Yapışkan deniz canlıları yapıştırıcı üretiminde bize ne öğretebilir

Islak, fırtınalı kıyılarda bile kımıldamayı reddeden ince kabuklu midye, istiridye ve kaya midyesi gibi deniz canlılarının yapışma özelliklerinden faydalanabilseydik ne olurdu? Kendi yapıştırıcısını üreten hayvanların harika dünyasına bilim insanı Jonathan Wilker ile dalın ve bunu nasıl yaptıklarından öğrenebileceğimiz harika şeylerin bazılarını izleyin.

Benimle eğitim gezisine
katılmanızı istiyorum,

sahile gitmek istiyorum

ve sizi de deniz havasının ve tuzlu suyun
tadını çıkarmanız için yanıma alıyorum.

Haydi suyun kenarına gidelim,

dalgaların bize çarptığını hissedeceksiniz

ve olduğunuz yerde durmanın
gerçekten zor olduğunu fark edeceksiniz.

Ama şimdi aşağı bakın.

Kayaların her türlü
deniz canlısıyla kaplı olduğunu

ve onların sorun yaşamadan
hareketsiz durabildiğini göreceksiniz.

Bu çetin ortamda
hayatta kalmak istiyorsanız

hayatınız, yapışkan üretme
yeteneğinize bağlı.

Öyleyse sizi hikâyemizin kahramanlarıyla
tanıştırayım, sadece birkaçıyla.

Bunlar midye,

kayaları sardıklarını fark edeceksiniz.

Yapıştırıcı oluşturuyorlar
ve kayalara yapışıyorlar.

Aynı zamanda birbirlerine de yapışıyorlar.

Yani bir grup olarak takılıyorlar.

Bu, bir istiridye resifinin
yakından çekilmiş bir fotoğrafı

ve istiridyeler muhteşem.

Birbirlerine yapışıp
devasa resif sistemleri inşa ediyorlar.

Bunlar kilometrelerce uzunlukta
ve metrelerce derinlikte olabilir

ve kanıtlanabilir bir şekilde
herhangi bir kıyı deniz ekosisteminin

ne kadar sağlıklı olduğu konusunda
en baskın etkiye sahipler

çünkü sürekli suyu filtreleyerek
kumu ve kiri tutuyorlar.

Aslında diğer türler
bu resiflerin içinde yaşıyorlar.

Fırtına olduğunda
ne olacağını düşünürseniz

fırtına dalgası önce kilometrelerce
uzunluğundaki bu resiflere çarpar

ve resifin arkasındaki kıyı korunmuş olur.

Bu yüzden çok etkililer.

Dünyanın herhangi bir yerindeki
kayalık bir plaja gittiyseniz

kaya midyelerinin
nasıl göründüğüne aşinasınızdır.

Bu hayvanların yaptıkları şey --

bir sürü şey yapıyorlar,
bunlar onlardan sadece üçü --

yapıştırıcı yapıyorlar, birbirlerine
yapışıyorlar, kayalara yapışıyorlar

ve topluluklar oluşturuyorlar.

Bunu yaparak hayatta kalmak için
birçok avantaj elde ediyorlar.

Bunlardan biri,
her bir midyenin savrulmaya

ve o ortamdan gelebilecek tüm zararlı
özelliklere daha az maruz kalması.

Yani hepsi orada duruyor.

Ayrıca birçok konuda güvenlik sağlıyorlar.

Yırtıcı hayvanları
uzaklaştırmayı da sağlıyor.

Örneğin diyelim ki
bir martı sizi alıp yemek istiyor,

eğer hepsi birbirine yapışıksa
bu, martı için daha zor olur.

Başka bir konu, bu,
üreme verimliliğine yardımcı oluyor.

Bay ve Bayan Midye'nin "Küçük bebek
midyelere sahip olma zamanı geldi."

kararını verdiğini hayal edin--

bunu nasıl yaptıklarını söylemeyeceğim--

ama bunu yapmanın zamanının
geldiğine karar verdiklerinde

eğer birbirlerine yakınlarsa
bu çok daha kolay olur

ve üreme verimliliği yüksek olur.

