Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Canlılık nerede ve nasıl meydana gelmiş olabilir

---

Canlı, değişen ve kendiliğinden çoğalan yapı olarak tanımlanabilir. Bu tanım, onların işlevleri dikkate alınarak yapılmıştır. Çünkü, yan yana getirilen bir canlı ile cansız arasında kimyasal ve fiziksel özellikleri bakımından önemli bir fark yoktur. Yani, canlılar, cansız yapılarda bulunmayan bir element içermezler ve cansızlar için geçerli olan fizik kanunları canlılar için de geçerlidir. Aralarındaki fark, canlılarda yukarıdaki işlevleri yapılabilir kılan organizasyon düzeyidir.
Canlılığın nerede meydana geldiği sorusuna verilen yanıtlardan biri, onların başka bir gezegen veya yıldız sisteminden geldiği şeklindedir. Bu önerme, aşağıdaki gözlem ve varsayımlara dayandırılmaktadır.
1- Canlılığın meydana gelmesinde rolü olduğu ileri sürülen elementler, evrenin başka yerlerinde de bulunmaktadır.
2- Bütün galaksilerde kütlesel olarak en fazla bulunan element, gaz halindeki moleküler hidrojendir. Buna ek olarak, uzayda organik moleküllerin bulunduğu; hatta, yıldızlararası toz bulutunda toprak bakterilerininkine benzer özelliklere sahip taneciklerin varlığı 1980 li yıllardan beri ileri sürülmektedir. Bilindiği gibi, toprak bakterilerinin özellikleri arasında; spor oluşturmak, anaerob koşullarda (oksijensiz ortam) yaşamlarını sürdürebilmek, hidrojeni enerji kaynağı olarak kullanabilmek (kemolitotrof özelliği) gibi uzay koşullarında canlı kalmalarını mümkün kılacak özellikler bulunmaktadır.
3- Herhangi bir yıldızın yörüngelerinden birinde bulunan bir bakteri, kütlesinin küçüklüğü nedeniyle, yıldızın çekim gücünü yenen ışınım enerjisiyle yörüngesini terkederek yıldızlararası ortamda dolaşabilir.
4- Bakteriler arasında, uzayda maruz kaldıkları ve yerde bulunmayan derecede soğuğa, UV radyasyonuna ve kozmik radyasyona dayanıklı olanlar bulunmaktadır.
5- Bakteri türlerinin, bulundukları çevrenin ekolojik koşullarına uygun olması beklenirken, kutuplarda sıcak seven; tropikal bölgede soğuk seven veya soğuğa dayanıklı bakterilere rastlanmaktadır.
6- Çiçek hastalığının 700-800 yıllık aralıklarla yeryüzünde salgınlar meydana getirdiği ifade edilerek, yerin periyodik olarak bazı bakteriyel ve viral yağışlara maruz kaldığı ileri sürülmektedir.
Bunun yanında, canlılığın yerde meydana geldiğini düşündüren gözlem ve önermeler de aşağıda sıralanmıştır.
1- Paleontolojik bulgular, bilinen en basit organizmadan en komplekse kadar, canlı çeşitliliğinin tüm örneklerinin yeryüzünde gelişip çeşitlendiğini göstermektedir.
2- Canlılığın meydana geldiği ileri sürülen dönemde, bunun olabilmesi için gerekli olan koşullara yeryüzünün sahip olduğu bildirilmektedir.
3- Canlılığın başka bir gezegende meydana gelmiş olabileceğini ileri süren görüşün kullandığı gerekçeler, uzay ortamını diğer gezegenlerle ortak olarak kullanan yer için de geçerlidir.
Yer ve içinde yer aldığı güneş sistemi, büyük patlamadan sonra meydana gelen galaksiler arasında “samanyolu“ galaksisi içinde yer almıştır. Şçinde yaklaşık 100 trilyon yıldızın bulunduğu
ileri sürülen bu galaksinin çapının 100 000 ışık yılı olduğu (bir başka anlatımla ışığın samanyolunu 100 000 yılda katedebileceği) tahmin edilmektedir.
Radyometrik yaş tayini yöntemleriyle yerin yaşının 4,6 milyar yıl olduğu hesaplanmaktadır. Apollo 11 ve 12 ile Ay‟dan getirilen kaya örnekleri de Ay‟ın yaşının yerinkine benzer olduğunu göstermiştir.

