Dünyanın başlangıcı
Jeokimyacıların  kurşun  izotopları  ile  yaptıkları  çalışmalar  sonucu
dünyamızın yaşının yaklaşık 4.54 milyar yıl olduğu saptanmıştır.
Dünyamızın çeşitli bölgelerinde bulunan en eski kayaların yaşları da bu tarih ile oldukça
uyumludur. Örneğin kuzeybatı Kanada’ da 3.96 milyar yaşında granit kayalar,batı Avustralya da ise 4.3 milyar yaşında zirkon mineral kristalleri (zirkonyum
elementinin  silikat  ile  yaptığı  bileşik)  bulunmuştur.  Bunlar  bugüne  kadar
dünyamızda saptanmış en eski jeolojik yapılardır. Bunlara ilaveten dünyamızın
uydusu Ay’ dan Apollo astronotları tarafından getirilen ay taşlarının tarihleme
çalışmaları,  bunların  yaklaşık  4.2  milyar  yıl  öncesinde  ait  olduğunu
göstermiştir.
Dünyamız ilk oluşum zamanlarında bir ateş topu halindeydi. Zaman
içinde sıcaklığı düşerek dış yüzeyinde bir kabuk oluşmuştur. O  zamanlarda
dünyamızı  çevreleyen  bugünküne  benzer  bir  atmosfer  tabakası  da
bulunmamaktaydı.

Dünyamızdaki ilk yaşam örnekleri ve ortam koşulları

Dünyamız üzerindeki yaşamın başladığı tarihi kesin olarak saptamak
bugünkü olanaklarımızla mümkün değildir. Fakat bakteri benzeri tek hücreli
canlıların varlığına ilişkin bulgular zamanı, 3.5 milyar yıl önceye götürmektedir.
Batı Avustralya’ daki Warrawoona bölgesinde yer alan stromatolitlerin bu yaşta
olduğu  belirlenmiştir. Stromatolitler,  fosilleşmiş  mikrobiyal  içerikli
yığınlardır.  Bu  yapılarda  artık  fosilleşmiş  filamentli  prokaryotlar  tabakalar
halinde  üst  üste  yığılmışlardır.  İlk  hücresel  yapıların  bulunduğu  3.5  milyar
yıldan biraz daha geri gidildiğinde, o zamanki yeryüzü ve atmosfer koşulları
hakkında bilgiler şunlardır: İlkel atmosfer kesinlikle oksitleyici değildi. Başka bir ifade ile ortamdaki oksijen miktarı yok denecek kadardüşüktü.  Dünyamızdaki  en  eski  kayaçlardan  bir  kısmının  sediment  kayaç
olması suyun varlığını göstermektedir.
Fakat ortamın sıcak olması nedeniyle (100C’ın üstünde) su sıvı halde
değil, buhar halinde bulunuyordu. Fakat sıcak su buharının havada yükselerek
soğuk katmanlar ile karşılaşması sonucu yoğuşarak, yeryüzüne  yağış olarak
düştüğü sanılmaktadır.
İlkel  dünya  atmosferinde,  karbondioksit  (CO2),  azot  (N2),  ve  az
miktarda metan (CH4), amonyak (NH3), karbon monoksit (CO) ve hidrojen (H2)
gazları  bulunmaktaydı.  Bunlara  ilaveten  hidrojen  sülfür  (H2S),  demir  sülfür
(FeS) ve hidrojen siyanür (HCN) ortamda bol miktarda bulunan bileşiklerdi.
İlkel atmosferi oluşturan gazlar dünya merkezinden yeryüzüne çıkmışlardır.

İlkel dünya koşullarındaki (prebiyotik ortam) enerji kaynakları

Canlılıkla ilgili reaksiyonların büyük bir bölümü enerjiye gereksinim
göstermektedir. Günümüzdekine benzer şekilde prebiyotik ortamda da çeşitli
tipte enerji kaynakları bulunmaktaydı. Bunlar;
• Güneşten gelen ültraviyole ışınları (UV)
• Yıldırım enerjisi
• Volkanik aktivite sonucu oluşan termal enerji
• Radyasyon enerjisi

Yapıtaşlarının polimerizasyonu:

