

Yılın bilim görseli: Bir Böceğin Ayak Bileği!

Bilim Blogunun 2016 yılı için seçtiği bilim görseli: Bir Böceğin Ayak Bileği

web_foot
Muhteşem dalgıç böceği Dytiscus marginalis’in ayak bileğinin alt taraftan konfokal mikrokopla çekilmiş 100 kez büyütülmüş görünümü. Yaklaşık 2 mm çapında olan ve bileğin alt tarafında bulunan bu onlarca vantuz benzeri yapı ve diğerlerinin bulunduğu neyin tam olarak ne işe yaradığını bilmediğimiz karmaşık yapı ile erkek böcek dişiye yapışır ve onunla eşleşir.
Çekim: Dr. Igor Siwanowicz, Howard Hughes Medical Institute (HHMI), Janelia Research Campus, Ashburn, Virginia, USA
Dytiscus marginalis
Bize önemsiz gibi görünen bir böceğin bile yaşam ve soyunu devam ettirmesi için ne kadar enerji harcayıp karmaşık yapılar geliştirmesi gerektiğini bundan daha güzel ne açıklayabilir…
Teknik: Konfokal mikroskop tekniği ile objenin değişik bölgelerinden birçok resim derinliğine ve net çekilir. Daha sonra parçalar birleştirilerek objenin yüksek çözünürlükteki büyütülmüş görüntüsü oluşturulur. Bunu şöyle düşünebilirsiniz. Bir şehri veya manzarayı tüm detayları ile fotoğraflamak istiyorsunuz. Ancak, makinanızın odağı veya merceği sadece belli bir bölgeyi net çekebiliyor. Siz tek tek çekim yapıp sonra da onları birleştiriyorsunuz.

12 Aralık 2016

Zaman içinde insan nüfusu: sonumuz yakın mı?

İnsan nüfusunun 1 milyara ulaşması 200.000 yıl, şu andaki 7.5 milyara ulaşması sadece 200 yıl aldı. Ancak, son yıllarda bir yavaşlama da görülüyor. Küresel nüfusumuz ne zaman zirve yapacak? 10 milyara yaklaştığımızda, Dünya'nın kaynakları üzerindeki etkimiz nasıl olacak? 

İngilizce olsa da aşağıdaki vido görsel olarak her şeyi açıklıyor… (videonun tam ekran izlenmesini tavsiye ederim)



Video: American Museum of Natural History

Modern çağ insanının atası muhtemelen 200.000 yıl önce Afrika’da yaşadı. Ve yaklaşık 100.000 yıl önce Afrika’dan dünyanın diğer yerlerine yayılış başladı. Eğer 6 dakikalık bir videoyu izleme sabrı gösterirseniz, bu hareketli resim-grafikten de takip edeceğiniz gibi 20.000 yıl öncesine kadar insan nüfusu 1 milyondan daha azdı. Yani yaklaşık 200.000 yıl sonunda nüfus ancak 1 milyon kadar oldu.

Ancak, yaklaşık 12.000 yıl önce (ya da MÖ 10.000’de) tarım devrinin başlaması ile insan nüfusunda da giderek artan bir eğilim görülüyor. 

Hazreti İsa’nın doğumunda (yani günümüzden 2016 yıl önce) insan nüfusu yaklaşık 170 milyon oluyor. Yani yıl 1: dünya nüfusu 170 milyon (bugünkü Türkiye nüfusunun yaklaşık 2 katı). 

Bu zamanda Roma İmparatorluğu ve Çin Hanedanlığı var. 

Dünyanın diğer yerleri oldukça insansız…

Dolayısı ile İpek Yolu ticareti 100’lerde başlıyor.

500’lerde bugünkü Meksika’da Maya Uygarlığı var ve 600’lerde İslamiyet doğuyor. Nüfus hala 170 milyonlarda..

850’lerde barut icat ediliyor. 1000 yılında nüfus yaklaşık 300 milyon ve Moğol İmparatorluğu var. 

1300’lerde nüfus kısa sürede 20 milyon eriyor. Sebep: Avrupa’daki veba salgını.

1450’lerde İpek Yolu ticareti son buluyor (yani yaklaşık 13 asır süren ve birçok imparatorluğun kurulup yok olmasına şahit olan bir ticaret).

1400’lerin sonuna doğru ilk Avrupalıların Yeni Dünyaya (Kuzey Amerika) varması.