Bunu nasıl yaptıklarını,
nasıl yapıştıklarını anlamak istiyoruz.

Size tüm detayları anlatamam

çünkü bu, bizim de
hâlâ anlamaya çalıştığımız bir şey.

Ama yapmaya çalıştığımız bazı şeylerden
biraz ipucu vereyim.

Bu, laboratuvarımızdaki
akvaryum sistemlerinden birinin fotoğrafı

ve fotoğraftaki her şey sistemin parçası.

Yaptığımız şey --

orada cam tankın alt tarafında
bir grup midye olduğunu görebilirsiniz.

Suyu soğuk tutuyoruz,
ışıkları döngüde tutuyoruz,

aslında sistemde türbülansa sahibiz
çünkü su türbülanslı olduğunda

midyeler bizim için
daha fazla yapıştırıcı üretiyor.

Böylece onları yapışkan
üretmeye teşvik ediyor,

yapışkanı topluyor ve araştırıyoruz.

Onlar burada, Indiana'dalar.

Bildikleri kadarıyla Şubat'ta Maine'deler

ve söyleyebileceğimiz kadarıyla
oldukça mutlu görünüyorlar.

Ayrıca istiridyelerle çalışıyoruz,

yukarıdaki, Güney Carolina'daki
küçük bir resifin fotoğrafı.

En çok ilgilendiğimiz şey
birbirlerine nasıl yapıştıklarını,

nasıl bağlandıklarını görmek.

Alttaki fotoğrafta gördüğünüz,

birbirine yapıştırıcıyla
bağlanmış iki istiridye.

Aralarında ne olduğunu bilmek istiyoruz,

bu yüzden çoğunlukla
onları kesip aralarına bakıyoruz.

Bir sonraki fotoğraf serimizde,

altta görebileceğiniz gibi iki kabuk var;

bir hayvan kabuğu, başka bir hayvan kabuğu
ve aralarındaki yapıştırıcı.

Eğer sağdaki fotoğrafa bakarsanız

her hayvan kabuğunun bir yapısı olduğunu

fakat yapıştırıcının
farklı göründüğünü görebilirsiniz.

Neler olup bittiğini anlamak için her tür
biyolojik ve kimyasal araç kullanıyoruz.

Kabuk yapılarının ve kimyalarının da
farklı olduğunu fark ettik,

bu oldukça ilginç.

Bu fotoğraf --

ne olduğunu söylemeden önce
geri çekileyim.

"Sihirli Okul Otobüsü" adlı çizgi filmi

veya biraz daha büyükseniz
"Esrarengiz Yolculuk"u biliyor musunuz?

Hatırlarsanız mikroskobik seviyelere
kadar küçülttükleri karakterler vardı,

bir tür girdaba girip tüm bu biyolojik
yapıların etrafında yüzer ve uçarlardı.

Ben de böyle düşünüyorum,
bu durumda gerçek olmaları dışında.

Birbirine yapışmış iki istiridyemiz vardı.

Bu bölge önceden
tamamıyla yapışkanla kaplıydı.

Yapışkanın içinde birçok farklı
bileşenin olduğunu fark ettik

ama genel olarak konuşursak

sert, yapışkan olmayan kısımlar
ve yumuşak, yapışkan kısımlar var.

Hayvanı neyin yapıştırdığını öğrenmek için
yapışkan olmayan kısımları seçerek ayırdık

ve onları bir arada tutan
bir yapıştırıcı olduğunu gördük.

Bence bu gerçekten harika bir görüntü

çünkü kendinizi oraya uçarken
ve geri dönerken hayal edebilirsiniz.

Her neyse, bunlar, deniz biyolojisinin

bu malzemeleri nasıl ürettiğini
anlamak için yaptıklarımızdan bazıları.