Prebiyotik  ortamda  ilk  yapıtaşları  oluştuktan  sonra  bunların
polimerizasyonu  ile  protein,  nükleik  asit  gibi  makromoleküllerin  oluşması
gereklidir.
Bu  moleküler  evrimin  en  zor  süreçlerinden  biri  olarak  kabul
edilmektedir.
Çünkü polimerizasyon bir dehidrasyon yani, ortamdan suyun çıktığı bir
süreçtir. Başka bir ifade ile bu işlem, suyun az bulunduğu koşulda gerçekleşen
bir olaydır. Prebiyotik ortamda bunun sağlandığı yerler olabilir mi?
Doğada  çeşitli  tipte  yoğunlaştırıcı  maddeler  bulunmaktadır.  Örneğin
siyanamid  (H2N---C=N)  ve  polifosfat  gibi  yoğunlaştırıcı  ajanların
polimerizasyon işlemini oldukça kolaylaştırdığı deneysel olarak belirlenmiştir.
Bunun  dışında  güneş  veya  volkanik  faaliyetler  sonucu  küçük  su
havuzlarındaki suyun buharlaşması ile böyle bir ortam yaratmış olabilir.
Fakat son yıllarda yapılan araştırmalar kil, pirit (FeS2) ve bazalt türü
camsı yapıların dehidratif polimerizasyon için yüzey görevi üstlenmeye aday
ortamlar olabileceklerini ortaya koymuştur. Bütün bu maddeler dünyamızın ilk
yıllarında da, bugünkü gibi, ortamda bol miktarda bulunmaktaydı. Laboratuar
deneylerinde bu maddelerin yüzeyinde polimerlerin sentezlendiği gösterilmiştir
(kaynama noktasındaki sıcaklıklarda). Günümüzde bu işlemlerin olması oldukça
zordur çünkü  ilkel  dünyada  bulunmayan  birçok  olumsuzluk  şu  anda
dünyamızda mevcuttur. Örneğin kuvvetli bir oksitleyici olan oksijen o zamanlar
yoktu.  Ayrıca  organik  maddeleri  besin  olarak  süratle  parçalayan
mikroorganizmaların bulunmaması da çok önemlidir.

İlkdüşük organizasyonlu canlılar ve sahip oldukları özellikler

İlk canlı organizma hangi özelliklere sahip olmalıydı?
Araştırmacılar canlıların evriminde progenot isimli ve şu anda benzeri
dünyada  bulunmayan  bir  ata  hücrenin  varlığını  öngörmektedirler.  Fakat  bu hücrenin  sahip  olduğu  birçok  özellik  günümüz  hücrelerinde  de  rahatlıkla
gözlenebilmektedir.
Progenotun  oksijensiz,  sıcak  ve  organik  madde  açısında  fakir  bir
ortamda bulunması, bu hücrenin günümüzdeki
• anaerobik
• hipertermofilik ve
• kemoototrof prokaryotlara
benzeyebileceğini  düşündürmektedir.  Günümüzde  arke  grubuna  dahil
prokaryotların  kaynar  sularda,  çok  tuzlu  ve  asit  ortamlarda,  ve  anaerobik
koşulda yaşayan birçok türü bulunmaktadır. Batı Avustralya’ nın 3.5 milyar
yıllık  Warravona  kayalıklarında  saptanan  stromatolit  (fosilleşmiş  filamentli
mikrobiyal  yığınlar)  kalıntılarının  mor  ve  yeşil  anoksigenik  fotosentetik
bakterilere ait olduğu sanılmaktadır. Günümüzde de stromatolit oluşumu devam
etmektedir. Özellikle sıcak su kaynaklarında ve sığ deniz kıyılarında bu yapılara
rastlamak  olasıdır.  Günümüz  stromatolitlerinin  üst  tabakalarında  fotosentez
yapan  siyanobakteriler yaşamaktadır. Onun altında anoksigenik yani oksijen
üretmeden  fotosentez  yapan  bakteriler,  alt  tabakalara  giren  ışık  miktarı
azaldıkça da bu bakteriler yerini sülfat redükleyici bakterilere bırakmaktadırlar.
Progenotun sahip olduğu anaerobik koşulda mayalanma yapma yetisi
ökaryotik hücrelere de geçmiştir. Mesela kollar yorulduğunda oksijensiz kalan
kas  hücrelerimiz  aynen  prebiyotik  ortamdaki  ata  hücresi  gibi  laktik  asit
fermantasyonu yaparak enerji üretmeye çalışmaktadır.

