Canlılığın Gelişimi ***8211; Küçüklerin Dünyası
03.04.2011, 01:27 #1
Canlılık, insanlık tarihinde çok uzun bir zaman boyunca ilahi bir güce bağlanmış, canlılığın özünün ***8220;ruh***8221; olduğu ve bu ilahi güç tarafından canlının vücuduna ***8220;üflendiği***8221; düşüncesine inanılmıştır. Zamanla bilginin artması, maddenin bir takım özelliklerinin olduğu ortaya çıkması bu inanışı bilim alanından uzaklaştırmıştır. Bugün hayatın kaynağının uzun aminoasit zincirleriyle başlayan biyokimyasal süreçler olduğu tartışmasız kabul görmektedir.Günümüzden yaklaşık dört milyar yıl önce kıyılarda, gölcüklerde, su birikintilerinde ilkel hücrelerle başlayan canlılık iki milyar yıl boyunca bakteriler ve yosunlarla sınırlı kalmıştır. Bu gözle görülmeyen canlıların ardından başka tek hücreli canlılar gelir. Bunlar kalıtımsal özelliği bir çekirdek içinde barındıran ve çevresi zarla kaplı, bir başka tek hücreliler; ökaryotlardır. Ökaryatik hücrelerin yeryüzü sularında yerini almasıyla tek hücreli yaşam yaklaşık 1.2-1.3 milyar yıl daha devam edecek ve ancak, günümüzden 700-800 milyon yıl önce çok hücreli bir canlılığı meydana getirecekti. Bir başka deyişle, yeryüzündeki 4 milyar yıllık biyolojik evrimin yaklaşık 3.3 milyar yılı tek hücreli yaşam düzeyinde gelişme göstermiştir. Bu zaman içinde tek hücreli yaşam bir yandan kendi içinde çeşitlenirken bir yandan da canlılığın en temel birimi hücrede gelişmiş organellerin oluşması ve hücre içinde yerini alması gerçekleşmiştir.
Canlılığın yaklaşık üç buçuk milyar yıl boyunca gerçekleştirdiği evrimsel dönüşüm bir bakıma ilkel hücrenin günümüz hücresine dönüşümünün de tarihidir.
Canlılığın en temel yapı birimi olarak -genellikle- kabul gören hücrenin yapı taşları birtakım kimyasal bileşiklerdir. Bu kimyasal bileşikler tepkimeye geçtiği moleküllerle kimyanın kovalens ( ortaklaşım) yasaları uyarınca daha karmaşık moleküllere dönüşebilmekte, uzun molekül zincirleri kurabilmekte ve yerine göre simetrik bir özellik kazanarak kendi kopyasını çıkartabilecek işlevler kazanabilmektedir. Bu özelliğe göre, hücrenin temelinde beş tip molekül olduğu söylenebilir: nükleotitler, aminoasitler, lipitler, glüsitler ve su.
Canlılığı başlatan süreç bir kez gerçekleşmiştir. Yeryüzünde bilebildiğimiz en sıradışı olay budur. Oluşan yaşam sonradan köklerini yemiştir. Bitki, hayvan; bugüne değin varolan tüm canlılık köklerini aynı ilksel oluşumdan almaktadır. Milyarlarca yıl önce kimyasal süreçler yoluyla ortaya çıkan ilkel su damlacığı içinde oluşan biyokimyasal değişimler sonucu ***8220;can bulmuştur***8221;. Sonra biraz besin aldı,biraz devindi, ve kısa bir süre için varoldu. Bu olay belki defalarca gerçekleşmiştir.Yeryüzünün o zamanki koşullarında ve uygun bölgelerde milyarlarca su damlacığı oluşmuştur. Bugünün canlılığının atası olan bu ilkel hücrelerden biri ya da birkaçı o zamanlar çok farklı bir şey yaptı. Kendini ikiye böldü ve bir kalıtçı üretti. Küçücük bir genetik madde birinden diğerine geçti. Ve o geçiş o günden bugüne hiç değişmeden devam edip gidiyor. Milyonlarca, milyarlarca yıl önce gerçekleşen ***8220;o an***8221; bütün canlılığın başlangıcıydı.Yeryüzünde bir daha asla gerçekleşmeyecek ve yinelenmeyecek olan bir başlangıç.