Başlangıçda çok sıcak olduğu için kaya oluşumu ve su birikiminin mümkün olmadığı yeryüzünde, ısınarak atmosfere yükselen ve soğuyarak tekrar yağış şeklinde yere inen suyun sağladığı ısı transferiyle, yaklaşık 3,8 milyar yıl önce yeterince soğuyarak kayaları oluşturmaya başladığı ve ilk canlıların (protocell) bundan sonra oluştuğu düşünülmektedir (Şekil 19).
Günümüze kadar ulaşan bu kayaların incelenmesi, içlerindeki (+2) değerlikli demir oksitlerinin (Fe2O3) bugünkü “hematit” yataklarını oluşturduğunu göstermektedir. Bu durum, 3,8 milyar yıl önceki atmosferin serbest oksijenden yoksun olduğunun kanıtı olarak kabul edilmektedir. Gerçekten de, serbest oksijenin bulunması durumunda oluşması gereken demir bileşiği Fe3O4 (Magnetit) dir.
Serbest halde oksijenin bulunmadığı yerin ilkel atmosferinde, volkanik faaliyetlerle yeryüzüne ulaşan CO, CO2, N2, H2S, NH3, NH4, H2 ve H2O buharının bulunduğu ve o döneme ait kayaçlar
içinde karbonatlı minerallerin bol bulunması, ilkel atmosfer içinde CO2 in CH4 den fazla bu unduğunun delili olarak kabul edilmektedir.
Yerde yaşam, başka bir gezegende meydana gelmiş olan canlılığın yere aşılanması ile meydana gelmedi ise, yukarıdaki bulguların ortaya koyduğu atmosferik, hidrosferik ve litosferik özelliklere sahip olan yerde canlılık nasıl meydana gelmiştir ?
Canlılığın meydana gelmesi için gerekli olan organik moleküller arasında önemli bir yere sahip olan proteinlerin nasıl meydana geldiğine ışık tutan ilk deney, Harold Urey (1893-1981) tarafından tasarlanarak Stanley Miller tarafından 1953 yılında Chicago Üniversitesinde yapılmıştır (Şekil 15).
Bu çalışmasında Miller, bir erlenmeyer içindeki metan, amonyak, hidrojen ve su buharı karışımını 1 hafta süreyle elektrik boşalmalarına maruz bıraktıktan sonra erlenmeyerin tabanında biriken köpüklü tabaka içinde, canlı organizmalarda bulunan 4 amino asit, üre ve çeşitli yağ asitlerinin meydana geldiğini saptamıştır.
Daha sonra yapılan benzer çalışmalarda, yerin ilkel döneminde toprağın olası sıcaklığı; atmosferinde ozon bulunmayışı nedeniyle UV spektrumunun geniş bir bandına yoğun bir şekilde maruz kalmış olması ve o dönemde yoğun olarak meydana geldiği düşünülen şimşeklerin varlığı dikkate alınarak, değişik enerji şekilleri ve gaz karışımları kullanılarak meydana getirilen organik bileşikler Tablo 4 de görülmektedir.
Bugüne kadar aynı konuda yapılan araştırmalar, amino asit ve diğer “prebiyotik” (canlılık öncesi) dönem makro moleküllerinin meydana gelmesi için, Miller‟in deneyinde kullandığı çevre koşullarının ve maddelerin tamamının gerekli olmadığını da göstermiştir.
Örneğin canlı yapısında bulunan pek çok organik bileşiğin sentezlenmesinde anahtar role sahip olduğu gözlenen hidrojen siyanür (HCN) ve formaldehit (CH2O) in prebiyotik dönemde sentezlendiği düşünülmektedir. Bu deneysel olarak, metan, azot ve su karışımının elektrik boşalmasına maruz bırakılmasıyla, aşağıdaki denkleme göre elde edilmiştir.
(elektrik boşalması)
2CH4 + N2 + H2O ---> HCN + CH2O + 2H2 + NH3
HCN tekrar elektrik arkından geçirildiğinde; CO, N2 ve H2 gazlarını meydana getirirken, CH2O kalsiyum hidroksit ile birlikte bulunduğu eriyik içinde şeker meydana getirmektedir. 1861 den beri “formoz reaksiyonu” olarak bilinen bu yöntem dışında, inorganik maddelerden şeker meydana getiren bir başka yol bulunamamıştır.

1980 yılında, formaldehitin fotokimyasal yöntemle CO2 ve su buharından da meydana gelebileceği gösterilmiştir. Bu yönteme göre, formaldehitin meydana gelişi gaz halindeki H2O ve CO2 in UV ışınlarına maruz bırakılmasıyla başlamaktadır.
H2O + hv ---> OH + H  240 nm.
CO2 + hv ---> CO + O 230 nm.
Burada, h = Planck sabiti; = ışığın frekansı; = ışığın dalga boyuna karşılıktır.
Yukarıdaki formüllere göre meydana gelen radikallerden H ve CO birleşerek CHO “formil” radikali meydana gelmektedir.
H + CO CHO
Bundan sonraki aşamada formil radikalleri birleşerek formaldehiti meydana getirmektedirler.
CHO + CHO CH2O + CO
Gaz halindeki formaldehit yağışla atmosferden yıkanabilecek niteliktedir. Bu şekilde, atmosferden yıkanan formaldehitin yeryüzünde milimolar konsantrasyonlarının meydana gelmesi için 10 milyonlarca yılın geçmesi gerektiği tahmin edilmektedir.
Formaldehit molekülleri girdikleri reaksiyon sonunda aşağıdaki formüle göre glikolaldehiti;
2 CH2O ---> CH2OHCHO
Glikolaldehit ve formaldehit molekülleri gliseraldehiti;
CH2OHCHO + CH2O ---> CH2OH CH2O CHO
Nihayet, glikolaldehit ve gliseraldehit yoğunlaşarak pentozu meydana getirmektedirler.
CH2OHCHO + CH2OHCHOHCHO ---> CH2OH(CHOH)3CHO
Formaldehit ve glikolaldehitten bu yolla şeker molekülünün meydana gelmesi sırasında, çevre koşullarının 40 0C sıcaklık ve pH =10 değerlerinde olması ve ortamda kalsiyum hidroksit veya kireç taşı bulunması, oluşum süresinin uzamasına neden olmaktadır. Daha küçük pH değerlerinde Alüminyumun katalizör olarak kullanılması oluşum süresini kısaltmaktadır. Sıcaklık derecesinin 60 0C ın üzerine çıkması, dallanmış zincir yapısında şekerlerin meydana gelmesine sebep olmaktadır. Şekerin diğer şekilleri, örneğin RNA için gerekli olan “riboz” meydana gelişi de formoz reaksiyonunun bir modifikasyonu ile gösterilmiştir.

---