İnorganik maddeler organiğe çevrilebilir mi?

inorganik maddeler organiğe çevrilebilir mi?

Canlılığın kökeninde birtakım kimyasal süreçler olduğunun anlaşılması ve “canlı”nın “cansız” maddenin değişim ve dönüşümünden oluştuğu düşüncesi insanlık tarihinde oldukça yakın bir zamanda ortaya çıkmıştır. Özellikle 18.yy’a kadar sadece canlıları saptamak ve sınıflamakla yetinen ve canlılığın nasıl oluştuğu konusunu dinlere ve felsefeye bırakan batı bilimi Darwin’in evrim kuramına bir açılım getirmesinden sonra yaşamın inorganik maddelerden başlayabileceği varsayımını ortaya koymuş ve sonuçta 20.yy.’ın başlarında bilim adamları bu konuya açıklık getiren önemli adımlar atmışlardır.1920′li yıllarda SSCB’de A.İ.Oparin ve İngiltere’de J.B.S.Haldene birbirlerinden habersiz yaptıkları çalışmalarda yeryüzü atmosferinin milyarlarca yıl önce bugünkünden farklı olabileceğini ve inorganik maddelerin güneşin ultra-viyole ışınları sonucu biyokimyasal organikler oluşturabileceği tezini öne sürmüşlerdi. Bu tez ancak 1953 yılında doğrulanabildi. O zaman bir öğrenci olan ABD’li bilim adamı L.S.Miller ünlü Miller deneyi olarak anılan çalışmasında bir haftalık kısa bir süre içinde ve oldukça basit bir düzenek sayesinde inorganik maddelerden organik maddeler üretebilmiş ve canlılığın temeli olan aminoasitlerden dört tanesini elde edebilmeyi başarmıştı. Bu deney canlılığın doğa üstü bir güce başvurulmadan da açıklanabileceğinin ilk adımı olması nedeniyle önemliydi.
Yeryüzündeki yaşamın oluşması ve evrimi için gerekli olan hammaddeler periyodik tablodaki kimyasal elemetlerdir ve evrenimizde bolca bulunmaktadır. Bunlar özellikle Karbon HidrojenOksijen Azot Fosfor ve Kü****’dür. Canlılığın alfabesini oluşturan bu atomlar birleşip daha büyük molekülleri oluşturdukça bu moleküllerdeki Karbon Hidrojen Oksijen ve Azot baskın olmaya başlamaktadır. Bu dört element yaşamın yapı taşları olarak da adlandırılır. Bu atomların kendi aralarındaki birleşmeleri su ****n amonyum hidrojen siyanid ve karbondioksit gibi daha büyük molekülleri oluşturur. Ve bunlar da içlerinde enerji kaynakları taşıyan çeşitli ortamlarda birleşerek adına protein ve DNA dediğimiz daha büyük moleküllerin oluşmasını sağlarlar. Daha karmaşık yapılar ise amino asitler lipitler şekerler pirimidinler ve nükleik asitlerdir. Bütün bu moleküllerin belli bir örgütlenme biçimi de canlı dediğimiz organizmayı ortaya çıkartmaktadır. Bugün yeryüzünde gördüğümüz tüm canlılar aralarındaki tüm farklılıklara rağmen temelde aynı ve ortak fizikokimyasal nitelikler gösterirler. Tüm canlıların yapıtaşları sadece altı değişik kimyasal bağlacın çimento görevi gördüğü yirmi aminoasit ve beş nükleotidten oluşmaktadır. Yaşamın çeşitliliği ve farklılığı bu yapı taşlarının değişik kombinasyonlarının yol açtığı farklı örgütlenme biçimlerinden başka bir şey değildir.Karbon atomunun hidrokarbonlar ve azot atomunun amonyak halinde bulunduğu bulunduğu yeryüzündeyüzlerce yıl süren kimyasal tepkimeler sonunda oluşmuş organik moleküller yine yüzlerce yıl süren kimyasal ve biyolojik değişimler sonucunda ilk canlılığı meydana getirmişlerdir.
