Nasıl Koku Alıyoruz?

Son yıllarda yapılan araştırmalar, koku duyumuzun sandığımızdan çok daha karmaşık bir mekanizma ile çalıştığını gösterdi. Öyle ki belki de bu yeni bilgiler biyonik koku alma gibi bazı yeni gelişmelere ileride vesile olabilecek gibi gözüküyor.

Burnumuzda yaklaşık 400 farklı çeşit koku reseptörü mevcuttur. Şu ana kadarki bilgilerimize göre, bu reseptörlere yapısal olarak uyan bir koku molekülü birleşince koku hissi ortaya çıkıyordu. Yani bu teoriye göre, anahtar kilit örneğindeki gibi şekilsel bir uyum gereklidir. Ancak bu teorinin bazı problemlerinin olduğu da biliniyor. Örneğin etanol (C₂H₆O) ve etanotiol (C₂H₆S) aslında neredeyse aynı şekle sahiptirler. Etanol alkoldür ve alkol kokusu verir, ancak etanotiolün ise tam tersine çürük yumurtaya benzer bir kokusu vardır. Dolayısıyla bu küçük örnekten de anlaşılabileceği gibi, molekülün reseptöre şekilsel olarak oturma klasik teorisi duruma tam bir izah getirmekte yetersiz kalıyordu.

Yeni Koku Alma Teorisi

Şimdi ise araştırmacılar, ‘kuantum tünelleme’ kavramı ile koku duyumuzun altında yatan sırlı mekanizmayı da çözmüş gibi gözüküyorlar.

MIT’deki bir grup bilim adamı meyve sinekleri üzerinde yaptıkları deneyler ile bu mekanizmayı anlamayı başardılar. ‘Moleküler titreşim teorisi’ olarak da adlandırdıkları bu teoriye göre, burundaki hücrelerden koku molekülüne elektrik akımı veriliyor ve bu molekül bir şekilde titreşmeye başlayınca kuantum tünelleme yoluyla koku molekülündeki elektronlar algı reseptörlerine transfer oluyor ve bu şekilde koku iletilmiş oluyor. Yani bu olayın püf noktası, koku molekülünün şeklinden ziyade, titreşimi esnasındaki hareketi ve buna bağlı olan elektron transferi ile gerçekleşen uyarı.

Proceedings of the National Academy of Sciences’da yayınlanan bir makalede bu deneyin nasıl yapıldığı açıklanmış. Hidrojenin daha ağır izotopu olan deuterium çekirdeğinde sadece 1 proton değil aynı zamanda bir de nötron bulunur. Hidrojen içeren moleküllerin hidrojenli ve yine şekli aynı olan deuteriumlu benzerleri kullanılarak deneyler yapılmış. Buna göre, meyve sinekleri bu farkı algılayabilmiş. Çünkü kullanılan asetofenon molekülünün hidrojenli ve deuteriyumlu versiyonlarının yapısı aynı, ancak titreşime geçtiklerinde farklı davranıyorlar. Dolayısı ile bu da meyve sinekleri tarafından farklı koku olarak algılanıyor.

Kuantum Ve Koku Alma

Kuantum tünelleme aslında kuantum fiziğinde oldukça ilginç bir olguya işaret ediyor. İki tane tepe arasında bir topu bıraktığımızı varsayalım ve karşıdaki tepe daha yüksek olsun. Elbette o top ikinci tepenin zirvesine ulaşmadan geriye yuvarlanacaktır. Zirveyi aşabilmesi için ilk potansiyel enerjisinden daha büyük enerjiye ihtiyaç vardır. Ama tabiattaki gerçekle bu klasik bilgiler birbiri ile uyuşmamaktadır. Kuantum tünelleme ile daha önce ispatlanan bulgulara göre moleküler düzeydeki benzer olaylarda yukarıda bahsedilen top bazen adeta bir tünelden geçerek karşıdaki yüksek tepenin arkasına geçebilir. Kuantum tünelleme ile ilgili bu bulgu sadece ispatlanmamış aynı zamanda günlük hayatta farklı teknolojilere de alt yapı oluşturmuş bile. Örneğin, bazı elektron mikroskopları ve mikroçipler kuantum tünelleme prensiplerine göre çalışıyor.

Minicik meyve sineklerinde bile olan bu muazzam yaratılış hediyesi koku alma mekanizmasını yeni yeni çözmeye başlayan bilim adamları, bu bilgilerini kullanarak gelişmiş koku alma cihazları yapmak için kolları sıvadılar bile. Farklı moleküllerin tespitinde kullanılabilecek bu cihazlar ileride hayatımızda çok önemli rol oynayacak teknolojik gelişmelere de alt yapı oluşturacak gibi gözüküyor.

Kaynaklar:

1. Molecular vibration-sensing component in Drosophila melanogaster olfaction. Proceedings of the National Academy of Sciences, Franco MI et al. 2011, 108:9.