Abiyogenez ve Biyogenez

Kendinden Oluşum “Spontane Jenerasyon”ile karıştırılmaması gerekir.(bugün yanlış olduğunu bildiğimiz bir fikir olan, canlıların cansızlardan hiçbir kimyasal evrim geçirmeden, birden bire ortaya çıkıvermesi: karıncaların oluşumuna şekerin neden olması düşüncesi gibi)

 Abiyogenez ve Biyogenez

Günümüzün ve günümüzden önceki zamanların en büyük ve en çok ilgi çeken sorusudur: Hayat nasıl başladı? Bunun cevabını öğrenmek için birçok öngörüler, gözlemler ve deneyler yapılmıştır. Çeşitli görüşler öne sürülüp çürütülmüş, bazıları ise deneyler ile desteklenip ilerletilmiştir. Kimileri çıkıp tesadüf demiştir, kimileri ise tüm bu olup biteni kutsal bir varlığın yaratışına atfetmiştir.
  Evrim savunucularına veyahut evrimi kabul eden bireylere sorulan en büyük hatalı ve cehalet içeren soru ”İlk canlı nasıl oluştu?” sorusudur. Evrim, ilk canlının nasıl oluştuğundan ziyade, canlılığın ve yaşamın nasıl şekillenip değişime uğraması ile ilgilenir. Bir türün farklı bir türe nesiller içerisindeki değişimi ile ilgilenir. Dolayısıyla, eğer evrim savunucusu iseniz ve size bu şekilde bir soru yönlendirilmişse, artık cevabını biliyorsunuz. Evrim Teorisi farklı, Abiyogenez Teorisi farklıdır.
Dünya üzerinde uzun yıllar boyunca Spontaneous Generasyon (kendiliğinden oluşma) düşüncesi hüküm sürüyordu. Ancak elbette bu durum ile abiyogenez arasında farklı bir çizgi vardır. Spotaneous generasyon denilen olay, pis bir şeyin üzerinde toplanan sinek örneği gibidir. Durum böyle olunca, o pis şeyden sinekler oluştuğunu düşünürdü insanlar. Bu düşünce Pasteur’ün deneyine kadar devam etti. Deney şu şekildeydi: İki tüpün içerisine de et koyup kaynatılır. Tüplerden bir tanesinin üzeri açık bir diğerinin kapalıdır. Bir süre sonra açık olan tüpte mikroorganizmalar oluşmaya başlar. Kapalı olanda ise bu tip bir durum gözlenmez. Bu deney sonucunda kendiliğinden oluşma düşüncesi tamamıyla elenmiştir. Peki canlı oluşabilmesi için canlı bulunması gerekiyorsa (biyogenez) ilk organizma nasıl oluşmuştur? Biyogenezin de pek mümkün olmaması durumu abiyogeneze kanıt oluşturmasa da Dünya’nın ilk durumunu göz önünde bulundurursak, birçok şey daha farklıydı.
 

Hadean Dönemi’ne gidelim. Güneş sistemi büyük bir kaos içerisinde ve fazladan gezegenler bulunmakta. Dünya’nın atmosferi neredeyse yok diyebileceğimiz bir şekilde, hatta yok. Dünya’ya çarpan Thea adındaki bir göktaşı yüzünden Dünya’nın tahmini sıcaklığı 500 santigrat civarlarında. Birkaç bin yıl içerisinde sıcaklık 250 dereceye düşüyor. Atmosferde yoğun halde gaz halinde su bulunuyor ve ilerleyen zamanlarda yeraltından yüzeye çıkan karbondioksidin yüksek basıncı sebebiyle gaz halde bulunması gereken su sıvı hale geçiyor.

Dünya’nın yüzeyi büyük bir hızla soğumaya başlıyor ve sıcaklık 20-30 derece arasına geliyor. Yüzey artık daha yoğun bir halde. Uzaydan çarpan göktaşlarının kütlesine katkıda bulunmasından dolayı çekim kuvveti de artıyor ve artık uzaya gazların kaçması engellenmiş oluyor. Buna rağmen göktaşları ve meteoritler Dünya’ya çarpmaya devam ediyor ve çeşitli elementleri uzaydan Dünya’ya taşımış oluyor. Magmanın soğumasıyla birlikte yüzeyde dev çukurlar oluşmaya başlıyor ve bu çukurlar da su ile doluyor. Su dolmaya devam ettikçe Dünya’nın tamamını kaplamaya başlıyor. Dünya artık sular altında.

