Yaşamın kökeni problemine dair bilimsel arayışı özetleyen bir derleme.

“Yaşamın kökeni nedir?” sorusu hem bilim hem de felsefenin yüzyıllarca ilgi odağı olmuştur. Binlerce yıllık birikimin ardından son zamanlarda bu konuda çok önemli gelişmeler yaşandı. Fakat yaşamın kökeni, anlaması zor ve karmaşık bir problem. Bu problemi anlamak veya bilimde herhangi bir problemi anlamak için önce tarihinden bahsetmenin önemli olduğunu düşünüyorum. Çünkü bilim bir birikim işidir ve kitabı sonundan okumaya başlarsak zaten anlaması zor olan bir problemi daha da anlaşılmaz hale getiririz.

Tabii ki konu bilim veya felsefe olunca başlangıcı hep Antik Yunan’da yapıyoruz. 2000 yıl öncesinden sadece gözleme dayanarak yapılan tahminler gerçekten hayran olunmayacak gibi değil. Ayrıca konuyu anlamak için ellerinde hiçbir bilgi olmayan insanların sadece etrafa bakarak akla dayanan açıklamalar üretmesi konuyu sıfırdan anlamak için bulunmaz bir nimet.

Antik Yunan’da Yaşamın Kökeni

Thales ve Anaksimandros bundan yaklaşık 2500 yıl önce doğa olaylarını gözlemlere dayanarak açıklamaya çalışan iki filozof. Bilimi de felsefeyi de onların takviminden başlatırız. Bu iki filozof tabii ki yaşamın kökeni hakkında bazı şeyler söylemişler ve Anaksimandros’un görüşleri gerçekten üzerine düşünmeye değer.

Presokratikler hakkında elimizdeki birinci elden kaynağın azlığı nedeniyle tam olarak anlatmak istedikleri bize geçti mi bilemiyoruz. Ancak kalanlar hakkında bir değerlendirme yaparsak, yaşam hakkında Anaksimandros şunu söylüyor: “Dünya başlangıçta sularla kaplıdır. Bu nedenle yaşam önce suda, kabuklu ve insana benzer canlılarla başladı.” Hatta bunlara balıkadamlar diyelim. Bu balıkadamlar dünyada suların çekilmesi ve karaların oluşmasıyla karaya çıktılar. Çıkmalarının ardından bir anda kabukları patladı ve insana dönüştüler.

Evet, Anaksimandros yaşamın suda ortaya çıkması tahmininde gerçekten çok büyük iş başarmıştı fakat karaya çıkma ve doğaya adapte olma konusuna gelince, orada anlatısı mitsel kalmış ve rasyonellikten uzaklaşmıştı. Ayrıca cansız maddeden canlılığın oluşması yani abiyogenez fikri de ilk olarak Anaksimandros’dan çıkmıştı. Anaksimandros’un bu zaman üstü fikirlerini öğrencisi Anaksimenes ilginç bir noktaya taşıyacaktı.

Anaksimenes yaşamın ilkel karasal bir balçıkta oluştuğu fikrini savunuyordu. Bu fikir kulağa güncel bilime yakınmış gibi gelse de durum pek de öyle değil. Hayvanların ve bitkilerin tohumlarının havada olduğu ve o tohumların bu balçıklara atıldığı fikrine sahipti Anaksimenes.

Zaman ilerledikçe karşımıza evrimsel biyolojinin en önemli kavramlarından olan adaptasyon kavramının mucidine, yani Empedokles’e geliyoruz. Ayrıca Empedokles basit düzeyde adaptasyondan bahsetmekle kalmıyor, canlıların basitten karmaşığa doğru ilerlediklerinden bahsediyor. Adaptasyon konusunda ise canlılığın tekrarlı denemeler sonucu tesadüfen oluştuğu fikrine sahip. Bu oluşum sırasında ise hayvan ve insan karışımı bazı canlılar insanlarla beraber meydana geldiler ve üreyemedikleri için varlıklarını sürdüremediler. Bu önerme adaptasyon kavramını tüm saflığıyla karşımıza getiriyor. Ayrıca burada yine mitleri rasyonel bir temele oturtma çabasını da görüyoruz.