Yeryüzündeki en eski kayaçlar Graönland***8217;daki Akilia adasında saptanmıştır. 3.85 milyar yaşındaki bu tortul kayaçlarda yapılan incelemeler sonucunda ortaya çıkan tortullaşma içinde saptanan bir takım karbon izotoplarının ve fosfat artıklarının varlığıydı. Bu çalışma daha o zamanlarda canlılığın koloniler halinde varolduğunu ortaya koymuştur. Yaşamın en yalın haliydi ama, yine de yaşamın ta kendisiydi. Yaşıyorlar ve çoğalıyorlardı.
Bu yaşam biçimi, bu bakteriyel organizmalar iki milyar yıl boyunca varolan tek yaşam biçimi oldu. Sadece yaşadılar, ürediler, kümelendiler ve daha gelişmiş, daha karmaşık bir yaşam için sadece ortamın hazır bir hale gelmesini beklediler. Canlılığın oluşumunun ilk milyon yıllarında ortaya çıkan ilkel fotosentezin ortama saldığı oksijen geriye dönüşü mümkün kılmayacak bir ortamın ve canlılığın oluşumuna da zemin hazırlıyordu. Atmosferdeki oksijen oranının (% 21) bugünkü düzeyine erişmesini sağlayan bitkiler olmasına karşın, ilk oksijeni suya ve havaya salan organizmalar bitkilerden önce ilkel fotosentezi kullanan bakterilerdi.
Yaklaşık 3.5 milyar yıl önce yeryüzünde, denizlerin sığ olduğu yerlerde gözle görülür yapılar ortaya çıkmaya başladı.Rutin kimyasal süreçlerden geçerek yapışkanlık kazanan mavi-yeşil algler mikro küçüklükte toz ve kum parçacıklarını çekip yakalamaya başladılar. Bu parçacıklar da birbirlerine bağlanarak masif yapılar oluşturdular. Bunlar örneklerini bugün de görebildiğimiz strombolitlerdi. İrili ufaklı strombolitlerden bazıları karnabahar, bazıları minder şeklindeydi. Bazen de sütunlar halinde yükseliyor boyları onlarca metreyi buluyordu. Şekilleri nasıl olursa olsun bunlar ***8220;canlı taşlardı***8221;.Bu yapılar, suyun altında kalan canlılarla, suyun üstünde kalan canlıları ilk kez bir araya getiriyordu. Bu anlamda ilk kez bir işbirliği gelişiyordu. Yapının üst ve dış kısımlarında güneş ışığı alabilen ve bu yolla fotosentez yapabilen siyanobakteriler bulunurken, biraz daha iç kısımlarda yüzeyden sızan oksijeni kullanabilen, ancak bu olanağı bulamadığında mayalanma yapabilen organizmalar yaşamaktadır. Kabuğun en iç kısımlarında ise oksijen yokluğundan ötürü sadece mayalanma yapabilen anaerobik canlılar bulunuyordu. Bu tür yapılara bugün de rastlanılmaktadır.( Avustralya***8217;nın Shark bölgesinde yaşayan bir strombolit topluluğu vardır. Bu taşların her santimetrekaresine yaklaşık üç milyar organizma düşmektedir.) Strombolitler iki milyar yıl boyunca salgıladıkları oksijen sayesinde atmosferde büyük bir dönüşüm başlatmışlar ve kendilerinden sonra gelecek olan kompleks organizmaların oluşumuna zemin hazırlamışlardır. Siyanobakterilerin ortaya çıkması nasıl ki, oksijensiz bir ortamda yaşamaya alışkın canlılık için öldürücü olduysa, strombolitlerin atmosferde yarattığı büyük değişim de kendi sonunu hazırlayacaktı. Zamanla gelişen kompleks canlılık da hemen hemen her yerde strombolitlerin kökünü kurutacaktı. Avustralya***8217;da Şhark bölgesinde bulunan strombolitler, körfez sularının oldukça tuzlu oluşu ve bu bölgeye siyanobakterileri yalayıp yutacak varlıkların gelememesi nedeniylene varlıklarını koruyabilmişlerdir.