Yüzeyin sular altında kalmasının canlılığın oluşumuna en büyük faydası, Güneş’ten gelen yüksek enerjili radyoaktif ışınların su tarafından engellenmesi olmuştur. Yüksek radyoaktivite kararlı yapıda olabilen kimyasalların oluşmasına engel olan en büyük unsurlardan birisidir. Güneş ışınları en fazla 200 metre derinliğe ulaşabilir. Biliyoruz ki canlılık bu derinlikte bir yerlerde volkanik bacaların etrafında başlamıştır. Su elbette o dönemde saf bir halde değildi. İçerisinde çeşitli kimyasal maddeler de bulunuyordu. Yaşamın başlamasında büyük rol oynayacak olan organik moleküller de bu kimyasalların birbirleri ile olan etkileşiminden oluşuyordu.

Okyanusların dibinde volkanlara benzeyen hidrotermal bacalar bulunmaktadır. Bu bacaların ağız kısmının sıcaklığının 150 santigrat dereceye kadar düştüğü bilinmektedir. Bu sıcaklıkların canlılığın başlangıcındaki birçok tepkimenin hızlı bir biçimde gerçekleşebilmesine izin verdiği bilim camiası tarafından ilan edilmiştir. Bacaları önemli kılan şey içerisindeki mikro-odacık adı verilen kapsüllerdir. Bu odacıkların yapısında pirit ve kalkopirit adı verilen kimyasallar, birçok diğer kimyasal tepkimeyi hızlandırıcı diğer bir adı ile katalize edici etkiye sahiptir. Bu odacıkların her birinde, farklı kimyasal tepkimelerin oluşmasını sağlayabilecek sıcaklık, kimyasal değerler ve basınç bulunmaktadır. Hidrotermal bacaların yaşamın başlangıcındaki etkisinin ne kadar büyük olduğunu görebiliyoruz.

 

Canlılığın Yapıtaşları

Kafaları karıştıran bir diğer husus ise, nasıl olur da cansız maddeler doğal süreçler içerisinde canlı bir maddeye dönüşebilir? İlk olarak canlı ve cansız kavramların tanımlarını bilmek gerekiyor. Klasik anlamda canlının tanımı oldukça basittir: Bilinçli hareket eden maddeler, şeklinde. Ancak teknik tanımdan çok uzak bir tanımdır bu.

Canlılık, çok basit cansız maddelerin bir araya gelmesiyle ilk adımları atılmış bir varlık formudur. Bu formun ayırt edici özelliği ise periyodik cetvelde tamamı cansız olan kimyasalların belli başlı bir grubunu ve bu elementlerden oluşan molekülleri, temel yapıtaşı olarak içeriyor olmasıdır.

Yaşamın en önemli molekülleri : Lipitler, Nükleik Asitler, Şekerler ve Proteinler. Bu büyük polimer moleküllerin altında birçok alt birim ve bunların farklı kombinasyonlarından oluşan birçok kimyasal bulunmaktadır. Yağların oluşabilmesi için gliserol ve yağ asitleri gerekmektedir. Nükleik asitler için nükleotit, fosfat grubu ve şekerlerin bazıları bulunmalıdır. Proteinlerin oluşabilmesi için aminoasit dediğimiz birimler gerekmektedir.
Yağların en temel görevleri hücre zarlarının oluşumunu sağlamak ve hücre içi iletişimi sağlamaktır.

Nükleik asitler, belki de hepimizin bildiği gibi ”yönetici moleküller” olarak da bilinmektedir. DNA ve RNA’nın genel adıdır. Temel görevleri, genetik bilgilerin, yani bir canlının ne olduğunun ve nasıl olduğunun bilgisinin kodlanması, iletimi ve bunların uygun biyokimyasal ortam sağlandığında ifade edilmesidir. Yani nükleik asitler, evrimsel süreç içerisinde var olurlarken, canlının diğer moleküllerinin üretimi konusunda, özellikle proteinlerle işbirliği içerisinde, karşılıklı olarak evrim geçirmiştir.

