Yaşamın Tanımlanması ve Yaşamı Ortaya Çıkaran Koşulların Oluşması

YAŞAMIN TANIMLANMASI

YAŞAMI ORTAYA ÇIKARAN KOŞULLARIN OLUŞMASI

Necdet Ersöz
Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi
Evrimsel Tıp Topluluğu

Özet

Bu çalışmada amacımız, yeryüzünde “yaşam” olarak tanımladığımız olgunun ve yaşamın ortaya çıkışının bilimsel bir değerlendirmesini yapmaktır. Çalışmada, şu ana dek literatürde bu alana dair elde edilen bilimsel bulgulardan yararlanılmış, konuya ait güncel verilerin ön planda tutulmasına gayret edilmiştir. Yapılan çalışma neticesinde, “yaşam” teriminin üzerindeki tartışmalara odaklanarak ve canlılığın cansızlıkla olan farklılıklarına yönelik yürütülen okumalarla, ele alınan terimlerin felsefî, dinî ve mitolojik karakterinden öte, bilim sahasında çalışmalarını yürüten bilim insanlarınca da bu terimlerin üzerinde tümüyle uzlaşılmış tanımlamaların bulunmadığı verisine ulaşılmıştır. Hâlihazırda gerek biyoloji felsefesinde gerekse bilim literatüründe “yaşam” ve “canlılık” olgularının karakteristiklerine dair çalışmalar devam etmektedir. Ele aldığımız bir diğer nokta olan yeryüzünde yaşamın ortaya çıkış koşullarını değerlendirdiğimizde, yaşamın, yaklaşık 4,5 milyar yıllık yeryüzünde 3,5-4 milyar yıl önce, kaotik yeryüzü koşullarının ilerleyen dönemlerde yaşamın evrimleşmesine olanak sağlamasıyla meydana geldiği fikrine ulaşılmıştır.

Makale Bölümleri

  • Özet
  • “Yaşam” ve “Canlılık” Terimleri Üzerine Tartışmalar
  • Yaşamı Ortaya Çıkaran Koşulların Oluşması
  • Referanslar

2629baa0742c6843c246247b1364253b4d0bde93_original

İçerik/Giriş

“Yaşam” ve “Canlılık” Terimleri Üzerine Tartışmalar

Bilimsel teorilerin yapılarına baktığımızda, bilim açısından en önemli noktalardan birinin, söz konusu olgunun doğru bir şekilde tanımlanması olduğu görülecektir. Bir doğa fenomeni olarak yaşamın başlangıcının ve yaşam olgusunun da bu perspektifte değerlendirilmesi gerekir. “Yaşam” kavramı, asırlardır hem felsefî, dinsel ve mistik yorumlamaların konusu olmuş hem de özellikle son birkaç yüzyılda modern bilim içerisine kendisine yoğun bir şekilde yer bulmuştur. Yaşamın ne olduğuna yönelik bilgilerimiz, yaşamın kökenine dair bulguların yeniden değerlendirilmesiyle şekillenmektedir.

Şu ana dek, yaşamın temel doğasına dair 100’den fazla karakteristik özellik tanımlanmıştır.[1] Bu karakteristik özelliklerden belli bir kısmı, yaşamın bilimsel olarak temellendirilmesinde daha çok ön plana çıkarken bazıları, canlı-cansız ayrımına ilişkin değerlendirmelerde yetersiz bulunmuştur. 1993 yılında, Erwin Schrodinger’in “Yaşam Nedir?” isimli ilham verici kitabının 50. yıl dönümünde Max-Planck Biyofizik Kimya Enstitüsü eski yöneticilerinden ve 1967 Nobel Kimya Ödülü sahibi, büyük bilim insanı Manfred Eigen’in canlılığın karakteristiklerine dair ortaya koyduğu tanımlamalar, tarafımızca üzerinde düşünmeye değerdir. Bunlar,

  • Kendini kopyalama (genetik, üreme)
  • Mutasyon ve genetik varyasyon potansiyeli
  • Metabolizma

olarak belirlenmiştir.