Canlılığın başlayıp sürdüğü iki milyar yıl boyunca kompleks organizmaların oluşamamasının nedenlerinden biri de atmosferdeki oksijen oranının yeterli olamayışıydı. Bu zaman dilimi içinde hiç bir kompleks canlılık yaratamayan prokaryot organizmalar, bu iki milyar yıl boyunca, çevresel ve atmosferik değişime yol açıyorlar ve böylece oluşan değişikliğe uyum kurma yolunda kendi içlerinde bir örgütlenmeyi yerine getiriyorlardı. Bu dönemde, atmosferdeki karbon dioksit hızla azalma göstermiş, karbonatlı mineraller halinde tutularak günümüzden yaklaşık 1.8-1 milyar yıl öncesinde günümüzdeki değeri olan %0,03***8242;3 yaklaşmıştır. Güneşten gelen morötesi ışınımların perdelenmesini sağlayan oksijen artışı yanında, yüzey sularının bir kaç santimlik katmanı da geri kalan ışınımların etkisini azaltmıştır. Okyanus sularında ve atmosferde oluşan bu değişimler sonucunda da yeni bir canlı ( hücre) türü yeryüzü sahnesinde yerini almaya başlıyordu.
En basit şekliyle bir hücre kendisini çevreleyen bir zardan, stoplazmadan ve çekirdekten oluşur. Ama biraz ayrıntılı incelendiğinde karmaşık bir yapıya sahip olduğu da görülür.Hücre zarı gerekli olan besin ve maddelerin giriş çıkışlarını düzenleyecek bir yapıya sahiptir. Mitokondriler hücrede enerji kaynağı olarak yer alırlar. Bilgiyi taşıyan DNA***8217;larla enerjiyi taşıyan mitokondriler hücrenin en dinamik birimlerini oluştururlar. DNA canlının genetik özelliğini taşırken, mitokondriler taşıdıkları enzimler aracılığıyla hücre yaşamında yönlendirici bir etkide bulunurlar.
Gelişmiş hücrelerde mitokondriden başka ribozom,golgi cisimciği,kloroplast, koful, sentrozom gibi yapılar yer alırlar. Bu organeller ilkel hücrede bulunmazlar. Bakteri ve alglerin prokaryot hücrelerinde mitokondri ve kloroplast gibi organeller de bulunmaz. Bu gelişmiş yapılarla birlikte zar, çekirdek ve stoplazmadan oluşan ökaryot hücreler ilk kez su yosunlarıyla canlılık aleminde yerlerini almışlardır. Buna göre prokaryot canlılıkta bakteri ve alglerin yaşamlarını tam bir hücre olmadan geçirdikleri söylenebilir.
Prokaryot sözcüğü Yunanca ***8220;karyon***8221;dan gelir. Karyon ***8220;çekirdek***8221; anlamına, prokaryot da çekirdek öncesi ya da çekirdeksiz anlamında kullanılır. Bu hücre tipinde ökaryotlardaki gibi bir çekirdek ve çekirdek zarı yoktur. Bunlarda hücre çekirdeği bulutsu bir yapı özelliği gösterir. Aynı zamanda ökaryot hücrelerde bir zarla, çekirdek içinde korunaklı bir şekilde bulunan DNA ( Dezoksiribinükleik Asit ) sarmalı prokaryot hücrelerde hücre içindeki stoplazmada serbest haldedir. Bu hücrelerde mitokondri ve kloroplast da bulunmaz. Bir başka deyişle prokaryot hücre enerji yapan organelleri olmayan ve belli bir ***8220;düzeni***8221; oluşmamış hücre anlamında da kullanılmaktadır. Bu organizmalar mitoz bölünme yapamadıkları gibi bilinen anlamda üremeyi de gerçekleştiremezler. Prokaryotlar bakteriler ve mavi suyosunlarıyla iki grup oluştururlar.Ökaryotlar ( çekirdekli tek hücreliler) ise prokaryotlara göre hem çap ve hem de ağırlık ve hacim olarak daha büyüktürler. Ayrıca prokaryotlar tek tip protein üretebilirken, ökaryotik hücreler çok farklı protein üretebilme yeteneğine sahiptirler. Kloroplast ve mitokondri gibi gelişmiş hücre organelleri vardır.
