Nereden geliyoruz? Yaşamın kökeni sorunu

Yaratılışçı görüş: Evrimciler yaşamın ortaya çıkışını açıklayamadığına göre, evrim kuramı yanlıştır ve doğaüstü bir varlık eliyle doğrudan gerçekleşmiş bir yaratılış eylemi olmalıdır.

Evrimci görüş: Yaşamın kökeni, hakkında çok az ipucuna sahip olduğumuz karmaşık bir problemdir. Bu problem bilim tarafından çözülür ya da çözülmez, ancak bu durum ne evrim kuramının geçerliliğine zarar verir, ne de doğaüstü varlıkların bulunduğu anlamına gelir.

Çeviren: Osman Altun

Bu yazıda yaşamın kökeni sorununa dair, bir yaratılışçıyı yüzeysel olarak çok mutlu edebilecek, oldukça kuşkucu bir yaklaşım sergilenecek. Ancak tersine, konuya dair bakış açım, sorun gerçekten çok zor olmasına rağmen, onunla akılcı ve bilimsel bir yöntemle baş edebileceğimiz yönünde. Şimdiye kadar başarılı olamamış olmamız geleceğe dair hiçbir şey ifade etmez ve karşı tarafa peşin bir zafer kazandırmaz. Eğer okuyucu a priori ideolojik pozisyonlar almak yerine gerçekten anlamak istiyorsa, bilimsel araştırmanın sınırlarına dair sağlıklı bir yaklaşımın, konunun ele alınmasında temel bir öneme sahip olduğunu hatırlatmak isterim.

Bu konu neden önemli?

Bilim doğal dünyaya dair sorularımıza akılcı bir yönden yanıt verir. Bilimsel araştırmanın temel öğelerinden biri, araştırılan görüngünün tekrar edilebilirliğidir. Dünyadaki yaşamın kökeni üzerine bitmeyen tartışmanın en zor tarafı belki de budur. Yaratılışçılar tarafından iddia edilenin aksine, bu mesele tamamen doğal dünyayla ilgili bir problemdir, hatta gerçekte evrenin kökeni sorunuyla birlikte en esaslı birkaç problemden biridir. Araştırmaya teşebbüs ettiğimiz olaylar tanım gereği tekil olaylardır. Yaşam evrende, belki komşu evrenimizde bile, birden fazla defa ortaya çıkmış olabilir ancak şimdiye kadar inceleyebileceğimiz tek bir örneğe sahibiz. Bizim anladığımız anlamda yaşamın kesinlikle bulunduğu tek yer, bizim yaşadığımız Dünya’dır.

Sorunun temeline inmeden önce, daha da temel bir soruya yanıt verelim: Neden bu konuyu önemsiyoruz? Üç neden sayabilirim. Birincisi, yaşamın doğal yollarla ortaya çıktığı kesin olarak tespit edilirse bunun herhangi bir dini inanç için derin sonuçları olacaktır. Hıristiyanların ve diğer köktencilerin bu gizemin doğaüstü olmayan yollarla açıklanmasına bu kadar muhalefet etmesinin nedeni budur. İkincisi, yaşamın evrende başka bir yerde oluşup Dünya’ya geldiği sonucuna ulaşılması (bu yazıda değineceğim ihtimallerden biri) doğrudan evrende başka bir yerlerde de yaşamın olduğu ve bunun dünyamıza has bir durum olmadığı anlamına gelecektir. Bu, insan-merkezciliğe Galileo ve Kopernik’in birkaç yüzyıl önce dünyanın evrenin merkezi olmadığını göstererek vurduğu darbeden daha ağır bir darbe olacaktır. Üçüncüsü ve belki de en önemlisi, insan türü nihayet “Nereden geliyoruz?” sorusuna verilmiş doğru düzgün bir yanıta sahip olacaktır.  Bu soru, seversiniz ya da sevmezsiniz, kayıt altına alınmış tarih döneminin (belki de bundan çok daha öncesinden beri), felsefe, bilim ve sanat tarihimizin en zorlayıcı sorusudur. Bütün bu nedenler bir insana bu sorun üzerine kafa yormak için yeterli görünmüyorsa,  o kişinin “merak duygusu” ile ilgili nöronlarının tamire ihtiyacı  var demektir.

Eldekilerden çok daha ilkel bir şey arıyoruz

Bir yanlış kanıyı düzelterek başlayayım. Elimizde erken dönem atalarımızın neye benzediğini söylemek için inceleyebileceğimiz modern dönemde yaşayan herhangi bir ilkel organizma yok. Doğru, virüslerden bakterilere ve cıvık mantarlara kadar etrafta birçok basit organizmaya rastlıyoruz. Ancak cıvık mantarlar ökaryot olup (taksonomik açıdan kesin olmasa da) hücresel yapıları ve metabolizmaları bir hayvan veya bitkiden farklı değildir (mantarlara benzerler ama yakın bir akrabalıkları yoktur). Yaşamın kökenini anlamak için çok karmaşık bir yapıya sahiptirler. Bakteriler prokaryottur, yani hücreleri birçok yaşam formundan daha basit bir yapıya sahiptir. Ancak 3 milyar yıldan fazla bir süredir etraftalar ve çevre koşullarına çok dayanıklı, inanılmaz etkin bir metabolizmaya sahip, çok karmaşık birer üreme makinesi haline dönüşmüşlerdir. Bu kadar uzun süredir hızla çoğalmış olmaları şans eseri değil. Yani bakteriyi ilkel yaşama bir örnek olarak almamız mümkün değildir.

