Neden sadece dünyada canlılar yaşar?

Neden sadece dünyada canlılar yaşar?

İnsanoğlunun “Evrende yalnız biz mi varız?” sorusu yeni değildir. Ancak ne var ki, teknolojiyle birlikte artan gözlemsel ve laboratuvar bilgilerimiz, bizi bu tür bir sorunun cevabını şimdilerde daha iyi verebilir duruma getirmiştir. 1920’lerde dış galaktik sistemlerden bîhaberdik. Şimdiyse 10-15 milyar yılı uzaklıklardan bahsediyoruz. Evrenin çok uzaklarında öyle bir cisim düşünün ki, bu cisimden çıkan ışınlar bize ışık hızıyla (saniyede 300.000 km) 10 milyar yılda geliyor.

Bu öyle muazzam bir uzaklıktır ki, kilometre biriminde rakamla ifade etmeye çalışsak bir rakamının yanına 23 adet sıfır koymamız gerekiyor. (100 000 000 000 000 000 000 000 km). Bu büyüklükte küresel bir yapının içinde milyarlarca galaksi ve her bir galakside de ortalama 100 milyar yıldız vardır. Güneşimiz, bu milyarlarca galaksiden biri olan Samanyolu galaksisinin yaklaşık 200 milyar yıldızından sadece biridir. Onu diğer yıldızlardan ayıran en önemli özelliği, bize çok yakın ve Dünya için hayat kaynağı olmasıdır. Güneşimiz 9 gezegeni, asteroit kuşağı, kuyruklu yıldızları ve meteorlarıyla birlikte bir sistem oluşturmaktadır. Bizse bu sistemin Güneş’ten itibaren 3. gezegeni olan Dünya üzerinde yaşamaktayız. Dünya’mız Güneş Sistemi yaşı mertebesinde, yaklaşık 4.5 milyar yıl yaşındadır. Yapılan araştırmalara göre Dünya’nın oluşumundan yaklaşık ilk 600 milyon yıl sonra canlı hayat başlamıştır. Bu canlılık günümüzde bütün ihtişamıyla sürmektedir. Şu anda Dünya üzerinde 10 milyonu aşkın tür yaşadığı tahmin edilmektedir. Her ne kadar ortalama üç dakikada bir tür yok oluyorsa da yerine yeni türler hayat bulmaktadır. Hayatın başrolünü Güneş oynar. O’nun Dünya üzerine gönderdiği ışık miktarı çok önemlidir. Güneş’in ışıma gücünde olabilecek önemli değişiklikler Dünya iklimini direkt ilgilendirir. Her ne kadar Güneş’in ışımagücü tam sabit değilse de, günümüz dönemindeki değişimleri, iklimi önemli ölçüde değiştirecek düzeyde değildir.

Şimdi evrene bakalım. Bizi evrende canlı hayatın olup olmadığı araştırmasına iten güç nedir? Bu sadece merakımızdan mı kaynaklanmaktadır, yoksa Dünya’yı koruyamadığımızdan mı? Bizce her ikisinden. İnsanoğlu artık Dünya’ya verdiği zararın farkındadır, -Son yıllarda O’nu koruma gereğinin farkına varmıştır- ve bir gün O’nu terk etmek zorunda kalacağını düşünmektedir. Bunun için alternatif evrenler aramaktadır. Bunların örneklerini Ay’da hayat, Mars’ta hayat, uzayda hayat üzerine geliştirilen projelerde görmekteyiz. Teknolojide ileri ülkeler bu tür ciddi projeler üretmektedirler.
Tabiî bunlara geçmeden önce, önceki sayılarda belirtilen üç soruya cevap aramak için verilen “Amaç”ların neler olduğunu gözden geçirmeliyiz.

Amaç 3: “Hayatın moleküler düzeyden organizmaya ve ekolojik sistemler seviyesine nasıl evrimleştiğinin araştırılması.”
Hayat moleküler seviyeden ekolojik sistemlere bütün seviyeden toplulukların biraraya gelip etkileşmesiyle oluşan enerji ve bileşimdeki değişmelerin dinamik bir sürecidir. Evrim üzerine çoğu geleneksel araştırmalar fosil kayıtlarında korunduğu şekliyle, organizmalar ve onların biraraya getirdikleri topluluklar üzerine odaklanmıştır. Bununla beraber organizmalar arasında genetik bilginin değişimi gibi süreçler DNA ve RNA içindeki değişimler evrimsel yeniliğin anahtar sürücüleridir. Yeni geliştirilen laboratuvarları kullanan modern genetik analizler ve hesaplama metodları bütün seviyeden hayatın farklılaşmasına ve her bir seviyedeki evrime yeni bakış açıları getirir. Bağımsız birçok tür ihtiva eden ekolojik sistemlerin evrimi, özellikle mikrobiyolojik toplulukların incelenmesi bu tür çalışmaların tamamlayıcı araştırmalarıdır.

