Hayatın Kökeni

Eyl 07 2008

Hayatın Kökeni

(10 Oy)

Facebook'ta Paylaş

Onur Dogan

Pazar, 07 Eylül 2008

Okunma: 3798 kez

1.Giriş Birkaç cümle ile özetlemek gerekirse, günümüzün çözülmemiş en önemli temel problemlerinden biri şudur: Nasıl oluyor da cansız atomlar, kör ve amaçsız kuvvetler etkisinde, kendilerini en basit bir mikrobun olduğu kadar karmaşık bir şeye, bir canlıya dönüştürebiliyorlar? Bu kayda değer önemli olay, ilk kez ne zaman, nerede ve nasıl gerçekleşti? Bu olay Evrende sadece bir kez mi ortaya çıktı, yani benzersiz, acayip bir kimyasal hilkat garibesi mi, yoksa hayat, bir anlamda doğa yasaları yaşam-dostu olduğu için, dünya benzeri gezegenlerde her zaman ortaya çıkma becerisinde bir olay mı?

Darwin, tarihsel bir dönüm noktası olan Origin of Species (Türlerin Kökeni, Türkçesi: Öner Ünalan, Onur Yayınları, 551 sayfa, 1996) isimli kitabını 1859 da yayınladı. Bu eserinde, yeteri kadar uzun zaman süreleri içinde, basit tek hücreli canlıların bugün gördüğümüz zengin yaşam çeşitliliğine nasıl dönüşmüş olabileceğini, inandırıcı kanıtlarla ortaya koydu. Fakat, Darwin in kendisi de, yaşamın nasıl ortaya çıktığı sorusunu Maddenin kökeni konusunda da spekülasyonlarda bulunulabilir    açıklamasıyla geçiştirerek, tartışma dışında bıraktı. Aslında bu gün fizikçiler, maddenin ve evrenin kökeni sorusunu hemen hemen tümüyle açıklamış görünüyorlar. Ancak, yaşamın kökeni hala, bilimin en önemli çözülmemiş sorunları arasındadır (1,2).

Yaşam dediğimiz sürecin fizik ve doğa yasalarında yazılmış olduğu veya Evren in canlılar için yaratılmış olduğu gibi düşünceler, zaman zaman gürültülü çıkışlarla can çekişme sürecini duyurmaya çalışan, çok gerilerde kalmış, dinsel çağın zayıf fısıltıları olarak görülebilir. Birçok bilimci, bu tür imalara belki de bir azarlama ile karşılık vereceklerdir. Bunlar için, yaşamın başlangıcı, dünyaya özgü, kimyasal sıra dışı bir kaza olarak görülmelidir . Buna, çok daha sonra ortaya çıkan şuur sahibi karmaşık organizmalar da dahildir ve tüm süreç, devasa bir moleküller-arası şans oyununun olağandışı bir sonucu dur. Diğer bazı bilimciler ise, dünyanın ayrıcalıklı bir özelliği olmadığı ve yaşam dediğimiz olayın fizik ve kimyanın kaçınılmaz bir sonucu olduğunu söyleyeceklerdir. Bu görüşün şampiyonları arasında olan, Nobel ödüllü biyokimyacı Christian de Duve ye göre Biyoloji evrensel bir zorunluluktur ve koşulların uygun olduğu her ortamda yaşam ortaya çıkacaktır (2).

            Yaşamın sadece yeryüzünde ve tesadüfen ortaya çıktığı görüşü ile buna karşı olan yaşam, fizik yasalarında yazılı olan bir zorunluluktur görüşü arasındaki bu tartışmada karara bağlanacak olanlar bunun çok ötesindedir: Bu bize insanın Evren deki yerini, yalnız olup olmadığını ve büyük evrensel resme nasıl uyduğu veya uymadığını da gösterecektir. Ayrıca, yanıt teknoloji için de önemli sonuçlar verecektir: Hayat kolayca ortaya çıkabilen bir süreçse, belki onu laboratuarlardaki hammaddelerden de oluşturabiliriz. Birçok fiziko-biyo-kimyacı, laboratuarlarda bunu gerçekleştirme çalışmaları ile meşgul. Yeni yaşam şekilleri, biyoteknolojide ve molekül biyolojisinde çığır açacak gelişmelere kaynaklık edebilir. Bu şekilde, diğer gezegenleri   dünyalaştırma (terraforming) çalışmalarına gidecek yollar için gerekli taşları da döşeyebiliriz . Dünyalaştırmanın amacıda tabiî ki, bu gezegenleri insan yerleşimine uygun hale getirmek dışında bir şey olmayacak. Laboratuarlarda yaşam oluşturabilmek, hayatın başlangıçta nasıl ortaya çıkmış olabileceği sorusuna da ışık tutacaktır.