Son olarak virüsler en basit yaşam formlarından biridir; o kadar basitlerdir ki bazı biyologlar onların “canlı” olduklarından bile şüphe duyarlar. Evrimsel olarak bakıldığında virüsler sahneye sonradan çıkmışlardır. Virüsler, bir proteine sarılmış küçük nükleik asit parçalarından oluşur. Sadece bir ev sahibi hücrenin içerisinde yaşayabilirler, önceden var olan hücrelerden meydana gelirler ve üremek için tamamen ev sahibinin metabolizmasına bağımlıdırlar. Çok açıktır ki, problemimiz ilk yaşam formunun nasıl oluştuğu olduğundan, ancak var olan bir hücrenin içerisinde yaşayabilen bir formdan yararlanamayız. Evet, gerçekten basit bir şey arıyoruz ama aynı zamanda kendine yeterli ve gerçekten ilkel bir şey olması gerekiyor.

Uzun bir süre yıldırımları ‘kızgın Zeus’un tasarrufu sanıyorduk

Elbette, bir ihtimal daha var. Hiçbir ciddi bilimsel tartışma doğaüstü açıklamalar barındıramaz, çünkü daha önce de değinildiği gibi bilimin zorunlu temel varsayımı, tanrı gibi şeylere müracaat etmeden, dünyanın sadece fiziksel olgularla açıklanabileceğidir. Ancak burada yaratılışçılık ve iddialarını da göz önünde bulundurduğumuz için “Tanrı” sorunsalı da bu tartışmaya girmelidir. Rasyonalizmin kurgusal arketipi Sherlock Holmes’un söylediği gibi, “imkânsızı elediğinde, geriye kalan, mümkün görünmese bile, gerçek olmalıdır” yani gerçek, pekala yaşamın doğaüstü bir kökeni olduğunu da söyleyebilir.

Britanyalı astrofizikçi Fred Hoyle gibi temiz bir şöhrete sahip bazı bilim insanları bile Dünya’daki yaşamın başlangıcı için doğaüstü güçlerin varlığını kabul eden önermelerde bulunmuştur. Hoyle, çalışma arkadaşı Chandra Wickramasinghe ile birlikte, hangi amaçla olduğu belirgin olmamakla birlikte, mikroçipten bir çeşit yaratıcının evrende dolaşarak oraya buraya yaşamın tohumlarını bırakmış olduğunu savunmuştur. Tamamen farklı ama yine de benzer bir sav Duane Gish gibi bazı yaratılışçılar tarafından da savunulmuştur. Gish vakasında gördüğümüz, İncil’in insan türünü ve dünyayı kişisel bir dokunuşla 6 günde yarattığı klasik Tanrı fikridir.

Elbette Gish ve Hoyle’un konumlarında can alıcı bir problem bulunmaktadır: Her ikisini de destekleyen en ufak bir kanıt bile yoktur. Daha ötesi, en azından Gish’in savı yanlışlanabilir ve yanlış olduğu açıkça gösterilmiştir: Bu teorinin en temel noktalarından birisi Dünya’nın sadece birkaç bin yaşında olduğudur, ancak jeoloji uzun süre önce Dünya’nın gerçek yaşının milyarlarca yılla ölçüleceğini göstermiştir. Hoyle’un açıklaması ise bütün bilimdışı savlarla aynı damgayı taşımaktadır; bu sav çürütülebilir değildir. Hiçbir deney Britanyalı biliminsanının savını çürütemez, bu da tanım gereği savının bilimin alanının dışında olduğunu gösterir (tabii bu imkânsız olduğu anlamına da gelmez).

Öyleyse, yaşamın özel olarak yaratıldığına dair herhangi bir olasılığı yekten reddetmeli miyiz? Aslında, hayır. İnanılmaz ve mantıksız olsa da, hâlâ teorik olarak mümkündür. Yaşamın kökenine dair Hoyle tarzı bir doğaüstü açıklamayı seçmeden önce yine de aklımızda tutmamız gereken iki şey var. Birincisi yaşamın Dünya’da doğal yollarla nasıl oluştuğuna dair elimizde gerçekten hiçbir ipucu olmamalıdır ve hatta prensip olarak bunun doğal yollarla bulunması imkânsız olmalıdır. Göreceğimiz gibi, durum biraz karışık olmakla beraber o kadar da umutsuz değil. İkincisi, daha önce değindiğim üzere, pozitif kanıtı yok diye bir şeyi açıklamak için doğaüstü açıklamalara başvuramayız. Böyle varsaymak ad ignorantiam hilesine yeltenmek, yani karşıtının konu hakkındaki bilgisizliğini, kendi haklılığını ispat için kullanmak demektir. Daha ötesi, uzun bir süre yıldırımların nasıl oluştuğuna dair bir bilgiye sahip değildik, zamanla biriken (bilimsel) bilgi, Zeus’un kızgınlığı üzerine kurulan teoriyi çürütmüştür. Sonuç olarak, daha iyi bir yanıta sahip olmasaydık bile, doğaüstücülerin kendi konumlarıyla ilgili, ufacık da olsa pozitif bir kanıt sunmuş olmaları gerekirdi. Bu olmadan en iyi ikinci seçenek geçici süreyle “bilmiyorum” demektir.