Canlılığın kökeninin ne olduğu ve yaşamın nasıl ortaya çıktığı sorusu insanlığın var oluşundan beri sorulup duruluyor. Pek çok düşünür ve bilim insanı bu sorunun yanıtını arayıp durdular. Günümüzde yaşamın kökenini araştıran çok sayıda iddia ve kuram vardır. Kimilerine göre yaşam önce basit aminoasitlerle kimine göre basit lipidlerle kimilerine göre basit enzimler kimilerine göre de basit RNA ve ribozom benzeri yapılarla başladı. Bütün bu görüşler birbirlerinden farklılıklar taşısalar da tümünün ortak yanı DNA’dan önce RNA’nın varoluşu üzerineydi ve genetik yapı DNA’dan önce RNA tarafından aktarılıyordu.
Başta Sidney Fox olmak üzere bazı bilimadamlarının yaptıkları deneyler sonucu aminoasitlerin proteinleri oluşturacak şekilde kendiliğinden bloklar halinde dizildiği saptanmıştır. Buna göre öncelikle nükleik asitler (aminoasitler) oluşmakta ve sonra bu aminoasitler birleşerek protein zincirlerini meydana getirmektedir. Bu protein zincirlerine de yeni proteinler eklendiğinde bunlar kimyasal reaksiyonları katalizlemekte ve bölünerek çoğalmaktadırlar. Bu açıklama canlılık için yeterli görülmemiş ve sözkonusu sistemler canlı gibi görünse de genetik sistemlerinin olmaması nedeniyle bu tür yapıların canlı sayılamayacağı ileri sürülmüştü. Canlılığın oluşumu için öncelikle DNA oluşumuna ihtiyaç vardı ve kalıtım ancak DNA’daki genler aracılığıyla aktarılmalıydı.
Genel kabul de bu yöndedir: Kalıtım DNA üzerindeki genler yoluyla kuşaktan kuşağa aktarılmaktadır. DNA’dan RNA ve RNA’dan da protein oluşmaktadır. Bu genel kabule göre belirleyici olan DNA’dır ve RNA protein yapımında bir ara aşamadır. Oysa son zamanlarda yapılan çalışmalar sonucu bazı virüs türlerinde DNA’nın olmadığı sadece RNA olduğu anlaşılmıştır.Bu bilgi genlerde olmayan bazı özelliklerin de yeni kuşaklara aktarılabileceği düşüncesinin doğmasına yol açmıştı. Kalıtsal bilginin bazı bitki türlerinde görüldüğü gibi sadece genler yoluyla aktarılmadığı bilinmesine karşılık bu olgunun sadece o bitki türüne ait olduğu sanılmaktaydı. Yakın zamanda ortaya çıkan bu gelişme kalıtımın gen olmadan da aktarılabileceği ve gen kavramının ne olduğuyla ilgili yeni bir tartışma başlattı. Ama bildiğimiz bir şey var ki; bazı hayvan ve bitki türlerinde kalıtım gen olmadan da RNA dizilimleri yoluyla aktarılabiliyor. Buna göre ilk canlılığı RNA üzerinde örgütlenmiş belli koşullar altında kendini kopyalayabilen enerji üreten ve tüketen bir varlık olarak da tanımlayabilmek mümkündür.
Yeryüzünün bilinen en eski tortul kütleleri Grönland’ın güney batısındaki “İsua” denilen bölgede bulunan 3.8 milyar yıllık jeolojik oluşumlardır. Bu kayalardan alınan örneklerdeki mikro çatlakların içinde bulunan biçimsiz karbon kümecikleri ilkel hücresel nitelik göstermektedir. Bilinen yaşam biçimlerinin fosillerini taşıyan en eski kayalar ise Avustralyadaki 3.5 milyar yaşındaki kayaçlarla Güney Afrika’daki ****morfize olmamış 3.2 milyar yaşındaki tortul kütlelerdir.Bu bölgelerde canlı formlarında fosilleşmelere rastlanılmıştır. Ayrıca ABD’de Minnesota demir filizi yataklarında da alg benzeri ilkel yaşam biçimleri saptanmıştır. Bütün bunlara bakılarak yeryüzünde canlılığın oluşumunu yaklaşık dört milyar yıl öncesine tarihlendirmek mümkün gözükmektedir.
