Kategoriler
Bilim & İnsan

Mavi doğada neden oldukça nadirdir?

Doğada mavi renk neden nadir bulunur? Doğada hemen her renkten bir hayvan görebilirsiniz. Ancak hayvanlar mavi değildir. Hayvanların rengi pigmentlerden yani renkli kimyasallar olan özel hücrelerden geliyor. Örneğin flamingolar aslında gridir ancak yedikleri kabuklulardan gelen pigment ile pembeye dönerler. Çoğu sarı, kırmızı, kahverengi ve turuncu hayvan rengini bu yolla alıyor. Ancak mavi renkli hayvan neredeyse yoktur. Dahası, mavi görünen çoğu hayvan aslında bizi aldatır. Çoğu mavi hayvan, mavi görünmek için pigmentleri değil fiziksel yapıları kullanarak ışık oyunuyla gözlerimizi kandırıyor.

Sahte maviyi oluşturmak

"Sahte" mavinin ardındaki mikroskobik yapılar akıllıca bir mühendislik örneği.
"Sahte" mavinin ardındaki mikroskobik yapılar akıllıca bir mühendislik örneği.

Mavi göründüğünü sandığınız hayvanların çoğu gerçekte mavi değiller. İnsanlar ışığın yalnızca görünür spektrum denilen parçasını algılar. Elektromanyetik dalga boylarından oluşan dar bir kısım. Renk bu spektrumdaki farklı dalga boyundaki ışıklardır. Dünyada gördüğümüz tüm renkler görünür spektrumda yer alıyor.

Örneğin, mavi morfo kelebeği aslında mavi değildir; kanat pullarının ışığı yansıtma biçimi nedeniyle mavi görünüyor. Bir prizmanın gelen ışığı dalga boylarına ayırarak yansıtması gibi, mavi morfo kelebeğinin kanadındaki mikroskobik yapılar diğer renkleri geçirirken yalnızca maviyi yansıtıyor. Biz de hayvanı ondan yansıyan ışığın rengiyle görüyoruz. Tıpkı diğer her görüntüde olduğu gibi.

Bir hayvandaki mavi rengin "sahte" olduğunu görüş açınızı değiştirerek anlayabilirsiniz. Kelebek yanar döner görünmeye başlayacaktır. Dahası, bu mavi renk kanadın yapısına bağlı olduğundan, kanada alkol gibi bir şey dökmek yapıları bozarak genel rengi değiştirir. Bu arada morfo kelebeğinin kanadı su geçirmez olduğundan yağmurda rengi değişmiyor.

Mavi alakarganın tüyleri gerçekte kahverengidir.
Mavi alakarganın tüyleri gerçekte kahverengidir.

Doğada birçok hayvan bizi mavi rengiyle aldatırken fiziği kullanıyor. Örneğin aslında mavi tüylü kuş yoktur. Mavi görünen tüm kuşların tüyü, yalnızca mavi ışığı yansıtan bir fiziksel yapıya sahip. Kuşlar gibi neredeyse tüm balıklar da canlı mavi renklerini ışık saçılımından alıyor. Buna tutarlı saçılma denir.

Peki kimler gerçekten mavi? Mavi olarak algıladığınız hayvanların %1'inden azında mavi pigment vardır. Gerçek mavi bu nedenle doğada çok nadirdir. Nessaea kelebeği dünyada gerçek mavi pigmente sahip olduğu bilinen çok az hayvandan biri. Mavi zehirli ok kurbağası mavi pigment taşıdığı bilinen bir omurgalı (Ayrıca dünyanın en zehirli ikinci hayvanı). Mavi bitkiler de çok azdır.

İLGİLİ:  İngiltere'nin Lake District Milli Parkı ve gezilecek yerleri

Peki bazı hayvanlar neden mavi görünmek istiyor? Teoriler arasında yırtıcılara zehirli olduklarını göstermek istemeleri var. Diğer bir neden karşı cinsi etkilemek olabilir. Mavi pigment çok nadir olduğundan, mavi renkte görünmenin yolunu bulmak sizi rakiplerinizden öne çıkarır. Mavi pigmentin nadirliği yalnızca hayvanlarla sınırlı değil. Mavi yiyecek yoktur. Çiçeklerin %10'dan azı mavidir. Çoğu insanın mavi olduğunu düşündüğü gökyüzü ve deniz de benzer bir ışık saçılmasıdır.