Bu konuda söylemek istediğim bazı şeyler var. Bir bilimsel veya felsefi düşünce karşımıza çıktığında onun mistik bir şekilde o kişiye indiğini veya çevreden bağımsız bir deha olduğunu olduğunu düşünmek akıl kârı bir iş değil. Antik Yunanlılar iyi gözlemcilerdi ve etrafa bakarak, aynı zamanda ellerindeki boş zamanın sayesinde kafalarında birçok soru oluştu, bazıları insan bazıları doğa hakkında. Örneğin ilk düşünür olarak kabul ettiğimiz Thales’in arkhesinin su olması ve dünyanın suyun üstünde yüzüyor olduğu düşüncesi, deniz kıyısında yaşaması ve yüzen kayaları incelemesiyle oluştuğu aşikâr. Ayrıca öğrencisi Anaksimandros’un yaşam fikri denizin çekilmesini gözlemlemesinin ardından dünyanın ilk halinin sularla kaplı olduğunu tahmin etmesi ve bunun üzerine yaşam fikrini inşa etmesi de aynı şekilde.

Uzun lafın kısası bu insanlar ilahi figürler değiller aynı bizim gibiler. Hatta bu doğa filozoflarının çoğu İyonya’da yani Anadolu topraklarında yaşadılar. Onlar doğaya nasıl bakıyorsa biz de aynı şekilde bakabilir ve doğayı anlayabiliriz.

Konuya dönmek gerekirse bu konuda değinmeye değer bir kişi daha kaldı. Aristoteles presokratikler hakkında oldukça okuma yapar ve onlardan aldığı bilgileri toplar, sentezler ve önümüze koyar. Aslında bambaşka şeyler söylemez ama bize daha ikna edici şekilde anlatmayı başarır. Aristo abiyogenezden bahseder fakat Antik Yunan’da abiyogenez fikri ilerledikçe ilginç bir şeye dönüşür. Aristo canlıların cansızlardan oluşmasını teorize etmiştir. Bu fikrin arkasında olan şeyin “ilk hareket ettirici dediği şey” olduğunu düşünse de Katolik felsefesi bu durumu farklı yorumlayacak ve kendi tanrı fikirleriyle bu işe bir çözüm üretecektir. Bu canlılığın aniden herhangi bir cansız varlıktan meydana gelmesi olayına spontane jenerasyon adını vereceğiz. Aristo’nun ikna ediciliğinden bahsetmiştim. Aristo fikirlerini öyle güzel teorize eder ve açıklar ki bütün Avrupa bu fikirlere su dökülmez gerçeklermiş gibi davranır. Yaklaşık 2000 yıl spontane jenerasyon fikri dünyaya hakim olacaktır. Ta ki o kişiye kadar…

Spontane Jenerasyonun Sonu

Küçük bir deney düzeneğiyle spontane jenerasyon fikrinin tamamen kökünü kazıyacaktı Louis Pasteur, en azından bilim camiasında. Pasteur canlının sadece canlıdan oluşabileceğini tüm dünyaya gösterdikten sonra akıllarda o soru tekrardan canlandı. Peki bu yaşamın kökeni nedir? Yani yaşam yaşamdan oluşuyorsa ilk canlı nasıl oluştu? Aslında Pasteur’ün deneyiyle aynı yılda 1859’da Charles Darwin Türlerin Kökeni kitabını yayımlamıştı. Fakat Charles Darwin bu kitapta başlığının aksine türlerin kökeninden hiç bahsetmemiş, “benim teorim spontane şekilde oluşan canlıların bugünkü hallerine nasıl geldiklerini açıklıyor” demişti. Fakat Pasteur’ün deneyinden sonra spontane jenerasyon denen şey artık yoktu. Bunun üstüne Darwin hala konu hakkında kafası karışık olsa da 1871’de  Hooker’a şu mektubu yazıyor.

Sevgili Hooker,

Pamphletleri geri gönderiyorum, okumaktan çok memnun oldum. Eğer Bay Lowe’un kaynatmanın bazı küfleri öldürmediğine dair gözlemi doğruysa, bu oldukça ilginç bir keşif olur; ancak Pasteur’ün deneylerinde hiçbir canlı şeyin bulunmadığını nasıl açıklayacağız? Pangenesis için her zaman destekleyici bir kelime görmekten büyük keyif alıyorum, çünkü bir gün bunun yeniden canlanacağına inanıyorum. Bay Dyer’ın makalesi bana oldukça yetkin bir Spencier eseri gibi görünüyor.