2. Astrobiyoloji

            Yaşamın kökeninin ve Evren deki (olası) ortamlarının belirlenmesi ve dağılımının incelenmesi, Astrobiyoloji dediğimiz disiplinin çalışma konuları arasındadır. Bilimciler, yaşamın sadece dünyamıza has bir olay olmayabileceği düşüncesine, giderek daha fazla destek vermekteler. Güneş sistemindeki diğer gezegenlerde, diğer yıldızların gezegenlerinde ve hatta yıldızlararası ortamda, bu konunun çeşitli evrelerine ait olduğunu düşündüren sonuçlarla karşılaşabiliriz; hatta kısmen de karşılaşmaktayız: Ancak astrobiyolojinin gerçekten bulmayı hedeflediği asıl kutsal işaret , bir başka gezegende veya dünya dışı ortamda ikinci bir yaşam türünü/şeklini ortaya çıkarmaktır. Bu konunun uzmanı bilimcilerin hemen hemen ortak görüşü, bu noktada, Mars ın en yüksek umut vadeden yer olduğudur. Ayrıca, Jüpiter in uydusu Evropa (Europa) da diğer umut vadeden gök cisimi olarak ortaya çıkmaktadır. Şimdilerde Mars, yoğun astrobiyolojik çalışmaların konusudur. Bugün donmuş bir çöl görünümünde olsa da, Mars ın geçmişte ılık ve dünyadan pek farkı olmayan bir yer olduğu konusunda inandırıcı ipuçlarına sahibiz. 4 milyar yıl kadar önce (dünyada hayatın belki de henüz ortaya çıkamadığı aşırı sıcak dönemlerinde) Mars, hayat için dünyadan da uygun koşullar altında olmuş olabilir. Bu durumda, hatta, Mars ta yaşam mutlaka başlamış fakat devam edememiş olmalıdır.

            Dahası yeryüzündeki yaşam buraya Mars tan taşınmış bile olabilir! 1990 larda yapılan kuramsal hesaplar, mesela meteor veya kuyruklu yıldız çarpmaları veya volkan patlamaları gibi çeşitli nedenlerle Mars tan fırlatılacak taş ve kayaların içinde yerleşmiş canlı mikropların, böyle uzun bir yolculuktaki radyasyon hasarını da yakından inceleyen senaryolarla, pekâlâ yeryüzüne ulaşabileceğini gösteriyor (3). Yani içinde bazı mikrop düzeyinde canlılar taşıyan kayaların bazılarının komşu gezegenlere ulaşmaları ve hayatı oralara taşımaları mümkündür. Mars tan fırlatılmış kayalar orada ortaya çıkmış ilk yaşamın formları ile dünyamızı tohumlamış olabilir. Yani bizler bile bu ilkel Mars lılardan türemiş canlılar olabiliriz! Aynı şekilde, daha düşük bir olasılıkla olmak beraber, dünyadan fırlatılmış bazı malzeme de benzer şekilde Mars a ulaşmış ve yeryüzü mikroplarını Mars yüzeyine bulaştırmış olabilir. Her durumda, belki de Mars ve Dünya, biyolojik olarak tümüyle ayrışık (izole) gezegenler sayılamazlar. Benzeri şekilde, Dünya ve Ay arasında da malzeme değiş-tokuşu söz konusudur; ancak ayın hiçbir zaman sıvı su içermemiş olan geçmişi, atmosfersiz ve aşırı steril ortamı, Ay toprağında en ufak bir canlı belirtisinin olmamasını kolaylıkla açıklamaktadır.

Mikrop düzeyinde canlıların gezegenler-arası yolculuklarını gazete sayfalarına taşıyan olay, 1996 da, Mars tan düştüğü hesaplanan bir meteoritin içinde, yaşama ait deliller bulunduğunun (Şekil 1,2) NASA tarafından ilan edilmesi oldu (4). Bugüne kadar 20 kadar Mars meteoriti bulundu. Bunların içinden patates büyüklüğünde olan bir tanesinde, fosilleşmiş mikropları andıran çok küçük yapılar gözlendi. Bu iddia ile ilgili tartışmalar birkaç yıl daha sürdürdü, fakat kesin bir sonuca da bağlanamadı (5). Dünyanın uğradığı hesaplanan ve Ay ın oluşumuna yol açan, Mars büyüklüğünde bir gök cismi ile çarpışması ile de Mars a ve Venüs e malzeme taşımış olabilir.

