Mikroskop insanlığın kaderini nasıl değiştirdi?

Prof. Dr. İbrahim Ortaş (25. 10. 2020) Adana - Eğer Mikroskop Keşfedilmemiş Olsaydı Bugün Korona Virüs Salgını Konusunu Nasıl Konuşuyor ve Analiz Ediliyor Olurduk?
 
- Mercek ve mikroskop biyoloji ve mikrobiyoloji biliminin, teleskop ise uzay bilimi çalışmalarının önünü açarak sağlığımız ve uzay teknolojilerinin olanakları ile yaşamımızı kolaylaştırmış oldular.
 
- Mercek İnsanın Doğal Yollarla Göremediği (Çıplak gözle görmediği) Gerçeklerin Görmesini Sağladı

17. yüzyıla kadar çıplak gözle görülmeyecek kadar küçük, boyutları 0,1-10 nm arasında değişen varlıklar ve mikroorganizmalar ve neden oldukları hastalıklar da hiç bilinmiyordu.

İnsan gözünün en fazla ne kadar uzağı görebileceği hep merak konusu olup, sağlıklı bir göz en fazla 10-15 km uzağı görebilirmiş. Daha uzaktaki cisimler ise ancak dürbün/ teleskop sayesinde gözlenebilmektedir.

İnsan gözü yakın mesafe olarak da en çok 200-300 mikrometreden daha büyük objeleri görebilir durumda olup bu sınırlar altındaki nesneler ancak mikroskop yardımı ile görülebilmektedir. Bu nedenle, mikropları ve uzaydaki gezegenleri görmek bilgi edinmek için özel ve büyütücü aletler geliştirmek ve kullanmak zorundayız. Bu bağlamda bilim ve teknoloji insanın dünyayı mikro ve makro düzeyde anlama olanağına kavuşturmuştur.
 
Mikroskopun Tarihsel Gelişimi ve Bilime Katkısı
Romalılar doğadaki bazı camsı minerallerin mercek etkisi ile kuru otları yaktığını ve büyüteç etkisi gösterdiğini keşfetmişler ve çeşitli deneyler de yapmışlardı (https://www.microscopeworld.com/t-history.aspx).

MS 100. yıllarda da ilk defa cam üretmişler, ortası kalın ve kenarları ince camları bir objeye tutuklarında objenin daha büyük görüldüğünü görmüşlerdi. Bu camları belirli bir yere tutarak güneş ışınlarının odaklanması ile ateş yakmayı başarmışlardı.

Mikroskopun (yunanca micro küçük ve scopein = görmek kelimelerinden türetilmiştir) başlangıcını oluşturan ilk basit büyüteç bilgisinden yola çıkarak Roger Bacon’un (1214-1294) ilk mikroskobu yaptığı ve bazı objelerin incelendiği bilinmektedir.

1500’li yıllara kadar büyütme kapasiteleri ancak 10 x ile 20 x arasında idi. Hollandalı gözlükçü Zacharias Janssen 1590 yılında, birkaç merceği bir tüpe yerleştirip basit bir büyüteç yapmayı başararak bazı objeleri 50 x ve 100 x büyütmeyle görebildi. Aynı dönemde Janssen ve oğlu Cornelius Drebbel ve Hans (1590-1610) geliştirdikleri mikroskopla (basit ışık mikroskobu) cisimleri daha büyük görmeyi sağladılar. Bu basit bir gelişme değil, belki de birçok bilimsel önemli gelişmenin kapısını aralayan bir gelişmeydi.
 
Dünyanın yuvarlak olup olmadığı konusunda Vatikan ile tartışma içinde olan İtalyan Galileo Galilei, 1610 yılında,  bir tüp içine yerleştirdiği bir seri mercekle, 30 katı daha fazla büyütme gücü olan bir teleskopla gökyüzünü gözlemeye başladı.

Aynı şekilde everenin merkezinin dünya değil güneş sistemi olduğunu savunan ve gezegenleri izlemeye çalışan Johannes Kepler, 1611'de, iki mercekten oluşan başka bir büyüteç geliştirmiştir. Petrus Borellus (1620-1689), İngiliz fizikçi Robert Hooke (1635-1703) yaptığı (200x) büyütmeli büyüteçle uzakları daha iyi görebildiğini açıklamışlardı.