Temel açıdan baktığımızda
bunları öğrenmek gerçekten heyecan verici.

Peki bu bilgilerle ne yapmak istiyoruz?

Eğer hayvanların yaptıklarından
yararlanabilirsek

uygulayabileceğimiz
birçok teknolojik uygulama var.

Bir örnek vereyim.

Evde olduğunuzu hayal edin.

En sevdiğiniz bibloyu
veya kupayı kırıyorsunuz,

onu tekrar birleştirmek istiyorsunuz.

Nereye gidersiniz?

Şehirdeki en sevdiğim yere,
yani hırdavatçıdaki yapıştırıcı reyonuna.

Gecelerinizi nerede
geçirdiğinizi biliyorum

çünkü hepiniz modern
ve havalı insanlarsınız

buradasınız, barlara
ve konserlere gidiyorsunuz--

ben de her gece burada takılıyorum.

Her neyse, raftaki her yapıştırıcıdan
bir tane alıp eve gidin.

Ama kırık parçaları birleştirmeden önce

bunu, su dolu bir kovanın içinde
yapmayı deneyin.

İşe yaramayacak, değil mi?
Hepimiz biliyoruz.

Görülen o ki deniz biyolojisi bunu çözmüş.

Yani yapmamız gereken şey, bunu
kendimiz için kopyalamanın yolunu bulmak.

Problemlerden biri,
malzemeyi sahilden toplayamayız.

Çünkü sahilden birkaç midye toplayıp
yapıştırıcılarını aldığımızda

biraz malzeme elde ederiz ama onunla
bir şey yapmak için yeterli olmaz,

ancak görebileceğimiz kadar olur.

Tercihen tren veya araba ölçeğinde
bunu arttırmamız lazım.

Yukarıda hayvanların
yapıştırıcı üretmek için kullandığı

molekül türlerinden birinin görüntüsü var,
çok uzunlar, bunlara protein deniyor.

İçlerinde yapışkanlık sağlayan
benzersiz kısımlar bulunuyor.

Bu yapının küçük parçalarını almak

ve diğer uzun moleküllerin
içine koymak istiyoruz

ama ürettiğimiz şeyler
gerçekten büyük ölçekte

ve siz, onları plastik
veya polimer olarak tanırsınız.

Onların yaptıklarını basitleştiriyoruz

ama sonra yapıştırıcıyı bu büyük
moleküllerin içine koyuyoruz.

Bunu yaparken birçok farklı
yapıştırıcı sistemleri geliştirdik.

Güzel görünen yeni bir yapıştırıcı
yaptığınızda ne yaparsınız?

Bir şeyleri yapıştırarak
laboratuvarda oradan oraya mı koşarsınız?

Bu durumda bir parça yapıştırıcı aldık
ve iki metal parçayı birbirine yapıştırdık

ve ona bir şey asmak istedik.

Bir tencere dolusu canlı midye kullandık
ve çok zeki olduğumuzu düşündük.

(Kahkahalar)

Açıkçası bu konuda genelde
çok daha nicel davranıyoruz

ve kalite testini, ticari yapıştırıcılarla
karşılaştırarak yapıyoruz.

Aslında şu an japon yapıştırıcısından
daha güçlü olan bazı malzemelerimiz var,

bana göre bu çok havalı.

Laboratuvarda güzel bir gün.
Japon yapıştırıcısından daha güçlü.

Yapabildiğimiz bir şey daha var.

Bu deniz suyuyla dolu bir depo

ve şırıngada, ürettiğimiz yapıştırıcı
formülasyonlarından biri var.

Yapıştırıcıyı, tamamen suyun altında
bir metal parçası üzerine yayıyoruz.

Yapıştırıcı bağı veya birleşme yeri
yapmak istiyoruz.

Bu yüzden bir metal parçası daha alıyoruz,
şuraya koyuyoruz, sadece yerleştiriyoruz.

Yerleşmesi için biraz süre tanıyoruz,
üzerine ağırlık koyuyoruz, havalı değil.