Yukarıda bahsini ettiğimiz temel karakteristikler dışında “yüksek düzeyde organizasyon”, “homeostazis”, “uyarana tepki verme”, “büyüme ve gelişme” ve “adaptasyon” gibi canlılığa dair getirilmiş ayırıcı nitelikler de çeşitli çevrelerce savunulmaktadır. Bu karakteristikler çalışmanın içerisinde detaylı olarak incelenecektir. Fakat bundan önce, yaşam kavramı üzerine sürdürülen tartışmaların tarihine kısa bir göz gezdirmek yararlı olacaktır.

İtalyan doğa bilimci ve kimyager Luigi Luisi, yaşam üzerine çalışan bilim insanları arasında, yaşama dair tanımlamaların, ilerleyen biyo araştırmalar için kriterler gereksineceği üzerine vurgu yaparak yaşam üzerine çalışmalarında, bu alandaki ilerici araştırmalara dönük birtakım karakteristikler belirlemiştir (Zürih, 1998). Luisi’ye göre yaşam tanımı aşağıdaki kriterleri karşılamalıdır:

  • Deneyler yoluyla canlı ve cansız arasındaki temel farklar açıklığa kavuşturulmalıdır.
  • Ayrım kriterleri geniş bir gözlem içerisinde kabul edilebilir olmalıdır.
  • Yaşam tanımı, literatürde hâlihazırda bilinen yaşam formlarını kapsamakla sınırlı kalmamalı, yeryüzündeki birtakım hipotetik yaşam-öncesi formları ve yaşam formalarını da içermelidir. Bu tanımlama, kendi içerisinde kesinlikle tutarlı olmalıdır.

Yaşam tanımı, NASA Eksobiyoloji Programı dâhilinde genel fonksiyonel özellikler bakımından aşağıdaki gibi formülize edilmiştir.[2] Bizce de, NASA tanımları, yaşama dair tanımlar içerisinde makul bir çerçeve çizen tanımlardandır:

“Yaşam, Darwinci evrime uğrama potansiyeline sahip, kendi kendini devam ettiren kimyasal bir sistemdir.”

Bu tanımlama, organik kimya alanlarındaki çalışmalarıyla tanınan Horowitz ve Miller (1962) tarafından önceden kullanılmıştır.[3] Bu tanımlamadan sonra gelen bilimsel çalışmalar neticesinde, RNA’ya dair elde edilen bulgular, yaşam tanımında yeni yaklaşımları beraberinde getirmiştir.

“Yaşam, süreç içerisinde kendini üretebilme ve evrimleşebilme yeteneğinde olan RNA molekülleri topluluğudur.”

NASA tanımlamalarından sonra, Luisi, bu tanımlamaları detaylandırmıştır:

“Yaşam, dış enerji ve besinleri, kendi iç komponent ‘üretim’ süreçlerini sürdürebilmek üzere kullanan bir sistemdir.”

Burada dikkat çeken nokta, üreme ya da replikasyon terimleri yerine, doğrudan “üretim” sözcüğünün kullanılmasıdır. Bu üçüncü tanım, birinci tanımı içermekte; ancak Darwinci ya da genetik bir vurgulama taşımamaktadır. Buradan, Luisi’nin, NASA tanımını, salt genetik ve Darwinci tanımlamalarla sınırlı tutmadığını, kodlanmayan yapıların da canlılık tanımı içerisinde yer alabileceğini belirttiğini anlayabiliriz.

“Yaşam, kendine ait yarı-geçirgen bir zarla çevrelenerek uzayda yer kaplayan ve dış enerji ve besleyicileri kendi iç üretim süreçlerinin devamı için dönüştüren bir sistemdir.”

