Köpekbalığı derisi, sıradışı buluşlara ilham veriyor

Köpekbalıklarını tehlikeli ve zararlı canlılar olarak tarif etmeye alışmışız bir kere. Bir türlü bozmaya yanaşmadığımız bu ezber, onların insan yaşamına katabilecekleri, hatta çoktan kattıkları faydaları görmemize de engel oluyor.

Köpekbalıklarının biyomekanik özelliklerini mercek altına alan araştırmalar çoğaldıkça, bu konudaki ezberimiz her geçen gün biraz daha bozuluyor. Bu araştırmalardan doğan sonuçlar, köpekbalıklarının doğaları gereği yırtıcı balıklar olduğu gerçeğini değiştirmese de, bilgisizliğin ve önyargılarımızın mirası olan “faydasız” yaftasını çöpe atmanın zamanı çoktan geldi.

Yaşam sahnesinde neredeyse 400 milyon yıldır rol alan köpekba-lıklarını kusursuzlaştırmak için doğanın yeteri kadar zamanı vardı. Doğa köpekbalıklarını mavi derinliklerin efendilerine dönüştürürken, onları benzersiz yapılarla donattı. Kusursuz avcının iç dünyasıyla yaşam ortamı arasında kesin bir sınır çizen derisi, söz konusu yapıların başında geliyor.

Şimdi gözlerinizi kapatın ve bir köpekbalığına dokunduğunuzu hayal edin. Elinizi yavaşça köpekbalığı-nın başından kuyruğuna doğru hareket ettirmeniz halinde, ipek gibi pürüzsüz kaygan bir yüzeyde eliniz hiç bir engele takılmadan kayıp gider. Oysa aynı hareketi ters yönde tekrarladığınız zaman eliniz köpekbalığının derisine adeta takılır kalır. İşte tam bu noktada elinizi kaldırmak yerine hareket etmeye zorlamanız halinde deriniz sıyrılır hatta hafifçe kan bile sızar. Köpekbalığı derisi tek dokunuşla iki farklı his yaşatır insana; ipek gibi pürüzsüz ya da zımpara kâğıdı gibi aşındırıcı olması için hareketin yönünü değiştirmeniz yeterlidir.

Köpekbalığı derisine mikroskop altında baktığınızda, yüzeyin minyatür dişleri andıran geometrik yapılarla neredeyse aralarında hiç boşluk kalmadan örtüldüğünü görürsünüz. Dişlerle aralarında benzerlikler olan bu yapıların üst deriye sıkıca tutunmalarını sağlayan kökleri vardır; yapının ana gövdesini oluşturan dentin de yine dişlerdeki gibi pürüzsüz mine tabakasıyla kaplanmıştır. “Dentikül ya da plakoit pul” da denen deri diş-cikleri, köpekbalığını yırtıcılardan ve dış parazitlerden koruyan biyolojik bir zırh oluşturmalarının yanı sıra, sürtünme direncini azaltarak köpekbalığına yüzerken mekanik avantaj da sağlarlar.

Teknolojik doping mi?

Doğa farklı alanlardaki buluşlarımıza sık sık ilham veriyor. Hal böyle olunca, köpekbalığı derisinin benzersiz biyomekanik özelliklerinden yararlanma yollarını aramaya başlamakta da gecikmedik. Biyolojik zırhı örten deri dişciklerinin yüzme sırasında ortaya çıkan hidrodinamik sürtünmeyi azaltarak, köpekbalığı-nın daha enerji verimli yüzmesine olanak tanıdığı uzun süredir bilinen bir gerçek. Bu konuda yürütülen araştırmaların temeli ise Alman paleantolog Wolf-Ernst Reif’in çalışmalarına dayanıyor. Frankfurt’taki Senckenberg Müzesi tarafından 1985’de yayımlanan bir katalogda 46 tane köpekbalığı türünün deri dişciği biçimlerini ayrıntılı olarak açıklayan Dr. Reif, bu alanda ilk hidrodinamik araştırmaları yürütmüş olan bilim insanı olarak da tanınıyor. Dr. Reif, köpekbalığı derisinin hidrodinamik sürtünmeyi azaltan mekanik özelliklerinin kaynağı olarak, deri dişciklerinin yüzeylerinde göze çarpan yivleri ve kanalları gösteriyor. Deriyi örten binlerce dişciğin biraraya gelerek oluşturdukları ve köpekbalığının tüm yüzeyini kaplayan ortak akıntı kanalları, sürtünmeden doğan türbülansı azaltarak, köpekbalığının enerji verimli yüzmesini sağlarken hız kaybını da önlüyor.

Peki, köpekbalığı derisinin sürtünmeyi azaltan biyomekanik tasarımı günlük yaşama acaba nasıl uyarlanmış olabilir? Bu sorunun yancını ararken biraz yüzmeye ne dersiniz?

Sıradan bir yüzücüyü adeta sürat motoruna dönüştüren yeni teknoloji yüzme giysileri, köpekbalığı derisinin en bilinen teknolojik uyarlaması olarak kabul ediliyor. Harvard Üniversitesi, Karşılaştırmalı Zooloji Müzesi’nden Johannes Oeffner ve George V. Lauder’ın, köpekbalığı derisi ve biyomimetik (biyotaklit) uygulamalarının hidrodinamik fonksiyonlarına ilişkin bulguları, teknolojik uyarlamanın başarısını gözler önüne seriyor.