“Dünya dışından geldi” görüşü

Yaşamın kökeniyle ilgili diğer bir açıklama da, -1950lerin eski moda bilimkurgu film ya da dergilerinin öne sürdüğü gibi- yaşamın Dünya dışından geldiğidir. Enteresandır, Hoyle ve Wickramasinghe bu alanda da tartışma yürütmüş ve yaşamın yıldızlararası evrendeki gaz ve toz bulutlarının ya da belki de bir kuyrukluyıldızın ikramı olabileceğini ileri sürmüşlerdir. Ayrıca diğer bir biliminsanı (aynı zamanda eski bir fizikçi, ki eminim bu sadece bir rastlantı) Nobel ödülü sahibi Francis Crick de “uzaylı” teorisine katılmıştır. Crick, Hoyle’un yaratıcı hipotezine benzer bir şekilde, uzaylıların galaksiye yaşam tohumu ektiği fikrini ortaya atmıştır.

Doğaüstücü diğer açıklamaların tersine Hoyle ve Wickramasinghe’nin hipotezi (daha önce sözü edilen sebepten ötürü Crick’inki değil), en azından prensip olarak deneysel doğrulamaya açıktır, çünkü göreli olarak daha kesin öngörülere sahiptir. Eğer doğruysa, yıldızlararası evrende ve/veya kuyrukluyıldızların içerisinde çok sayıda organik bileşik bulabilmeliyiz. Bu beklentilerin her ikisi de yüzeysel olarak doğrulanmıştır. “Yüzeysel olarak” dememin sebebi, bu ortamda astronomlar tarafından bulunan bileşiklerin çok basit, Dünya’daki karbon temelli yaşama kaynaklık edemeyecek kadar basit olmalarıdır.

Bunun ötesinde, yıldızlararası organik bileşikler, yaşayan organizmaların tipik organik bileşiklerinin aksine rastlantısal kiralite özellikleri gösterirler. Kiral özellik, herhangi bir kimyasal yapının atom ve moleküllerinin üç boyutlu yapısıyla ilgilidir. Örneğin proteinlerin yapıtaşı olan bütün amino asitler, teorik olarak birbirinin aynadaki görüntüsü olan iki tiptedir. Bunlar, “sol elli” ve “sağ elli” formlar olarak adlandırılır, kimyasal olarak aynı karakteristiğe sahiptirler ve bu yüzden fiziksel-kimyasal olarak birinin diğerinden daha fazla olması için hiçbir neden yoktur. Bu nedenle uzayda veya meteorlarda “sol elli” ve “sağ elli” organik (karbon bazlı bileşiklerin ortak adı) bileşiklere aynı oranda rastlanır. Bu durum, Dünya’da yaşayan organizmalar için geçerli değildir, çünkü tek tip organik bileşik kullanmaktadırlar. Eğer yaşam gerçekten uzaydan gelseydi, bu tarz bir “kiralasimetri”ye uzaydaki organik maddelerde de rastlanması gerekirdi (ya da uzaydaki simetrik maddelerin Dünya’daki asimetrik hale dönüşümünü sağlayan bir mekanizma bulunması gerekirdi). Muhtemel olan, kuyruklu yıldızların Dünya’ya -ve muhtemelen evrendeki diğer gezegenlere- yaşamın temeli olan bazı molekülleri, başta su olmak üzere getirmiş olmasıdır. Ancak bu, yaşamın uzayda oluşup Dünya’ya taşındığını söylemekten çok farklıdır.

Uzaydan gelen yaşam hipotezine ikinci can alıcı itiraz devamlılık problemidir. Eğer kuyrukluyıldızlar ve meteorlar birkaç milyar yıl önce Dünya’ya yaşam formları getirdiyse, şimdi neden yapmıyorlar? Meteorlar gezegenimizi ve Güneş sistemindeki komşularımıza düzenli olarak bombardıman yapmaktadır ancak şimdiye kadar bunların içerisinde hiçbir yaşayan organizmaya veya karmaşık organik moleküle rastlanmamıştır. Geçmişteki “yaşam duşu”nun durduğunu düşünmek için hiçbir neden yoktur. Gezegenimizdeki ilksel yaşamın oluştuğu şartlar değişmiş olmakla beraber (atmosfer bileşimindeki önemli değişimler ya da şu anda yaşayan organizmalarla yaşayacakları muhtemel rekabet sebebiyle), Güneş sistemini çevreleyen uzay muhtemelen pek değişmemiş olmamalıdır ve bu Hoyle, Crick ve benzerlerinin savlarında büyük bir gedik açar.

