• ÇTL sistemimiz sıfırlandı ve olumlu değişiklikler yapıldı. Detaylar için: TIKLA

Herkesin Bilmesi Gereken Temel Evrimsel Konular

  • Konuyu açan Konuyu açan dderya
  • Açılış tarihi Açılış tarihi
Abiyogenez - 1: Kimyasal Evrim, Canlılık ve Cansızlık Tanımları
(-alıntıdır-)



Evrim Kuramı'nı inceleyen her birey, mutlaka bu araştırmalarının bir noktasında, "en başa gitme" merakımızdan ötürü canlılığın başlangıcına, en başa, ilk canlının oluştuğu noktaya ulaşmış bir vaziyette bulacaktır kendini. Bu noktada kafalar iyice karışacak, evrim tam olarak anlaşılmış olsa bile "ilk canlı"nın nasıl var olabileceği cevapsız kalıyormuş gibi bir yanılgıya düşülecektir. Halbuki bilim, halen üzerinde tartışıyor olmakla birlikte, canlılığın başlangıcı sorusuna oldukça net, en azından bilimsel mantık ve şüphe sınırları dahilinde tatmin edici cevaplar bulmuştur. Bu cevaplar, tam da beklendiği gibi, herhangi bir doğaüstüne işaret etmemekle birlikte, tam tersine yüzyıllardır süregelen "metalaştırma" ve "üstünleştirme" merakımızı yerle bir eden bir şekilde, canlılığı sıradanlaştırmakta ve oldukça basit kavramlardan yola çıkarak açıklamaktadır. Ve hatta artık modern bilim, bu yazı dizimizde de açıklayacağımız üzere, anlaşma kolaylığı amacıyla kullanılan haricinde, bilimsel olarak "canlılık" ve "cansızlık" kavramlarını birbirinden ayırmamakta, bir arada kullanmaktadır. Yani günümüzde artık "canlı" ya da "cansız" diye bir ayrımdan, en azından bilimsel olarak, bahsedilmemektedir. Günlük kullanımda halen belirli tip varlıkları belirtmek amacıyla bu kelimelere yer verilmektedir; ancak ana konu eğer "canlılık kavramı" olacak ise, biyologların çoğu canlılık ile cansızlık arasında bir ayrıma gitmekten uzak durmakta, bu ikisi arasında belirgin bir çizgi olmadığını açıkça ifade etmektedirler. Zaten yazı dizimiz süresince bu gerçekle sizi yüz yüze getireceğiz.


En başından itibaren unutmamak gerekir ki aslında canlılığın başlangıcı, Evrim Kuramı'nın ilgi alanında değildir! Evrim Kuramı, canlılığın "bir şekilde" başlamasından sonra, nasıl çeşitlendiği ile ilgilenmektedir. Canlılığın ilk başlangıcı ile ilgilenen bilim biyokimya ile bu bilim dalının altında yer alan Abiyogenez Kuramı'dır. Dolayısıyla evrimsel biyoloji ile ilgili bir tartışmada, karşınızdaki kişi evrimin canlılığın başlangıcını açıklayamadığını iddia edecek olursa, "Evet, çünkü evrimsel biyolojinin konusu bu değil." demeniz yeterli olacaktır. Bilim, bir bütün olarak, canlılığın cansızlıktan nasıl evrimleştiğini (burada neden "evrimleşmek" dediğimizi izah edeceğiz) gayet net biçimde açıklayabilmektedir. Ancak bununla ilgili bilim dalı evrimsel biyolojinin kendisi değildir.

