Mikroplar, üzerlerine bastığımızda ezilip ölür mü; yoksa bundan sağ çıkmayı başarabilir mi?

Virüsler, bakteriler ve mikropların her yerde olduğunu biliyoruz. Peki ama biz hareket ederken onlara ne oluyor? Taşlar gibi bazı şeyler biz üzerlerine bastığımızda şekillerini korur ve neredeyse etkilenmez. Meyveler veya sünger gibi daha yumuşak olan şeyler ise ezilerek şekillerini kaybeder. Peki ama bakterilerin üzerine bastığımızda ne olur?

Bu soruyu cevaplamak için, öncelikle bir şeyin üzerine bastığınızda ne olduğunu düşünmemiz gerekir. Bir nesneyi her ittiğinizde veya çektiğinizde, ona bir kuvvet uygularsınız. Bundan sonra ne olacağı, uyguladığınız kuvvete ve nesnenin özelliklerine bağlıdır.

Adımınızın uyguladığı kuvvet, temel olarak vücut ağırlığınızdan gelir. Bu kuvvetin ayağınızda dağıldığı ve basınç oluşturduğu alan da önemlidir. Bu alanın etkili olmasından dolayı kar üzerinde yürümek için özel ayakkabılar kullanabilir ancak normal ayakkabılarla yürümeye çalıştığınızda karın içine batarsınız.

Güç ve basınç

Uygulanan basıncı hesaplamak için, uygulanan kuvveti, kuvvetin uygulandığı alana bölmeniz gerekir. Örneğin, eğer ayakkabınızın tabanı 18 santimetreyse ve 50 kilogram ağırlığındaysanız, sadece o ayağınızın üzerinde durduğunuzda yaklaşık olarak santimetrekare başına 280 gramlık bir kuvvet uygularsınız. Karşılaştırmak için, deniz seviyesindeki atmosfer basıncı santimetrekare başına 1.033 gramdır. Yani, Dünya üzerindeki atmosfer, ayağınızdan çok daha yüksek bir basınç uygular. Ancak vücudumuzun iç basıncı dolayısıyla bunu hissetmeyiz.

Gelelim bakterilere...

Bakteriler, kürelerden çubuklara ve spirallere kadar değişen farklı şekillere sahiptir. Bakteri hücrelerinin jel benzeri iç kısımlarını çevreden koruyan duvarları vardır. Bilim insanları, yüksek basıncın bakterileri öldürüp öldüremeyeceğini bulmak da dahil olmak üzere çeşitli nedenlerle bakteri hücre duvarlarının gücünü inceleyen pek çok araştırma yaptılar. Örneğin gıda endüstrisindeki insanlar, süt gibi gıdaları tüketim için güvenli hale getirmek amacıyla yüksek basınç kullanırlar.

Bakteri hücre duvarlarının dayanıklılığını belirlemek için araştırmacılar, bir nesnenin kırılmadan önce dayanabileceği maksimum basınç olan azami gerilme kuvvetini ölçmek amacıyla çeşitli araçlar kullanırlar. Bu, örneğin, maddelerin kapalı bir kaba koyulması ve patlayana kadar basıncın hızla düşürülmesiyle yapılabilir. 1985 yılında yapılan bir araştırma, Salmonella bakterisini patlatmanın santimetrekare başına yaklaşık 26787 gramlık bir kuvvet gerekeceğini buldu ve daha sonraki deneyler, yaygın toprak bakterisi Bacillus subtilis’in patlaması için santimetrekare başına yaklaşık 33930 gram gerektireceğini gösterdi. Bu, spor ayakkabınızın kaldırımda ve herhangi bir mikrop üzerinde oluşturacağı baskıdan 400 ila 500 kat daha fazladır. Yani, eğer aynı hücre duvarı gücüne sahip ancak devasa bir bakteri olsaydı, üzerinde yüzlerce insan rahatlıkla gezebilirdi ve onlara bir şey olmazdı.

Bir diğer detay ise bakterilerin gerçekten çok küçük olması. Ortalama bir bakteri, bir iğnenin ucundan yaklaşık 100 kat daha küçüktür. Bu yüzden rahatlıkla cildimizdeki ve ayakkabı tabanlarındaki küçük olukların içine yerleşerek basınçtan kurtulabilirler. Yani, tam olarak nerede olduğunu bildiğiniz yalnız bir bakterinin üzerine basmaya çalışsanız, bu bakteriye bastığınızdan emin olmanız bile kolay değildir. Bir şekilde bakterinin üzerine mükemmel bir şekilde bastığımız durumda bile oluşturduğumuz basıncı önemli ölçüde arttırmamız gerekiyor.

Bu amaçla kullanılabilecek teorik bir yöntem, ayakkabınızın tabanını düzden çok sivri hale getirmek, noktanın alt kısmının çapı bir toplu iğnenin ucu kadar geniş olacak şekilde değiştirmek olabilir. Bu ayakkabılarla yürümek imkansız olsa da, 50 kiloluk bir kişinin santimetrekare başına yaklaşık 100 milyon kilogramlık bir basınç uygulardı. Bu, bilinen herhangi bir bakteriyi parçalamak için yeterlidir.

İnsanlar bunu gerçekten yapamazken, bazı böcekler benzer bir yöntem kullanabiliyor. Ağustos böceği kanatları iğne gibi görünen küçük moleküler yapılara sahiptir. Bu iğne benzeri yapılar sadece nanometre boyutunda, çoğu bakteriden bin kat daha küçüktür ve nanoçubuk olarak adlandırılır.

Bir bakteri ağustosböceği kanadının yüzeyine konduğunda, yüzeye yapışmasına yardımcı olan özel kimyasallar üretir. Bakteri bölündüğünde, yeni hücrelerin birbirinden ayrılmasını sağlayan küçük kuvvetler üretir. Bu küçük kuvvetler, ağustosböceği kanadındaki nanoçubuklara doğru ittiklerinde bakterileri delip öldüren muazzam basınçlara dönüşürler.

Ağustos böcekleri, yusufçuklar ve diğer birçok uçan böcek, doğal olarak bakteri öldürücü olan benzer kanat yüzeylerine sahiptir. Biyomühendisler doğadan ilham alıyor ve benzer şekilde bakterileri öldüren iğne benzeri yapılara sahip yüzeyler yapmaya çalışıyor.