Hooke 1665 tarihli Micrographia adlı yayınında yer alan birçok mikroskop dokümantasyonundan birinde şişe mantarından aldığı kesitte gözlediği küçük odacıkları "hücreler" olarak tanımlamıştır. Aynı eserinde yüksek organizmaların ve flamentöz mantarların mikroskobik görünümlerini 200x büyütmeli mikroskopta çizerek bilimsel gelişmelere yol açan bilgiler vermiştir.

İngiliz botanikçi Nehemiah Grew (1641-1712) geliştirdikleri 200x büyütmeli aletle bitkileri incelediklerini açıklamıştır. Aynı dönemlerde mikroskobun da babası olarak anılan girişimci tüccar ve amatör bir mercek yapımcısı Hollandalı Antonj van Leeuwenhoek (1632-1723) 300x’den daha büyük büyütmeli mikroskop üreterek tükürük, biber infüsyonu, mantar, yaprak, vs. maddeleri ve bunlarda bulunan mikropları izlemiş, şekil ve hareketlerini çizerek araştırıcılara o zamana kadar bilinmeyen oranda bilgi sunmuştur.

Araştırmaları arasında, kanal sularında protozoa, bir gece bekletilmiş yağmur sularında bakteri, diş kiri, biber dekoksiyonu, mantar, yaprak, salamander,  idrar, gaita, vs. materyaller de vardı. van Leeuwenhoek 1676 yılında iki metal arasına yerleştirilmiş bikonveks mercekten oluşan büyütme aleti ile mikroskobik canlılardan bakteri, maya, bazı küçük hayvansı organizmalar ve kan hücrelerini incelemiş ve haklarında geniş bilgi vermeyi başarmıştır.

Çalışmaları ve çizdiği biyolojik organizmalar ile ilgili hazırladığı 200'den fazla mektubunu Londra'daki "Phylosophical Transaction of the Royal Society" ye göndermiştir. İngilizce olarak yayımlanan bilimsel bilgi biyoloji ve sağlık bilimi açısından son derece önemliydi. İnsanlar ilk defa gözle görülmeyen canlıların varlığı ve şekilleri hakkında bilgi sahibi oluyorlardı.

İlk defa Athanasius Kircher (1602-1680), 32 defa büyütebilen mikroskop yardımı ile vebalı hastaların kanında bazı kurtçukları gördüğünü belirtmiştir. İtalyan Histoloji bilgini Marcello Malpighi (1628-1694), basit bir mikroskop yardımı ile akciğer dokusunu inceleyerek histoloji konusunda ciddi bilgiler oluşturmuştur. Jan Swanmmerdan 1658'de alyuvarları ve Pierre Borrel (1620-1671) bakterileri mikroskopta görebildiklerini belirtmişlerdir.

İlk olarak bakterileri görüp şekil ve hareketlerini izlemiş ve şekillerini çizmiş van Leeuwenhoek bakterileri yüksek ısıya tutarak değişimlerini ve bakteri örneklerini sirke ile muamele ettiğinde bakterilerin öldüklerini de gözlemlemişti. Sirkenin mikropları öldürdüğü bilgisinin Avrupa’da veba ve salgın hastalıklarla mücadelede kullanıldığı belirtilmektedir. Salgınlarda ölen insanların elbiselerini çalan hırsızların daha sonra sirke ile ağızlarını çalkalamaları sonrası hastalığa yakalanmamasının fark edilmesinden sonra sirke pratikte dezenfekte olarak kullanılır oldu.

Huygens (1684) iki mercekli okülerli mikroskopu geliştirmiştir. Chester Moor Hall ve John Dalland 1773'de, birbirlerinden bağımsız olarak, dispersiyonu düzelten mercekler geliştirdiklerini açıklamışlardır.  Daha sonra A. Abbe ve Carl Zeiss (1816-1866) ve İngiliz Joseph Jackson Lister, 1826-1830 yılları arasındaki çalışmaları ile modern mikroskobun prensiplerini apokromatik mercek sistemini ortaya koymuşlardır. Andrew Ross (1798-1853) 1843'de binoküler mikroskobu üretmiş,  J.J. Woodvard 1883-1884'de, mikroskopta fotoğraf çekmeyi başarmıştır.

Günümüzde milyonlarca mikroskobun sağlık bilimi ve gıda sektöründe önemli görevler üstlendiği biliniyor. 1900’li yılların başında fizik bilimindeki gelişmeler, özellikle de uzay çalışmaları ve askeri teknolojide yetersizliği anlaşılan (kısıtlılığı beliren) mercek çalışmalarına önem verilmiştir.  Radyoaktivitenin keşfi, tomografi ve uzay çalışmaları mercek ve teleskop konusundaki çalışmalara hız verilmesini sağlamıştır.  
 
