Canlıların yapısına girecek ilk maddeler ne zaman ortaya çıktı?
Aslında dünyada neyi incelerseniz inceleyiniz, Bing-Bang’den başlayıp galaksileri, yıldızları ve onların içinde olan olayları anlatmazsanız, konu yarım kalmış olur. Her birinde bugünkü canlıların yapısına giren fiziksel ve kimyasal etmenleri ayrı ayrı anlatmak gerekiyor. Çünkü Newton Yasaları’na uyumlu ya da tabi olan canlıların evrimleşmesi, inorganik düzeyde aslında 13,7 milyar yıl önce başlamaktadır.
Ancak yapılanma ve geçtiğimiz yoldaki nesnelerin etkileri bunlarla bitmiyor. Güneşimizin bir canlı oluşumundaki fiziksel ve kimyasal etkisini ayrıntıları ile bilmek gerekiyor. Yakın zamana kadar canlılar üzerindeki etkisi sınırlı örneklerle anlatılan Ay’ımızın, canlı oluşumundaki belirleyici etkisi de anlatılmadan dünyadaki canlılığın temeli tam anlamıyla anlaşılamaz.
Derginin sayfaları sınırlı olduğu için, bu yazıda yalnızca dünyanın başlangıcındaki belirli bir evrede olup bitenler kısaca verilmekle yetinilecektir. Ancak bu yazıda verilen bilgiler, bilimde (ve evrimde) en çok sorulan ve yanıtı en çok tartışılan bir konudur.
Canlılık neden biyomer olmak zorunda?
Karmaşık bir organizmanın, yani değişik fiziksel ve kimyasal çevreye farklı tepkiler verebilecek tür içi ve tür dışı bireylerle karmaşık ilişkiler kurabilecek bir mekanizmanın ya da işletim sisteminin ortaya çıkabilmesi; ancak taklit edilemeyen moleküllerle gerçekleşebilir. Bu özellikleri gösteren moleküllere geniş anlamda polimerler, dar anlamda biyomerler denir. Biyomerler, kural olarak, duruma göre 3 boyutlu yapılarını değiştirebilirler (enzimleri anımsayınız). Bu yetkinlik, biyomerlerin doğası gereği (fiziksel ve kimyasal yapısı gereği); ancak belirli sıcaklık aralığında gerçekleşebileceği için, yaşamın bellirli sıcaklık derecelerinin üstünde ya da altında evrenin herhangi bir noktasında oluşması beklenemez. Böyle bir yapının çeşitlenebilmesi (değişik fiziksel ve kimyasal tepkimeleri gerçekleştirebilmesi) yani moleküler düzeyde evrimsel bir seçilime hammadde oluşturacak bir yapının ortaya çıkabilmesi, bir atoma bağlanabilecek bağların sayısıyla doğru orantılı olacaktır. Örneğin “H” tek bir bağ yapabilmesine karşın “C” atomu dört farklı bağın kurulmasına izin verebilmektedir. Bu moleküler bir çeşitlenmedir ve evrimsel olarak da en büyük potansiyele sahip elementlerden biridir.
Böyle bir özelliği gösteren, periyodik cetvelde silisyum (“Si”) başta olmak üzere bir dizi element daha vardır. Dörtlü bağ yapma özelliği gösteren ve karbondan (“C”) sonra evrende (belki de C’den daha çok) en çok bulunan Si’nin neden bir canlı oluşumuna temel iskelet oluşturamayacağı, onun kovalent bağlarının büyük polimerler yaptığı zaman kırılabilir olmasından, polimerleri kırmayacak sıcaklıklarda sıvı fazda olmamasından (böylece tepkimelere giremiyor) ve oksitlerinin ve basit bileşiklerinin su ortamında çözünür olmamasından, dolayısıyla disasiyasyon (iyonlaşma) oranının çok düşük olması ya da olmaması nedeniyle başka moleküllere tepkimeye girme gücünün az olmasından kaynaklanır. Bu nedenle organik kimya, özünde bir C kimyasıdır da denebilir.
Evrende çok büyük miktarda bulunan “H”, bir canlının çatısını oluşturamaz. Çünkü bağ yapma olanağı sınırlı olduğu için meydana gelecek moleküllerin (çeşitlerin) birbirine benzeme oranı yüksektir. Dolayısıyla farklı tepkimeleri gerçekleştiremez. Ayrıca moleküllerin birbirine benzerlikleri artacağı için bir canlıda olması gereken çeşitlilik sağlanamaz; yani taklit edilir.
Bu durumda evrende canlılık için birçok spekülasyon yapamayız. Evrende gelişmiş bir canlının molekül iskeletini, karbon oluşturmak zorundadır. Daha gelişmiş bir canlı için de florla soluma koşulu getirebiliriz (oksitleme gücü evrenin ikinci en oksitleyeci molekülü olan oksijeni bile oksitlediği için; böylece birim malzemeden daha çok enerji elde edilebilir) ya da evrimleşmeye dünyadan çok daha erken başlama koşulu getirilebilir.
Prof. Dr. Ali DEMİRSOY
Yazının tamamı Bilim ve Ütopya'nın ocak 2018 sayısında!