Üzerinde yaşadığımız yeryüzü 4 milyar 600 milyon yıl önce yıldızlararası gaz ve toz bulutunun yoğunlaşmasıyla oluştu ve zamanla soğudu. Yeryüzünün o ilk zamanlarında şimşekler yıldırımlar ve güneşten gelen morötesi ışınlar ilkel atmosferin hidrojence zengin basit moleküllerini ayırıyor ayrılan parçalarsa belirli bir zaman sonra daha karmaşık moleküllere dönüşüyordu. Bu ilkel kimyasal moleküller okyanuslarda çözülerek giderek karmaşıklığı artan bir tür organik bulamaç halinde bütün okyanusları gölcükleri ve sığ suları dolduruyordu. Bunlar yeryüzündeki ilk organik moleküllerdi ve sürekli karmaşıklaşma döngüsü içinde giderek aminoasit oluşumuna neden oluyordu.
Hayatın başlangıcı uzun zaman boyunca okyanuslar olduğu sanıldı. Ama yaşam kıyılarda kumsallarda oluşan geçici sığ gölcüklerde (lagünlerde); gündüzleri kuru ve sıcak geceleri ise nemli ve soğuk olan bir kuruyup bir ıslanan bataklık gibi yerlerde doğdu. Bu ortamlarda bulunan kuvars ve balçık buralarda oluşan organik moleküllerin uzun zincirler halinde birbirlerine tutunmalatına ve birbirlerine bağlanmalarına yol açıyordu. Balçıktaki iyonlar yani elektron yitirmiş ya da fazladan elektron kazanmış atomlar küçük birer mıknatıs işlevi görerek çevrelerindeki maddeyi kendilerine çekip tepkimede bulunmaya dürtüklüyorlar ve daha önceden oluşmuş olan amino asitlerin kendiliğinden birleşerek küçük “nükleik asit” zincirleri meydana getirmesine yol açıyorlardı.. Bu nükleik asit zincirleri ilerde oluşacak olan RNA’nın yalın birer modeli bir prototipidir.
Kıyılarda ve sığ gölcüklerde bu uzun aminoasit zincirlerinin oluşumu sürerken zaman içinde bir başka olgu daha işin içine girer ve moleküllerin karmaşıklaşırken farklılaşmasına da neden olur: Bazı moleküller “hidrofil” (su sever) bazılarıysa “hidrofob” (sudan korkan) bir özelliğe bürünür. Hidrofil moleküller su tarafından çekilirken hidrofob moleküller su tarafından dışlanıyor “itikleniyordu”.Ortaya çıkan protein zincirleri hem su sever ve hem de sudan korkan özellikli molekülleriyle bir oluşum başlatır.Su sever özellikli moleküller dışta suya temas edecek bir şekilde sudan-korkan moleküller ise içte kalacak şekilde birbirlerinin üzerine kıvrımlanırlar. Ve bu kıvrımlanma başka molekül zincirlerinin de devreye girmesi ve zincirin dış zarını oluşturmasıyla birlikte canlılık tarihinde ilk kez bir “iç”i ve bir “dış”ı olan kapalı bir sisteme dönüşür.. Okyanuslar bir yandan organik molekül yağmuru altında ilkel çorba özelliğini sürdürürken diğer yandan kıyılarda ve sığ sularda oluşan su damlacıkları bu ilkel çorbaya karışır. Okyanus yüzeyi karmaşık organik moleküllerle ve su damlacıklarıyla içiçedir.