Şekil 2: ALH84-001 meteoriti içinde bulunan Mars organisması yapıların yeryüzü canlıları ile karşılaştırlıması: Yukarda, çekirdekli (ökaryotik) bir canlı hücresinden bir bölüm; aşağıda, aynı ölçekte, solda, çekirdeksiz (prokaryotik) bir tek hücreli yeryüzü canlısı, sağda, Mars organisması .

Dünya dan daha küçük ve güneşe daha uzak bir gezegen olan Mars, Dünya an çok daha hızla soğudu. Yeryüzünde son dönemlerde keşfedilen, sıcak-seven (termofil) ve olası meteorit bombardımanlarından etkilenmeyecek (deniz dipleri, mağara içerleri gibi) konumlardaki organizmalar, Mars üzerinde, Dünya dan çok önce ortaya çıkma şansına sahip olabilirler; öyle ki kızıl gezegen dünyadan milyonlarca yıl önce hayata beşiklik edecek koşullara kavuşmuş ve muhtemelen korunaklı kayalar içinde bu birikimlerini dünyaya ulaştırmış olabilir.

Bunun alternatifi ılık yeryüzünde oluşacak uygun, sulak bölgelerin yavaş yavaş zengin kimyasallarla dolması ve güneş ışığının da yardımıyla, giderek daha karmaşık moleküllere ulaşılması kuramıdır. Darwin yaşamın kökeni mekanizmalarına pek fazla değinmemişse de, bir mektubunda (zikreden, ref 1, s. xıv) küçük-sıcak-havuzcuklar düşüncesini belki de ilk kez ileri sürmekteydi. Ancak bu kuram son yıllarda ciddi eleştirilerle karşılaştı. Biliyoruz ki yaşamın ilk 500 milyon ile 1 milyar yıllık döneminde dünyamız, çok yoğun bir gök cisimleri bombardımanı ile karşı karşıya kalmıştı. Bu türden küçük sıcak havuzcuklarının ve sığ denizlerin, yaşamın oluşumuna fırsat vermeyecek sıcaklıklar içeren alt-üst oluşlar yaşamış olması beklenir. Ancak, yine 1990 lardan başlayarak uç-koşulları-seven (extremophile) mikroplar keşfedilmeye başlandı. Bu ortam ve oluşumların en tanınmışları, okyanus diplerindeki sıcak bacalar çevresinde görülen aşırı-sıcak-seven hiper-hidro-termofillerdir. Bunlar bazen suyun kaynama noktalarının çok üstündeki ortamlarda çoğalabilme becerisine sahiptirler. Delme yolu ile çeşitli yeryüzü derinliklerine ulaşma projeleri de yeryüzünde yaşanabilir bölgelerin yer kabuğunun kilometrelerce derinliklerindeki sıcak ortamlara genişletilmesi gerektiğini göstermektedir. Ayaklarımızın altındaki toprak ve oluşumların, bir bakıma hayat kaynadığı söylenebilir. Yeryüzü-altı yaşam-kürenin varlığı erken yaşam şekilleri için de yeni olanaklar sunacaktır. Belki de yaşamın ilk denemeleri, küçük, sıcak   yüzey havuzlarında değil, yerkabuğunun derinliklerinde ortaya çıktı ve daha serin yüzey bölgelerine daha sonra yayıldı. Bu aşırı-uç-seven canlıların genetik yapısı da, bu düşünceleri desteklemektedir. Bu yaşam şekillerini birkaç milyar yıl sonrada sürdürüyor olmadılar.

3. Güneş Ötesi Gezegenler

            Son 10 yılda astronomi dünyası güneş-ötesi gezegenler buluşuyla çalkalandı. Bugün 300 kadar güneş-ötesi gezegen keşfedilmiş durumda. Buralarda yaşamın oluşabilmesi noktasında tartışmalar sürüyor. Hatta özellikle güneş sisteminde benzer gezegenlere sahip bazı yıldız sistemleri (6) bu heyecanı arttırıyor. Bu gezegenlerin, kendilerinin bağlı oldukları yıldız üzerinde uyguladıkları küçük çekim hareketlerinin belirlenmesiyle, yani oldukça dolaylı bir şekilde ortaya çıkarıldıklarını belirtelim. 1995 lerde rafine edilen bir teknik, yıldıza yakın dev gezegenler içeren sistemleri tercihli olarak ortaya çıkarmaktadır. Ancak, söz konusu gezegen sistemleri, genelde yıldızlarına Merkür den daha yakında olan gaz devler, yani Jüpiterler içermektedir. Artık, yer-benzeri kayalık gezegenler ve hatta bunlar üzerinde yaşamın işareti olabilecek su, ozon ve oksijenin varlığını belirleyebilecek becerilere sahip Kayalık-Gezegenler Araştırıcısı (Terrestrial Planet Finder) gibi ileri düzeyde amaçları olan planlar tartışılmaya ve hatta inşa edilmeye başlanmış bulunuyor.