Moleküler biyolojinin ve moleküler genetik tarihinin güçlü teknikleri sayesinde hayatın çeşitliliği ve organizmalar arasındaki ilişkileri anlamamız tamamen değişmektedir. RNA ve diğer korunmuş gen serilerinin incelenmesi, herhangi bir canlının yaşaması beklenmeyen ortamlarda daha önce bilinmeyen organizmalar âlemi ortaya çıkması ve hayatın orijininin çevresel şartları hakkında bizi yeni hipotezlere götürmüştür. Ancak türlerin evriminin anlaşılması için genetik seviyede çok daha ayrıntılı çalışmalar gerekmektedir. Gerçekten ilk çalışmalar, evrimin erken dönemlerinde organizmalar arasındaki genetik transferlerin ortak olabileceğini göstermektedir. Gen kopyalanması ve genin yeniden düzenlenmesi gibi mekanizmalar üzerine yapılan çalışmalar, bu süreçlerin basit bir mutasyon (değişme) ve seçim etkisinin evrimi idare eden unsurlar olmadığını göstermektedir. Bağımsız gen ailelerinin incelenmesi daha önce tanımlanmamış mikrobiyolojik türlere kadar genişletilmelidir. Yeni araştırma ekiplerinin ve metodolojilerinin geliştirilmesi ihtiyacı vardır. Şayet gen transferi çok eski çağlardan beri süren bir işlemse, anahtar fonksiyonların ne zaman ve nasıl ortaya çıktığı ve genomik birlikteliğe nasıl yayıldığının tayin edilmesi önemli olacaktır. Bu gayret, genomik karmaşanın gelişiminin tekrar yapılanmasını sağlayacaktır. Mikrobiyolojik çeşitlilik ve mikrobiyolojiksel topluluklardaki değişiklikler üzerine yapılan çalışmaların koordinasyonlu bir şekilde yürütülmesi, genetik çevresel faktörleri belirlemek için gereklidir. Bu genetik çevresel faktörleri biyolojik çeşitliliğin yayılımını ve biyosfer üzerindeki değişimsel etkileri de beraberinde getireceklerinden incelenmesi ayrıca zaruridir. Meselâ, organizmaların birbirlerini nasıl etkilediklerini, ekolojik sistemlerin Dünya üzerindeki kimyanın tedricî değişiminden, okyanus ve atmosferin bileşiminden nasıl etkilendiklerinin anlaşılması gerekmektedir. Dünya’nın global ekolojisinin incelenmesi yeni teknolojilere transfer edilmelidir (uzaktan algılama ve coğrafik bilgi sistemleri gibi). Süreçlerin yönlendirilmesi, etkileşimli sistemlerin modellenmesi ve keza global sistemler hakkında düşünülen yeni örnekler de bu teknolojilere bırakılmalıdır. Felâket sayılabilecek dış orijinli çevresel değişikliklerin, asteroit ve kuyruklu yıldız çarpmalarının ve yakın çevremizde oluşacak bir yıldız patlamasının sonuçlarının da gözönüne alınması, evrim anlayışımızı değiştirebilecektir. Bu tür bir araştırma hayat ve gezegenin evriminin birlikte incelenmesiyle (Amaç: 4), olağanüstü şartlarda hayatın devam ettirilebilmesi kabiliyetiyle (Amaç: 5) ve uzak gezegenlerde hayatın nasıl başladığının araştırılmasıyla (Amaç: 7) ilişkilidir.

Amaç-4: “Biosferin yerle birlikte nasıl evrimleştiğinin belirlenmesi. Moleküler biyoloji, mevcut ve tarihsel çevre çalışmalarından, ekoloji ve organizma biyolojisindeki araştırmalardan sağlanan delillerin toplanarak hayatın ve gezegenin birleşik evrimini izlenmesi.”
Hayat, değişen çevresel şartların sorumluluğunda tepki olarak evrimleşirken, değişen ekolojik sistemler Dünya’nın çehresini değiştirir. Bilim adamları hayatın ve gezegenimizin birlikte evrimini şu anda yapılmakta olan mevcut ve tarihsel çevre çalışmalarından, ekoloji ve organizma biyolojisindeki araştırmalardan sağlanan delilleri toplayarak izleyebilirler. İlkel organizmanın çeşitlenme ve dağılımını kayalar ve biomoleküllerde kalmış hayat kayıtlarını okumak için yüksek duyarlıklı teknolojiler arasındaki özel kimyasal etkileşimleri belirlemeye ve yerin dış -idare edici- güçlere ve biyolojik modifikasyonlara tepki olarak değişen şartlarının tarihi izlenmeye çalışılmaktadır.