Proteinler, . Fazla çeşitlilikleri ile ve yüksek adaptasyon yetenekleri ile belki de canlılık içerisindeki en önemli yapıtaşlarındandır. Kısacası canlılığı sağlayan en önemli yapıtaşlarındandır. Hücrenin işçi molekülleri olarak nitelendirilebilirler. Birçoğu başka kimyasal tepkilerimi hızlandırıcı görevler alır, bazıları hücre içi ve dışı iletimde görev alır, bazıları hücrenin bölünmesindeki hareketlerden sorumludur. Tüm bunlara bağlı olarak doğal süreçler ile oluşabilirler. Nükleik asitler ile olan ilişkileri sayesinde gerektiği zaman, gerektiği kadar salgılanabilirler.

Şekerlerden bahsedelim son olarak da. Bütün canlılarda ortak olarak tüketilen, enerji sağlayan moleküllerdir. Monosakkaritler, disakkaritler ve polisakkaritler olarak gruplandırılırlar. Oluşumlarındaki kimyasal bağlardan dolayı yüksek enerijye sahiptirler ve parçalandıklarında bu bağ enerjisi, kimyasal enerji olarak açığa çıkar ve biyolojik fonksiyonların sürdürülmesinde kullanılır. Özellikle de bu enerjinin sürekli tüketimi halinde, canlılığın varlığını koruyabildiğini görmekteyiz.

 

 

Kimyasal Evrim

Adımlardan ilkinin yağ moleküllerinin oluşumu olduğunu söyleyebiliriz. Çünkü lipitler, günümüzdeki bütün canlıların hücrelerinin de zar yapısını oluşturan, koruyucu ve canlılığın oluşumuna zemin hazırlayıcı moleküllerdir. Lipitlerin oluşumu için öncü yapılar olan gliserol ve yağ asitlerinin de oluşmuş olması gerekiyor. Günümüz modern biyokimyası, bu yapıların okyanus bacaları içerisinde ve etrafında, tamamen doğal süreçler ile oluşabileceğini bizlere göstermektedir. Fischer-Tropsch tepkimesi adıyla bilinen bir dizi kimyasal tepkime, demir sülfür ve bakır sülfür kimyasallarından yola çıkarak, metan, CO2 ve hidrojen gazlarının katılımıyla yağ asitlerinin oluşumunun birinci basamağı olan karboksilin oluşabilmesini sağlamaktadır. Karboksil, bacaların civarında yüksek oranda bulunan metan gazıyla tepkimeye girerek yağ asitlerini oluşturur. Diğer bir yandan Cross-Canizzaro tepkimesi olarak bilinen bir diğer süreç dahilindeyse, 30 santigrat derece sıcakjlıkta, gliseraldehit ve formaldehit gibi okyanusta bolca bulunan, kimyasallar, sodyum hidroksitin etkisi altında gliserol diye bilinen ve yağların yapısına katılan çok önemli molekülleri oluşturabilmektedir. İşte bu iki tamamen doğal tepkime zinciri sonunda oluşan yağ asitleri ve gliseroller, bir araya gelerek lipit moleküllerini oluştururlar.

Yağlar, canlılığın evrimi için birincil derece öneme sahiptir. Çünkü kimyasal yapılarından ötürü amfitatik yapıdadırlar. Yani bu moleküllerin bir ucu suyu kendisine çekerken, diğer ucu sudan kaçmaya çalışır. Bu zıt etkili kimyasal yapıdan doğan etkileşim sonucu yağ molekülleri su içerisinde içi su dolu küresel zırhlar oluştururlar. İşte zırh yapısı içerisinde sıkışan kimyasallar, çevrelerinden izole hale gelmişlerdir. bunun en büyük getirisi, bu zırhın içinin, dışarıya göre daha düzenli ve sakin olmasıdır. Üstelik olası tepkimelerin gerçekleştiği hacmin küçük bir bölgeye sıkıştırılması, kimyasal tepkimelerin gerçekleşme ihtimalini ve hızını da arttırmaktadır. Bu yağ zırhlarına sıkışan kimyasallar, çok daha yüksek hızlarda tepkimelere girebilir ve yeni, daha büyük, daha kararlı yapılar üretebilirler.