Prokaryotlarda aşama aşama oluşan hücre zarının ilk aşaması protein molekülleridir. Bazı moleküller şeker, yağ asidi ve çekirdek asidi (aminoasit) gibi parçacıklarla birleşerek hücre zarını oluşturmuşlardır. Hücre zarının oluşumu gibi, çekirdek zarının oluşumu da aynı şekilde gerçekleşmiştir. Milyonlarca yıllık bir süreç içinde (yaklaşık 2.5-3 milyar yıl) hücre zarına benzer bir zarın çekirdeği meydana getiren birtakım aminoasit molekülleriyle DNA ve RNA***8217; ları sarmış ve gelişmiş hücre çekirdeğini oluşturmuştur.Prokaryot hücre, cinsiyetsiz (eşeysiz) ve bölünme düzeyinde bir üreme sistemine sahipti.
Prokaryot hücrenin ökaryot hücreye dönüşümü ( zarla çevrili çekirdeği,kloroplast ve mitokondrileri olan hücre) canlılık tarihinin önemli bir aşamasıdır. Ökaryot hücrede prokaryot hücrenin örgütsüz organelleri belli bir düzen içinde yapılanmış durumdadır. Fotosentez yapabilmekte, enerjiyi örgütleyebilmekte ve genleri oluşturabilme becerisine sahiptir. Ve bu özelliği ile kendilerini kopyalayabilir ve kuşaktan kuşağa aktarabilir. Ökaryotik hücrede,hücre ve çekirdek zarı bulunduğu gibi lizozom,endoplazmil retikulum ve kromozom da bulunmaktadır. Çekirdek sitoplazma içinde bir zar tarafından çevrelenmiş korunaklı durumdadır.
Bitkisel tek hücreliler ve algler kamçı ve tüylerle hareket eder. Ama asıl hareketi sağlayan enerji, mitokondrilerden kaynaklanır. Mitokondriler oksijeni kullanarak şekeri karbondioksit ve suya dönüştürerek enerji üretirler. Canlılığın ilk oluşum evrelerinde demir, nitrat ve kükürt bakterileri demir oksit, azot ve sülfür bileşikleri oluşturarak enerji üretirlerdi. Bu durum oksijenin bulunmadığı zamanlarda gerçekleşmiştir. Bu tür evre***8221; anaerobik solunum***8221; olarak adlandırılır. Oksijenli solunuma geçiş, kloroplastların oksijen üretmesi ve fotosentez sonucu oksijen açığa çıkmasıyla başlamıştır.
Mitokondri ve kloroplastlarda bulunan DNA ile hücre çekirdeğindeki DNA farklı işlevlere sahiptir. Hücre çekirdeğindeki DNA kalıtımsal özellikli işlevlere sahipken mitokondri ve kloroplast DNA***8217;ları enerji kaynağı işlevini görür. Yeşil bitkilerde bulunan klorofil kloroplastların içinde bulunur. Mitokondri ve kloroplast oluşum sürecinin bir bakterinin bir başka bakteri tarafından yutulmasıyla ortaya çıktığı varsayılmaktadır. Yakalanan, yada iç***8217;e alınan bakterinin sonradan mitokondri haline geldiği düşünülmektedir. Aynı durumun fotosentezi mümkün kılan hücre bitkilerinde de kloroplast olarak gerçekleştiği sanılmaktadır.
