Galileo, 1638 yılında "İki Yeni Bilimi Konu Alan Diyaloglar" başlıklı bir kitap yayımladı. Bu kitapta nesnelerin neden keyfî büyüklüklerde olamayacağını ortaya koyan bilimcinin açıkladığı üzere, eğer bir nesnenin ölçeği belli bir çarpan oranında büyütülürse, alanı çarpanın karesi oranında ve hacmi de çarpanın küpü oranında değişecekti. Dolayısıyla yapıların mekanik dayanıklılığı söz konusu olduğunda, basit bir geometrik ölçeklemenin işe yaramayacağını ilk fark eden kişilerden biri muhtemelen Galileo idi.

Örneğin King Kong filminde yapılan, bir gorili olduğu gibi geometrik olarak büyütmekten ibarettir. King Kong'un tüm yapısal oranları normal boydaki bir gorilinkinin aynısı olmasına karşın, hayvanın eni, boyu ve yüksekliği 10 kat fazladır. Demek ki ağırlığı yaklaşık 1000 kat artmış, kemiklerinin kesit alanı ise 100 kat artmıştır. Kesit alandaki artışla, kemiğin maruz kalacağı ağırlık basıncındaki artış düşünüldüğünde, King Kong'un o hâliyle aslında ayakta bile duramayacağı tahmin edilebilir. Mitolojik devlerin neden gerçekte var olmadığını, bir hayvan irileştikçe kemiklerin oranlarının aynı kalamayacağını Galileo anlamıştı. Yine de Jonathan Swift'in neredeyse 100 yıl sonra yayımlanan 1726 tarihli romanında, 12 kat ufak insanlar diyarı Lilliput'un ve 12 kat iri insanlar diyarı Brobdingnag'ın sakinlerinin vücut oranları konusunda, Gulliver'in aklında herhangi bir soru işareti uyanmışa benzemiyordu.

Dinozorların Keşfi

Galileo'nun Kare-Küp Yasası'nın yayımlanmasından 200 yıl kadar sonra, İngiliz bilimci Richard Owen, toprağın derinliklerinden çıkarılan bazı kalıntıların, yaşayan tüm canlılardan daha farklı bir canlı çeşidine ait olduğunu fark etti. "Dinozor" adını verdiği bu devler, acaba nasıl olmuştu da King Kong'un yazgısından kaçabilmişti?

Geç Triyas'a kadar aslında dinozorlar günümüzün en büyük memelilerinden daha büyük değildi; ama 200 milyon yıl kadar önce başlayan Jurasik dönem itibariyle devlere dönüşmeye başladılar. Bunu başarabilmelerini sağlayan etkenlerin kemik yapıları ve beslenme alışkanlıkları olduğu düşünülüyor. Çiğnemeden yutarak midelerini hızlı biçimde doldurmaya başlayan türlerin diş ve çene kası kullanmadıklarından hafif olan başlarını daha uzun boyunlar üzerinde taşıyabilmelerinin de olanak kazandığı sanılıyor.

Kemik yapılarına gelirsek, yüzyıllardır biliyoruz ki kuşların kemikleri memelilerin kemiklerinden daha farklı bir yapı sergiliyor. Memeli iskeletini oluşturan kemiklerin içi kemik iliği ile doludur. Kuşların kemiklerinin içi ise boştur; yani çoğu kuşunki böyledir. Sağlamlıklarını ise büyük ölçüde trabekül adı verilen ve içten destek sağlayan payandalara borçlulardır. Boşluklu kemiklerin bazılarında, oyuklar akciğerlere bağlı hava kesesi uzantıları içerir ve bu nedenle kemiklerin pnömatik olduğu söylenir. Böylece kuş, hızlıca ve kolayca uçmak için gereken oksijeni elde eder. 29 şubede incelenen 9.000 farklı kuş türü içinde, ilikli kemiklere sahip olan kuşlar arasında devekuşu, emu, tepeli devekuşu, amerikan devekuşu, kivi, moa, filkuşu ile penguen, dalgıçkuşu ve batağan sayılabilir. Bu azınlık ile çoğunlukta olan iliksiz kemiklere sahip kuşların ortak atası olan dinozorun kemik yapısı da boşlukluydu.

Peki acaba bu tür boşluklu ve hatta pnömatik yani içinde hava dolaştırabilir bir kemik yapısına memelilerde rastlanabilir mi? Evet, örneğin insan yüzündede pnömatik kemikler vardır; içerdikleri boşluklara da "sinüs" adı verilir. Sinüslerimizin görevleri arasında havanın akciğerlere gönderilmeden önce uygun sıcaklığa ve temizliğe yaklaştırılması ile ses rezonansının sağlanması sayılabilir. Omurgalarında yani kafatası dışında pnömatik kemik bulunan en eski dinozor örnekleri Zoropodomorf (İng. Sauropodomorph) grubundandır; tam olarak belirtmek gerekirse, Thecodontosaurus caducus ve teropod Coelophysis bauri türleridir. Zoropodlar, en uzun boyunlu dinozorlar arasında olup, boyunlarında boşluklu kemiklere sahip olmaları akla gayet yatkındır: Ağır kemiklerin yol açabileceği boyun ağrısını bertaraf etmiş ve oksijenin vücutta daha rahat gezinmesini sağlamış olmalıdır.

Boşluklu Kemiklerin Ağırlığı ve Sağlamlığı

Yeri gelmişken, konuyla ilgili bir çalışmadan çıkan önemli bir sonuca da değinelim. Kuş kemiklerinin yapısal incelemesi sonucunda boşluklu olduğunun anlaşılması oldukça eskiye dayanıyor; fakat toplam vücut kütlesine katkı açısından bakıldığında, memeliler ile kuşlar arasında pek fark olmamasının da açıklanması gerekir. Massachusetts Üniversitesi Amherst Yerleşkesi bilimcilerinden biri tarafından 2010 yılında yayımlanan makalede, iliksiz kemiğe sahip iskeletleri oluşturan malzemenin özellikleri ortaya kondu. Elizabeth Dumont'un ötücü kuşlar, kemirgenler ve yarasalar üzerinde gerçekleştirdiği araştırma sonucunda, ağırlıkları aynı olan bir kuş ile bir kemirgenin iskelet ağırlıkları arasında pek bir fark olmadığı, çünkü incelenen çoğu kuş kemiğinin, incelenen çoğu memeli kemiğinden daha yüksek yoğunluklu olduğu görüldü.

Proceedings of the Royal Society B dergisinde yayımlanan makalede, kuşlarda, kemirgenlerde ve yarasalarda birbirlerine karşılık gelen kemiklerin kütle ve hacimlerini ölçtüğünü belirten bilimci, yoğunluk sıralamasının her kemik için aynı olmadığını, fakat ağırlıklı ortalamaya bakıldığında en yoğun kemiklerin kuşlarda olduğu çıkarımının yapılabileceğini, ikinci sırada ise yarasanın geldiğini ifade etti.

Yoğunluk, birim hacim başına kütlenin ölçüsünü verir. Yoğun kemikler, güçlü kemikler anlamına gelir; tıpkı titanyumdan yapılan bir kürdanın, ahşap bir çubuktan daha sağlam olması gibi, kuş kemikleri de daha ince, hafif ve sağlamdır.