Mavi pigment doğada neden azdır?

ışık renk dalgaboyu
Yanıt ışığın enerjisi ve rengi ile biyoloji arasındaki ilişkide gizli.

Kuşlar, böcekler, çiçekler, deniz canlıları ve hatta bazı insanların gözleri mavi görünür. Ancak canlılar için mavi rengi oluşturmak aslında oldukça zor. Bir molekülün rengi, yansıttığı renkten gelir. Eğer çoğunlukla kızılı yansıtıyorsa kızıl, her şeyi yansıtıyorsa beyaz veya hiçbir şeyi yansıtmıyorsa siyah görünür. Mavi pigmentin ise biraz derin bir sorunu var.

Bir molekül atomlardan ve genelde temel durumdaki elektronlardan oluşur. Elektronlar ışık gibi enerji yüklü fotonlara maruz kaldığında temel durumdan uyarılmış duruma geçer. Fiziğe göre, alınan enerji az veya çoksa molekül fotonu yani ışığı geri yansıtır. Tam doğru miktarda olduğunda ise elektron ışığı emer. Moleküllerin bu nedenle farklı enerji düzeyleri var ve farklı enerjideki fotonlar bu nedenle farklı renkte görünüyorlar.

En yüksek enerjili ışığın dalga boyu düşüktür ve mavidir. En düşük enerjili ışıksa yüksek dalga boyludur ve kızıldır. Molekülün biçimi de önemlidir çünkü bahsedilen enerji düzeylerini moleküldeki bu yapılar belirliyor. Eğer elektron yalnızca yüksek enerjiyle uyarılabiliyorsa o zaman mavi ışığı emecektir. Düşük enerjiyle uyarılıyorsa tam tersine kızılı emecektir. Görünüşe göre yaşam için mavi rengi emen ve kızılı yansıtan moleküller oluşturmak daha kolay.

Mavi kayalar ve mineraller biraz daha özeller. Taşıdıkları karmaşık kristal yapılar ve metal ile kobalt gibi metaller mavi görünmelerini sağlıyor. Ancak kobalt gibi metaller canlılarda yoğun miktarda bulunamaz çünkü kobaltla dolu hücreler ölür. Yaşam bu yüzden mavi renk için karbonu seçti. Karbon tabanlı maviye sahip olmak bir canlının zehirlenmeden mavi görünmesinin tek yolu.

İLGİLİ:  Fosil ve kayaçların yaşı nasıl bulunuyor: Radyometrik tarihleme

Ancak bunun için karbonların oldukça karmaşık olması gerekiyor. Karbonlar ancak uzun zincirler halinde belirli düzende dizilirse elektronlar zincir boyunca hareket edebilir. Buna bağ konjugasyonu deniyor ve bağ konjugasyonu arttıkça elektronun enerji düzeyleri için gereken enerji miktarı azalır. Yani elektron daha az enerjiyle uyarılabilir ve böylece molekül daha düşük enerjili kızıl fotonları emerken mavi fotonları yansıtır.

Yani bir molekülde ne kadar konjugasyon varsa molekül ve canlı o denli mavi görünecektir. Buradaki sorun bu tür molekülleri kullanma zorluğunda. Bu sınıftaki moleküller garip biçimlidir ve büyüktürler. Ayrıca elektron enerji durumları arasındaki boşluk kısadır ve bu da moleküllerin serbest hareket eden diğer moleküllerle kolay etkileşime girmesine ve konjugasyonu dağıtarak mavi pigmentin bozulmasına neden olur. Mavi pigmenti yaratmak ve doğada mavi canlılara rastlamak işte bu yüzden zor.

Hayvanları ve bitkileri mavi yapan nedir?