Yaşamın başlangıcını dünya ötesine götüren teorilerle ilgili bir başka düşünce de, bu teorilerin en azından doğa felsefesinin en eski ve saygıdeğer prensiplerinden birini, Occam’ın usturasını ihlal ettiğidir. Tüm dünyadışı hipotezler yine de organik kimyaya dayandığından ve örneğin “yaşam tohumları”nın, pek çok göktaşının başına geldiği gibi yanıp yok olmadan, Dünya atmosferinde güvenli bir geçit bulmuş olması gibi daha öte varsayımları gerektirdiğinden Occam’ın kuralını ihlal ederler. Öte yandan, evrenin Occam’ın kuralının iddia ettiği biçimde davranmasının da gerçek bir güvencesi yoktur. Usturanın daha karmaşık ve daha az olası alternatifler karşısında daha basit açıklamalardan yana ağırlığını koyması, kesin değil, iğreti ve duruma bağlı bir argüman olacaktır.

Son olarak, yaşamın Dünya’nın dışında ortaya çıktığını ve buraya geldiğini kabul etsek bile, yine de yaşamın nasıl başladığıyla ilgili bir yanıta ulaşmış olmayacağımızı bilmemiz gerekir. Sadece sorun, uzak ve ulaşılması imkânsız bir yere ötelenmiş olacaktır.

Miller deneyi

Tanrıları ve uzay teorilerini dışarıda bıraktıktan sonra -en azından şimdilik- gezegenimizdeki yaşamın kökeniyle ilgili bize ipucu verebilecek o geleneksel biyokimya ve biyolojiyle baş başa kalırız. Bu alandaki bilimsel araştırmanın tarihi uzun ve büyüleyicidir. Serüven 1920’lerde Rus biliminsanı Alexander Oparin ve onun, modern proteinlerin öncüsü olduğu düşünülen, çoğunlukla şeker ve polipeptitlerden oluşan organik madde damlaları, yani koaservatlarıyla başlar. Britanyalı biyolog J. B. S. Haldane ile birlikte “ilksel çorba” -atmosferik gazlar, volkanik patlama ve güçlü yıldırımların sağladığı enerjiler ile etkileşim halinde olan organik maddelerle dolu okyanuslar- teorisini ilk kez ortaya atan da Oparin’dir.

Stanley Miller’ın “çorba”yı deneysel olarak üretmeye girişmesi için 1950’leri beklememiz gerekti. Miller o dönemde sanıldığı şekilde (ama bugün durum değişik) bir atmosfer kompozisyonu oluşturarak işe başladı: Atmosferdeki oksijen ve ultraviyole ışınları engelleyen ozon, “çorba”dan çok sonraları mavi-yeşil alglerin fotosentezi ile ortaya çıktığı için (oksijen organik maddelere saldırıp yok edeceği için bu aynı zamanda bir şanstır), tamamen oksijensiz ve çoğunlukla metan ve amonyaktan oluşan bir atmosfer. Miller bunları bir cam şişeye koydu, karışıma elektrik uyguladı ve bekledi. Gerçekten de cam şişenin dibinde amino asitlerin ve diğer karmaşık organik moleküllerin biriktiğini buldu.

Miller’ın keşfi, yaşamın kökeniyle ilgili bilimsel araştırmalara büyük bir atılım sağladı. Gerçekten de bir süre için yaşamın ortaya çıkışı bir test tüpünün içinde deneysel bilim tarafından ulaşılabilecekmiş gibi göründü. Maalesef Miller tarzı deneyler, arkada “çorba”nın kötü tadını bırakarak, özgün örnekten çok fazla ileriye gidemedi. Bunun yanında daha ileri araştırmalar, ilksel atmosferde oksijenin tamamen yokluğu anlayışını da sorgulamaktadır. “Çorba”ya bir alternatif, atmosferik koşulları tamamen konu dışı bırakarak sorunu çözen, kısaca anlatacağım “pizza” teorisidir.

Miller deneyini ve yaratılışçılığı ilgilendiren önemli bir konuya burada değinmek gerekiyor. Duane Gish gibi bazı yaratılışçılar, biyosferin açık bir sistem olduğu ve bu nedenle termodinamiğin ikinci yasasının evrimi imkansız kılmadığı yönündeki düşünceyi hor görürler. Gish dışarıdan gelen enerjinin iş görmeyeceğini ileri sürer ve kendi düşüncesini alaycı bir yolla açıklar: Enerji (diyelim ki bir yıldırım) seni çarptığında ne olur bilir misin? Daha karmaşık bir hale gelmezsin, ölürsün! Biyokimyacı Gish, Miller’ın deneyinin onu yanlışladığını bilmeliydi. Yıldırım ya da ultraviyole ışınlar karışım halindeki gazlara çarptığında daha karmaşık moleküller gerçekten oluşur. Miller’ın deneyinin Dünya’daki yaşamın kökeni sorunuyla ilgili bir çıkmaz sokağa girmiş olduğu farz edilse bile, deney, evrim kuramı ve termodinamiğin ikinci yasasıyla uyumlu bir şekilde, enerji girişinin daha karmaşık sistemlerin oluşumuna yol açabileceğini göstermiştir.

Oparin de Miller da, 1960’larda alanın bütün diğer önde gelen araştırmacıları gibi, sorunun, yaşamın kıvılcımını ateşlediği düşünülen proteinlerle ilgili olduğunu düşünmüştür. Bugün başlangıç düzeyinde biyoloji bilen herhangi bir öğrenci bile her yaşayan hücrede iki ana oyuncunun olduğunu bilir: amino asitler (DNA ve RNA gibi) ve proteinler. Sorun DNA’nın 1953 yılında (Miller’ın deneyi ile aynı yılda) keşfedilmiş olması ve bu önemli molekülün çift-sarmal yapısını keşfeden Watson-Crick’ten önce DNA’nın hücre içerisindeki haberci rolünün pek anlaşılamamış olmasından kaynaklanır.