1550’ler Trans Atlantik köle ticareti tam hız…
1700’e kadar nüfus 500 milyon…
1700’lerin ortası Endüstri Devrimi.
1800: Nüfus 1 milyar…
1900: Nüfus 1.5 milyar…
2000: Nüfus 6.5 milyar…
2016: Nüfus 7.5 milyar…

Rakamlar yalan söylemez. 1800’e kadar dünyanın 1 milyar nüfusu var. Son 16 yılda (2000-2016 arası) bu kadar nüfusu artış olarak nüfusa katıyoruz. Varın gerisini düşünün…

Yaptığımız alet ve araçlarımız bizden daha iyiler ve daha hızlı gelişiyorlar. Onlarla atomu parçalıyor, doğal taşkınları kontrol edebiliyoruz. Ancak, yaptığımız bu araçlar insanlık tarihinin en eski görevi için yeterli değil: tahrip etmeden bir arazi parçası üzerinde yaşamak. - Aldo Leopold
İlgili bir yazım:

Dünyamız ne kadar insanı kaldırabilir? Bir beyin jimnastiği…

11 Aralık 2016

PISA testinden neden çuvalladık?

pisaTürkçe karşılığı Uluslararası Öğrenci Değerlendirmesi Programı olan PISA, 3 yılda bir OECD ülkelerindeki 15 yaşındaki öğrencilerin bilgi ve becerilerini test etmektedir. PISA testinde öğrenciler fen, matematik, dil bilgisi (okuduğunu anlama) konularında değerlendirilir.
En son test 2015 yılında yapıldı. Bir sonraki 2018 yılında.
Bu test geçen yıl 35’ini Avrupa Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Teşkilatı’nın (OECD) ülkelerinin oluşturduğu toplam 72 ülkede yapıldı. PISA testi 15 yaşındaki yaklaşık 30 milyon öğrenciyi temsil eden ve yarım milyondan fazla öğrencinin katıldığı uluslararası kabul görmüş bu testtir. Test iki saat sürmekte ve öğrencilerin sadece bilgilerini değil aynı zamanda beceri ve analizlerini test etmektedir.
Yani demem odur ki, bizdeki bilgi hamallığına dayanan, kuru test sorularının ezberlendiği ve sınav sonrası unutulduğu bir eğitim sisteminden gelen çocukların yapabileceği türden sorular değil bunlar.
Bırakın 15 yaşındaki öğrencilerimizi, acaba diyorum biz eğitmen ve öğretmenler bu soruları verilen sürede çözebilir miyiz?
Dolayısı ile sonuç beklendiği gibi…
Geçen yıl yapılan PISA test sonuçları yeni açıklandı ve 72 ülke arasında 50. olduk!!! Daha da kötüsü 35 OECD ülkesi arsında sondan 34. olduk.
Daha önceki yıllardaki durumumz da pek farklı değil. İşte size her 3 senede bir yapılan PISA testinde 2003 yılndan beri olan durumumuz:
pisa-test
Eh. ne kadar para o kadar köfte…
Ülkelerin gayri safi milli hâsılalarından eğitim, bilim ve AR-GE’ye ayırdıkları bütçeler konusundaki bir yazımı burada okuyabilirsiniz…
Öğrencilerin bol bol deney ve gözlem yapabilecekleri laboratuarlar donatacaksın. Öğrenciler öğrendiklerini ve merak ettiklerini orada test edecekler. Bunun için de para gerekir. Ticari kaygının hat safhada olduğu vakıf üniversitelerinde deney, AR-GE isteyen bölümlerin neden yok denecek kadar, "bol laf, az iş" üretmeye dayalı bölümler açısından ise bir enflasyonun olduğunu biliyoruz. 
Fikir vermesi için 2015 sorularından BİLİM (FEN) konusundaki bazılarını burada veriyorum: iyi kafa patlatmalar…

2 Aralık 2016

Evrim Teorisi: Yeni revizyon yolda mı?(1. Bölüm)