4. Akıllı Yaşam

            Diğer gezegenler veya yıldız sistemlerinde yaşam tartışmaları, doğal olarak akıllı canlılar ve dünya-dışı yabancı medeniyetler konusunu da tartışmaya açıyor. Güneş sistemimiz içinde mikroplar düzeyinin üstünde bir gelişmişlik gösterecek yaşam şekillerinin çok uzak bir olasılık olduğu artık kabul edilmektedir. Ancak Samanyolu içindeki diğer yıldız sistemlerine ait dünyalar üzerinde, bitki, hayvanlar, hatta akıllı canlılar gelişmiş olabilir. Bunlar hakkında henüz bir kanıtımız yok. Yine de bunları aramak anlamlı görünüyor. 1960 lardan beri -yaklaşık yarım yüzyıldır-, küçük bir grup astronom, radyo teleskoplar kullanarak gökleri taramakta ve yabancı bir medeniyetten gönderilmiş veya sızmış olabilecek akıllı yaşam işareti radyo sinyallerini aramayı sürdürmektedirler. Bu araştırmacılar, bu güne dek herhangi bir başarı haberi ile karşımıza çıkmadılar. Bunun anlamı, ya Samanyolu muzda haberleşme düzeyinde başka akıllı yaşamın bulunmadığı veya varlarsa bile, bu türden mesaj gönderme alışkanlıklarının Samanyolu nun bu bölgesinde, pek de yaygın olmadığı olabilir. Medeniyetlerin, gelişmişliklerinin ileri evrelerinde, uzaya radyo dalgaları sızdıran tekniklerden vazgeçiyor olması da diğer bir olasılıktır.

Ancak, Evren in yaşam-dostu olduğu gösterilebilirse, başka dünyalarda da hayatın ortaya çıkabileceği, bir kere başladıktan sonra, akıllı yaşama evrim için yeterince zaman olduğu açıktır ve bunun en azından Dünyamız üzerinde bir örneği (zaman zaman, var olan yaşamın akıllı olup olmadığı konusunda derin şüpheler uyandıran tartışmalarla boğuluyor olsalarda!) var görünüyor. Güneşimiz ve dünyamız 4,5 milyar yıldan biraz daha yaşlıdır. Evrenimiz ise 14 milyar yıl yaşında görünüyor. Bu durumda, dünyamızdan daha ilerde bir medeniyete sahip canlı varlıkların başka gezegenlerde ortaya çıkmış olması büyük bir olasılıktır. Yaşamın ortaya çıkması için 10 milyar yıl mertebesinde fiziksel, kimyasal ve jeolojik ve jeofizik evrime gerek duyulmuş olsa bile, bizden birkaç bin yıl ötede gelişmişlik düzeyinde canlıların varlığı kolaylıkla öngörülebilir. Evren in Samanyolu nun, yıldızların hatta gezegenlerin başlangıç koşullarına bakarak, maddenin, kendisini gezegenler, kayalar, denizler, bileşikler, kristaller yanında (bu gezegenlerin birinin üzerinde) bakteriler, gazlar, kuşlar, balinalar şeklinde organize edebileceği ve aynı gezegenin, yeteri kadar zaman sonra, insan gülüşleri ile çınlayacağı , kolayca öngörülemeyecek bir karmaşıklık düzeyidir. Yaşam Evren de görülebilecek tüm göz alıcı ve şaşırtıcı olay ve oluşumların hepsinden çok çok daha dikkat çekici bir olaydır. Yeryüzünde ortaya çıkışı, aslında kozmik sahnede herhangi bir ani ve dramatik değişime de neden olmamıştır. Aslında yeryüzünde yaşamın ortaya çıkışı ve akıllı yaşama evirilişi, çok yavaş ve adım adım gerçekleşmiş bir süreçtir. Bununla birlikte, hayat bir kere ortaya çıktıktan sonra, Evren eski evren olmaktan sonsuza dek çıkmış olmaktadır. Yaşam, yavaş fakat kesin bir şekilde Dünya gezegenini değiştirmiş ve değiştirmektedir. Bu değişimin, insanın ya da hayatın- kendi aleyhine olduğu anlar -ve günümüzdeki küresel ısınma ve kirlenme gibi durumlar- da olabilir. Ancak ortaya çıkan bu bilinç, akıl ve teknoloji yoluyla, Evren i de değiştirme potansiyelini taşımaktadır (1,2).

5. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi (ÇOMÜ) Yaşamın Kökeni Çalışma Grubu (YKÇG)

            Bilim dünyasında çeşitli düzeylerde tartışılmakta olan ve bir kısmını yukarda özetlediğimiz düşüncelerle üniversitemiz Fizik, Kimya, Biyoloji bölümü öğretim üyelerinden ve lisansüstü öğrencilerinden (daha sonra grubumuza Erciyes Üniv., Ege Üniv. ve diğer bölüm ve gruplardan da katılımlar olmuştur) oluşan (Aralık 2007) bir grup olarak, Yaşamın Kökeni problemini tartışmaya, bu konunun Üniversitemizde ve ülkemizde ele alınabilecek yönleri üzerinde görüş alışverişinde bulunmaya başladık. Şu anki gündemimizde klasik Miller-Urey deneyinin, yeni ortaya çıkan koşullar altında tekrarı, Ay ve Mars koşullarında bitki yetiştirme deneyleri tasarlanması, yaşama giden yoldaki olası kimyasal, fiziksel ve biyolojik temel süreçler gibi konular üzerinde çalışmalarımızı yoğunlaştırma evresindeyiz (7). Yeryüzünün yaşama destek verebilen (organik) kimyasal potansiyel enerji birikimi ile atmosferdeki oksijenin son 4.5 milyar yıldaki birikim süreci (Şekil 3) arasındaki ilişkinin irdelendiği bir makale üzerinde çalışılmaktadır.

[img]http://www.populerbilim.tr.com.tr/images/meo_yazi3.jpg[/img]

Şekil 3: Dünya atmosferinde oksijen oranının (dikey eksen) milyar yıl olarak    dünyanın yaşına (yatay eksen) bağlı değişimi. Yaşama ait önemli adımlar (örneğin, fotosentezin başlaması, ozon tabakasının oluşumu, çok hücreli yaşamın başlaması ) oksijen oranlarında önemli artımların da başlangıcını oluşturmaktadır. ÇOMÜ YKAG tarafından, oksijen artışının bu gözlenen eğimi ile o kimyasal (organik) potansiyel enerjinin yeryüzündeki birikim hızı arasındaki ilişki araştırılmaktadır (8).

Ayrıca, bu yarıyıl ilk kez, Astrobiyolojiye Giriş   adlı lisansüstü dersini başlattık ve grubumuz öğretim üyelerinin ortak katkıları ile sürdüreceğiz. Lisans düzeyinde de Fizik Bölümünce verilen Evrende Yaşam adlı ders, yine bu yarıyıl ilk kez, ÇOMÜ Akıllı Sınıf olanağı yardımıyla, internetten (Çarşamba 14:40-16:30 arasında, http://www.comu.edu.tr/akilli sinif) izlenebilir şekilde verilmeye başlanmıştır. Konuya ilgi duyanlar görüş ve önerileri ile tartışmalara ve çalışmalara katkıda bulunabilirler(9).

Mehmet Emin ÖZEL ÇOMÜ Fen Bil. Enstitüsü ve Astrofizik Araştırma Merkezi / Çanakkale ( )

Kaynakça

(1) Origin of Life, Paul Davies, 1999, Penguin Boks.

(2) Vital Dust , Catherine de Duve, 1995, NY, Basic Boks

(3) Interplanetray Infestations , P.Davies, Sky and Telescope, Sept. 1999, s 32-37.

(4) Science dergisi, Mars meteoru analizleri hakkındaki özel sayı, 16.08.1996, s.864-866 ve s.924-930.

(5) M.E.Özel, Cumhuriyet Bilim Teknik, 7.9.1999, s.8

(6) Güneş sistemine benzer ilk sistem keşfedildi , CBT, 28 Aralık 2007, 1084, s. 16.

(7) TUBITAK Bilim ve Teknik dergisi, Şubat 2008, s.28

(8) Physical Principals and Origin of Life , E.Budding, C.Akı, H,Göktaş, O.Demircan, M.E.Özel, Origin of Life dergisine basım için sunuldu (Mart 2008).

(9) Bu konudaki bilgiler http://populerbilim.tr.com.tr     sitesinden takip edilebilir. Basımı için hazırlık yapılan bilimsel çalışma yine bu sitede verilen ÇOMU Google Grubu Web sayfası altında aynı isimle (kaynak 7 ye bknz) incelenebilir.

[url=http://www.populerbilim.tr.com.tr/default.asp?id=27744&lng=1]http://www.populerbilim.tr.com.tr/default.asp?id=27744&lng=1[/url]