Protein-nükleik asit problemi

Yaşamın kökeni tartışması 1950’lerden sonra açıklıkla proteinlerden nükleik asitlere doğru kaymıştır. Moleküler biyolojinin yeni disiplini göz kamaştırıcı bir gelişim gösterdi: protein oluşumu için komut gönderen nükleik asitlerin içerisinde gömülü evrensel kodlamayı keşfederek, birbirinden farklı ve uzak türlerin DNA kodlarını çıkarıp karşılaştırmanın yollarını bularak ve son olarak modern gen mühendisliğini geliştirip genlerde doğrudan değişim yapılması, türlerin karakteristik özellikleriyle oynanması yollarını açarak. Leslie Orgel, Walter Gilbert ve onlar gibi biliminsanları yumurtanın tavuktan önce geldiğini iddia etmişlerdir. Öncelikle bir çeşit ilkel nükleik asit ortaya çıkmış, arkasından proteinler gelmiştir.

Bugünün biyokimyasal olarak karmaşık hücrelerinde, protein ve nükleik asitlerin ayrı ayrı işlevleri vardır. Gerçekte tartışmamız gereken 4 etkinlik bulunmaktadır:

1) DNA: Proteinlerin oluşumu için gerekli bilgiyi şifreler.

2) Haberci RNA (mRNA): Ribozom adındaki özel yapılara bilgiyi taşır.

3) Nükleik asitlerden ve proteinlerden oluşan ribozomların içerisinde, taşıyıcı RNA (tRNA) olarak adlandırılan ikinci bir çeşit RNA’nın meziyeti sayesinde bilgi, proteinlere çevrilir. tRNA bir tarafını mRNA, diğer tarafını amino asitlerle (proteinleri oluşturan bloklar) birleştirme yeteneğine sahiptir. Dolayısıyla mRNA zinciri amino asit zinciriyle paralellenerek proteinin oluşumunu sağlar.

4) Proteinler, hücre dünyasının aktörleridir, hücre yapılarının ve zarlarının yapıtaşlarıdır, DNA’nın oluşumu ve mesajının RNA’ya aktarımı dahil her çeşit kimyasal reaksiyonu katalize edebilecek enzimlerdir. Dolayıyla böylelikle bütün bir çember tamamlanmış olur.

Bu kısa ve basitleştirilmiş açıklama ile bir hücre içerisinde olan bitenle ilgili, tamamen bir yumurta-tavuk problemiyle karşı karşıya olduğumuz açıktır. Eğer öncelikle proteinler oluştuysa ve nükleik asitlerin oluşumunu onlar katalize ediyorsa, kendilerinin oluşumu için gereken bilgi nereden alınmıştır? Diğer taraftan, eğer proteinlerin oluşumu için gereken bilgiye sahip olan nükleik asitler önce geldiyse, asitler nasıl olup da proteine çevrilmiştir? Yanıt, şu anda çok bulanık olmakla birlikte, ortada bir yerde olmalıdır. Gerçekten de tRNA’nın varlığı, hem RNA hem amino asitlerin içinde bulunduğu ikili bir yapının var olabileceğine işaret etmektedir. Sydney Altman, Thomas Chech ve diğerleri tarafından keşfedilen, bazı RNA’ların kısmen kendi kendini katalize edebileceği (kendilerinin katıldığı kimyasal reaksiyonları katalize edebildikleri) yönündeki biraz farklı görüşler de, erken moleküllerin hem bilgiyi kopyalayıcı hem de enzim işlevlerinin olduğu, yaşamın karışık bir kökeni olduğuna dair fikri destekler.

“İlksel pizza”

Hibrit protein-nükleik asit köken teorisi makul bir olasılık olmakla birlikte, Haldane-Oparin çorba senaryosuyla ilgili önemli bir sorunu bulunmaktadır: ortamda çok fazla su vardır. Organik bileşikler okyanus içerisinde serbestçe birbirlerine çarpıyor olabilir ama eğer yoğunluk aşırı derecede yüksek değilse, biyolojik süreçleri başlatmaya yetecek kadar organik bileşiğin bir araya gelmesi zordur.

İlk metabolik yolların oluşumu düşünüldüğünde daha da büyük bir problem bulunmaktadır. Metabolizma, belirli bir reaksiyonun gerçekleşmesi için öncül enzimlerin kendi substratlarıyla etkileşmeye girmesine ihtiyaç duyar. Ancak enzim ve substratların kuşatıcı bariyerlerin olmadığı üç boyutlu uzayda bir araya gelmesi ihtimal dahilinde değildir (bu yüzden lipid zara sahip ilksel hücrelere dair birçok hipotez vardır). Daha ötesi, prebiyotik kimya için gerekli olan, tekil amino asitlerin birleşimiyle polipeptitlerin oluşumu gibi çoğu reaksiyon, su oluşumuna neden olur. Bu tarz reaksiyonların sulu ortamlarda gerçekleşmesi zordur (enerji gerektirir, ürünler istikrarsızdır ve su yüzünden hidrolize olarak tekrar parçalara ayrılabilir).