Bu tanım ise, sistemin uzaysal özelliklerine vurgu yaparak, membranla sarılmamış yapıları tanım dışında bırakmaktadır. Bu tanıma göre, örneğin membransız ancak saf bir RNA replikasyonu yapan bir primitif yapı, canlı tanımı içerisinde yer alamayacaktır.

Bu tanımları gözden geçirerek, Luisi, sonuncu bir tanım üzerinde yoğunlaşmıştır:

Yaşam, dış enerji ve besinleri, kendi iç komponent ‘üretim’ süreçlerini sürdürebilmek üzere kullanan ve çevresine sistemin tarihî süreci boyunca devam eden adaptif değişikliklerle bağlanan bir sistemdir.”

Günümüzde yaşam tanımlamalarında yukarıdaki tanımların yer aldığını görmekteyiz. Bu tanımlar, yaşam bilimleri üzerine çalışan bilim insanları için de oldukça kullanışlıdır.

Bir diğer yaşam karakteristikleri formülasyonu, Berkeley Kaliforniya Üniversitesinden Daniel E. Koshland tarafından yapılmıştır.[4] Yapılan bu çalışma, The Seven Pillars of Life adıyla bilinir ve 2002 yılında Science dergisinde yayımlanmıştır. Bu essayde yer alan yedi karakteristik aşağıdaki gibidir:

  1. Program (Organize Plan, Organizasyon)
  2. Emprovizasyon
  3. Kompartmantalizasyon
  4. Enerji
  5. Rejenerasyon
  6. Adapte olabilme
  7. Seklüzyon

Yukarıdaki temel karakteristikler, daha önceden bahsettiğimiz tanımlamalara büyük ölçüde uymaktadır ve bu nedenle üzerlerinde durmayacağız; fakat bilhassa 2 ve 5’te Koshland tarafından orijinal bir karakteristik sunulduğu da görülecektir. İkinci karakteristikte, sistemin, yeni çevre kondisyonlarına göre, birinci karakteristikte bahsedilen programını değiştirebileceğine yönelik bilgi, beşinci karakteristikte de sistemde birbirinden ayrı olarak gerçekleşen biyokimyasal mekanizmaların nasıl devam ettiğine ilişkin bir açıklama yer almaktadır.

2004 yılındaki yeni bir değerlendirmeye göre, yukarıdaki yaşam tanımlarına otonomi ve açık uçlu evrim kapasitesi adında iki yeni terim eklenmiştir. Organizasyon oluştuktan sonra karşımıza otonom sistem çıkmaktadır. Bu çalışmanın yazarlarına göre, yaşamın net olarak izlendiği süreç ise, genomun evrimiyle başlamaktadır. Yazarlar bu süreçleri 1-polimer dünyası (RNA’nın evrimi) ve 2-polimer dünyası (DNA’nın evrimi) olarak adlandırmışlardır. Bu genom evrimi sürecini de Darwinci evrim süreci izlemektedir.[5]

Yaşama yönelik getirilen tanımlamalar yukarıdaki gibidir. Dikkat edilirse, buradaki tanımların büyük ölçüde yeryüzündeki yaşama uygun olarak var olduğu görülmektedir. Evrensel bir yaşam tanımı ise, yaşamın daha genel ve hatta evrensel karakteristiklerini gereksinecektir. Yaşamın, yeryüzü dışında, kozmosun herhangi bir noktasında, belki de bizim yeryüzünde tanımladığımız koşullara uymaksızın var olma olasılığı mümkündür. Ayrıca, bugün canlı/cansız ayrımını henüz kesinleştiremediğimiz virüsler ve prionlar gibi yapılar, test tüplerindeki endosporlar ve hatta robotik yapılar ya da bilgisayar virüslerine, gelişen bilimle birlikte canlılık noktasında yeni yorumlamalar gerekmektedir.

