Termodinamiğin Birinci Yasası: Evrende madde ve enerji süreklidir; yaratılamaz ve yok edilemez; şekil değiştirebilir; ancak, özü asla değişmez. Termodinamiğin İkinci Yasası: Her enerji dönüşümünde, enerjinin bir bölümü işe yaramayacak derecede dağınık duruma gelir. Evrende sürekli olarak enerji dönüşümü olduğuna göre; evren, sürekli olarak düzensizliğe doğru gider.
Sürekli düzensizliğe doğru giden cansız doğa içinde canlı doğa, düzen kurmaya ve kurduğu düzeni korumaya; yani, bir denge kurmaya (homeostaz) ve bu dengeyi korumaya çalışır. Ancak düzeni kurmak ve koruyabilmek için enerji kullanmak zorundadır. Gerekli olan bu enerji güneşten gelir. Bitkiler güneş ışığının emerler. Bu ışık karbondioksiti şekere dönüştürmekte kullanılır. Şekeri yapmak için enerji gerektiğine göre, şekerin çözülmesi de enerjiyi geriye verecektir. Bitkiler ve hayvanlar, şekeri oksijenle yakarak çözerler; böylece, karbondioksit ve enerji serbest kalır. Bitki ve hayvanlar üretilen bu enerjiyi kullanarak düzeni korurlar.

Hücreler, önceden var olan bir plânı izleyerek düzen kurarlar. Düzen kurmaya başlamadan önce, nasıl bir düzenin kurulucağına ilişkin bilginin olması gerekir. Düzen sürekli olacaksa, bu bilginin gelecek nesillere hatasız olarak aktarılması da gerekir. Bir hücreye, eksiksiz bir canlı hücre olması için; atomlarını, moleküllerini, zincirlerini, yapılarını hatasız olarak düzenlemesini öğreten ve bu sürecin devamlılığını sağlamak için gelecek kuşaklara aktarılan bilgi nasıl birşeydir?

Hücre yapımı için gerekli bilgi; harita, plân ya da taslak niteliğindedir. Bir rehber, bir kitap, bir broşür de denebilir. Bu rehber, canlı üretme makinesinin anlayabileceği eksiksiz bir bilgi anahtarı olmalıdır. Bu bilgi “gen” denilen yapılarda şifrelenmiştir ve bu özel yapılar sayesinde nesilden nesile geçer.

Gregor Mendel 1860’larda, genlerin kalıtımla bozulmadan, bölünmeden, karışmadan diğer nesillere aktarıldığını buldu. Genler, her biri organizmanın belirli bir özelliğini içeren ve kalıtımla yavruya aktarılan küçük bilgi paketleridir. 1920’lerde Thomas Hunt Morgan, genlerin hücrede çekirdeğin içinde yerleşmiş olduklarını buldu.

Hücre bölünürken önce çekirdeğin bölündüğü daha önceden biliniyordu. Bu iki bilgi birleştirilince, bir hücrenin servetini oğul hücreler arasında eşit bölüştürme işlevinin çekirdekte başladığı anlaşıldı. Dahası, mikroskopla çekirdek içinde iplik gibi yapılar olduğu görüldü ve bunlara kromozom denildi.

Kromozomlar, çekirdek bölünmeden önce kendilerini bir kat artırıyorlar ve her kromozom dizini bir oğul hücrenin içine yerleşiyordu. Bu düzenleme yüzünden, kromozomların genlerin yuvaları olduğu düşünüldü. Morgan, genlerin kromozom ipliklerinin etrafında top top sarılmış olduklarını kanıtladı.

Daha sonra bilim insanları, kromozomların (genler) nelerden yapılmış olduklarını araştırmaya başladı. Oswald Avery 1940’ların başında pnömoniye (penisilin bulunmadan önce en büyük ölüm nedenlerinden biriydi) neden olan bakterilerle çalışıyordu. Çalışmaları sırasında, ölü pnömoni bakterilerinin hastalık yapma özelliklerini, bu özelliğe sahip olmayan canlı bakterilere geçirebildiklerini gördü. Bu özellik bir kere geçince artık kalıcı oluyor ve bir zamanlar iyi huylu olan bakterilerin gelecek kuşakları bile hastalık yapabiliyordu. Bu, tehlikeli ölü bakterilerin canlı ve zararsız bakterileri tehlikeli bir hale getirebilmeleri demekti. Hastalığa neden olabilme kapasitesi, bir ya da bir grup özellikten kaynaklanır. Bu özellikler, genler tarafından kontrol edilir ve kalıtımla geçirilirler.

Avery, ölü bakterilerin parçalandıklarını, vücutlarının bilgi taşıyan kimyasal maddeler çıkardığını, canlı bakterilerin de bunları besin olarak kullandıklarını düşündü. Yani genler, canlı bakterilere girip onların kalıtımlarını belirliyorlardı. Bakteriler bu tip çalışmalar için uygun materyaldir. Hızlı üredikleri için, birçok kuşakta kalıtım özelliklerini izlemek olanaklıydı. Avery, ölü bakterilerden aldığı bir molekül karışımına DNA’yı bozan bir enzim ekledi. DNA’nın bozulması, karışımın zararsız bakterileri zararlı bakterilere çevirme yeteneğine son verdi. Böylece, zararsız bakterileri hastalık yapan bakteriye çeviren maddenin DNA olduğu kanıtlandı.