Elbette ki, Evren'deki her şey gibi, canlılığın başlangıcı da bilimsel bir perspektiften ele alınmalıdır. Zira yine Evren'deki her şey gibi, canlılığın ilkin başlangıcı da doğaüstüne ihtiyaç kalmaksızın, tamamen doğal açıklamalarla izah edilebilmektedir. Biz bu yazı dizimizde, size bu izahlardan günümüzde en güçlüsü olarak karşımıza çıkan Abiyogenez Kuramı'ndan, yani "canlılığın", "cansızlıktan" evrimleşerek başladığını konu edinen kuramdan yola çıkarak açıklamalarda bulunacağız. Yukarıda, canlılığın cansızlıktan "evrimleşmesi" dedik, çünkü gerçekten de evrimsel süreci andıran bir kimyasal evrim süreci söz konusudur. Bu evrim, biyolojik evrim ile birebir aynı olmasa da, aradaki analojileri görmek oldukça kolaydır. Üstelik günümüzde, evrimsel biyoloji o kadar güçlü bir bilim dalı haline gelmiştir ki, birçok diğer bilim dalı gibi biyokimya da evrimsel biyolojiden gücünü alır hale gelmiştir.


Bu yazı dizimizde sizlere insanlar olarak bizlerin "canlılık" dediğimiz olayın, "cansızlık" olarak tabir ettiğimiz formdan nasıl evrimleştiğini açıklamaya çalışacağız. Hemen her şeyi adım adım göstermeye çalışacağız, böylece popüler kültürde ciddi bir biçimde abartılan ve abartılagelmiş olan "canlılık" kavramının, aslında o kadar da özel olmadığını ve cansızlıktan evrimleşmesinin sanıldığı kadar zor bir olay olmadığını göreceksiniz. Bu ilk yazımızda, sizlere doğrudan canlılık ile cansızlık kavramlarının nasıl birbirinden tamamen farksız olduğunu göstereceğiz.



Kavramların gerçek anlamlarını öğrenebilmemiz gerçekten çok önemli, çünkü ne yazık ki eğitim sistemimiz terimleri doğru bir şekilde öğretebilmekten çok çok uzak. Pek çok kavram, eğitim hayatımız boyunca yanlış ve "sınava yönelik" öğretiliyor. Ne var ki bilim, eğitim sistemimizin sandığından ve bildiğinden çok çok ileride. Bu sebeple bazı düzeltmeler yapmamız ve akıllarda oluşturulan bazı anlamsız tabuları kırmamız gerekiyor. Belki de, bu kavramların en başında "canlılık" ile "cansızlık" ayrımı geliyor. Buna Evrim Mekanizmaları ile ilgili yazılarımızda tekrar değineceğiz; esasında orası için ayırdığımız bir açıklamayı, burada, en başından yapmak istiyoruz; çünkü "canlı" ve "cansız" ayrımını anlamak, belki de Biyoloji'yi anlayabilmenin ve Evrimsel Biyoloji'yi kavrayabilmenin başında geliyor. Öyleyse lafı daha fazla uzatmadan başlayalım:



İlk olarak, bilimsel olarak hiçbir şey, esasında, ne "canlı"dır, ne de "cansız"dır. İnsanoğlu, etrafına bakıp varlıkları sınıflandırmak istemiş ve belli başlı özellikler taşıdığı için bazı varlıklara "canlı" demiş, bu özellikleri taşımayan varlıklara ise "cansız" demiştir. İnsanın tanımına göre, bu canlı-cansız farkına sebep olan belli başlı özellikler şöyle sıralanabilir:


  1. Uyarana tepki gösterme
  2. Üreme
  3. Büyüme ve Gelişme
  4. İç Dengeyi Koruma
  5. Belli bir organizasyona sahip olma
  6. Metabolik faaliyetleri gerçekleştirme ve enerji üretme
  7. Adapte olabilme
Eski dönemlere ait kaynaklara göre bu özelliklerin hepsini bir arada bulunduran varlıklar "canlı", bunları bir arada bulundurmayan varlıklar ise "cansız" varlıklardır. Kimi kaynak bunlardan sadece ilk 4'ünü canlılık belirtisi olarak yeterli bulmaktadır ve diğerlerini elemektedir. Ancak uzun on yıllardır (ve hatta geniş skalada yüz yıllardır) bu tanımlama sürekli olarak tartışılmıştır ve hala da, azalmakla birlikte, tartışılmaya devam etmektedir. Çünkü bazı "cansız" olarak görülen varlıklar ciddi biçimde "canlı" gibi gözüken özelliklere sahip olabilmektedir Örneğin virüsler ve priyonlar hakkında keşfettiklerimiz, bu tanım için giderek başa bela bir hal almışlardır. Modern zamanlarda yapılan deneylerle cansızlıktan canlılığın laboratuvar koşullarında yaratılabileceğine dair ilk verileri toplamamızla birlikte de iş, içinden çıkılmaz bir hal almıştır.
Aslında insanlar binlerce yıl öncesinden beri, yukarıda belirttiğimiz özellikleri taşıyan varlıklarda bir "can" (halk arasındaki kullanımı hatırlarsak: insan için "ruh", diğerleri için "can") olması gerektiğini düşünmüştür. Çünkü insanlara göre, bir maddeye böyle bilinçli ya da bilinçli-benzeri davranışları katan şey fizik-üstü bir olay olmalıydı. İlk doğduğu zamanlarda bilimsel çalışmalarda da bu kavramlara yer verilmiş, böylece günümüze kadar gelecek terminoloji, hatalı içerikte de olsa bilime yerleşmiştir.