Belirli Alanlardaki Bilimsel Gelişmeler Diğer Bilimsel Alanlardaki Gelişmeleri Tetikledi.
Biyoloji biliminde özellikle de mikrobiyoloji ve hücre bilimindeki çalışmalar daha yüksek büyütme özelliği ve çözünürlüğü olan mikroskopların ortaya çıkması ile gelişmiştir. Max Knoll ve Ernst Ruska, 1931 ve 1933 yılları arasında ilk elektron mikroskobunu yapmışlardır. Ernst Ruska elektron mikroskop konusundaki çalışmaları ile 1986 yılında Nobel fizik ödülüne layık görülmüştür.
Elektron mikroskoplar günümüzde hücre çalışmaları, her türlü mikroorganizma ve bazı malzemelerin fiziksel ve kimyasal yapılarının detaylı ve ince yapılarını incelemek amacıyla kullanılmaktadır. Jeoloji, toprak biliminde, maden, adli tıp çalışmalarında elektro mikroskop sıkça kullanılmaktadır.
 
Mikroskop İnsanlığın Kaderini Nasıl Değiştirdi?
1900’lü yıllara kadar dünyanın nüfusu çok fazla artmadı, ancak biyoloji ve bioteknolojideki de gelişmelerle birlikte tıp biliminin de ilerlemesi ile özellikle de mikrobik hastalıkların penisilin, antibiyotik, aşı sayesinde kontrol altına alınması ile nüfus her 50 yılda ikiye katlanarak gelişmektedir.  Bilim karşılaştığı sorunları bilimsel yöntemler ile çözmeye çalışmaktadır. Bilimde “Sorun varsa çözümü de vardır” ilkesi ve yol göstericiliğinde çalışılmaktadır.

Bilim tarihine adını altın harflerle yazılan Fransız kimyacı Louis Pasteur, araştırdığı şarbon, tavuk kolerası ve kuduz gibi hastalıklar; bağışıklık mekanizması ve aşı hazırlama tekniklerinin tümünü ancak mikroskopta mikroorganizmaları tespit ederek geliştirmiştir. Mikroskop keşfedilmemiş olsaydı bu canlılar izole edilmemiş ve dolayısıyla serum üzerinde çalışma yapılamazdı.

Temel bilimlerin fizik, kimya alanında eğitim almış ve mikrobiyoloji çalışan mikrobiyolog Pasteur, bugün afiyetle yediğimiz ve içtiğimiz yoğurt, peynir, kefir, turşu ve mayalı içeceklerin mayalar tarafından olgunlaştığını deneylerle ispatladı. Kendi adıyla anılan, bilimsel bilgilerin ışığında şarap, bira, süt, meyve suyu vb. gibi mayalanan sıvıların uzun süre bozulmadan saklanmasını sağlayan "pastörizasyon" adlı konserve yöntemi ve tekniğini geliştirdi.

Pasteur mayalanmanın ve bulaşıcı hastalıkların yayılmasında mikroorganizmaların rol oynadığını kanıtladı ve o zamana kadar yaygın görüş olarak kabul gören kendiliğinden türeme teorisi böylece çürütülmüş oldu. Yani sebep- sonuç ilişkisi içinde hiçbir şey yoktan var olmaz, var iken de yok olmaz ilkesini (ilklerini) açık bir şekilde bilimsel olarak ispatlayarak bilimsel gelişmelerde doğanın yasalarının önemini ortaya koymuştur. .
Kuduz ve şarbon aşılarını ilk defa insan üzerinde deneyen Pasteur o aşamadan sonra insanlığın kaderini değiştirmiştir.

Mikroorganizmaların hastalıklara neden olduğunun anlaşılması ile aşılarının geliştirilebileceği anlaşılmış olup bugün birçok hastalığa neden olan mikroorganizmalara karşı aşılar üretilmektedir. Pasteur ’ün cesaret verici aşı deneyinin başarılı olması ile adeta insanlığın mikroplardan kaynakların hastalıklar ve ölümlerin ortadan kaldırılması ile yaşamsal kaderi temelden değişmiş oldu.     
 