Mavi alakarga yumurtaları. (Görsel: David Tran, iStockphoto)
Mavi alakarga yumurtaları. (Görsel: David Tran, iStockphoto)

Mavi renk yine de imkansız değil. Hatta bunu karaciğer ve dalakta görebiliriz. Yeşilimsi mavi bir pigment olan biliverdin bu organlardaki bileşiklerin parçalanmasından geliyor. Bilin pigmentleri yeşil, kırmızı, sarı ve mavi gibi her renkte olur. Mavi renkli olan biliverdin saf mavi değil ancak kuş yumurtasını, kelebek kanatlarını veya mercanları mavi yapmaya yeter. Canlılar bu maviyi yalnızca rengi için üretmiyor. Araştırmalar biliverdinin aslında bir atık ürün olduğunu ve aynı zamanda antioksidan görevi gördüğünü gösterdi. Antioksidan molekülü, bazı moleküllerin hücreye ve DNA'ya zarar vermesini önler.

Biliverdin aslında daha da güçlü bir antioksidan olan ve kardiyovasküler sistemi koruyan sarı renkli bilirübine dönüşür. Vücudunu veya kabuğunu maviye boyamak için biliverdin harcayan canlıların sağlığının daha zayıf olduğuna yönelik kanıtlar var. Bulgular yumurtaları mavi olan anne kuşlardan geliyor. Anne kuş teoride daha fazla mavi pigment üreterek bu açığını kapatabilir ancak mavi pigmentlerin fazlası toksik olma özelliğine sahip.

İLGİLİ:  Uluslararası Uzay İstasyonu: Konumu, özellikleri ve fazlası

Bitkilerde mavi pigment ise daha farklı üretiliyor. Bitkilerin mavi pigmenti antosiyanindir. Yine bağ konjugasyonu yoluyla üretilir ancak hayvanlarda olduğu gibi oldukça dengesizdir ve üretilmesi için gereken hücre ortamı özel asitler ve benzer tehlikeli bileşikler gerektirir. Bitkiler bu riskli ortamı hücrelerini boşluklu yaparak ve buradan molekül veya metal ekleme yoluyla hücre pH'sini yöneterek kontrol ediyor.

Canlıları mavi yapmanın protein bazlı yolu da var. Bazı omurgalılar oksijeni kanlarında mavi hemosiyanin ile taşıyor ve bizdeki kırmızı hemoglobine benzerdir. Farkı ise metalinde. Hemoglobinde demir atomları varken hemosiyaninde bakır atomları var. Bu bir kromoprotein ve kanın saf mavi olmasını sağlıyor. Bir başka kromoprotein örneği ıstakoz kabuğu. Istakozlar normalde kırmızı olan iki astaksantin pigmentini alarak birleştiriyor, pigmentleri beta-krustosiyanin proteini ile dış iskelete taşıyor ve kabuğunu koyu maviye boyuyor.

Bu protein, pigmentle zayıf kimyasal bağ oluşturarak konjugasyon görevi görüyor. Bu da elektronların ve normalde kızıl olan astaksantinin durum değiştirmek için gereken enerjisini düşürür ve mavi rengi mümkün kılar. Istakoz kabuğu bu yüzden kızartıldığında kızıla dönüyor çünkü astaksantin ısıyla proteinden ayrılır ve kızıl renk ortaya çıkar. Bu durum yumuşakça ve denizanası için de geçerli. Çoğu canlı bu yüzden mavi rengi karmaşık pigmentlerle üretmek yerine fiziksel yapılarıyla üretme yoluna gidiyor çünkü çok daha kolay ve güvenli.

Güneş ışığı enerjisi, bir pigment molekülünü parçalayarak veya farklılaştırarak rengini değiştirebilir ya da soldurabilir. Ancak renkleri yapısal olarak oluşturmak hem daha kolay hem de bu ihtimali ortadan kaldırıyor.

Hatta sarı ve kızıl pigmentli canlılara bu yüzden daha sık rastlıyoruz. Çünkü yaşam için mavi pigment üretmek zordur. Mavi, pigment büyük toksik moleküller gerektiriyor ve bu molekülleri yönetmek için hücresel boyutta değişiklikler yapılıyor.


Kaynakça ve ek bilgiler:

  • https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28774901/
  • https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/71/7/076401/meta
  • https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17250544/

Yazar Berkay Alpkunt

Coğrafya ve astronomi üzerine geniş kapsamlı içerikler hazırlıyor. Diğer ilgi alanları canlı hayatı, bilim tarihi ve ülkeler olarak sıralanır. Aynı zamanda bağımsız video oyunlarına ilgilidir.