Tarihleri ve çevresel içerikleri biomoleküler, paleoenviromental ve paleobiyolojik delillere dayandırılmış evrimsel olaylarla ilişkilendirebilmek için jeolojik kayıtlar kullanılmalıdır. Ayrıca çevresel bir içerikteki hayatın tarihini sınayarak ve korunabilir kayıtlar (biomineraller, trace elementlerin toplanması, organik moleküller, kararlı izotopların karakteristik oranları, vs.) sağlayan biokimyasal yolların evrimini çalışarak, çevresel ve biyolojik değişimleri birbiriyle ilişkilendiren mekanizmaların inşa edilmesine başlanabilir. Bu biokimyasal yollar hakkındaki araştırmalar aynı zamanda, yerdeki ve diğer gezegenlerdeki ilkel kayalarda görülebilecek bio-gösterge envanteri de oluşturabilir. Biosfer ve onu barındıran gezegen arasındaki özgül kimyasal etkileşimler ve bunların evrimsel sürücüler olarak rolleri, biogeokimyasal çevrimlerin ve önemli biolojik yan ürünlerin (moleküler oksijen gibi) çalışmasıyla ortaya çıkartılabilir. Böylece yer atmosferinin gelişimi, oksijen ve karbondioksit düzeylerini kontrol eden faktörlere yeni ve daha temel bir bakışla, daha ayrıntılı bir şekilde anlaşılacaktır. Diğer bir kazanım, yer biosferinin evriminin daha iyi anlaşılması olacaktır. Organizmaların yeni ve sıradışı türlerinin ilk görünüşleri (ortaya çıkışları) için paleontolojik deliller, fosil kayıtlarına ve hassas geokronolojiye nicel yaklaşımlar kullanan moleküler phylogenies ile toplanacaktır. Evrimleşen biosferimizin tam çeşitlenmesini anlamak, sıradışı şartların fosil kayıtlarının keşfi ve kaydedilmesini gerektirir ki bu aynı zamanda diğer gezegenlerde hayat araştırmak için de geçerliği olan bir alıştırmadır. Bu araştırmaların tümü, evrimsel mekanizmaların moleküller, organizmalar ve ekosistemler düzeyinde daha derin bir şekilde anlaşılmasını gerektirir. (Amaç-3’te tartışıldığı gibi). Sonuçlar, hayatı başlatanların (biomaker) teşhis edilmesine doğrudan katkı sağlayacaktır.
Amaç-5: “Diğer Dünya’lardaki şartlara benzeyen şartlarda hayat için sınırların belirlenmesi. Kendi gezegenimizde geçmişte ve bugün habitat (hayat alanı) şartlarının tam aralığının yani adaptasyonun araştırılması ve bunu Güneş Sistemi’ndeki diğer cisimlerde (Mars ve Europa gibi) bulunan şartlarla benzerlik kurulmasında kullanılması.”

Hayat, Yeryüzü’nde sıvı suyun bulunduğu her yerde bulunur. Bu yerler nükleer reaktörlerin iç kısımları, buzla kaplı Antaretic gölleri, okyanusaltı hidrotermal kaynaklar ve derin yüzeyaltı kayalardaki sıradışı şartlar da dahildir. Diğer Dünya’lardaki hayatın muhtemel şartlarını anlamak için kendi gezegenimizin bugünü ve geçmişinde barınılabilir şartlarını araştırmak zorundayız. Bu sıradışı şartları sadece gezegen üzerindeki hayatın adaptasyon yeteneği hakkında neler söyleyebileceğimizi öğrenmek için değil, aynı zamanda Güneş Sistemi’ndeki diğer cisimler (Mars ve Europa) üzerindeki şartlara benzerlikler bulmak için de yapacağız.

Diğer gezegenlerdeki hayat potansiyelini anlamaya, kendi gezegenimizdeki hayatın sınırlarını araştırmakla başlamalıyız. Yeryüzü’ndeki hayat tarafından gösterilen sıradışı şartlar için tolerans, evvelce düşünüldüğünden çok daha geniştir. Yeryüzü’nün en küçük yerleşimcilerinin bazıları hakkında yapılan son araştırmalar, bunların hayat tarzlarını dikkate değer derecede değiştirebileceklerini göstermiştir: Nükleer reaktörler, yıllarca buzla kaplı kalan Antarctic gölleri, kayaların içleri, hidrotermal kaynaklar gibi sıradışı şartlarda hayatta kalan mikroorganizma toplulukları gibi. Deniz altındaki hidrotermal kaynaklar civarında olduğu gibi bazı sıradışı yerler, Yeryüzü’nde hayatın kaynağı için muhtemel yerler olarak önerilmiştir. Extremophile organizmaların ve onların hayat ortamlarının araştırılması, bunların kendileri ve Mars ve Europa keşif gezileri için benzer çevresel şartlar hakkında birincil önemde bilgi sağlar. Hayatı desteklemeyen çevresel yeryüzü şartlarının tespiti ve hayatın enerjitik olarak uygun tüm çevresel boşlukları doldurmak üzere neden adapte olmadığı sorusunu da sormak gerekir. Böyle çalışmalar aynı zamanda hayatın Yeryüzü genelindekinden önemli miktarda farklı şartlardaki kimyasal ve morfolojik izlerinin tespitine de yardımcı olur.