Köpekbalığı derisinin dişçik örtüsü taklit edilerek üretilen kumaşlarla gerçek derinin yüzme hidrodinamikleri ve hızı üzerindeki etkilerini karşılaştırmak için yapılan deneyde araştırmacılar, biyotaklit kumaşın yüzme hızında %7’yi geçen bir artış sağladığını buldular. Gerçek köpekbalığı derisi ile sağlanan %12’lik artışla karşılaştırıldığında biyotaklit kumaşın yüzme hızına katkısı göz dolduruyor. Sıradan mayo kumaşının hız üzerinde herhangi bir etkisi olmadığına dikkat çeken araştırmacılar bu deneyde önemli bir sonuca daha ulaşmışlar: deri dişcikleri sürtünmeyi azaltmakla kalmıyor itme kuvvetini de artırıyor. Bu bulgular akla ister istemez şu soruyu getiriyor: biyotaklit kumaştan üretilen yüzme giysileri içindeki yüzücü, sıradan mayo giymiş olanlar karşısında haksız bir üstünlük sağlamış olmaz mı?

Görünen o ki bu soru başka akılları da kurcalamış. 2008 Pekin Yaz Olimpiyatları’nda kırılan 25 dünya rekorunun 23’ünde yüzücülerin bu tip yüzme giysileri giymiş olmaları, söz konusu biyotaklit tasarımın teknolojik bir ilerlemeden öte “teknolojik doping” olup olmadığı tartışmasını hemen gündeme taşıdı. Hızlı bir durum değerlendirmesi yapan Uluslararası Yüzme Federasyonu (FINA), söz konusu yüzme giysilerine kısıtlama getirmekte gecikmedi. Yine de bu tartışmada sular henüz durulmuş değil.

Kalıcı antimikrobiyal etki…

İyileşmek için gittiğimiz hastanelerin aslında olası birer mikrop yuvası olduğuna insanın inanası gelmiyor. Kısaca hastane mikrobu olarak tanımlayabileceğimiz nozokomiyal patojenleri kilere dadanmış farelere benzetebilirsiniz. Yiyecek bolluğu içerisinde giderek tombullaşan ve zehire karşı adeta bağışıklık kazanan fareler misali hastane mikroplarının gerek antibiyotiklere gerekse dezenfektanlara karşı direnç kazanmaları sonucu, hastaneler mikrobik bulaşma açısından riskli yerlere dönüşebiliyor. Yatak korkulukları, telefon, hemşire çağırma düğmesi, yatağa yakın masalar ve sandalyeler gibi hastayla yakın temas halindeki eşyalarda çevre kaynaklı yüzeysel bulaşma riski had safhada. Metisili-ne dirençli Staphylococcus aureus (MDSA) gibi mikropların hastane ortamındaki yüzeylerde haftalarca hatta aylarca hayatta kalabilmeleri nasıl bir sorunla karşı karşıya olduğumuza işaret ediyor.

Yüzey kaynaklı bulaşmaları önlemek için kullanılan kimyasal temizleyiciler çoğunlukla toksik maddeler de içeriyor ve bu nedenle çok dikkatli kullanılmaları gerekiyor. Diğer yandan söz konusu riskli yüzeylerin antimikrobiyal (mikrop kırıcı) etkileri olduğu bilinen bakır ve gümüşle kaplanması ise uygulamada çoğu zaman yüksek maliyet engeline takılıyor.

Hastane yüzeylerini mikropsuzlaştırmanın yolunu arayan araştırmacıların ilham perisi de hiç ummadıkları bir yerden, denizin derinliklerinden geldi! Antimicrobial Resistance and Infection Control dergisinde yayınlanan yakın tarihli bir araştırmaya göre, köpekbalığı derisi temel alınarak tasarlanmış olan özel kaplamaları kullanarak hastane yüzeylerini kalıcı olarak mikropsuzlaştırmak mümkün. Sharklet ismi verilen yeni kaplama teknolojisi, oluklardan ve yivlerden oluşan yüzey deseniyle köpekbalığı derisinin mikroskoptaki görüntüsüne çok benziyor. Araştırma sırasında Sharklet ile kaplanan yüzeylerde %94 daha az MDSA yuvalanmış olması, biyotaklit yüzey kaplamasının bakırdan daha üstün bir antimikrobiyal örtü olduğuna işaret ediyor. Sharklet araştırmacıları deneyde bakırla kaplamış oldukları kontrol yüzeylerinde bu oranın %80’den daha az olduğuna özellikle dikkat çekiyorlar. Ancak biyotaklit örtüyü rakiplerinden ayıran bir üstünlüğü daha var…

Sharklet’i geliştiren araştırma ekibinden Dr. Ethan Mann, hastane ortamında hastayla temasta olan eşyaların yanı sıra, tıbbi cihazların ve mekân yüzeylerinin Sharklet’le kolayca kaplanabileceğine vurgu yapıyor. Sharklet, var olan malzemelerin yüzey desenlerini bakterilerin yerleşmesine uygun olmayan bir hale sokarak mikropsuz yüzeylere duyulan ihtiyacı karşılıyor. Dr. Mann’a göre köpekbalığı derisinin kendine özgü tasarımı hijyen kavramını gelecekte hiç ummadığımız noktalara taşıyabilir.

Daha hızlı yüzücülerin ve daha mikropsuz hastanelerin anahtarı köpekbalıklarının derisinde gizlenmişti. Bilim insanları uzun soluklu araştırmalar sonucu bu anahtarı gizlendiği yerden bulup çıkardılar ve insanlığın yararına sundular. Bu gerçeği bile bile köpekbalıklarına “faydasız” demeye devam edersek onlara haksızlık etmiş olmaz mıyız?

HAKAN KABASAKAL / POPULAR SCIENCE