Tüm bu tartışmalar neticesinde, yaşamın ne olduğuna ilişkin kavrayışımız, modern bilimle birlikte değişmiştir. Burada, tahmin ediyoruz ki üzerinde durmaya değer bir perspektif daha vardır ki o da, yaşamın organizasyon sırasındaki konumunu belirlemektir. Her ne kadar, belli bir organizasyonu ya da düzeni, yaşamın temel belirleyici karakteristiklerinden biri olarak göstersek de, esasında bu tip bir organizasyonun, moleküler ve atomik düzeyde, düşük organizasyon seviyesindeki yapılarla aynı içeriğe sahip olduğunu görmekteyiz. Fakat burada bir üst seviyedeki organizasyon, alt seviyedeki organizasyonun bağımsız toplamından daha fazla fonksiyon ifade etmektedir. Örneğin, bir hidrojen (H) ve oksijen (O) atomu düşünelim. Bu atomlar, kendi başlarına belirli karakteristik özelliklere sahiptir. Bu atomlar, belirli koşullarda bir araya gelerek su (H2O) adını verdiğimiz molekülü oluşturduğunda artık yeni bir organizasyon seviyesine geçilmekte olup bu yeni molekül seviyesi, tek başına bir hidrojen veya atomun sahip olduğu özelliklerden daha farklı ve bu atomların bağımsız özelliklerine başvurmayan yeni bir özellik kazanmıştır. Canlı yapılarındaki klorofil molekülünü ele aldığımızda da, bu molekül, kendi yapısında yer alan atomların tek tek sahip oldukları fonksiyonlardan daha farklı, yeni bir fonksiyona sahiptir. Canlı vücudundan devam edecek olursak, bu yapının içerisinde yer alan klorofil gibi pek çok molekülün bir araya gelmesiyle, artık tek başlarına bu moleküllerin fonksiyonlarından daha farklı bir fonksiyona sahip, kloroplast organeli seviyesine gelmiş oluruz. Yaşam düzeyleri buradan itibaren hücre, doku, organ, sistem, organizma, popülasyon ve komünite şeklinde devam eder. Fakat burada yeniden vurgulayalım ki, moleküler ve atomik perspektifte, yukarıda öne sürdüğümüz temel organizasyon hiyerarşisinde yer alan tüm basamaklar, aynı atomik varlığı paylaşmaktadır. Yüksek düzeydeki organizasyonları, yani yaşam organizasyon düzeylerini farklı kılan özellik, her bir basamaktaki organizasyonun yeni fonksiyonlar üstlenmesidir. Yaşam ve cansızlık arasındaki ayrım, yüksek organizasyon düzeylerinden aşağıya inildikçe kaybolmaktadır.