İlk yaşam formunun oluşması için gereken tüm koşulların şu anda var olduğunu sık sık duyuyoruz. Eğer ki (ve oh, ne büyük bir “eğer ki”) bazı sıcak küçük göletlerde, çeşitli amonyak ve fosforik tuzların bulunduğunu, ışık, ısı, elektrik gibi şeylerin mevcut olduğu bir ortamda bir protein bileşeninin kimyasal olarak oluştuğunu ve daha karmaşık değişimlere hazır olduğunu varsayarsak, günümüzde bu tür maddeler anında tüketilir veya emilir, oysa bu, yaşam formları oluşmadan önce böyle olmayabilirdi.

Sevgilerle,
C. Darwin

İşte tarihin cilvesi, presokratiklerden yaklaşık 2000 yıl sonra Charles Darwin 1871’deki bu mektubunda prebiyotik çorbadan bahsediyor. Darwinin bu konuda tam fikirleri mektupta da görüldüğü gibi net değil. Bu çarpık fikirleri ondan neredeyse 70 yıl sonra 1938’de anlam kazanacaktı. Oparin, Darwin’in prebiyotik çorbasını almış, teorize etmiş ve bilimsel hale getirmişti. Ayrıca Oparin canlı ve cansız arasında bir fark olmadığından sadece fizik ve evrim yasaları dolayısıyla bu hale geldiğimizden bahsetmişti. Oparin’in bu prebiyotik çorba teorisi bilimsel hale geldiğine göre deneye de hazır hale gelmişti. Yani bilim dünyasını bir devrim daha bekliyordu.

Miller ve Urey Deneyi

Miller ve Urey adında 2 bilim insanı Oparin’in prebiyotik çorba olarak adlandırdığı çorbaya tam da Oparin’in dediği gibi elektromanyetik bir kuvvet uyguluyorlar ve ilginç bir şey oluyor. Gerçekten de yaşamın temeli olan proteinlerin de temeli olan aminoasitleri oluşturabiliyoruz. Fakat devrim olarak beklediğimiz şey, işi daha da karmaşıklaştırdı. Bu deneyin çok ses getirmesinin ardından eleştirilerin ardı arkası kesilmedi. Deneyle ilgili temel problem şuydu, bizim prebiyotik dünya hakkındaki bilgilerimiz o kadar kısıtlıydı ki yaşamın nasıl bir ortamda oluştuğunu bilmiyorduk. Yani günümüz koşullarında bu deneyi gerçekleştirmek tamamen anlamsızdı. Yaşam probleminde yeni bir çıkmaza daha girmiştik. Bunca gelişmenin ve sıkışmışlığın ardında kronolojik olarak bilerek bir hata yaptım, birini atladım.

Schrödinger ve Yaşam Nedir Sorusu

O kişi kuantum fiziği ve kedisiyle başımıza bela olmuş Erwin Schrödinger ve onun “What is Life?” makalesi. Bu makaleyi sonraya saklamamın sebebi aslında yaşama bakış açımızı temelden sorgulamamıza sebep olması. Evet Miller ve Urey, Oparin büyük işler başarmışlardı ama problem temelinde çok farklıydı. Biz daha yaşamın ne olduğunu tanımlayamamıştık. Yani ne olduğunu bilmediğimiz bir şeyin kökeni sorusunu arıyorduk ve Schrödinger bir tanıma ihtiyacımız olduğunu söyledi. Dahası Schrödinger sadece bununla kalmayıp DNA’nın keşfine ilham kaynağı olacak yorumlar da yapmıştı. Ayrıca yaşamın kökeni probleminin sadece biyolojinin değil doğa bilimlerinin ortak çözmesi gereken bir problem olduğunu dile getirdi. Yani Erwin Schrödinger yaşamın kökeni sorusu için yeni bir şey keşfetmemişti, sadece düşünceleri ve yorumlarıyla at gözlüklerimizi çıkarmamızı sağlamıştı.