Canlıları oluşturan en önemli malzeme proteinlerdir denebilir. Diğer yapı malzemeleri (su, tuzlar, vitaminler, metaller, karbonhidratlar, yağlar vb.), proteinlere destek için bulunurlar. Proteinler insan kütlesinin –suyu saymazsak çoğunu oluşturmakla kalmayıp; aynı zamanda, vücut ısısını ve hareketini ayarlar, düşüncelerin ve duyguların da temelini oluşturur. İnsanı yapan ve insanın yaptığı her şey proteinlere dayanır. İnsana çok özel bir kişilik veren her şey de özel proteinlerle belirlenir. DNA’nın kontrolünde yapılan proteinler; birey olmanın, tek olmanın, tüm türlerin fiziksel temelidir. Her şeyin temeli olan proteinler neden yapılmıştır?

1. Zincir moleküllerdir.
2. Uzundurlar; ancak, DNA kadar değil.
3. Yirmi çeşit protein halkası vardır. Bunlara amino asit denir.
4. Yirmi halkanın da bağlantı biçimi aynıdır.
5. Yirmi halkanın düzeni ya da diziliş sırası duyarlı ve kesindir.

Bu düzen, proteinin hangi protein olduğunu ve işlevini belirler.

Proteinlerin bu beş özelliği, DNA’nın özelliklerine çok benzer. Her iki zincir molekülün de halkaları özel bir düzendedir. Protein alfabesi yirmi çeşit, DNA alfabesi dört çeşit harften oluşur. DNA bilgisinin protein maddesine dönüşmesi bir çeviri işlemidir. Dört harfli bir alfabeden, yirmi harfli bir alfabeye çeviri. Aynen, 28 harfli İngilizce alfabesinden, 29 harfli Türkçe alfabesine çeviri gibi.

Çeviri, DNA bilgisinin bir bölümü (bir gen) kopyalanır. mRNA denilen bu gen kopyası da bir zincirdir. Bir DNA çok sayıda gen içerirken, bir mRNA bir genin kopyasıdır. mRNA çekirdekten sitoplâzmaya geçer ve bir ucunu ribozoma bağlar. Ribozomlar, hücre içindeki okuyucu ve çeviri makinalarıdır. mRNA’nın içindeki nükleotidlerin (harflerin) dizilişini okur ve protein çıkarır. Böylece yeni bir protein doğmuş olur. Bir gen boyu DNA’nın içindeki nükleotid dizilişi, bir protein içindeki amino asit dizisini tam olarak belirler. Bir gen=bir protein. Yani, DNA bir hücrede bulunan değişik proteinler kadar gen içerir.

Sonuç olarak canlı mekanizmalar, zincirleri dil olarak kullanırlar ve plândan ürüne geçmek bir çeviri işidir. Ancak, burada bir başka soru ortaya çıkıyor: Çeviri bir simgeyi başka bir simgeye, tek boyutu tek boyuta, bir zinciri başka bir zincire, nükleotidleri amino asitlere dönüştürüyor; bu durumda, zincirden maddeye nasıl varılıyor? Tek boyuttan üç boyuta (çevremizdeki her şey) geçiş nasıl oluyor? Bunun yanıtı, proteini oluşturan amino asitlerin özelliğinde yatar.

Protein molekülleri, zincir oldukları halde aslında (fiziksel olarak) gerçek zincirlerde olduğu gibi üç boyutlu yapılardır. Her amino asitin kendisine özgü kimyasal özellikleri vardır. Kimi amino asitler zincirdeki yerlerine göre zincirin son biçimini belirler. Böylece kimi protein molekülleri iç içe dolanıp katlanarak bir yumak oluşturabilirler (global proteinler).

Katlanma, zincirdeki zayıf kimyasal bağlar sayesinde olur. Zincir moleküllerde (proteinler, DNA, RNA), güçlü kimyasal bağlar halkaları güçlü bir şekilde bir arada tutar; zayıf bağlar ise katlanmanın olduğu yerlerdir; bu nedenle, molekülün şeklini belirlerler.

Bir bireyin yaratılması için bir dizi yazılı talimat gerektiği artık biliniyor. Bunlar milyonlarca yıldan beri tekrar tekrar kopya edilmiş ve korunmuşlardır. Her birey ölümlü olduğuna göre, bu talimatların ölümsüz olabilmesi için kuşaktan kuşağa geçirilmesi gerekir. Aslında, ölümlü her birey, gelecek kuşaklara geçirilecek talimatların geçici bir taşıyıcı ve koruyucusudur. Eğer DNA ölümlünün ölümsüzlüğü ise, tüm bunlar nasıl başladı?

Kaynak: Genbilim