Halbuki, modern bilim açısından, günlük ağzın aksine bu kavramların (ne "can", ne de "ruh") hiçbir geçerliliği bulunmamaktadır ve hatta bunların gerçek olmadıkları artık bilinmektedir. Biyoloji'nin derinliklerine inen bilim insanları, önce organlarımızı, sonra dokularımızı, sonra hücrelerimizi keşfetmiştir. Buraya kadar her şey "canlı" gözükmektedir ve bu yüzden tanımlamada bir sıkıntı bulunamamıştır. Ancak daha da derinlere indiğimizde, hücrelerin içerisindeki neredeyse her olayı gözlemleyebilir hale geldik. Ve bu boyutta, hücrelerimizin içerisinde faaliyet gösteren yapıları incelediğimizde, bir canlı ile cansızı ayırmanın olanaksız olduğunu fark ettik. Yani hücresel boyuta kadar her şey canlı gibi gözüküyor olsa da, hücre altı boyutta keşfettiğimiz her şeyin, normalde "cansız" olarak nitelediğimiz moleküller ve atomlar yığını olduğunu gördük.


İşte o zaman anlamaya başladık: Gerçekte, Evren'in özünde aradığımız gibi bir canlı-cansız farkı bulunmuyor. Çünkü bu iki kategori de, belli başlı fiziksel ve kimyasal tepkimeler sonucu oluşan ve varlığını sürdüren yapılardır. Bir demir, oksijenin bulunduğu uygun bir ortamda sürekli tepkimeye girerek paslanmaktadır. Aynı oksijen, hücrelerimiz içerisinde bulunan bir diğer kimyasal olan şekerler ile tepkimeye girerek enerji üretimini sağlamakta ve bu, hücrenin "canlılığını" sürdürmektedir. Peki, demiri "cansız", hücreyi "canlı" yapan nedir öyleyse? İnsanlığın uydurduğu tanımlar haricinde, hiçbir şey. İkisi de, sıradan atomlar ve moleküller yığınıdır. Tek fark, bu kimyasal tepkimelerin toplamı, eğer oluşturduğu veya içerisinde bulunduğu varlığa yukarıda sayılan belli başlı özellikleri kazandırıyorsa, o varlık bizim için "canlı" olmaktadır. Bu, insanın kendince uydurduğu asılsız (ancak günlük iletişimde işe yarar) bir sınıflandırmadır.



Buraya kadar anlattıklarımız anlaşılabildiyse, şimdi yıllardır öğrenegeldiğimiz kalıpları yıkmaya başlayabiliriz. Bunu yapmak sandığınızdan kolay olacak. Her ne kadar yukarıda verdiğimiz liste, neredeyse her birey ve hatta eğitim sistemimiz tarafından benimsenmiş olsa da, bunların esasında ne kadar cansız şekillerde meydana geldiğini göreceğiz. Eğer ki yukarıda sayılanlar canlılığa "canlılık katan" niteliklerse, o zaman bu maddelerin oluşumlarının temelinde cansız süreçler bulmamamız gerekir. Halbuki az sonra göreceğiniz gibi gerçek, beklediğimizin tam zıttıdır.