Bu zamana kadar işin biraz tarihinden, biraz da genel fikirlerden ve bilim dünyasından bahsettim. Fakat şimdi güncel bilime geldik o yüzden bu problemi biraz daha detaylandırıp son noktada neredeyiz onu anlatmak istiyorum.

21.yüzyıla yaklaşırken bir yaşam tanımına ihtiyacımız olduğu kesindi. Ve bunun hakkında birçok fikir dolaşıyor, hepsi birbiriyle çelişiyordu. Onlardan bazıları;

1. Hayat yaşayışını düzenlemek için bilgi edinebilen, depolayabilen, işleyebilen ve kullanabilen maddi bir sistem olarak tanımlanır.

2. Yaşam, sürekli monomer, enerji ve koruma sağlayan bir nükleik asit ve protein polimeraz sistemi olarak tanımlanır.

3. Yaşam basitçe organize bir istikrarsızlıktır.

Bu tanımlar tamamen birbirinden alakasız ve tutarsızdır. Yukarıda bahsettiğim tanım yarışına bir de NASA katılır. NASA da şunu söyler: “Yaşam Darwinyen evrime tabi olan ve kendi kendine yetebilen kimyasal sistemlerdir.”

Bu tanım yarışına yaşamın kökeni problemiyle ilgilenen Jack Shoztak kısa bir makalesiyle ilginç bir yorum yapar: “Bu tanımlarla ilgileniyorsunuz fakat eğer yaşamın ilk halini keşfedersek onu zaten tanırız. Yaşamın kökeni sorusuna harcayacağımız vakitten alıp tanım yapmak için harcamaya gerek yok.” Bu sözlerin ardından NASA’nın tanımına tekrardan göz attığımızda şunu görüyoruz. Evet tanım problemli, bu su götürmez bir gerçek, mesela üreyemeyen herhangi bir canlı NASA’nın tanımına göre canlı değil çünkü Darwinyen evrime tabi değil. Fakat bu tanım Jack Shoztak’ın da dediği yaşamı tanıma mevzusuna çözüm oluyor. Yani aslında NASA’nın tanımı bir yaşam tanıma rehberi niteliği görebilir ve çözüme yaklaştırabilir. Ayrıca zamanla tanımın üstüne ekleme yapacağımız fikri de bilim dünyasının hakim görüşü durumunda.

Canlılarda Homokiralite ve Furkan Öztürk

Onca soru ve tarihsel gelişimin ardından hala aklımızda aynı soru: “Yaşamın Kökeni Nedir?”  Bu soruyu çözmeye çalışırken bir sürü yöntem denendi fakat en akla yatkın olanı şuydu: Elimizde cansızdan oluşmuş bir canlı var, o zaman bunların arasında bir fark var ki bu farkı anladığımız zaman köken hakkında bir fikrimiz olabilir. Canlı ve cansız şeyleri incelediğimizde aralarında önemli fark çıkıyor. Bir kimyasal tepkime sonucunda her molekülün sağ elli ve sol elli halleri simetrik şekilde %50-50 ortaya çıkar fakat canlılara geldiğimizde süreç böyle işlemiyor. Canlılar bu iki elden birini seçip %100 sağ elli veya sol elli hallerini kendine alıyor.

Bu duruma homokiralite adını veriyoruz. Canlılardaki homokiralite aslında daha molekül kavramı bile tam oturmamışken, günümüzden yaklaşık 200 yıl önce kristaller sayesinde Louis Pasteur tarafından keşfediliyor. Bu simetrinin kırılımının nasıl gerçekleştiği yaşam probleminde önemli bir adım olabilir diye düşünülürken önümüzde bu problemin çözümü için 2 temel fikir çıkıyor:

1. Canlıların başlangıçta simetrik oluştuğu, sonrasında kimyasal evrim sonucu bu simetrinin kırıldığı

2. Homokiralitenin canlılığın bir özelliği olduğu ve canlının bu şekilde oluştuğu

İlk fikir hakkında pek iç acıcı keşifler yapamasak da ikinci fikir hakkında önemli bir gelişme yaşandı. Tarihler 2022’nin mayıs ayını gösterirken. Harvard’da Türk bilim insanı olan Furkan Öztürk bir makale yayınladı. Bu makaleye geldiğimiz sırada çift elli moleküllerin elektronları spin yönelimlerine göre filtrelediğini biliyorduk. Bu filtrelemeye CISS efekti adını veriyoruz. Bu efektle birlikte kiral moleküllerin her iki eli, elektronların zıt spin yönelimlerine ev sahipliği yapar. Bu ev sahipliği ise kiral moleküllerin manyetik yüzeylerle etkileşimini etkiler. Çünkü zıt spin yönelimlerine sahip elektronlar birbirini çeker aynı spin yönelimlerine sahip elektronlar ise birbirini iter.