Bugünlerde Albert Einstein'in ışık hızını sabit olarak aldığı (E= mcformülündeki c) ve modern fiziğin köşe taşı olan geçmişi 100 yıla dayanan görecelik teorisi test edilecek. Görelim bakalım... Einstein mi, yoksa yeni yetmeler mi haklı çıkacak? Bu konu başka bir yazımın konusu olsun...
evolutionTesadüfe bakın ki, günümüzün önde gelen evrimsel biyologları da bugünlerde geçmişi yaklaşık 150 yıla dayanan ve canlıların ortak bir kökenden nasıl evrimleşip değişerek günümüze geldiklerini en iyi betimleyen Evrim Teorisinin "yeniden sentez edilip genişletilmesinin" gerekli olup olmadığını tartışıyor.
Tabi bu cümleden hemen bir sonuç çıkarmasak iyi olur...
Çünkü, Evrim Teorisi hala türlerin kökeni konusunda bilim insanlarının çoğu tarafından kabul görmekte.
Zaten yazımın başlığı "yeni revizyon". Yani anlayacağınız, bugün
ders kitaplarında anlatılan evrim bire bir Charles Darwin'inki değil. Evrim Teorisinin 20. yüzyıldaki revize edilmiş halini okutuyoruz. Buna Evrim Teorisinde Yeni Sentez deniyor. Ancak, bilim insanları bunun bile büyük oranda fosil kayıtları ve genetik merkezli gözlemlere dayalı yapısının, yeni bilgilerle güncellemenin zamanının geldiğini düşünmekte.
Bu yeni bilgilerin ve bulguların neler olduğunu, sabrınız olursa bu yazı boyunca ve bu yazının devamı olacak ikinci yazımda okuyacaksınız.
Başlayalım....
Bazılarına göre son 50 yıldaki bilgilerimiz çerçevesinde Evrim Teorisinin yeniden ele alınmasını zorunlu kılıyor. Geçen ay (Kasım 2016) içinde Royal Society 'de (Birleşik Krallık) toplanan evrimsel biyologlar bu konuyu tartıştılar.
Kimler mi var?
  • Andrew Whiten
  • Patrick Bateson
  • Denis Noble
  • Eva Jablonka
  • Paul E. Griffiths
  • James Shapiro
  • Kevin Laland
  • Sonia Sultan
  • Douglas Futuyma
  • Gerd B. Müller
sadece bazıları.... Evrim konusu ile ilgilenen bilim insanları yukarıdaki isimlerin çoğunu hemen tanıyacaktır. Bazıları gen, genom ve epigenetik konusunda çalışan yeni nesil çocuklar! olsa da, çoğu evrim konusunda ders ve uzman düzeyinde kitapları olan ana akım evrimciler.(Epigenetik konusundaki bir yazımı burada okuyabilirsiniz)
Katılımcıların bazılarına göre, son 50 yıldaki bilgi ve bulgularımızla güncellenmesi halinde türlerin nasıl değiştiği konusundaki görüşlerimiz temelden sarsılacak ve değişecek. Bu değişim, hastalıklara nasıl baktığımızdan tutun, canlıların bu gezegen üzerinde ilk nasıl oluştuğuna kadar bir seri soruya da belki açıklama getirecek. (belki!!!)
Genel kanı; DNA, gen ve genomlar konusunda bilgisi olmayan Charles Darwin'in kaba gözlemlerine dayanan Evrim Teorisinin ve 1940'larda biyolog Julian Huxley tarafından ortaya atılan ve bugün okullarda okutulan "evrimin çağlar boyunca doğal seçilimle düzenlenen küçük genetik değişimlerin birikmesi sonucu" olduğunu savunan Evrim Teorisinde Yeni Sentez'in bile genişletilmesi gerektiği yönünde.
Çünkü Darwin'in evrim teorisinin ve Yeni Sentez teorisinin zayıf yönlerinden biri, mutasyon (genlerde meydana gelen spontan (kendiliğinden olan) harf değişikliklerinin) oranı ile canlılarda gözlenen değişiklik arasındaki dengesizlik. Bunu açıklamaya çalışayım...
Normal şartlar altında, DNA'mız ve dolayısı ile genlerimiz (biyologlar buna genotip der) nesilden nesile oldukça kendini değiştirmeden geçer. Mutasyon oranı milyonda birlerle ifade edilir. Halbuki, canlılarda değişik ortamlara adaptasyon ve yeni özelliklerin ortaya çıkması (buna biyologlar fenotip diyor) çok hızlı olur. Bakterilerin antibiyotiklere, virüslerin aşılara karşı kısa sürede geliştirdikleri dirençleri düşünün!!!
Genotip ve fenotip demişken bu konuda bazı okuyucuların yaşayacağı bir kafa karışıklığını açıklamaya çalışayım. Lise seviyesi biyoloji öğrencileri veya konu uzmanı olmayanlar genotipi genetik içerik (yani tüm genler), fenotipi de dışa yansıyan karakterler olarak bilir. Birincisi doğru olsa da, ikincisi tam olarak doğru değil. Fenotip bir organizmanın sadece dışarıya yansıyan görünümü (yani morfolojisi) değil aynı zamanda onun DNA dışındaki moleküler profilini de kapsar. Yani, bir hücrede yapılan proteinler de o hücrenin fenotipidir. Tabi hücrenin ve organizmanın genel görünümü de...
Her ne ise konumuza dönersek...