Yeryüzünün özellikle kıyı bölgelerinde ve balçıklarda ortaya çıkan bu ilkel hücre-su damlacıkları akıl almaz bir şekilde çoğalmaya başlar. Bu kürecikler yarı-geçirgen bir yapıya sahiptir ve dış-ortamdan içeriye sürekli molekül alırlar. İçeriye giren molekül nedeniyle ilkel hücre içinde kimyasal evrim devam eder. Molekül büyükse hücreyi parçalar. Uyum sağlayabilenler ise zaman içinde iç yapıda değişikliğe neden olur. En önemli değişiklik hücreyi çevreleyen zarda gerçekleşir. Zar güçlendikçe ilkel hücre daha korunaklı bir yapıya kavuşur. Böylece milyonlarca yıl süren bir süreçte bu özelliği kazanan ilkel hücreler çevrelerindeki diğer hücrelere oranla daha uyumsal bir niteliğe de kavuşmuş olurlar.Bunu başaramayan hücreler doğal seçilim gereği yok olmaktan kurtulamazlar.
Evrim ve karmaşıklaşma iç kimyasal yapıda devam eder. Bazı damlacıklar yarı geçirgen özelliklerinden ötürü dış ortamdan içine aldığı maddeleri enerji üretiminde kullanırlar. Bu durum adına mayalanma (fermantasyon) tepkimeleri denilen ilk örnekleri oluşturur. İçlerinde pigmentleri yani ışığı yakalayıp tutmayı başaran moleküller saklayabilmiş damlalar da foto-pillerde olduğu gibi Güneş’in fotonlarını elektronlara dönüştürürler. Bu özellik çevresindeki her şeyi içine alıp yok eden damlacıklarla dolu olan ilkel çorbada ortaya çıkan kıtlık-yoksullaşma nedeniyle damlacığa daha hayatta kalıcı bir nitelik kazandırır ve onun yaşama şansını arttırır.
Herşeye rağmen bütün bu karmaşıklaşma özgün örgütlenme ve dışardan aldığı enerjiyi kendi içinde tutabilme özellikleri bile bu ilkel hücreyi bildiğimiz anlamda bir canlı sınıflandırması içine sokmamaktadır. Moleküler biyoloji uzmanları ve biyogenetikçilerin büyük çoğunluğunun ortak kanısına göre yaşamın özü bir anda gelişmiş hücre gibi yapıların ortaya çıkışı değil ardarda gelen karmaşıklaşmanın belli bir aşamada kendi kopyasını çıkarabilme yetisinin kazanılmasına bağlıdır.
Bir sistem tam olarak kendi kopyasını çıkarabilen bir yapı özelliği gösterdiği zaman canlı sayılabilir.
Su damlacığı ya da cansız ilkel hücre içinde bulunan nükleik asitlerin içerdiği dört organik molekülle (daha sonraları genlerdeki dört baz’ı oluşturacaktır ) bugün bölünebilirliği ve kendini kopyalama yeteneği ortaya çıkmış bulunan RNA zincirinin ilk prototipi olduğu bilinmektedir. Sistemin canlı sınıflamasına girmesi bu nükleik asidin daha uzun bir molekül olan RNA’ya dönüşmesi gerekmektedir. Bunun için gerekli olan tek şey ise zamandır. ( Rosnay’a göre bu zaman da yaklaşık yüz yıldır.) RNA ilkel hücrede katalizleyici bir rol oynayarak damlanın bölünebilmesini ve bölünen parçanın da diğeri gibi aynı sistemi oluşturmasını sağlar. Bölünebilen her parçada bir önceki yapının varolması yani sistemin kendini kopyalayabilme özelliğini de kazanması bu özellikli “su damlacığı”nın veya ilkel hücrenin canlı olarak nitelendirilebileceğini gösterir. Kısaca sistem bu aşamada canlıdır ve inorganik kimyasal süreçler sonunda organiğe evrilmiştir denilebilir.