Amaç-6: “Bir gezegeni yaşanabilir kılan özelliklerin neler olduğunu ve bu dünyaların evrende ne kadar sıklıkla bulunduklarını belirlemek. Gezegenlerin sıvı suyu nasıl tuttuklarının araştırılması ve hayatın muhtemel yerlerini bulmak için gezegen oluşumunun kuramsal ve gözlemsel çalışmaların gözönüne alınması.”

Yerdışı hayat için nereye bakmalıyız? Tek örneğimiz olan Yeryüzü’ndeki hayat temel alınırsa, sıvı su bir gerekliliktir. Bundan dolayı, hangi tür gezegenlerde sıvı su bulunabileceğini ve bunların miktarını belirlemek zorundayız. Kendi gezegenimiz ve Güneş Sistemi’nin diğer üyelerindeki suyun kaynağını anlamak, bir gezegen sisteminde suyun dağılımının yolları hakkında ve Güneş’in ışımagücündeki değişimin iklim üzerine etkilerinin ve bir gezegen üzerindeki uzun dönemli hayat alanlarının araştırılması yeni bakış açıları ortaya çıkaracaktır. Gezegen oluşum sürecinin incelenmesi ve gezegen sistemlerinin temsilcilerini taramak yoluyla, hangi gezegenlerin mevcut olduklarını ve evrende nasıl dağıldıklarının tespiti yapılmalıdır. Aslında hayat alanına sahip gezegenlerin çokluğu hakkında bilgi toplamalıyız.

Habitata sahip gezegenlerin çokluğu, evrende hayatın rolünü anlamak için önemlidir. Gezegenlerin oluşumuna ve gezegen sistemlerini ortaya çıkan konfigürasyonuna, deneysel ve kuramsal olarak yaklaşılabilir. Gezegen oluşumu işlemini, özellikle gezegensel habitatla ilişkisini tümüyle anlamak için mevcut gözlemsel veri tabanımız, gezegenöncesi disklerin daha yüksek uzaysal ve tayfsal ayırma güçlü çalışmalarını, Güneş Sistemi dışındaki gezegen sistemlerinin tespiti ve çalışmalarını ve Güneş Sistemi’ndeki küçük cisimlerin ve tozun dağılımı ve özelliklerini ihtiva edecek şekilde genişletilmelidir. Hayatın bilinen tek örneğinden hareketle, habitat içinde genetik materyal alışverişinin mümkün olduğu sıvı suyun varlığı ve uzun dönemli kalıcılığına bağlı olduğu sonucuna varıyoruz. Aynı zamanda, sistemi denge durumundan uzakta tutan bir enerji kaynağı olmalıdır. Tanışık olduğumuz tüm hayat formları, en azından hayat çevrimlerinin bazı aşamalarında sıvı suya ihtiyaç duyduklarından, habitatlık kriterleri sıvı suya ihtiyaçla başlamalıdır. Bu sınırlamayla dahi hayatın nerede doğacağı ve sürdürüleceğini anlamak için sorulacak çok soru vardır. Acaba Dünya’daki su, Yeryüzü’nün oluştuğu ilk materyalden mi kaldı, yoksa asteroid veya kuyrukluyıldız çarpışmalarıyla sonradan mı eklendi? Son 4.5 milyar yıl boyunca Güneş’in parlaklığında meydana gelmiş değişimler gözönüne alındığında, Yeryüzü tarihinin büyük kısmında su nasıl sıvı halde kaldı? Bir başlangıç noktası olarak, herhangi bir gezegen sisteminde hayatta kalınabilirlik şartı olarak, sıvı suyun bir gezegen yüzeyinde kararlı olduğu yer olarak alınır ki bu durum yıldızın türüne ve gezegenin yörüngesine bağlıdır; üstelik bu, başka bir gezegen etrafındaki gezegenlerin hayat bulabilecekleri bölgelerde bulunma sıklığı, Dünya büyüklüğündeki gezegenleri içine alan gezegen sistemlerini temsil edecek bir örneğin aranması ve bunların konfigürasyonlarının tespiti yoluyla deneysel olarak sorgulanabilir. İklimin kararlılığı Amaç-4’le ilişkilidir. Hayatın sürdürülebilirlik sınırının tespitiyse direkt olarak Amaç-5 ve Amaç-8’le ilişkilidir.