Makaleye dönecek olursak, Furkan Öztürk bu makalede bu denklemi tersine çevirdiğimizde yani elektronların spin yönelimi homokiraliteyi tetiklediğinde, yaşamın kökeni hakkında önemli bir gelişme kaydedebileceğimizden bahsetti. Bu makalenin ardından bu fikrin ilk testlerini gerçekleştirdi fakat istediği sonuçları alamadı. Sonrasında bu durumun kimyasal değil de, fiziksel bir süreç olarak gerçekleşmiş olabileceğini düşündü ve testlerini revize etti. Bu durum ses getirecek olan sonraki makalenin ortaya çıkmasını sağladı. Evet Furkan Öztürk kodu kırmıştı!

Furkan Öztürk’ün buluşu kısaca şuydu; yüzeyde göllerin dibindeki manyetik kayaçlar elektronlarla etkileşime girip onlara bir spin yönelimi veriyordu bu yönelim de möleküllerin tek bir el seçmesine yani simetrinin kırılmasına sebep oluyordu. Kırılım öyle bir molekülde oluyordu ki bu molekül homokiral olduğundan bütün sistemi homokiral yapabiliyordunuz. Bu buluş bilim dünyasında büyük yankı uyandırdı. Bu büyük buluş yaşamın homokiralliğinin sebebini akla yatkın bir şekilde açıklıyordu.

Fikrin bu kadar yankı uyandırmasının bir sebebi de oluşma ihtimalinin yüksek bir durum olmasıydı. Yani gökten bir gök taşı veya bir yıldırım beklemiyoruz. Dönemin jeolojisi hakkındaki yeni keşiflerle birlikte uyumlu çalışması makaleyi dikkat çekici kıldı. Tabii ki bu büyük yaşam sorunsalı sadece bu deneyle tamamen çözülmedi ama önemli bir sorun hakkında akla yatkın bir çözüme ulaştırdı. Yani yaşamın başlangıcının başlangıcı hakkında bir fikir sahibiyiz diyebiliriz. Bu buluş güncel olarak problemin çözümüne en yakın nokta, o yüzden önemi gerçekten çok büyük ve bu buluşun sahibinin lisans eğitimini Türkiye’de almış bir Türk bilim insanı olması gerçekten büyük gurur kaynağı.

Yaşam Nasıl Bir Ortamda Oluştu?

Bu buluşla yaşamın nasıl oluştuğu sorusuna yaklaştık fakat nerede oluşmuş olabileceği hakkında bir cevap bulamadık. Bu konuda 3 tane tahmin var:

• Yaşam yüzeydeki göletlerde oluştu.
• Yaşam su altındaki hidrotermik bacalarda oluştu.
• Bu ikisinin sentezi olan yüzeydeki hidrotermik sistemlerde oluştu.

Bu üç fikrin detayına girmeden önce biraz prebiyotik dünyanın nasıl bir yer olduğundan bahsetmek istiyorum. Uzun zaman öncesine gidiyoruz, yaklaşık 4 milyar yıl öncesine. Karşımızda %95’i sularla kaplı bir dünya var. Geri kalan yüzde %5’ini ise küçük adacıklar kaplıyor. Biz ise bu küçük adacıkların içindeki küçücük göletler içerisinde arıyoruz yaşamın kökenini.

Okyanuslar yaşamın oluşmasında büyük öneme sahip olan demir elementi açısından zengin. Atmosferde oksijen yok ve eğer oksijen olsaydı yaşamın oluşması için uygun koşullar olmazdı. Yani şimdi yaşamak için aldığımız her nefeste burnumuzdan içeri dolan oksijen, bir zamanların yaşam katili. Ne ironi ama! Oksijenin olmaması ozon tabakasının da olmaması anlamına geliyor, yani güneş ışınları ozon filtresinden geçmediği için kimyasal tepkimelerde daha etkin bir rol alacak şekilde dünyaya vuruyor.