Bundan sonraki gelişmeler ilkel basit hücrenin biraz daha yetkinleşmesi üzerine kurulu. Avustralya’da bulunan 3.5 milyar yaşındaki mikroorganizma fosillerinin bakteri kalıntılarına ait olması ilkel hücrenin ilk 500 milyon yıl içinde bir ayrışma yaşadığının da göstergesi. Bu dönemde üremenin şifresinin gelişerek hücrenin temel yapısını oluşturduğunu ve yine bu dönemde fotosentez ve solunum olaylarının devreye girdiğini söyleyebilmek de mümkündür.
Hücre içinde RNA iplikçileri ikişer ikişer sarılıp bir çift sarmal ( DNA ) şeklinde yapılaşırken ilerde hayvanlar ve bitkiler alemini meydana getirecek temel ayrışma da bir yandan hücre içinde yerini alıyordu:fotosentez ve solunum. Birincisi klorofil ikincisi hemoglobin üzerine kurulu. Bu iki molekül de aynı “ata” molekülden oluşmasına karşılık bir yol ayırımının meydana geldiğini gösteriyor. Bir yanda okyanuslara süzülen güneş ışığını ve mayalanma sürecinin ortaya çıkardığı karbondioksiti kullanarak ihtiyaç duydukları enerjiyi doğrudan doğruya kendileri üreten (fotosentez) bir su damlacığı (ilkel hücre) diğer yanda ise enerjice zengin maddeleri ve diğer organizmaların çıkardığı oksijeni emen ( bu da solunum) ve dolayısıyla da besin bulmak için yer değiştirmek zorunda kalan damlacıklar… Bu temel ayrışma bakterilerle su yosunları(algler) başka deyişle hayvanlar alemiyle bitkiler alemi arasındaki ayrışmanın kesinleşmesidir.

Hücre içinde bu ayrışma oluşurken canlı; bir ortak yaşam (symbiose) durumuna geçer. Fotosentezci hücreler karbondioksit ve su kullanarak oksijen ve şeker üretirler. Diğerleri ise bunları kullanır. Şekerin oksijence katalizlenmesi sonucu karbondioksit ve mineral tuzları da dışarı atılır. Bu durum giderek çevrenin de değişmesine yol açar. Hücre fotosentez yoluyla çevreye oksijen vererek atmosferde ozon tabakasının oluşmasına neden olur. Ozon tabakasının güneşten gelen mor ötesi ışınları tutması ve bir çeşit koruma görevini üstlenmesi de mikroorganizmaların daha da gelişmesini sağlayacak ana faktörlerden biri haline gelecektir. Çevreden etkilenerek değişim ve dönüşüm gösteren hücre değişip dönüştüğü oranda çevrenin de değişmesine yol açmakta değişen çevre koşulları da yeniden mikroorganizmaları değişime zorlayıp gelişmeye ve çeşitlenmeye neden olmaktaydı.
Okyanuslarda ilk canlılığın meydana gelmesiyle biyolojik evrim süreci de başlamış oluyordu. Protein yapılı zarla çevrili olan ve içinde genetik kodu olan bu canlı basit bir hücreydi ve çekirdeği hücre zarı ve gelişmiş organelleri yoktu. Bu canlılar prokaryot sınıfının arkeobakteriler grubundan oksijensiz ortamlarda yaşayabilen anaerobik bakterilerdi. İlk canlılığın yaygın bir şekilde bu canlılardan oluşması ortamın oksijenden yoksun olmasıydı.