Diğer bir deyimle, genotipte anlamlı bir sonuca sebep olacak mutasyon birikmesi diyelim milyonlarca yılı bulurken, fenotipik (morfolojik) değişim nispeten  kısa sürede onlarca yıl içinde olabiliyor. Evrimciler bunu yani genotip/fenotip dengesizliğini "genetik sürüklenme" ve "epistasi"  ile açıklamya çalışmışlardır. Buna göre, küçük izole bir grupta genetik sürüklenme veya belli gen setlerinin diğer genlerin aktivitesini  artırıp/azaltması olan epistasi mekanizması ile genetik değişikliklerin de hızlı olabileceği ileri sürülmüştür.
Ancak bu tür mekanizmalar işlese bile, insan gibi karmaşık yapılı organizmalarda çok yavaş seyreden genetik mutasyon hızı, bir seri hastalığa karşı direnç değişimindeki çok hızlı fenotipik değişime asla ayak uyduramaz. Dolayısı ile, başka moleküler ve muhtemelen genetik üstü faktörlerin bunda rol alacağı düşünülüyor.
Her ne kadar bu sav hala gerçekliğini korusa da, yeni keşifler nesilden nesile geçen mirasın (değişikliklerin) sadece genlerle izahının bu olayı çok basite indirgemek olacağını işaret ediyor. Örnek mi?
Yukarıda linkini vermiş olduğum daha önceki bir yazımdaki "epigenetik" konusu... Son yıllardaki çalışmalar, genlerde hiç bir değişiklik (bilim insanları buna "mutasyon" diyor) olmasa bile bazı moleküllerin (kimyasal etiketlerin) DNA'mızın orasına burasına eklenmesinin genlerin ifadesini oldukça değiştirebileceğini gösterdi. Bu etiketlerin en yaygını metil (CH3) grubu.
Biyokimyada bir söz var: "yediğini söyle, bileyim seni". Yediklerimiz ve içtiklerimizin hücrelerimize ne kadar metil grubu verdikleri ve tabi bunları DNA'ya takan enzimlerin (metilazlar) hücrelerimizdeki seviyesi DNA'mızın metilasyon seviyesini belirler. Sıcaklık veya stres gibi çevresel faktörlerin bile DNA'nın metilasyonunu değiştirdiği gösterildi. Bu epigenetik mirasın da genler gibi nesilden nesile geçebileceği (kalıtım) anlaşıldı.
Bir kadının hamileliği sırasında aldığı gıdaların kalitesi, bebeğinin boyundan tutun sağlığına ve hatta zekasına kadar her şeyi etkileyebiliyor ve bu etki bireyin hayatı boyunca bile devam edebiliyor. Daha da ilginci, bu gen üstü faktörler o bireyin çocuklarına ve çocuklarının çocuklarına nesilden nesile aktarılabiliyor.
Dolayısı ile salt genetik, değil evrim gibi her şeyi kapsayan bir konuyu, hastalıkların aniden nasıl artış gösterdiği, aynı genlere sahip aynı yumurta ikizlerinden birinin diğerine göre neden çeşit çeşit hastalığa daha yatkın olduğunu bile açıklayamaz.
Daha da ilginç olanı, spermide ve yumurtada meydana gelen bu gen üstü (epigenetik) hafızanın, genler kadar olmasa da, birkaç nesil buyunca kalıtlandığı gösterildi.
Yani modern sentez yanlış olmasa da, evrimin tüm zenginliğini kapsamaktan uzak gibi görünüyor. Bunun için epigenetik değişikliklerin de hesaba katılarak "genişletilmiş evrimsel bir sentezin" yapılmasının gerekli olduğuna inanılıyor.
Böylece evrimin ışığında yaşamın kendisi, çeşitliliği ve devamı konusu belki daha iyi aydınlatılmış olacak...
Bu cümlemin, evrimsel biyolog ve genetikçi Theodosius Dobzhansky'nin "Evrimin ışığı olmadan biyolojide hiç bir şeyin anlamı yoktur" söyleminden geldiğini bu alanda çalışanlar hemen anlayacaktır. 20. yüzyılda yaşamış olan Dobzhansky'nin çalışmaları evrimde yeni sentez kuramcılarına ilham kaynağı olmuştur.
Evrimin, günümüzün son teknolojisi ile elde edilen bilgi ve bulgularla bir arada alınmasının yaşamın çeşitlenmesi, devamı ve esasen hayat felsefemiz konusunda bizlere geniş ufuklar çizeceği aşikar. Bu konunun ve esasen tüm diğer bilim konularındaki teori ve görüşlerin "dogmatik" ele alınmasının bilimin önünde engeller oluşturduğu bir gerçek.
Bir sonraki yazımda, genetik ve epigenetik aktarımın (kalıtımın) bizi "birleşik bir evrim teorisine" doğru nasıl götürdüğünü ve görüşleri tozlu raflarda unutulan veya çöpe atılan Lamarck gibilerinin fikirlerinin bu yeni akımda nerede olduklarını okuyacaksınız.
Ağaçların üst dallarındaki yaprakları yemek için boynu uzayan zürafalar hikayesi ve sonradan kazanılmış özelliklerin kalıtımı gibi evrimciler tarafından bir ton saçmalık olarak görülen konuları ikinci yazımda okuyacaksınız. Acaba bunlar gerçekten hikaye ve saçmalık mı? 
Bu uzun yazının sonunu görecek kadar sabır gösterdiyesiniz, ikinci yazıyı da okuyacağınıza eminim...