Serbest oksijenin ve ozon tabakasının oluşumu

Oksijenin dünyamız atmosferinde yaklaşık olarak günümüzden 3 milyar
yıl  önce  birikmeye  başladığı  saptanmıştır.  Bu  birikimde  anoksigenik  yani
oksijensiz  fotosentez  yapan  prokaryotların  oksijenli  fotosentez  yapmaya
başlaması önemli olmuştur. Bu dönüşümü gerçekleştiren en önemli bakteri ise
siyanobakteriler dir. Ayrıca okyanuslardaki su moleküllerinin de parçalanarak
buna katkıda bulunduğu sanılmaktadır.
Oksijenin oluşmasının yol açtığı değişmelerden bir tanesi de ozonun
(O3) meydana gelmesidir. Ozon, oksijenin UV ışınlarına maruz bırakılması ile
oluşmaktadır. Bu  maddenin  atmosferde birikmesi ve 300  nm  altındaki yani
yüksek  enerjili ışınları absorblama özelliği sayesinde  dünyamız,  Güneş’ ten
gelen ve yaşam için zararlı ışınlardan korunmuştur.
 
Ökaryotlar ve organeller

Nükleik  asit  dizi  analizlerine  dayanılarak  yapılan  sınıflandırmada
çalışmaları  canlıların  arke,  Bakteri  ve  Ökaryot  olarak  üç  farklı  hücreden
evrimleştiklerini ortaya koymuştur. arke ve bakteriler tek hücreli ve hücre içi
organizasyonu düşük canlılardır. Ökaryotlar ise hem tek hem de çok hücreli
olabilmelerine karşılık, her iki formda da gelişmiş hücre içi organizasyonuna
sahiptir.  Fakat  ilk  ökaryotların  günümüzdeki  modern  ökaryotlardan  farklı
olduğu bilinmektedir (ilk modern ökaryotlar-protistler- yaklaşık 1.5 milyar yıl
önce  ortaya  çıkmışlardır).  Şöyle  ki,  bu  hücrede  mitokondri,  kloroplast  ve
nukleus zarı bulunmamaktaydı. Yapılan araştırmalar ökaryotik hücrelerin bu
organelleri endosimbiyoz yoluyla ve milyonlarca yıl önce yapılarına aldığını
ortaya koymuştur.
Progenotun içine yaklaşık iki milyar yıl önce bugün mitokondri olarak
tanımlanan  fakat  geçmişte  oksijen  fikse  eden  bir  bakteri  olarak  yaşayan
organelin girdiği saptanmıştır. Bakterinin bu tür  bir endosimbiyotik ilişkiye
girmesinin nedeni, bakterinin ilkel ökaryotun hücre içini korumalı bir çevre ve
besin maddesini devamlı sağlayabileceği bir ortam olarak kabul etmesi olabilir.
Endosimbiyoz  olayı  ile  bağlantılı  olarak  yapılan  moleküler  dizi
analizleri  mitokondrinin Agrobacterium,  Rhizobium  ve  riketsia  genuslarına
dahil bir bakteriden türevlendiklerini göstermiştir. Bu bakterilerin günümüzde
de ökaryotik hücre içinde yaşabilme özelliklerinin olması bu hipotezi destekler
niteliktedir.
Aynı  şekilde  fotosentetik  bir  bakteri  olarak  yaşayan  kloroplastın  da
endosimbiyotik  yaşamı  seçerek  progenotun  içine  girdiği  belirlenmiştir
(mitokondri örneğinde olduğu gibi yapılan moleküler dizi analizleri, mitokondri
ile modern siyanobakterilerin ortak bir atadan evrimleştiklerini göstermiştir).
Böylece modern ökaryotik hücrenin temelleri atılmıştır. Bu organellerin bakteri
kökenli olduğuna ilişkin birçok bilgi bulunmaktadır:  Mitokondri  ve  kloroplast  prokaryotlardakine  benzer  ribozomlar
içermektedirler. Bu organeller prokaryotlardakine benzer küçük dairesel bir DNA
molekülü içermektedirler. Organellerin rRNA moleküllerinin baz dizileri ile prokaryotlarınki
arasında birçok benzerlikler bulunmaktadır.

Prof. Dr. Haluk Ertan   
İ.Ü. Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü

Umarım fayladalı olmuştur....