Canlıların yaşamaları için gereken enerjiyi kazanabilmeleri yaşam açısından geri dönülemez bir yoldur. Hücre içindeki enerji alışverişi ve enerji kutuplanmaları hücreyi giderek daha da karmaşık bir hale getirir ve ve yetkinleşmesine yol açar.. Hücre zarları hücre çekirdeğinin meydana gelmesi hücre içinde enerji üretim birimleri olan mitokondrilerin yerini alması ve diğer organellerin bir araya gelmesi…doğal seçilimin o aşamada da etkili olması ve madde enerji alışverişindeki özgün nitelikler nedeniyle gerçekleşir. Çünkü enerji ve madde arasındaki ilişkilerde yapı içinde bir kutuplaşma meydana gelmekte ve bu kutuplaşma tıpkı bir mıknatıs örneğinde olduğu gibi yeni birlikteliklerin oluşmasına yol açmaktadır.Hücre içinde oluşan her yeni madde çevresindeki etkili enerji türlerini “algılayıp” onlardan etkilenir. Bu durum bir çeşit enerjinin “bilgi”ye dönüşümü ve “bilgi” depolanması şekli anlamına gelir. Canlılar aleminde bu bilgi depolanması A(denin)T(imin) C(itozin) ve G(uanin) isimli dört temel organik molekülün çeşitli kombinasyonlarıyla gerçekleşir. Bu dört büyük molekülün birleşmesiylr oluşan büyük molekül zincirleri (RNA ve DNA) bir sarmal meydana getirirlerken diğer yandan üçer üçer birleşerek aminoasitleri ve onların kombinasyonlarıyla da proteinleri meydana getirmektedir. Bütün bunlar da “gen” denilen kalıplarla belirlenir. Her protein değişik bir yapı ve kutuplaşma gösterdiğinden hücre içinde değişik işlevselliğe yol açmakta ve herhangi bir enerji türünü bir başka enerji türüne çevirebilmektedir. Hücre içindeki organellerin farklı işlevlelerle donanmaları proteinin bu özelliği nedeniyle gerçekleşmektedir.
(Biyolojik olarak canlılık sürekli evrim geçiren enerji tüketici karmaşık bir yapı olarak tanımlanmasına karşılık hem canlılığın ve hem de ilk canlının ne/nasıl olduğu konusunda üzerinde anlaşılabilen ölçütler yoktur.Canlı ile cansız arasındaki sınır çizgisinin tam olarak nerede başlayıp nerede bittiğini söyleyebilmek bu bakımdan zorluklar içermektedir. Belki de canlı ve cansız kavramları arasında böylesine keskin bir sınır çizgisi çekmek yararsız ve hatta yanıltıcı da olabilir. Üstünkörü bakıldığında ağaçların balıkların ve kuşların canlı tuz üre ve aminoasitlerin cansız oldukları rahatlıkla.söylenebilir. Bu iki durum arasında kalan ortak yığışım damlaları virüsler ve yalıtılmış mitokondriler hakkında ne söylenebilir? Kesin ve belirgin bir biçimde canlı ve cansız varlıklar arasından birinden diğerine atlamanın pek mümkün olmadığını söylemekle yetinebiliriz sanıyorum. Çünkü bütün bu aşamalar çok küçük değişikliklerle geçilmektedir. Ve bu konuda söylenebilecek tek şey en azından şimdilik bir geçiş durumunun varlığını kabullenmek olacaktır. Zaman ve gelecekteki yeni buluşlarbugüne kadar olduğu gibi bu konuyu da aydınlatacaktır.)
Maddenin milyarlarca yıldan bu yana süren fiziksel kimyasal ve biyolojik evrimi günümüzden yaklaşık dört milyar yıl önce ilkel yaşam biçimlerinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Tek hücreli bu ilkel yaşam biçimleri bakteriler ve algler biçiminde yeryüzü okyanuslarında yaklaşık üç milyar yıl egemen oldu Bu üç milyar yıllık zaman hem hücrenin ve ilk canlılığın yetkinleşmesine ve hem de günümüzden 700-800 milyon yıl önce oluşan çok hücreli yaşamın gelişimine zemin hazırladı. Daha sonra karalara çıkan yaşam bu uzun süreç boyunca yaşanan geriye dönüşler ve toptan yokoluşlarla birlikte bugünün canlılığına kadar uzandı. .Bugünün canlılığı bu ilkel yaşam biçimlerinin uzun kuşaklar boyunca ard arda gelen değişim ve dönüşümünün bir ürünüdür ve sonuçta yaşam; basamaklı karmaşıklaşmanın doğal ve rastlantısal olmayan ama özünde rastlantısallığı da barındıran bir örgütlenme biçiminin zorunlu bir aşamasından başka bir şey değildir.