Bu, içinde kurşun olan bir tüp,
havalı bir şey değil.

Sonra biraz bekliyoruz.

Havayla hiç temas etmedi,
hep suyun içindeydi.

Kaldırıyoruz, ne olacağını bilmiyorum.

Burada her zaman çok endişeleniyorum.

Kaldırıyoruz,

yapıştı.

Bana göre bu çok havalı.

Yani çok güçlü su altı
yapıştırıcısı elde edebiliriz.

Muhtemelen şimdiye kadar görülmüş
en güçlü su altı yapıştırıcısı

ya da en azından en güçlü
su altı yapıştırıcılarından biri.

Hayvanların ürettiği
malzemelerden bile daha güçlü

bu yüzden bizim için
oldukça heyecan verici, çok havalı.

Peki bu şeylerle ne yapmak istiyoruz?

Burada muhtemelen aşina olduğunuz
bazı ürünler var.

Cep telefonunuzu, bilgisayarınızı,
birçok yapıdaki kontrplakları,

arabanızın içini, ayakkabıları,
telefon defterlerini düşünün.

Hepsi yapıştırıcılar sayesinde
bir arada duruyor

ve bu malzemelerde kullanılan
yapıştırıcılarla ilgili iki ana sorun var.

Birincisi, zehirli olmaları.

Yani aralarında en suçlu olanı kontrplak.

Kontrplak ya da birçok mobilya
veya döşemelerdeki ahşap laminant --

bunlardaki yapıştırıcıların
ana bileşeni formaldehit,

belki de duymuş olduğunuz bir bileşendir.

Formaldehit, bir gaz,
aynı zamanda kanserojen.

Bu yapıştırıcılardan birçok yapı
inşa ediyor ve bu kanserojeni soluyoruz.

Pek de iyi olmadığı anlaşılıyor, değil mi?

İkinci sorun, bu yapıştırıcılar kalıcı.

Peki ayakkabınız, arabanız
veya dizüstü bilgisayarınızla

işiniz bittiğinde ne yaparsınız?

Çoğunlukla atık depolarına giderler.

Oradan kurtarıp geri dönüştürebilmeyi
istediğimiz birçok değerli malzeme var.

Bunu kolayca yapamayız
çünkü birbirlerine kalıcı olarak yapışmış.

Sorunlardan bazılarını çözmek için
uyguladığımız bir yaklaşım şu:

Mısırdan elde edebildiğimiz
başka bir uzun molekülü aldık

ve midyeden aldığımız yapıştırıcı yapısını
bu molekülün içine koyduk.

Hem mısır hem de midye olduğu için
buna "surf ve turf" polimeri diyoruz.

Yapışıyor, çok iyi yapışıyor, çok güçlü.

Hem de biyo-temelli, bu iyi bir şey.

Ama belki daha da önemlisi
aynı zamanda çözülebilir.

Hafif şartlarda bile
su kullanarak çözebiliyoruz.

Yani istediğimiz zaman
bir şeyleri kuvvetlice yapıştırabiliyoruz

ama yine istediğimiz zaman
onları ayırabiliyoruz.

Bu, üzerinde düşündüğümüz bir şey.

Burası, birçoğumuzun
bulunmak istediği bir yer.

Aslında bu özel durumda
bulunmak istemediğimiz bir yer

ama bunu değiştirmek istiyoruz.

Dikişler, zımbalar, vidalar...

Ameliyat olursanız veya yaralanırsanız
sizi bu şekilde bir araya getirirler.

Bu berbat ve acı verici.

Dikişlerin ne kadar yoğun ve mekanik
gerilmeler oluşturduğunu düşünün

Enfeksiyona yer açıyorsunuz,

sağlıklı dokuda delikler açıyorsunuz.

Pek de iyi değil.

Veya kemiklerinizi bir arada tutmak için
bir plakaya ihtiyacınız olduğunda

sadece plakayı yerinde tutmak için
sağlıklı kemiği delmeniz gerekiyor.

