Ana sayfa 133. Sayı Dünyada yaşamın başlangıcı

Dünyada yaşamın başlangıcı

38
PAYLAŞ

Yaşam için gereken yapıtaşlarının dünya üzerindeki süreçler sonucunda oluşması mümkün olduğu gibi, uzaydan taşınması da mümkün görünüyor. Dünyada yaşamın ilk biçimi, doğal olarak bugünün en basit yaşam biçimlerinden daha basit, minimum sayıda fonksiyonel birim üzerine kurulmuş olmalıdır. Yaşamın başlangıcı için henüz bir standart model yoktur, ancak bazı hipotezler bilim dünyasında ilgi görmektedir.

Yaşamın kökeni, biyolojik evrimle karşılaştırıldığında çok daha zorlu bir soru olarak gözükmektedir. Bunun en temel nedeni, biyolojik evrim arkasında, aralarında fosillerin de bulunduğu pek çok somut iz bırakırken, yaşamın başlangıcına ilişkin benzer izler ve ipuçlarının bulunmamasıdır. Dünyada var olmuş tüm canlıların yüzde 99 kadarının soyu tükenmiş olsa da, bugün dünyada var olduğu tahmin edilen toplam 10-14 milyon tür canlının tamamının bir ortak atadan farklılaştığı konusunda bilim dünyası hemfikirdir. Bu son evrensel ortak atanın (LUCA: Last Universal Common Ancestor) ise nasıl ortaya çıktığı konusunda farklı hipotezler vardır.

Somut kanıtlarla desteklenen bilgiler şöyle özetlenebilir:

Dünya 4,5 milyar yıl yaşındadır. Yaşam biçimlerine ait en erken mikrobiyel fosiller 3,5 milyar yıl öncesinden kalmıştır. Biyojenik, yani canlıların etkinlikleri sonucunda oluşabilecek kimyasalların izleri ise en erken 3,7 milyar yıllık tortul kayaçlarda görülmüştür. 4,1 milyar yıl öncesinden 3,8 milyar yıl öncesine kadar özellikle güneş sisteminin gazdan oluşan dış gezegenlerinin yörüngelerindeki hareketlilik nedeniyle, çok büyük sıklıkta, büyük kütleli cisimlerle çarpışmalar olmuştur. Bu “ağır bombardıman” döneminin bitişinden sonra yaşamın ortaya “kısa” bir süre içinde çıktığı anlaşılmaktadır. Öte yandan dünyanın 4 milyar yıl önceki atmosferik bileşimine enerji aktarımı ile yapılan meşhur Miller deneyleri (sonrasında farklı koşullarda bu deneyler tekrarlanmıştır) ile yaşamın yapıtaşları, örneğin, aminoasitler, karbohidratlar, nükleik asit bileşenlerinin oluşabildiği gösterilmiştir.

Bunun dışında, dünyaya çarpan meteorlarda, kuyruklu yıldızlarda, Satürn ve Jüpiter’in bazı uydularında yaşam için önemli moleküllerin izlerine rastlanmıştır.

Sonuç olarak, yaşam için gereken yapıtaşlarının dünya üzerindeki süreçler sonucunda oluşması mümkün olduğu gibi, uzaydan taşınması da mümkün görünmektedir. Dünyada yaşamın ilk biçimi, doğal olarak bugünün en basit yaşam biçimlerinden daha basit, minimum sayıda fonksiyonel birim üzerine kurulmuş olmalıdır. Yaşamın başlangıcı için henüz bir standart model yoktur, ancak şu hipotezler bilim dünyasında ilgi görmektedir.

Önce replikasyon

Yaşamın en karakteristik özelliklerinden biri, kendinin kopyalarını oluşturabilmesidir. Moleküler düzeyde bu kendini kopyalayabilen bileşikler aracılığıyla gerçekleştirilebilir. Bu bileşiklerin protein sentezini kodlaması daha sonra kazanılan bir karakter olabilir. Otokataliz, yani kendinin sentezini kataliz edebilme özelliğinin kimyasal örnekleri bilinmektedir. Bu bilgi taşıyacak molekülün temel özellikleridir.

İlksel dünya koşullarını gösteren temsili bir resim.