Bu nedenle “çorba”ya bir alternatif olarak “ilksel pizza” diye bilinen fikir öne sürülmüştür. Bu düşünceye göre erken dönem organik kimyasal süreçler, organik moleküllerin birikmesine neden olan fiziksel şartlara sahip minerallerin yüzeylerinde, kuru ortamlarda gerçekleşmiştir. Böyle bir rol için en uygun aday “budalanın altını” olarak bilinen pirit  (demir sülfür) mineralidir. İki boyutlu bir yüzeyde, enzimler ve substratlar, hatta basitçe değişik amino asitler ve enzimsiz nükleotidler, fazla hareket edemez ve karşılaşma ihtimali artar. Daha ötesi pirit yüzeyinde su bulunmadığı için, su oluşturan reaksiyonların gerçekleşmesi daha kolaydır. Gerçekten de, termodinamik hesaplamalar bu reaksiyonların entropiyi yükseltebileceğini ve kendiliğinden gerçekleşebileceğini göstermektedir.

Canlılık ile cansızlığı nasıl birbirinden ayırırız?

“İlksel pizza” kavramıyla ilgili ve pirit haricindeki muhtemel substrat malzemelerle ilgili çok az ampirik araştırma yapılmıştır ancak teori, prebiyotik kimyanın karşı karşıya olduğu iki büyük probleme karşı zekice bir yanıt üretmektedir. Bu alanda önümüzdeki yıllarda muhtemelen ilerlemeler göreceğiz. Ancak daha büyük bir soru bulunmaktadır: “ilksel pizza”dan sonra ne olmuştur? Kendi kendini katalize eden ve kopyalayan nükleo protein ile ilk yaşayan organizma arasında hâlâ çok büyük bir boşluk bulunmaktadır. Üstelik ilk organizmanın ne olduğuyla ilgili belirsizlik (biyofiziksel bakış açısıyla) sorunun büyük bir parçasıdır: “Gerçekte yaşam nedir?”

Bu soru tam olarak bu şekliyle 1947 yılında fizikçi Erwin Schrödinger tarafından sorulmuştur. Schrödinger’in düşünce şekli onun, yaşayan organizmaların zorunlu bir parçası olarak DNA’nın bazı özelliklerini tahmin etmesine yol açmış olsa da, yaşamla cansız madde arasında hâlâ muğlak bir sınıra sahibiz. Canlılar, evrenin geri kalanından bir çeşit gizemli güç ya da yaşamsal enerjiye sahip olmaları bakımından ayrılmazlar. En azından (evrimin yeterince beklenirse hidrojen gazından insan oluşacağını iddia ettiğini söyleyen) Gish gibi ya da (evrimin insanın muzlardan ya da kayalardan oluştuğunu ileri süren bir teori olduğunu söyleyen) Kent Hovind gibi yaratılışçılar kızsa da, buna inanmamız için hiçbir neden yoktur.

Eğer öyleyse canlılık ile cansızlığı nasıl birbirinden ayırırız? Bazıları aynı zamanda cansız sistemlerin de özellikleri olabilmekle birlikte bir araya geldiklerinde canlı organizmaları tarif eden bazı özellikler sayabiliriz. Benim listem şu şekildedir:

– Kopyalanma yeteneği, benzerlerinin oluşumuna kaynaklık edebilme (üreme)

– Çevredeki değişimlere tepki gösterme yeteneği (kelimenin hayvanlar için sahip olduğu özel anlamdan ibaret olmamak üzere)

– Büyüme (çevresel entropinin harcanarak içsel entropinin düşürülebilmesi; üremenin arkasından tek hücreli canlılar da büyür, bu sebepten büyüme çokhücreli yaşama has bir olay değildir)

– Metabolizma (Daha düşük içsel entropinin devam ettirilebilmesi, kendi kendini onarma yeteneği).

Hiper çemberler

Bir nükleoproteinden yukarıdaki bütün özelliklere sahip bir varlık nasıl meydana geldi? Ve bu varlık neye benziyordu? Bu soruya kesin olmayan bazı yanıtlar vardır ve bu bence yaşamın kökenine dair gerçek problemdir. Alman biliminsanı Manfred Eigen “hiper çemberler” ismini verdiği olası bir senaryo ortaya atmıştır. Hiper çemberi, kendi kendini kopyalayan nükleik asit ve yarı-katalizör proteinlerin “çorba” veya “pizza” içerisinde paketler halinde bir arada bulundukları ilkel bir biyokimyasal yol olarak tarif edebiliriz. Hiper çemberleri, çemberin bir bileşeninin diğer bileşenin substratı olduğu, birbirleriyle işbirliği halinde olan elementler olarak düşünebiliriz. Yaşamın başlangıcından önce farklı hiper çemberler bir arada var olmuş hatta azalan kaynaklar için rekabet etmiş olabilirler. Nihayetinde bu yarış, “verimlilik” bir varlığın hayatta kalma ve üreme yeteneği olarak tanımlandığında -bu Darwin’in Evrim Teorisi’nin kullandığı parametredir- gittikçe daha “verimli” hiper çemberlerin işine yaramıştır. Bizim bildiğimiz anlamda yaşam, başlamış olmalıdır.