Şimdi her birine tek tek ve mümkün olduğunca kısaca bakarak, büyük ölçekte baktığımızda canlılığın sözde "tartışılmaz" ilkeleri olan bu maddelerin, moleküler düzeyde cansızlıktan nasıl ayıramayacağımızı görelim
 
Bir Molekülün "Göreve" Sahip Olması Ne Demektir?



Bu moleküller, sonraki yazılarımızda inceleyeceğimiz üzere bazı sözde “görevlere” sahiptirler.Aslında, hiçbir molekülün, hiçbir “görevi” yoktur. Onlar, fiziksel yasalar dahilinde hareket ederler, değişirler, gelişirler, vs. Ancak bunu sağlayan bir bilinçleri ya da amaçları yoktur. Yine de bunların "rastlantısal gibi gözüken" bu hareketleri, bizi "canlı" yapar. Daha doğrusu bizlerin böyle isimlendirme yapmamıza sebep olur, peki ama neden? Aslında cevap, bu sorunun içerisinde gizlidir.

Doğaya, olaylara ve olgulara bakarız ve bu sırada beynimizdeki moleküller çeşitli tepkimelere girerler ve bunun total sonucuna “düşünme” deriz. Baktığımız sistem, bazı kimyasalların, bazı diğer kimyasallarla parçalanması ile ilgiliyse ona “sindirim” deriz. Bunda görev alan moleküllerden oluşan hücrelere “sindirim hücreleri” deriz. Halbuki onlar “sindirme göreviyle” donanmış askerler değillerdir. Onlar, sadece fiziksel ve kimyasal yasaların gereksinimlerine uyan bilinçsiz atomlar ve atomlardan oluşan moleküllerdir. Ancak bunların bütünü bizi var ettiği için, biz bunları algılarız, algıladığımızı sanarız. Halbuki “algılama” dediğimiz bile sadece kimyasal bir etkileşimdir ve tamamen atomlar ve moleküller aracılığıyla olur. Bunlara daha başka yazılarımızda zaten değineceğiz. Ancak burada bilmemiz gereken, moleküllerin görevleri olduğu yanılgısını biz yaratırız; aslında hiçbir molekül bir "görev" yerine getirmez; sadece, Fizik ve Kimya yasaları etkisi altında yapmak zorunda olduğu olayı yapar: kimyasal tepkimeye girer, itilir, çekilir, parçalanır, birleşir ve benzeri... Bunlar, bir molekülün görevi değildir. Bir atomlar yığını olarak, zaten başka yapabileceği bir şey yoktur. Ancak bir molekül yığınına, dışarıdan müdahale ile belli atomları ve molekülleri eklerseniz (ya da yapısından çıkarırsanız), yaptığı "iş"in tamamen değiştiğini göreceksiniz. Çünkü bu ekleme-çıkarma işi, onun kimyasını ve fiziğini değiştirmiş; bu da üzerindeki yasaların farklı işlemesine sebep olmuştur. Dolayısıyla kimyasalların "görev"ini onların yapısı belirler. Ve bu yapı, doğaüstü bir güç tarafından, bilim dışı bir şekilde değil; yukarıda açıkladığımız şekillerde temel fizik ve kimya yasalarının etkisi altında belirlenmektedir; değişime açıktır ve sürekli olarak değişmektedir de.

Kısacası, tüm bu olaylara sebep olanlar, canlıları "canlı", cansızları "cansız" kılanlar Fizik ve Kimya yasalarıdır. Bu yasaları da Evren'in var oluş biçimi belirler. Belki başka bir Evren oluşsaydı bu yasalar oluşmayabilirdi. O zaman da "o Evren"in yasaları dahilinde bazı varlıklar gelişecekti veya belki de"o Evrenler"de, bizim kendi Evrenimiz içerisinde kullanabildiğimiz sıfatlarla tanımlayamayacağımız kadar farklı "varlıklar" gelişecekti. Belki "canlı" kavramı "o Evren"de geçerli olmamakla birlikte, belki de hiçbir şey en başından var olamayacaktı. Bu tamamen Evreni başlatan "patlama" ve bu başlangıçtan doğan parametreler ile ilgilidir. Bunlar, alanımızın çok dışında olduğu için şu anda girmeyeceğimiz; ancak canlılığa bakış açımızı kökeninden değiştirebilecek önemli Fizik gerçekleridir.
Kaynaklar ve İleri Okuma:



  1. Biogenesis, abiogenesis, biopoesis and all that, Carl Sagan, Origins of Life and Evolution of Biospheres, Volume 6, Number 4 (1975), 577, DOI: 10.1007/BF00928906
  2. Conversion of light energy into chemical one in abiogenesis as a precondition of the origin of life, T.E. Pavloyskaya, T.A. Telegina, Origins of Life and Evolution of Biospheres, Volume 19, Numbers 3-5 (1989), 227-28, DOI: 10.1007/BF02388822
  3. Abiogenesis and photostimulated heterogeneous reactions in the interstellar medium and on primitive earth: Relevance to the genesis of life,A.V. Emeline et al., Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, Volume 3, Issue 3, 31 January 2003, Pages 203–224
  4. The possibility of nucleotide abiogenic synthesis in conditions of “KOSMOS-2044” satellite space flight,E.A. Kuzicheva, Advances in Space Research, Volume 23, Issue 2, 1999, Pages 393–396
  5. The emergence of the non-cellular phase of life on the fine-grained clayish particles of the early Earth's regolith, Mark D. Nussinov, et al., Biosystems, Volume 42, Issues 2–3, 1997, Pages 111–118
  6. Models for protocellular photophosphorylation, Peter R. Bahn, et al., Biosystems, Volume 14, Issue 1, 1981, Pages 3–14
  7. Evolution and self-assembly of protocells,Richard V. Sole, The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, Volume 41, Issue 2, February 2009, Pages 274–284
  8. Sufficient conditions for emergent synchronization in protocellmodels, Journal of Theoretical Biology, Volume 254, Issue 4, 21 October 2008, Pages 741–751
  9. The emergence of ribozymes synthesizing membrane components in RNA-based protocells,Wentao Ma, et al., Biosystems, Volume 99, Issue 3, March 2010, Pages 201–209
  10. The “protocell”: A mathematical model of self-maintenance,Helmut Schwegler, et al., Biosystems, Volume 19, Issue 4, 1986, Pages 307–315
  11. Computational studies on conditions of the emergence of autopoietic protocells,Naoaki Ono, Biosystems, Volume 81, Issue 3, September 2005, Pages 223–233
  12. Bifurcation for a free boundary problem modeling a protocell,Hua Zhang, et al., Nonlinear Analysis: Theory, Methods & Applications, Volume 70, Issue 7, 1 April 2009, Pages 2779–2795
  13. Protocell self-reproduction in a spatially extended metabolism–vesicle system,Javier Macia, et al., Journal of Theoretical Biology, Volume 245, Issue 3, 7 April 2007, Pages 400–410
  14. A nonlinear treatment of the protocell model by a boundary layer approximation,Kazuaki Tarumi, et al., Bulletin of Mathematical Biology, Volume 49, Issue 3, 1987, Pages 307–320
  15. A model for the origin of stable protocells in a primitive alkaline ocean,W.D. Snyder, et al., Biosystems, Volume 7, Issue 2, October 1975, Pages 222–229
  16. Facilitated diffusion of amino acids across bimolecular lipid membranes as a model for selective accumulation of amino acids in a primordial protocell,William Stillwell, Biosystems, Volume 8, Issue 3, December 1976, Pages 111–117
  17. The origins of behavior in macromolecules and protocells,Sidney W. Fox, Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Comparative Biochemistry, Volume 67, Issue 3, 1980, Pages 423–436
  18. Self-organization of the protocell was a forward process,Sidney W. Fox, Journal of Theoretical Biology, Volume 101, Issue 2, 21 March 1983, Pages 321–323
  19. From prebiotic chemistry to cellular metabolism—Thechemicalevolution of metabolism before Darwinian natural selection,Enrique Melendez-Hevia, et al., Journal of Theoretical Biology, Volume 252, Issue 3, 7 June 2008, Pages 505–519