Önce metabolizma

Canlılığın temel fonksiyonlarının gerçekleşmesi için birbiriyle bağlantılı bir reaksiyon serisinin sürdürülebilmesi gerekir. İlksel dünya koşullarındaki denizlerde, metabolik reaksiyonların oluşabileceği laboratuvarda gösterilmiştir. Özellikle bir enerji kaynağının yakınında bu gibi metabolizma benzeri reaksiyonlar serisinin sürdürülmesi mümkün görülmektedir. Su altı bacaları, okyanusların tabanında hem enerji hem de kimyasal olarak reaktif bileşikler sağlayarak bu gibi süreçlerin ortaya çıkmasını sağlayabilir. Wachtershauser tarafından önerilen olasılık ise, demir-sülfür dünyası hipotezidir. Demir-sülfür dünyasında atmosferik gaz bileşenler demir-sülfür yüzeylerinde daha kompleks yapılara dönüştürülürler, örneğin karbondioksitin biyosentetik kullanımı bu tip ilk metabolik reaksiyonlara örnek olarak gösterilir.

RNA dünyası

Bugün bildiğimiz biçimiyle yaşam iki önemli bileşenden oluşmaktadır. Genetik ve metabolizma. Genetik karakter esas olarak kendini kopyalayabilen biyomoleküllere (nükleik asit) ihtiyaç duyarken, metabolizma ise reaksiyonları hızlandıracak katalizörlere (enzim, proteinler) ihtiyaç duyacaktır. Dolayısıyla bugün bu iki işlev birbirinden çok farklı moleküller aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Ancak, 1989 yılında kimya alanında Nobel ödülü alan Sidney Altman ve Thomas Cech, RNA’nın genetik bilginin aktarılması, kopyalanması, taşınmasına ek olarak, katalizör rolü olduğunu da göstermişlerdir. Bu durumda bu iki kritik görevi de üstlenebilecek tek bir molekül varsa, o zaman belki de yaşamın ilk formu RNA üzerine kurulu olabilirdi.  Bu düşünceyi destekleyen pek çok ek bulgu olmasına rağmen, kimyasal bakımdan RNA’nın da oldukça kompleks bir bileşik olması sorunun nihai yanıtının bu olmayacağını düşündürmüştür.

Panspermi/ekzojenez

Panspermi düşüncesi, evrende yaşamın metoridler, asteroidler, kuyrukluyıldızlar, gezegensiler ve hatta bilinçli olmasa da uzay araçları ile taşındığını savunmaktadır. Bu hipotezi destekleyen bulgular arasında ekstremofiller gibi bazı organizmaların uzay boşluğundaki koşullara dayanabilecek olması vardır. Bu hipotez gerçekte ilk yaşamın nasıl oluştuğunu değil, ancak evrende yaşamın nasıl yayılabileceğini açıklamaktadır. Yaşamın temel yapı taşlarının uzayda çeşitli yerlerde bulunması bu hipotezi kısmen destekleyebilir, öte yandan bu bileşiklerin dünyaya yaşamın bileşenleri olarak taşınması daha olası olarak görülmektedir.

Su altı bacaları, okyanusların tabanında hem enerji hem de kimyasal olarak reaktif bileşikler sağlayarak metabolik reaksiyonların ortaya çıkmasını sağlayabilir. (Atlas Okyanusunun tabanında bir su altı bacası)

Lipid dünyası

Bu hipoteze göre kendini kopyalayan ilk yapı lipid benzeri bir yapıydı. Fosfolipidlerin, su içinde tıpkı hücre zarı yapısında olduğu gibi, çift-katmanlı lipid yapılar oluşturduğu bilinmektedir. Yeni lipid bileşenlerin katılımıyla bu yapılar genişleyebilmekte ve hatta aşırı genişleme bölünmeyi tetikleyerek, aynı lipid bileşenlerinden oluşan iki yavru oluşturabilmektedir. İlksel dünya koşullarında, çok farklı yapılarda potansiyel lipid türevleri varken sadece aynı karakterde çift-katmalı lipid toplarının çoğalması bir tür kimyasal seçilimi ortaya çıkarmış olabilir. İlk metabolik reaksiyonların, nano-ölçekte bir deney tüpü olarak da görülebilecek bir çift-katmanlı lipid top içinde ortaya çıkıp gelişmesi de çok makul gözükmektedir.

Farklı hipotezlerden anlaşılacağı gibi, yaşamın başlangıcı, bir araştırma alanı olarak çok caziptir. Gerçekte yaşam, birden fazla farklı biçimde ortaya çıkmış olabilir. Ve sonuç olarak, biz dünyada bunlardan hangisi üzerinden yaşamın ortaya çıktığını bilemeyebiliriz. Ancak, laboratuvar koşulları altında bu yaklaşımların herhangi biriyle, yaşamın karakteristik niteliklerine ulaşmak heyecan verici olacaktır. Bu niteliklerin ne olduğu konusunda tartışma olsa da, yaşamın en basit biçimiyle kimyasal süreçler sonucunda ortaya çıkabileceği konusunda kuşku yoktur.