Türk Mühendis Yasemin Özkan Aydın’dan Yeni Başarı

Bir iplik yumağının animasyonlu hali gibi, bir solucan kütlesi de bir birim olarak hareket edebilir. Yırtıcılardan ve onu rahatsız eden etmenlerden bu solucan kütlesi uzaklaşabilir. Vahşi doğada solucan kütlesi bir göletin dibinde yuvarlanan diğer çamur toplarına benzemektedir. Ancak bu solucan kütlesini dürterseniz, bir çamur topunun asla yapmayacağı şekilde tepki verecek ve bir yumak haline dönüşecektir. Yapılan bilimsel çalışmanın özünü sizlere bir kaç cümle ile aktardık. Türk Mühendis Yasemin Özkan Aydın’ın bu konuda ki çalışması New York Times’ta haber oldu. Daha önce sizlerle çok ses getiren “Sürü Robotları” çalışmasını paylaşmıştık. Kendisini bir kez daha bu çalışmasından ötürü tebrik ediyoruz. Göğsümüzü kabartmaya devam ediyor. Onun gibi olmak isteyenler genç kızlarımıza şevk veriyor, örnek oluyor. Yapmış oldukları çalışmalarda birden fazla bilim insanı yer aldı ve iki farklı yayın olarak bilimsel dünyada yer aldı. “Türk Mühendis Yasemin Özkan Aydın’dan Yeni Başarı” başlıklı yazımızın ayrıntılarına geçebiliriz.

Mikroskop altında bir kara solucan kümesi. Tutarlı bir küme oluşturmak için yalnızca yaklaşık 10 solucan gerekir. Kaç solucanın bir küme oluşturabileceği konusunda bilinen bir sınır yoktur. İzin: Harry Tuazon, Georgia Tech’de Bhamla Lab’ta yapılan çalışmalar 6 farklı bilim insanı tarafından yürütülmüş.

Araştırmacı Saad Bhamla, Kaliforniya’daki bir gölette ilk solucan kümesini bu şekilde keşfetti. Georgia Institute of Technology’nin kimya ve biyomoleküler mühendisliği okulunda biyomühendis olan Dr. Bhamla, “Bir sopayla dürttüğünüzde solucan canlanıyor” dedi.

California kara solucanları, et kadar gerçeküstü kırmızı olan yumuşak ve ince ipler şeklidedir. Solucanlar genellikle mevsimlik havuzlarda yaşar. Zamanına göre bir solucan sadece kendi başına da hareket edebilir. Farklı durumlarda da bir solucan bir küme haline gelebilir. Hatta yüzlerce veya binlerce diğer solucanla dolaşarak sümüksü, kıvranan bir top haline gelebilmektedir.

Hareketli bir iplik yumağı gibi, solucan kümesi tek bir birim olarak hareket ederek yırtıcılardan veya stres faktörlerinden uzaklaşabilir.

Colorado Boulder Üniversitesi BioFrontiers Enstitüsü’nde fizikçi olan Chantal Nguyen, “Etrafta sürünen bu birleşik birimin örgülü ve bükülmüş halde kalıyorlar” ifadesinde bulundu.

Ama bir solucan nasıl küme şeklini alır ve bu şekli korur? Frontiers in Physics dergisinde yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada, aralarında Dr. Nguyen ve Dr. Bhamla’nın da bulunduğu bir grup araştırmacı, küçük küme hareket kabiliyetinin sırlarını ortaya çıkardı. Bunu, dolaşmış California kara solucanlarının bir bilgisayar modelini oluşturarak yaptılar.

New Mexico’daki Santa Fe Enstitüsü’nde solucanların kolektif davranışlarını inceleyen doktora sonrası araştırmacı Albert Kao, “Oldukça korkunç ve oldukça şok ediciydi, ama aynı zamanda güzeldi” dedi. Simülasyon, “benzer şekilde dolaşık sistemler için yeni tür modeller için ileriye doğru bir yol açıyor” diye ekledi.

Çok eski zamanlardan beri, insanlar hayvan gruplarının topluca ve uyum içinde hareket ettiğine tanık oldular.

Sığırcık sürüsü, balık sürüsü, tatarcık sürülerini bunlara örnek olarak verebiliriz.

Bir solucan kümesi, bir hamur yumağı veya bir şampuan küresi gibi katı ve sıvı gibi davranır.

Tutarlı bir küme oluşturmak için yalnızca yaklaşık 10 solucan gerekir. Yaklaşık 100.000 solucandan oluşan bir küme, bir parça (kırmızı) pizza hamuruna benzer. Belki de hayal gücünüz dışında, kaç solucanın bir damla oluşturabileceği konusunda bilinen bir sınır yoktur.

Max Planck Hayvan Davranışları Enstitüsü’nde bir araştırmacı olan ve küme oluşumunu inceleyen Dr. Ding, solucan topluluğunu “bir kase spagetti eriştesi gibi güçlü bir şekilde örtüşen” olarak tanımladı.