Eigen ve karmaşıklık teorisinin çağdaş takipçileri bu sistemlerin, çemberlere yeni bileşenlerin eklenmesiyle daha karmaşık hale gelmesini ummuştur. Ara sıra bu yeni bileşenlerin eklenmesi sistemin tamamının önemli ölçüde değişerek eskiden sahip olmadığı özellikler kazanmasına neden olmuş olabilir (iki atom hidrojene bir atom oksijen ekleyip tamamen farklı ve karmaşık bir şey, su elde etmek gibi). Stuart Kauffman gibi bazı karmaşıklık teorisyenleri matematiksel modellemeler kullanarak, kendi kendini yenileyen sistemlerin gerçekten de beklenmedik karmaşıklıkta davranış örüntüleri gösterebileceğini göstermiştir.  Bu görüngünün ders kitaplarındaki örneği John von Neumann tarafından 1940 yılında geliştirilmiş ve şu anda herkesin boş zamanında kişisel bilgisayarından “Yaşam” isimli oyunun bir kopyası ile çalışabileceği matematiksel öğelerdir.

Özetlemek gerekirse, yaşamın kökenine dair genel durum şu şekildedir:

1) İlksel çorba ya da pizza (atmosfer gazlar ve çeşitli enerji kaynakları sayesinde oluşan basit organik bileşikler).

2) Nükleoproteinler (çağdaş tRNA’lara benzer).

3) Hiper-çemberler (ilkel ve verimli olmayan biyokimyasal yollar).

4) Hücresel hiper-çemberler (lipitlerden oluşan bir çeşit ilkel hücrenin içerisinde kuşatılmış daha karmaşık çemberler).

5) Progenot (muhtemelen RNA ve proteinlerden oluşmuş ve DNA’nın resme sonradan girdiği ilk kendi kendini kopyalayabilen hücre).

Bütün bunlar ne kadar akla yatkın? Modern biyolojinin anlattığı kadarıyla, oldukça akla uygundur. Sorun, her adımın, teorik bakış açısıyla açıklanmasının gerçekten çok zor olması ve şimdiye kadar (çorba veya pizza içerisinde organik moleküllerin ve bazı basit hiper-çemberlerin oluşumu hariç) deneysel olarak ifade edilmesinin zor olduğunun ispatlanmasıdır. Bazı ip uçlarımız var gibi gözükmektedir ancak bu bulmacanın bilimsel araştırmanın çözebileceği en zor problemlerden birisi olduğu ispatlanmıştır. Bu zorluğun sebebi -yazının en başında gösterildiği gibi- elimizdeki tek örneğin Dünya üzerindeki yaşam olması olabilir. Ya da basitçe sorunun kaynağındaki olayların, hakkında kesin emin olabileceğimiz pek bir bilgiye sahip olmadığımız çok eski bir zamanda gerçekleşmiş olmasıdır. Fosil kayıtlarına göre modern görünümlü bir bakterinin Dünya’nın oluşumundan birkaç yüz milyon yıl sonra -bugünden 3,8 milyar yıl önce- ortaya çıktığı görülmektedir. Bu bize ilk bakteri hücrelerinin oluşumundan önce her ne olduysa bunun hızlı gerçekleştiğini göstermektedir, ancak sürece dair elimizde herhangi bir kayıt bulunmamaktadır. Nihayet belki de çok temel bir şeyi göremiyoruzdur. Belki de yaşamın kökeni araştırmaları henüz kendi Einstein’ını ya da Darwin’ini bulamamış olabilir, belki her şey çok yakında değişecek ya da hiçbir zaman değişmeyecektir.

Cairns-Smith’in çamur kristalleri teorisi

Günümüzde yaşamın kökenine dair bir tartışma A. G. Cairns-Smith’in çamur kristalleri teorisi gözden geçirilmeden tamamlanmış sayılmaz. Özetle bu düşünceye göre yaşam ne nükleik asitlerden ne de proteinlerden kaynaklanmıştır. İlk kopyalayıcılar ve/veya katalizörler ilkel Dünya’ya dağılmış çamur içindeki kristallerin içerisindedir. Cairns-Smith hipotezinin 4 önemli noktası vardır:

1) Kristaller, ilintili herhangi organik moleküle göre biyolojik olarak çok daha basittir.

2) Kristaller büyür ve ürer (mekanik kuvvetler ile bölünebilirler ve geriye kalan her bir parça büyüyebilir).

3) Kristaller bilgi taşırlar ve bu bilgi değiştirilebilir. Bir kristal son derece düzenli, çoğalmaya eğilimli bir yapıdır (bu yüzden bilgi taşır). Daha ötesi kristal büyürken bazı “saf olmayan” öğeleri de içine alabilir. Bu saf olmayan öğeler kristalin yapısını değiştirebilir ve özgün yapı bölündüğünde kalıtımla aktarılabilir (yani bilgi değişir).

4) Kristaller kimyasal reaksiyonları katalize etmek için asgari kapasiteye sahiptir.

