Yaşamın kimyasal kökeni | Bilim ve Ütopya
Söyleşi: Addy Pross - Emrah Maraşo
Ben Gurion Üniversitesi - Bilim ve Ütopya Genel Yayın Yönetmeni
Bilim ve Ütopya: En basit soruyla başlayalım. Yaşam nedir ve özellikleri nelerdir?
Addy Pross: En zor soruyla başladık! Hindistan’ın 6 bilge adamı gibi her disiplin yaşamın ne olduğuna dair farklı görüşlere sahip. Bir kimyager olarak şunu söyleyebilirim ki yaşam enerji yakan ve sürekli kendini kopyalayan yüksek düzeyde karmaşıklığı olan bir ağdır, ancak bu tanım açıklayıcı olduğu kadar gizem de barındırır. Belki de yaşamı ‘bir şeylerin dizilişinden’ çok bir ‘süreç’ olarak görmek daha mantıklı olabilir. Bu bağlamda tüm canlılar sürecin temelini oluşturan ifadelerdir.
Yaşamı tetikleyen ilk kimyasal reaksiyon neydi?
Bu tarihi bir soru. Tarihi kayıtlar yok olduğundan beri cevabı bilmiyoruz. Bu soruya tarihle bağlantısı olmayan bir cevap vermeye çalışabiliriz. Yaşam, kimyasal ve fotokimyasal enerji kaynağına sahip kendini kopyalayan kimyasal varlıklar tarafından başlatılmış ve ardından daha da karmaşık hale gelerek kopyalama kararlılığına doğru evrimleşmiştir.
Kitabınızda anlattığınıza göre, canlılar cansızlara aynı moleküllerden oluşuyor. Öyleyse organizmalar cansız varlıklardan nasıl ayrılıyor?
Evet, biyomoleküller olarak adlandırılan moleküller bildiğimiz moleküller. Ancak tüm moleküller kendi içinde cansızdır. Bir canlıyı aynı moleküllerin rastlantısal birleşimlerinden ayıran şey bu moleküllerin örgütsel durumlarıdır. Bu eşsiz örgütlenme şekli dengeyi sağlamak için sürekli bir enerji girişini gerektirir. Bu durumu havada kalmak için sürekli kanat çırpan bir kuşa benzetebiliriz.
Tüm canlıların ortaya çıkışının, var oluşunun ve doğasının tek bir genel yasaya dayandığını söylüyorsunuz. Nedir bu yasa? Kısaca anlatır mısınız?
Evrendeki değişimi yöneten genel yasaya göre doğa kalıcı yapılar oluşturmaya yönelir. Değişen her şey değişmeyen bir yapıya ulaşana kadar değişmeye devam eder. Bu durumu şöyle adlandırabiliriz; değişim kalıcı yapılara doğru yönelir. Ancak süreklilik sadece enerji bakımından kararlılığı değil aynı zamanda kendini kopyalama bakımından da kararlılığı ifade eder. Kendini kopyalayan şeyler süreklidir. Çünkü kendi kopyalarını oluşturmaya devam ederler.
Kimyanın yaşamın doğuşuyla ilgisi nedir?
Her şey! Sonuç olarak tüm biyolojik sistemler moleküllerden ve molekül kümelerinden meydana gelir. Ancak en önemlisi ilk (ve en basit) canlılar olan bakteri hücreleri pre-biyotik kimyasal varlıklardan kimyasal bir süreç sonucu meydana geldi. Bu nedenle yaşamın özündeki gizemin altında ister istemez kimya yatar (bazı biyologlar bundan rahatsız olsa bile!)
Canlı varlıkları karmaşık kılan nedir? Canlı ve cansız varlıkların karmaşıklıklarının arasındaki farklar nelerdir?
Varoluşun evrimsel sürecinde yer alan olaylardan biri de karmaşıklaşma sürecidir. İlk kimyasal sistem muhtemelen daha basitti, hali hazırda en basit canlılar bile oldukça karmaşık. Kütlede dokuz katlık bir artıştan bahsediyoruz, bu artış bir miktar kimyasal malzemenin yüzlerce fil sürüsüne dönüşmesine (karmaşıklaşmasına) eşittir! Ancak bu özel bir karmaşıklıktır, örgütlü bir karmaşıklıktır ve her bileşenin görevini tam olarak yerine getirmesi için doğru yerde bulunması gerekir. Diğer yandan, cansız dünyasında karmaşıklık, bir çöp yığınındakine benzer rasgele karmaşıklıktır, yani birbirlerinden tamamen farklı.
Hücrenin yalnızca kimyâger değil aynı zamanda hünerli bir fizikçi olduğunu belirtiyorsunuz. Bu ne anlama geliyor?
Hücre; çoğalma, enerji iletimi, transkripsiyon ve translasyon gibi pek çok kimyasal görevi yerine getirir. Ancak aynı zamanda hücre fiziksel gereksinimleri de gidermesi gerekir. Örneğin hücreye şeklini veren sitoiskelet, formunu ve katılığını devamlı değiştirerek o an gerek duyulan hücresel görevleri yerine getiren dinamik bir yapıdır. Böylece evrimsel süreç maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinden faydalanmayı öğrenir.
İlk biyosistem nasıl ortaya çıktı?