Şubat ayında Dr. Bhamla ve bir grup araştırmacı, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde solucan kümelerinin dinamiklerini anlattı.

Bu makale için, şu anda Notre Dame Üniversitesi’nde robotik mühendisi olan Türk Bilim İnsanı Yasemin Özkan-Aydın deneyleri yönetti.

Dr. Özkan-Aydın solucanları sudan çıkardığında yaptığı tespitleri

• Suya dönmek için bireysel arayışlara girmeleri
• Su bulamazlarsa, küme halini almaları

Bu hareketler bireysel solucanlardan 10 kat daha uzun süre hayatta kalmalarını sağlayan bir karışıklıktı.

New Jersey Institute of Technology’de araştırmaya dahil olmayan bir biyolog olan Simon Garnier, “Bir araya toplanmalarının nedeni kalplerinin nezaketinden değil, bireylerin geri kalanını kurumaya karşı korumak için kullanmalarıdır” dedi. .

Dr. Özkan-Aydın ayrıca solucan kümelerinin ışık ve ısı gibi stres faktörlerinden topluca uzaklaştığını buldu.

Sıcak plaka üzerindeki bir solucan damlası daha soğuk bir bölüme doğru hareket edecek ve bir spot ışığı altındaki solucan damlası bir damla olarak hareket edecektir.

Ancak plaka yaklaşık 100 Fahrenheit’e (37.7 Celcius) kadar ısıtılırsa, solucanların hayatta kalamayacağı kadar sıcaksa, topluluk hızlıca çözülmekteydi.

Daha küçük sayı kümelerinde solucanlar kümeden ayrılarak uzanmış, solucanları öne doğru çektikleri görüldü.

Böylece arkada kıvrılan solucanlar sürtünmeyi azaltarak kendilerini itiyorlardı.

Bileşenlerinin yoğunluğu nedeniyle görselleştirilmesi daha zor olan daha büyük solucan kümeleri de daha karmaşık şekillerde hareket etme eğiliminde oluyorlardı.

Colorado Üniversitesi’nde fizikçi ve Frontiers in Physics’teki yeni makalenin yazarı olan Orit Peleg, Georgia Tech’i ziyaretinde ilk olarak kümeleri gördü. Kümeler Dr. Peleg’e bir zamanlar DNA gibi üzerinde çalıştığı biyolojik polimerleri hatırlattı, ancak kümeler çıplak gözle görülebiliyordu ve solucanlardan oluşuyordu.

Dr. Nguyen, 20 özdeş solucandan oluşan küçük kümeyi, hem bireysel hem de toplu halde simüle edilmiş bir modelini tasarladı. Her solucan, gerçek bir solucan gibi bükülebilen ve esneyebilen bir dizi gergin boncukla temsil edildi. Dr. Nguyen, model solucanları iki boyutlu bir küme  şeklinde birbirine yapışmaya teşvik eden bir bağlama kuvveti modele dahil etti.

Dr. Kao, Dr. Nguyen ve meslektaşları hakkında, “Gerçek solucanın yaptığı bu değil ve yine de kümenin davranışlarını görsel ve niceliksel olarak yeniden üretiyorlar” dedi.

Modellemelerin ilk çalışmalarında, simüle edilmiş solucanlar işbirlikçi değildi, ya kendilerini kümeden ayırıyor ya da tek bir yerde yığılıyordu. Dr. Nguyen solucanların yapışkanlığı ve bireysel tahriklerinin gücüyle uğraştı, ta ki solucan damlasının sonunda bir bütün olarak hareket edebileceği tatlı bir nokta bulana kadar.

Dr. Peleg, modelin bize canlı malzemeler ve cansız malzemeler arasında “kesin bir ayrım olmadığını” gösterdiğini belirterek, araştırmacıların modelin esnek malzemelerden yapılmış dolaşık robotlara ilham vermesini umduğunu da sözlerine ekledi.

Araştırmacılar, solucanların birbirine nasıl dolandığı, büküldüğü ve örüldüğü konusunda daha fazla fikir edinmek için modellerini üç boyuta genişletmeyi planlıyor.

Dr. Garnier, bu genişlemenin küme hakkındaki sorularından birine cevap verebileceğini önerdi: kümenin içinde bir solucanın en çok nerede olmak isteyeceği gibi.

Dr. Bhamla’nın laboratuvarında küme şeklinde getirilebilecek hazır on milyonlarca kara solucan var. Koronavirüs pandemisi ve kuraklık solucanları sıcak bir meta haline getirdi, bu nedenle Dr. Bhamla’nın laboratuvarı kendi başına büyüyor.

Biz de Fizikhaber ailesi olarak yaptıkları bu değerli çalışmalardan dolayı bilimi insanlarını kutluyoruz.

Türk Mühendis Yasemin Özkan Aydın’a da gönülden başarı dileklerimizi yolluyoruz.

Kaynak: NYTimes