  20. Natural selection in chemical evolution,Chrisantha Fernando, et al., Journal of Theoretical Biology, Volume 247, Issue 1, 7 July 2007, Pages 152–167
  21. Chemical evolution of amino acid induced by soft X-ray with synchrotron radiation,F. Kaneko, et al., Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, Volumes 144–147, June 2005, Pages 291–294
  22. Radiation-induced chemicalevolution of biomolecules,Kazumichi Nakagawa, Radiation Physics and Chemistry, Volume 78, Issue 12, December 2009, Pages 1198–1201
  23. Evolution of DNA and RNA as catalysts for chemical reactions,Andres Jaschke, et al., Current Opinion in Chemical Biology, Volume 4, Issue 3, 1 June 2000, Pages 257–262
  24. Anatomical correlates for category-specific naming of living andnon-living things,Carlo Giussani, et al., NeuroImage, Volume 56, Issue 1, 1 May 2011, Pages 323–329
  25. Formamide in non-life/lifetransition,Raffaele Saladino, et al., Physics of Life Reviews, Volume 9, Issue 1, March 2012, Pages 121–123
  26. Major life-history transitions by deterministic directional natural selection,Lars Witting, Journal of Theoretical Biology, Volume 225, Issue 3, 7 December 2003, Pages 389–406
  27. From the primordial soup to the latest universal common ancestor,Mario Vaneechoutte, et al., Research in Microbiology, Volume 160, Issue 7, September 2009, Pages 437–440
  28. How life evolved: Forget the primordial soup,Nick Lane, The New Scientist, Volume 204, Issue 2730, 14 October 2009, Pages 38–42
  29. Modelling the early events of primordial life, Yu. N. Zhuravlev, et al., Ecological Modelling, Volume 212, Issues 3–4, 10 April 2008, Pages 536–544
  30. From a soup or a seed? Pyritic metabolic complexes in the origin of life, Matthew R. Edwards, Trends in Ecology & Evolution, Volume 13, Issue 5, May 1998, Pages 178–181
  31. Self-organization vs. self-ordering events in life-origin models,David L. Abel, Physics of Life Reviews, Volume 3, Issue 4, December 2006, Pages 211–228
  32. The steroid receptor RNA activator is the first functional RNA encoding a protein,S. Chooniedass-Kothari, et al., FEBS Letters, Volume 566, Issues 1–3, 21 May 2004, Pages 43–47
  33. RNA, the first macromolecular catalyst: the ribosome is a ribozyme,Thomas A. Steitz, et al., Trends in Ecology & Evolution, Volume 28, Issue 8, August 2003, Pages 411–418
  34. Did the first virus self-assemble from self-replicating prion proteins and RNA?,Omar Lupi, Medical Hypotheses, Volume 69, Issue 4, 2007, Pages 724–730
  35. Characters of very ancient proteins,Bin Guang-Ma, et al., Biochemical and Biophysical Research Communications, Volume 366, Issue 3, 15 February 2008, Pages 607–611
  36. Simple coacervate of pullulan formed by the addition of poly(ethylene oxide) in an aqueous solution,Hiroyuki Ohno, et al., Polymer, Volume 32, Issue 16, 1991, Pages 3062–3066
  37. Preparation of polyacrylamide derivatives showing thermo-reversible coacervate formation and their potential application to two-phase separation processes,Hiroaki Miyazaki, et al., Polymer, Volume 37, Issue 4, 1996, Pages 681–685
  38. Coacervate complex formation between cationic polyacrylamide and anionic sulfonated kraft lignin,Alois Vanerek, et al., Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Volume 273, Issues 1–3, 1 February 2006, Pages 55–62
  39. Complex coacervates as a foundation for synthetic underwater adhesives,Russell J. Stewart, et al., Advances in Colloid and Interface Science, Volume 167, Issues 1–2, 14 September 2011, Pages 85–93
 
Geri
Top