Bana göre bunlar bir Orta Çağ
işkence odasında ortaya çıkmış gibi

ama aslında modern cerrahi yöntemimiz.

Böyle yöntemleri yapıştırıcılarla
değiştirebilmeyi çok isterim.

Bunun üzerinde çalışıyoruz
ama bu kolay değil.

Bu durumlarda yapıştırıcının
ne özelliği olması gerekir?

Öncelikle, ıslak bir ortamda kuruyacak
bir yapıştırıcıya ihtiyacınız olacak.

Şuradaki saçma, küçük resme bakarsanız

vücudumuzun yaklaşık %60'ının
sudan oluştuğunu gösteriyor

yani ıslak bir ortam.

Üstelik neden sanatçı değil de
bir bilim insanı olduğumu da gösteriyor.

Mesleğimi hiç özlemedim.

Sonra iyi bir biyomedikal yapıştırıcı için
diğer gereksinimler şunlar:

Tabii ki kuvvetlice yapışması gerekiyor

ve zehirli olmamalı.

Hastalarınızı yaralamak istemezsiniz.

Bu gereksinimlerden herhangi ikisini
içeren bir ürün üretmek oldukça kolay.

Bu birçok kez yapıldı.

Ama üçünü birden içeren bir ürün
henüz üretilmedi, bu çok zor.

Cerrahlara sorduğunuzda
birden seçici oluyorlar --

"Aslında yapıştırıcıyı ameliyat ile
aynı zamanda koymak istiyorum."

veya "Hastanın yaralı doku bölgesinin
yenilenebilmesi için

yapıştırıcının çözülmesini istiyorum."

Yani bu gerçekten zor,
bunun üzerinde çalışıyoruz.

Bu sahip olduğumuz tek görüntü.

Yaptığımız şey, her çeşit kemik, cilt,
yumuşak ve sert bir doku almak

ve bazen onlara bir çekiçle vurmak.

Genellikle titiz bir şekilde kesiyoruz
sonra onları tekrar yapıştırıyoruz.

Bazı heyecan verici sonuçlar aldık;

güçlü, zehirli gibi görünmeyen
ve ıslak ortamda yapışabilen ürünler.

Fakat yapışma problemini çözdüğümüzü
söylemeyeceğim çünkü çözmedik.

Ama gelecekte çözeceğimizi görebiliyoruz.

Bu, gelişmesini
istediğimiz alanlardan biri.

Başka birçok alan daha var.

Daha fazla yapıştırıcı üretmemizin
iyi bir şey olduğunu anlayabilirsiniz.

Mesela kozmetik.

Takma tırnak veya takma kirpik
takan kişiler ne kullanıyorlar?

Çok zehirli yapıştırıcılar kullanıyorlar.

Yani değişimin zamanı gelmiş.
Bu, yapmak istediğimiz bir şey.

Başka alanlar da var.

Arabaları ve uçakları düşünün.

Ne kadar hafif olursa
o kadar yakıt verimli olur.

Perçinler ve kaynaklardan kurtulup
daha fazla yapıştırıcı kullanırsak

gelecekteki taşımacılıkta
daha iyi olabiliriz.

Bunların hepsinin başlangıcı sahil.

Etrafımıza bakıp merak ediyoruz,

"Bu deniz canlıları nasıl yapışıyor
ve teknoloji ile ne yapabiliriz?"

Hâlâ biyoloji ve doğadan öğrenebileceğimiz
çok şey olduğunu savunabilirim.

Gelecekte yapmanız için
hepinizi cesaretlendirmek istediğim şey

geri dönüşümsüz dizüstü bilgisayarlarınızı
ve cep telefonlarınızı bir kenara koymanız

ve dışarı çıkıp doğal hayatı keşfetmeniz
ve kendi sorularınızı sormaya başlamanız.

Çok teşekkür ederim.

(Alkış)