Bilimsel Bilgi ve Teknoloji Sayesinde Dünyayı Daha İyi Anlıyor, Sorunları Daha Kısa Sürede Çözüyoruz.
 17 yy. dan günümüze kadar insanlığın keşfedip geliştirdiği mercek yasası ve mercekler, ışık mikroskobu, elektron mikroskop, dürbün ve teleskoplar ihtiyaca bağlı olarak insanın, merak, gözlem ve aklını kullanarak başlattığı araştırmalar ile bugün yaşamsal birçok sorunumuza çözüm üretmede etkili olmuşlardır. Mikroskop sağlık alanında yeni ufuklar ve araştırmaların kapısını araladı. İnsan sağlığı çoğunlukla bugün mikroskoplar sayesinde varlığını öğrendiğimiz çok farklı mikroorganizmaların tanınması sayesinde kontrol edilmiş ve gerekli önlemlerin geliştirilmesiyle de insan ömrü uzamıştır.  

21 yy’in ilk çeyreğinde geçmişte yaşanmış virüs hastalıklarından farklı olarak Dünyaya aynı anda hızla yayılan Kovid-19 salgınını durduracak aşıyı üretmek amacıyla son derece gelişmiş laboratuvarlar son 6 aydır harıl harıl çalışmaktadırlar. Günümüzde zamana karşı bir yarışla sürdürülen korona aşısı ve ilacı çalışmalarının en kısa sürede insanların yararına sunulacağı umulmaktadır. Nanometre büyüklüğündeki virüsün normal ışık mikroskobu ile teşhisi ve sonra izolasyonu yapılamayacağı için elektron mikroskobuna hem sahip, hem de hakim olan (yetişmiş kullanıcıları olan) ülkeler ancak bu aşıyı yapmayı başarabileceklerdir.

Ayrıca virüsleri saflaştırma tekniğine sahip laboratuvarların olması gerekir. Tabii öncelikle ileri derecede geliştirilmiş ve korona virüsleri ayrıt edecek elişim mikroskop sahip olmak gerekiyor ki mikropları izole etsin ve onun aşısı ve ilacını bulsun. Elektro mikroskop olmasaydı herhalde insanlık bugün virüs kaynaklı hastalığı yenmek için, eskiden olduğu gibi, yanlış bir şekilde, hastaları ya hayvan derisine yatıracak, ya üzerine kurşun dökecek ya da burnunun dibinde bazı otları yakarak hastalığı yenmeye çalışacaktı.

Bugün mikroskop ve teleskop sayesinde 10⁺²⁷ ile 10^-27 aralığındaki geniş bir alanda en küçük canlıdan evrenin derinliklerine kadar bilgi sahibi olabilmekteyiz. Ancak bu geniş alanda bilgi edinmek ilgili toplumun yetiştirdiği uzman kişilerin geniş temel bilimler ve matematiksel bilgi birikimleri ile sonuçları analiz etme kapasiteleri ve becerileri arasında ciddi bir ilişki bulunmaktadır. Bugün yaşadığımız Covit-19 sürecinde hem mikroskobun, hem de özelinde onu kullanıp doğru değerlendirmesini bilen bilim adamlarının önemi daha iyi anlaşılmıştır.

Milyonlarca insanın ölümüne neden olan hastalıkların ilaç ve aşılarını bulan bilim insanlarının kıymeti bir kez daha iyi anlaşılmış ve saygıyla takdir edilmektedir. Bu gerçeğin ışığında, ülkemiz üniversiteleri ve bilim kuruluşlarının bu süreci iyi değerlendirip hem genç nesillerimize, hem dünyaya örnek olacak şekilde çağımıza ve insanlığa katı sunmalarını canı gönülden dilerim. Tabii öncelikle temel bilimlerin ve temel araştırmaların öneminin bütünlüklü olarak anlaşılması ile başarı sağlanabilir.
 
Kaynaklar:
George Sarton, Bilim Tarihinde Yöntem, Doruk yayınları
Bilim Tarihi’ne Giriş, Sevim Tekeli vg, Nobel yayınları
Bilim Tarihi, Cemal Yıldırım, Remzi yayınları
C. A. Ronan; Bilim Tarihi, Dünya Kültürlerinde Bilimin Tarihi ve Gelişmesi, TÜBİTAK Yayınları, 2003,
Ankara http://www.mikrobiyoloji.org/TR/Genel/BelgeGoster.aspx?F6E10F8892433CFFAAF6AA849816B2EF50E54D47BA0F0A73
http://www.mikrobiyoloji.org/TR/Genel/BelgeKardes.aspx?F6E10F8892433CFFA79D6F5E6C1B43FFB4D4840AE4FCEEB1
https://www.microscopeworld.com/t-history.aspx
https://www.microscopemaster.com/cell-theory.html

Prof. Dr. İbrahim Ortaş  / Çukurova Üniversitesi
İletişim: [email protected]