Organizasyon şemasına değindikten sonra en başta verdiğimiz diğer özelliklere geri dönelim. Yaşamın gereksindiği birtakım temel özelliklerden bahsetmiştik. Bunlardan biri olan kendini kopyalama ya da üreme adını verdiğimiz özelliği ele alalım. Amitoz ve mitozla başlayan üremenin evrimi süreci, mayozla devam etmiş ve genetik materyalin gelecek nesillere aktarımıyla karakteristik nitelik kazanmıştır. Canlılık, üreyerek nesillerce devam eder. Bu nesiller boyu genetik materyalin aktarımı sürecinde, genetik materyalin dahilî ve haricî birtakım etkenlere maruz kalması kaçınılmazdır. Bunlardan biri de mutasyonlardır. Her yeni jenerasyonda, mutasyonlar kaçınılmaz olarak meydana gelir. Mutasyonlar, canlı yapıların genetik materyaline özgü etkilerdir ve canlının gelecek nesillere tayininde önemli etkilere sahip olabilir. Mutasyonlarla birlikte, özellikle eşeyli üreyen canlılarda genetik varyasyon oluşturma potansiyeli mevcuttur. Her yeni yavruda, ata nesillerin sahip olmadığı yeni karakterler ve fonksiyonlar görünür olabilir. Bu tip bir durum, canlılığı karakterize etmekte ortaya konan önemli bir özelliktir. Üreme sonucu oluşan yeni nesil canlılar, büyüme ve gelişme süreçlerini yaşarlar. Yaşama sahip olduğunu düşündüğümüz yapıların bir diğer karakteristiği ise, metabolizmaya sahip olmalarıdır. Metabolizma, bir dizi anabolik, katabolik ve dönüşüm reaksiyonlarını içermekte olup canlı yapının en az enerji sarfiyatıyla en çok verimi almasına yönelik evrimleşmiştir. Canlılar, normal koşullarda metabolizmalarını, hemeostazisi sağlayacak şekilde devam ettirir. Homeostazis, canlının hayatta kalması ve neslini devam ettirmesine yönelik birtakım alt ve üst limit değerler içeren metabolik, kararlı iç aktivite dengesidir. Homeostazisin bozulması durumunda canlının bütünlüğü ve yaşamı tehlikeye girer. Yaşama sahip olan sistemlerin karakteristikleri olarak belirlenen bu özellikler, yukarıda belirtildiği gibi yüksek düzeydeki organizasyonlarda karşımıza çıkmaktadır. Bu düzeylerde gerçekleşen tepkime ve olay zincirini moleküler ve atomik düzeyde incelediğimizde, karşımıza cansızlıkla canlılığın ortak sahip olduğu temel substanslar çıkmaktadır. Örneğin, kompleks bir organizasyona sahip olduğumuz ve yaşam ağacının nispeten daha genç bir dalını temsil eden insan soyunun yapısını büyük oranda oluşturan karbon (C), azot (N), oksijen (O) ve hidrojen (H)  atomları, aynı zamanda cansız birtakım tepkimeler, yapı ve varlıkları da bünyesinde bulunmaktadır. Bu nedenle atomik ve moleküler seviyede canlı-cansız ayrımından bahsetmemiz olanaksızlaşmaktadır.

Yaşamı Ortaya Çıkaran Koşulların Oluşması

Yaşam, yeryüzünde yaklaşık 3,5 – 4 milyar yıllık bir geçmişe sahip, son derece çeşitli formları bünyesinde barındıran bir süreçtir. Yaşamı ev sahipliği yapan yeryüzünün en eski tarihi olarak da yaklaşık 4,5 milyar yıl gösterilmektedir. Buna rağmen, yeryüzünde canlılığın ortaya çıkışı yeryüzünün oluştuğu ilk zamanlarda mümkün olmamıştır. Yeryüzünün evrimi konusu, oldukça geniş ve kapsamlı bir literatür içerdiğinden, bu çalışmada yalnızca ilkin yaşamın ortaya çıkışına yönelik birtakım genel açıklamalara yer verilecektir. Bunun için, bu tarih skalasını yaklaşık 500 milyon yıllık süreçteki bazı olaylara yer vermekle sınırlı tutmak gerekecektir.

Yeryüzünün En Erken Tarihi

Yeryüzünün varlığına ilişkin en erken kayıtlar, yaklaşık 4,5 milyar yıl öncesini göstermektedir. Yeryüzünün nasıl var olduğuna ilişkin teoriler, bu yazının kapsamı dışındadır. İlkin yeryüzünün oluşumunda, birtakım patlamaların, gök taşlarının etkilerinin, yeryüzü gravitasyonunun ve radyoaktivitenin etkisinin olduğu düşünülmektedir. Yaşanan çarpışmalarda açığa çıkan enerji, yeryüzünün çehresini ve kimyasal kompozisyonunu etkilemiştir. Bu dönemde yeryüzü oldukça kaotik ve yüksek sıcaklık etkisi altındadır. Henüz atmosfer oluşumu, okyanuslar ve yaşam koşulları mevcut değildir. Bu koşullar altında yeryüzünde, yaşamın ortaya çıkışını sağlayacak olan birtakım gazların ve kimyasalların oluştuğu bilinmektedir. Yeryüzündeki metallerin dağılımı, tepkimeye girme biçimleri ve kimyasal özelliklerine göre yaşamın oluşmasında rol oynayacak olan CO2, H2O,      CH4, H2 ve NH3 gibi moleküller, yaşamın evriminden önce yeryüzünde yer almıştır.[6]

