Virüsler, Bakteriler ve Mikroplar: Üzerine Bastığımızda Ne Olur?
Virüsler, bakteriler ve mikropların dünya üzerinde her yerde bulunduğunu biliyoruz. Ancak, bu mikroorganizmalarla etkileşime geçtiğimizde neler yaşandığını hiç düşündünüz mü? Örneğin, taşlar gibi katı nesneler, üzerlerine bastığımızda şekillerini korurken, meyveler gibi yumuşak nesneler ezilir ve formunu kaybeder. Peki, bakterilerin üzerine bastığımızda ne olur?
Bu sorunun cevabını bulmak için, bir nesneye basınç uyguladığımızda neler olduğunu anlamamız gerekiyor. Bir nesneyi itmek veya çekmek, ona bir kuvvet uygulamak anlamına gelir. Bu kuvvetin büyüklüğü ve nesnenin özellikleri, sonucunu belirler. Adımımızın uyguladığı kuvvet, esasen vücut ağırlığımızdan kaynaklanır. Ayrıca, bu kuvvetin ayağımızda dağıldığı alan da son derece önemlidir. Örneğin, kar üzerinde yürümek için özel tasarlanmış ayakkabılar giydiğimizde, karın üzerine uyguladığımız basınç daha düşük olur; normal ayakkabılarla yürüdüğümüzde ise karın içine batma riski artar.
Güç ve Basınç
Uygulanan basıncı hesaplamak için, uyguladığınız kuvveti, o kuvvetin uygulandığı alana bölmek gerekir. Örneğin, ayakkabınızın tabanı 18 santimetrekare olarak düşünülürse ve ağırlığınız 50 kilogram ise, sadece bir ayağınız üzerinde durduğunuzda yaklaşık olarak santimetrekare başına 280 gramlık bir kuvvet uygularsınız. Karşılaştırma yapmak gerekirse, deniz seviyesindeki atmosfer basıncı santimetrekare başına 1.033 gramdır. Yani, atmosferin uyguladığı basınç, ayağınızın yaratacağı basınçtan oldukça yüksektir. Ancak, vücudumuzun iç basıncı nedeniyle bu durumu hissetmeyiz.
Bakterilere Yönelik Araştırmalar
Bakteriler, çeşitli şekillere sahip olabilirler; küreler, çubuklar ve spiral formlar en yaygın olanlarıdır. Bakteri hücrelerinin, onları çevreden koruyan jel benzeri iç kısımları vardır ve bu iç kısımları saran hücre duvarları bulunur. Bilim insanları, yüksek basıncın bakterileri öldürüp öldüremeyeceğini araştırmak amacıyla bakteri hücre duvarlarının dayanıklılığını incelemektedir. Örneğin, gıda endüstrisinde, süt gibi gıdaların tüketim için güvenli hale getirilmesinde yüksek basınç kullanılır.
Bakteri hücre duvarlarının dayanıklılığını belirlemek için araştırmacılar, bir nesnenin kırılmadan önce dayanabileceği maksimum basınç olan azami gerilme kuvvetini ölçmek için çeşitli yöntemler kullanmaktadır. Bu, örneğin, maddelerin kapalı bir kaba konulup, patlayana kadar basıncın artırılmasıyla gerçekleştirilebilir. 1985 yılında yapılan bir çalışmada, Salmonella bakterisinin patlaması için santimetrekare başına yaklaşık 26.787 gramlık bir kuvvet gerektiği bulunmuştur; ayrıca, yaygın toprak bakterisi Bacillus subtilis’in patlaması için ise santimetrekare başına yaklaşık 33.930 gramlık bir basınç gerektiği tespit edilmiştir. Bu değerler, spor ayakkabınızın kaldırımda ve herhangi bir mikrop üzerinde oluşturacağı baskıdan 400 ila 500 kat daha fazladır.
Yani, eğer aynı hücre duvarı gücüne sahip ama devasa bir bakteri olsaydı, üzerinde yüzlerce insan rahatlıkla yürüyebilir ve ona zarar veremezdi. Diğer bir dikkat çeken nokta ise bakterilerin gerçekten çok küçük olmalarıdır. Ortalama bir bakteri, bir iğnenin ucundan yaklaşık 100 kat daha küçüktür. Bu nedenle, cildimizdeki ve ayakkabı tabanlarındaki küçük oluklara kolayca yerleşebilirler. Öyle ki, yalnız bir bakterinin üzerine basmaya çalıştığımızda, bu bakterinin nerede olduğunu bile bilmek zordur.
Bir şekilde bakterinin üzerine tam olarak basmayı başarsak bile, oluşturduğumuz basıncı önemli ölçüde artırmamız gerekir. Bunu başarmanın teorik bir yolu, ayakkabınızın tabanını düzden ziyade sivri bir formda tasarlamak olabilir. Bu durumda, tabanın alt kısmının çapı bir toplu iğne ucu kadar olmalıdır. Böyle bir ayakkabı ile yürümek imkansız olsa da, 50 kiloluk bir kişi santimetrekare başına yaklaşık 100 milyon kilogramlık bir basınç uygular. Bu, bilinen herhangi bir bakteriyi parçalamak için yeterlidir.
İnsanlar bunu gerçekleştirmenin yollarını bulamazken, bazı böcekler benzer bir yöntem kullanabilmektedir. Ağustos böceği kanatları, iğne benzeri küçük moleküler yapılara sahiptir. Bu iğne şekilli yapılar, nanometre boyutundadır ve çoğu bakteriden bin kat daha küçüktür; nanoçubuk olarak adlandırılırlar. Bir bakteri ağustosböceği kanadının yüzeyine yerleştiğinde, yüzeye yapışmasına yardımcı olan özel kimyasallar üretir. Bakteri bölündüğünde, yeni hücrelerin birbirinden ayrılmasını sağlayan küçük kuvvetler oluşturur. Bu kuvvetler, ağustos böceği kanadındaki nanoçubuklara doğru yöneldiğinde, bakterileri delip öldüren muazzam basınçlara dönüşür. Ağustos böcekleri, yusufçuklar ve birçok diğer uçan böcek, doğal olarak bakterileri öldürücü özelliklere sahip benzer kanat yüzeylerine sahiptir. Biyomühendisler de bu doğal süreçten ilham alarak, bakterileri öldüren iğne benzeri yapılara sahip yüzeyler geliştirmeye çalışmaktadırlar.