Ökaryotların yeryüzü sularında yerini akmasıyla canlılık karmaşıklaşma yönünde dev bir adım atmıştı. Ökaryot hücrelerle karşılaştırıldığında önceki ilkel hücreler Jeolog stephen Dury***8217;nin deyimiyle ***8220;kimyasal madde torbaları***8221; olmaktan öteye geçemiyordu. Ökaryot hücreler kendilerine göre çok daha basit olan prokaryotlara göre çok daha iri idiler. Daha sonra gelişerek onlardan onbin misli daha büyüklüğe eriştiler. Ayrıca onlardan bin misli daha fazla DNA taşıyorlardı. Bu oluşum yeryüzü sahnesinde ilk kez bitki ve hayvan ayrışmasını da yol açacaktı.
Ökaryot hücrelerde mitokondrinin devreye girmesiyle enerji metabolizmasında bir artış ortaya çıkmıştı. Bir şeker türü olan glikoz gibi besinlerin tüketilmesi kalori biriktirilmesini kolaylaştırdı ve şekerin yakılması hareket etmek için gereken enerjiyi sağladı. Hareket etme yeteneği de canlılığın evriminde başlı başına bir ilkeydi ve hayvanların evrimindeki başarının da temeliydi. Hareket etmek aynı zamanda bir ayakta kalma yoludur. Durmadan daha elverişli yaşam alanlarına yöneliş, avcılardan kaçma, bitkilerdeki gibi belli bir yere bağlı kalmama, değişik toplumsal yapılara doğru evrim geçirmeyi sağlamıştır.Tartışmalı bir sava göre tek hücreli hayvanların ortaya çıkışları tek hücreli bitkisel yapılardan bir milyar yıl sonra gerçekleşmiştir. Algler ve mavi-yeşil su yosunları bitki karakterinde bakteriler ise hayvan niteliğinde sayılmaktadır.
Ökaryotların çok hücreli yaşamı oluşturması yaklaşık 1-1.2 milyar yıl önce, hücreler arası işbirliğiyle başlamıştır. Kümeler halinde bir araya toplaşan bu hücreler, kendi aralarında dayanışma oluşturmuş ve öncelikle tek bir hücre gibi davranmaya başlamışlardır. Çok hücreliye geçiş aşaması olan bu örgütlenme günümüzde Dyctostelium denen bir amipin davranışlarında kendini göstermektedir. Bu amip bakterilerle beslenir. Besini ve suyu azaldığında salgıladığı ***8220;tehlike hormonu***8221;yla başka amipleri yanına çağırır ve binden fazla bireyin üst üste yığılmasıyla bir koloni oluştururlar. Bu haldeyken besin bulamazlarsa öylece donup kalır ve kuraklık geçinceye kadar öylece beklerler. Ortamları su ve besin yönünden zenginleştiğindeyse yeniden çözülerek her biri kendi yoluna giden amiplere dönüşürler. Ayrıca volvoks denilen, kamçıcıklarla donanmış küçük hücreler de aynı şekilde davranmaktadır. Beslenme sıkıntısı, kuraklık gibi durumlarda bu hücreler bir tür jöle salgılayarak birleşirler ve tek bir organizma gibi hareket ederler.
Çok hücreli yaşamın oluşmasında benzer bir toplumsallaşmanın rol oynadığı sanılmaktadır. Bir araya gelen ve kümeler halinde toplaşan bu hücreler dayanışmaya giderek, yapı içinde bulundukları yere göre örgütlenmiş, özelleşmiş ve sonunda kendilerinden daha büyük canlı varlıkları oluşturmuşlardır. Bu canlı varlıklar daha sonra solunum, sindirim, üreme ya da dışkıların atılması gibi belli işlevleri yerine getirecek değişik organlarla donanmışlar ve yavaş yavaş, kuşaklar boyunca üredikçe, bu organizmalar söz konusu özellikleri ***8220;torunlarına***8221; aktarmışlardır. Bu şekilde tek hücrelilerden çok hücreliye geçişin ilk aşaması sölenterelerin ( deniz şakayıkları, mercanlar ve deniz anaları ) ilkel yapılarında görülmektedir.
25.12.2018, 18:09 #2
–, canliligin, dunyasi, gelisimi, kucuklerin
« Ölümün bir gizemi daha çözüldü | - »