Cairns-Smith daha sonra, bu küçük ilkel organizmaların çevrede bulunan -muhtemelen çorbanın veya pizzanın içerisindeki- küçük polipeptitlerle (öncül proteinlerle) birleştiği ve böylelikle polipeptitlerin kristallerin katalize etme yeteneğini artırdığı önermesini ortaya atar. Bu şekilde önce proteinlerin ve hemen ardından nükleik asitlerin öneminin artacağı ve bu iki yeni gelenin atalarının yerini alarak bugünün canlılarının şeklini alacağı yol açılmaktadır.

Çamur hipotezine çeşitli nedenlerden ötürü şüpheci yaklaşıyorum. Öncelikle Cairns-Smith bir canlının ne ile başlaması gerektiğini tamamen önemsemiyor gibi gözükmektedir. Kristallerin gerçek bir metabolizması yoktur, en azından gerçekte yaşayan organizmaların sahip olduğuyla uzaktan yakından ilgisi yoktur. Ayrıca kristaller, proteinler ve nükleik asitlere kıyasla çok daha basit bir yapıya sahip olmanın yanı sıra karbon bulundurmayan kimyaları, Dünya’da yaşayan organizmaların kullandığından çok daha basittir. Karmaşıklık düzeyinin düşüklüğü ve basit kimyaları, yaşayan organizmaların çamur kristallerinde ortaya çıkması açısından aşılmaz donanımsal engellerdir. İkincisi, kristaller çevrelerine tepki vermezler; bu bilinen bütün yaşayan organizmaların işaretlerinden biridir. Bu durum metabolizma için belirgin bir özelliktir, dışarıdan hiç etkilenmeden tamamen içsel de olabilir (organizmanın metabolizmasını sürdürebilmek için ihtiyaç duyduğu dışarıdan alması gereken enerji hariç). Diğer taraftan, yaşayan organizmalar evrensel olarak dış koşullardaki değişimlere aktif olarak yanıt verirler – örneğin enerji kaynakları arayarak veya tehlikelerden kaçarak. Daha ötesi, canlıların mutasyon ile yapabildiklerinin aksine kristallerin gerçekte yeni bir kodu kalıtım yoluyla aktarma yeteneği yoktur. Evet, bazı saf olmayan öğeleri çevreden alabilirler ve bunları soylarına aktarabilirler ancak bu saf olmayan öğeler kopyalanamaz, dışarıdan sürekli ithal edilmeleri gerekir ve kristalin kalıcı ve kalıtımla bırakılabilir bir parçası haline dönüşemezler. Ayrıca bu saf olmayan öğeler, mutasyonların tamamen yeni tür organizmalar ortaya çıkardığı gibi, yeni tipte kristaller yaratamazlar.

Kristal teorisindeki diğer büyük boşluk ise nükleik asit ve proteinlerin başkaldırısına dair hiçbir ipucuna sahip olmamamızdır. Gerçekte sahip olduğumuz, sadece kristallerin polipeptitleri nasıl bünyelerine alarak büyüdüklerini gösteren sönük ipuçlarıdır. Rekabet halindeki hipotezlerin tamamının detaylı bir senaryo ortaya koyabildiğini söylemenin zor olduğu doğrudur. Ancak Cairns-Smith’in önerdiği hipotez için eksik olan sadece ayrıntılar değildir, dönüşümün nasıl gerçekleştiğini gösteren hiçbir fikir yoktur.  Yani yaratılışçılar yaşamın kökeniyle ilgili ilk canlıların kelimenin tam anlamıyla tozdan türediğini ileri süren bu teoriden hoşlansa da (Cairns-Smith kesinlikle yaratılışçı olmamakla birlikte), elimizdeki kalan en iyi seçenek, belirsiz olsa da, ribonükleoproteinlerdir. Bu, biliminsanlarının bir süre daha kafa yorduğu bir soru olacaktır.

Bilim tarihi bize bir şey öğretiyorsa…

Yaratılışçılar için, bazı bilimsel problemlerin ne kadar karmaşık ve zor (hatta bazen imkansız) olabileceğini göstermek için bu ayrıntılı tartışmayı aktardım. Ayrıca yazdıklarımın yaratılışçı “alternatiflere” herhangi bir güvenilirlik atfetmeyen entelektüel bir durum değerlendirmesi olarak kabul edileceğini umut ediyorum, çünkü yaratılışçılar akla yatkın alternatifler önermemektedirler. Basitçe “Tanrı yarattı” demek, cehaletimizi kabul etmenin kibirli ve aynı oranda faydasız bir yoludur. Anlayamadığımız her şeyin mantıklı açıklamasının doğaüstü müdahaleler olduğuna ikna olmuş yaratılışçıların bu noktayı sürekli kaçırmaları çok ilginçtir. Bilimsel araştırma yöntemine alternatif oluşturabilecek pozitif bir şey geliştirebilmeleri için çok fırın ekmek yemeleri gerekiyor. Elbette bana kalırsa, girişimlerinin içerisine gömülü doğaüstücü varsayım nedeniyle bunu başarmaları imkânsızdır. Yaşamın kökeni problemi, iki düşünce paradigması arasındaki bir düğümdür ama dikkat: geçmişteki bütün düğümler bilimin lehine çözülmüştür ve eğer tarih bize bir şey öğretiyorsa…

Kavramsal Özet