Belirtmemiz gerekir ki, yeryüzünde ilkin atmosferin kimyasal oluşumuna dair teorilerin tamamı hipotetiktir. Bu döneme dair bilgilerimiz oldukça kısıtlı olduğundan, elimizdeki bulgular da ne yazık ki oldukça sınırlı kalmaktadır. Fakat yeryüzünde litosfer tabakasının oluşumuyla birlikte kayaların evrimleşmesi ve diğer birtakım kimyasal bulgular, yeryüzünde ilkin atmosferin nasıl var olduğuna ilişkin bilgilerimizi artırmaktadır. Burada ilkin atmosferde oksijen yoğunluğunun bulunmadığını, oksijenle kaplı atmosferin canlılığın, bilhassa oksijenli solunum yapan canlıların evrimleşmesiyle birlikte mümkün olduğunu bilmek gerekir.

İlk atmosfere dair teoriler doğrudan yaşamın kökenine dair bulguları etkiler; zira yeryüzünün yaşama uygun hâle gelmesi, bir atmosfer tabakasının oluşmaya başlamasıyla mümkün olmuştur.

İlkin okyanusların oluşumu da (hidrosfer), yaşamın ortaya çıkışı için oldukça öneme sahiptir. Bilindiği üzere, su moleküllerinin, yaşamın ortaya çıkışında rol oynadığı bilinen birtakım spesifik özellikleri bulunmaktadır. Bunlar arasında hidrojen bağlarına sahip olup özgün fiziksel hâllerde bulunması, oldukça iyi bir solvent olması, yüzey gerilimi ve polarlığı gibi özellikleri bulunmaktadır.[7] Ancak, yeryüzünün nasıl sularla kaplandığına dair ortaya konan teoriler bu konuyu yeterince aydınlatamamıştır. Yeryüzündeki suyun kaynağına dair teoriler, yeryüzünün kendisine ait süreçleri ön plana çıkaranlar ve yeryüzü dışı birtakım gezegen ve uzay cisimlerini ön plana çıkaran teoriler olarak iki ana başlıkta incelenir.

Not: Bu makale, ele alınan konuya dair yapılan çalışmamızın son hâli olmayıp kısmî olarak boşluklar barındırmaktadır. Çalışma, ilerleyen günlerde geliştirilecek ve yeni eklenen bilgilerle tekrar düzenlenecektir. 

Referanslar

[1] Rauchfuss, H. (2008). Historical Survey. In Mitchell, T. .N (Ed), Chemical Evolution and the Origins of Life (pp. 12-16). : Springer.

[2] Steven A. Benner. Astrobiology. 10(10): 1021-1030. doi:10.1089/ast.2010.0524.

[3] Horowitz N, Miller SL (1962) in: Progress in the Chemistry of Natural Products 20:423

[4] Koshland, D. .E. (2002). The Seven Pillars of Life. Science, 295(5563), 2215-2216. Retrieved 17 March, 2016, from http://science.sciencemag.org/content/295/5563/2215

[5] Ruiz-Mirazo K, Peret´o J, Moreno A (2004) Orig Life Evol Biosphere 34:323

[6] Whittet DCB (1997) Orig Life Evol Biosphere 27:249

[7] Brack A (1993) Orig Life Evol Biosphere 23:3

Reklamlar

2 responses to “Yaşamın Tanımlanması ve Yaşamı Ortaya Çıkaran Koşulların Oluşması

Soru, Görüş ve Eleştirileriniz: (Uygunsuz İçerikler Kaldırılacaktır)

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s