Prebiyotik dünyayı biraz olsun kafamızda canlandırdığımıza göre yaşamın oluştuğu ortam hakkında birkaç şey daha söyleyebiliriz. Aslında bu üç ortamı okuduğumuzda hemen içimizden üçüncü olan doğrudur demek geliyor. Çünkü aşağı yukarı ilk iki ortamın bize vadettiği şeyleri tek bir ortamla karşılayabiliyor. Fakat tabii ki şunu belirtmek gerek, bunlar hala tahmin ve elimizde yaşamın nerede oluştuğu hakkında kesin bir veri yok. Aynı zamanda bu üç ortam da minimum yaşam gereksinimlerini karşılıyor gibi duruyor. İlerleyen yıllarda mutlaka bu sır perdesinin aralanmasını da göreceğiz.

Bilim tarihinin en büyük problemlerinden biri olan yaşamın kökeni problemini kısa bir şekilde özetledik. Şimdi sıra yaşam deyince aklımıza gelen son soruda, başka gezegenlerde yaşam var mı?

Başka Gezegenlerde Yaşam Var Mı?

Yaşamın gezegensel bir fenomen olduğuna artık neredeyse eminiz ve şimdilik sadece dünyadaki yaşam formlarına hakimiz, yani karbon temelli yaşama. Fakat günün birinde başka bir gezegende çok farklı bir yaşam formu görebiliriz. Peki gördüğümüz zaman onu tanıyabilir miyiz?

Bunu zaman gösterecek fakat şu an elimizde dünya dışı yaşam hakkında herhangi bir kesin veri yok. Dahası yaşamın oluşma olasılığı hakkında da bir fikrimiz de yok. Yaşamın nasıl oluştuğunu bilmediğimiz için tam olarak ne olasılıkla oluşuyor bunu da bilmiyoruz. Bu yüzden başka gezegenlerde yaşam varlığı hakkında kesin bir kanıya varmak kesinlikle yanlış olur. Ayrıca bilgi aktarımı konusunda da ışık hızı gibi Einstein’ın koyduğu önemli bir engel var karşımızda. Yani uzaklarda bir yerlerde bilinçli bir yaşam olsa bile ona ulaşmamız binlerce yıl alabilir.

Sonuç

Yaşamın kökeni, üzerine onbinlerce kitap yazılmış, binlerce sene düşünülmüş ve birçok farklı disiplinin ortak çalıştığı bir problem olmuştur. Ayrıca problemin önemli keşiflerinin de yakın zamanlarda gerçekleşmiş olmas, onu popüler anlatıların azlığından kaynaklı olarak anlaması zor bir problem haline getiriyor.

Geldiğimiz son noktayı özet geçmek gerekirse, yaşamın kökeni probleminde hala gidecek çok yolumuz ve önümüzde büyük engeller var, prebiyotik dünya hakkındaki jeolojik bilgilerimizin azlığı gibi. Fakat son zamanlarda yapılan jeolojik keşifler ve Furkan Öztürk’ün homokiraliteyle ilgili çalışması konu hakkında yeniden bir hareketliliğe sebep oldu. İlerleyen yıllarda bu konudan yana birçok yeni keşif duyacağımız iyimser bir tahmin olmaz.

Son olarak bir şeyden daha bahsetmek istiyorum. Sorunun tarihçesinden bahsederken çok net şekilde bilimin bir kültür ve birikim işi olduğunu anlamış olduk. Ülkemizde de bu kültürü oluşturmak istiyorsak önümüzde çok önemli örnekler var. Örnekler çok olsa da önce bunun için bir çaba ve arzu gerek. Fakat toplumun genel durumuna baktığımızda bu çaba ve arzuyu göremiyoruz. İşte bunun için de Flaps gibi topluluklarla yaptığımız bilim, felsefe ve sanat alanındaki küçük aydınlanmalarla ülkedeki genel yapıyı değiştirebileceğimizi düşünüyorum.

İlerleyen yıllarda daha bilimsel ve aydın bir Türkiye dileğiyle…

çağan sapancılar