Bu 64.000 dolarlık bir soru! Hala cevaplamaya çalışıyoruz. Şu an ki görüşe göre, kendini kopyalayan kimliğini bilemediğimiz kimyasal bir sistem enerji kaynağı ile eşleşince kendini eşleyen dinamik bir kararlı hale geldi. Bu stabil sistem varyasyonlar geçirerek ve değişerek kararlılık (süreklilik) durumunu artırmaya yönelik uzun bir evrim süreci başladı.
Tüm canlıların davranışlarının hedef odaklı olduğunu, yaşamın bir amaca hizmet ettiğini savunuyorsunuz. Bunun yalnızca çokhücreli ve bilinçli varlıklar için değil, aynı zamanda tekhücreliler için de geçerli olduğunu söylüyorsunuz. Yaşamın nasıl böyle bir kendiliğinden amaçlılığı olabilir?
Bu biyolojinin temel sorunu. Nasıl oldu da nesnel bir evrenden maksatlı sistemler ortaya çıktı? İlk kimyasal sistem kendini kopyalayan kararlı hale girer girmez evrim süreci termodinamik olarak stabil formlara yönelmek yerine kendini çoğaltan formlara yöneldi. Daha iyi çoğalabilen formlara doğru giden bu yolda fonksiyon ortaya çıktı, bizim anladığımız anlamda amacı olan bir sistem meydana geldi. Tek hücre seviyesinde açık bir şekilde amaca yönelik bu sistemi görmekteyiz. Francois Jacob bunu daha şiirsel bir dille anlatıyor: her hücrenin hayali iki hücre olmaktır!
Biyosistemlerde yenilenme süreci nasıl işliyor? Bu sürecin insanlar üzerindeki etkisi nasıl oluyor?
Yaşam süreçleri devirlidir (döngüseldir) ve kendini yeniler. Bir yaşam formu diğer yaşam formlarının kaynağıdır. Ancak bu tür döngüler denge durumları bozulabilir, bu da yaşam formlarından birini ya da diğerini tehlikeye sokabilir. Biyosferdeki insan faaliyetleri biyosferin genelinde ve özel olarak da geçmişte olduğu gibi insan hayatını destekleme kabiliyeti üzerinde istenmeyen sonuçlara yol açabilir.
Yaşamın doğuşuna tarihsel bakmak mı yoksa onu tarihdışı ele almak mı; sizce hangisi bizi daha bilimsel bir sonuca götürür?
Yaşamın ortaya çıkışını sağlayan süreçlere ait tarihi kayıtlar artık yok, zamanın buğusunda yok olup gittiler. Çalışmalarımızı cansızlardan canlıların oluşmasını sağlayan tarihdışı süreçlerin doğasını anlamaya yönlendirmek zorundayız. Her halükârda tarihdışı süreçlerin anlaşılması cansızdan canlıya, sadece gerçekten yaşanmış olan yolu değil, alternatif yolların da keşfedilmesini sağlayacaktır. Ayrıca sentetik canlı öncüllerinin bile yaratılmasına olasılık sağlayacaktır.
Çoğalma mı yoksa metabolizma mı biyosistemlerde daha erken evrimleşmiştir?
Burada metabolizma muğlak bir ifade. Ancak enerji sağlayan reaksiyon ağı anlamında kullanılırsa şu an ki görüş her ikisinin de eş zamanlı ortaya çıktığı yönündedir. Bir enerji kaynağı ve kendi kendini kopyalama yeteneği olmayan bir reaksiyon sistemi daha karmaşık ve etkili bir şekilde çoğalabilen sistemlere doğru evrimleşemezdi.
Karmaşıklığı evrimin temel süreçlerinden biri olarak ele almamızın sebebi nedir? Bunun ne gibi sonuçları oluyor?
Evrimde karmaşıklaşma süreci çok önemlidir. Bunun nedeni kendini kopyalayan kırılgan ve kararsız sistemlerden (kendi kendini kopyalayan moleküller) güçlü ve kararlı sistemlere (bakteri hücreleri) aşamalı bir dönüşümün gerçekleşmesidir. Kendini kopyalama (çoğalma) fonksiyonunun artması için karmaşıklaşma süreci gereklidir.
Darwin’in teorisini hem biyosistemleri hem de abiyotik sistemleri içeren bir kimyasal evrim teorisine nasıl entegre edebiliriz?
Sistem kimyasından öğrendiğimiz bilgilere göre, cansızlardan en basit yaşam formunun meydana geliş süreci ile basit yaşam formunun karmaşık bir yapıya evrilmesi aralıksız devam eden tek bir süreçtir. Sözde kimyasal ve biyolojik evreler aynı genel özelliklere sahiptir. Bu nedenle Darwin’in teorisi daha genel bir evrim teorisine genişletilebilir. Biyolojinin kökleri kimyanın derinlerinde yatar.
Çeviri: Seher YOLCU
Bu söyleşi Bilim ve Ütopya'nın Ocak 2018 sayısında yayımlanmıştır.
Konu ile İlgili Ürünler
Kaderimiz deprem: Depremle yaşamak zorunda mıyız?
İnsanlık tarihinde bir sıçrama Neolitik çağ-2: Tarım devrimi ve hayvanların evcilleştirilmesi
Matematik sınırlı mı, değil mi?
Sevil Atasoy'la suç ve suç bilimi üzerine
Nükleer enerji Türkiye'ye neden gereklidir?