Bu yağ zırhı içerisinde hapsolmuş, ilkin hücre-benzeri yapılara günümüzde koaservat ya da ön hücre demekteyiz. Koaservat olarak adlandırdığımız yapıların en temel özelliği, bünyelerinde meydana gelen kimyasal tepkimeler sayesinde ürettikleri enerjiyi aktif olarak kullanarak, fiziki bir düzensizlik terimi olan entropiye karşı koymak için harcamalarıdır. Eğer bu tepkimeler bütünü, bir varlık içerisinde görünüyorsa ona canlı deriz.

Elbette yalnızca bununla beraber ”canlı” diyebilmemiz doğru olmaz. Gerekli olan bir diğer şey ise metabolizmadır. Metabolizma dediğimiz şeyin temel amacı: Enerji üretimi ve tüketimidir. Bu aktivite esnasında doğal süreçler ile, biyokimyasal tepkimeler doğrultusunda enerji üretilir ve kullanılır. Canlı dediğimiz, özünde ve esasında cansız olan bu yapılar, entropiye karşı durarak -enerji harcayarak- karşı koyarlar. Bunu yapabilenlere ”canlı” diyebiliyoruz. Canlı ile cansız arasındaki temel fark budur. Yeniden biraz daha geri dönerek, koaservatlara geri dönelim.

Koaservatların evriminden sonraki süreç tam net bir şekilde bilinmemektedir fakat bu çok da önemli değildir. Ancak eldeki veriler, koaservat zırhlarının oluşumundan sonra, genetik materyalin oluştuğunu göstermektedir. Genetik materyal dediğimiz şeyler DNA ve RNA’dır. Bunlar da dediğimiz gibi ”cansız” maddelerden oluşmaktadır.

 

Genetik Materyalin Oluşum Süreci

Bu da çok merak edilen diğer bir husustur. Bu süreçte iki zıt görüşü esas alacağız. İlk görüşte, genetik materyalden önce, diğer yapıların oluştuğunu, sonrasında ise genlerin oluştuğunu ileri süren ”Önce Metabolizma Hipotezi” yer alır. Diğer bir görüşte ise, ilk önce genetik materyalin oluştuğunu ve bu şekilde kimyasalların üretilebildiğini öne süren ”Önce RNA Hipotezi” yer alır.

Birçok bilim insanı, genetik materyalin oluşumundaki en önemli evrenin ribozim -ribozom değil dikkat edin- adı verilen enzimin, doğal süreçler içerisinde oluşması olduğunu düşünmektedir. Ribozim dediğimiz yapı, ilkel RNA molekülü formundadır. Yani bir nevi RNA’nın atasıdır. Ribozim, oto katalizördür. Ne demek bu oto katalizör? Yani etrafındaki basit moleküllerden faydalanarak kendisini çok hızlı bir şekilde eşleyebilir. Diyeceğimiz o ki ribozim bir kere var olduktan sonra, kendisini hızlı bir şekilde kopyalayarak okyanus derinlikleride ana genetik materyal haline gelebilir. Bu eşleme sırasında meydana gelen hatalar sebebiyle yapısal değişimler olursa, ribozimin bir süreden sonra bir RNA yapısına dönüşmemesi imkansızdır. Sonrasında ise DNA’nın ortaya çıkmaması için hiçbir neden yoktur.

Uzun yıllar boyunca RNA’nın yalnızca DNA’dan sentezlenebileceğini, dolayısıyla da RNA’dan DNA’nın asla sentezlenilmeyeceği düşünülüyordu ve buna da Biyolojinin Merkezi Dogması deniyordu. Ancak, daha sonra keşfedilen retrovirüslerin ana genetik materyalinin RNA olduğu, gerektiği zamanda RNA’dan DNA’yı sentezleyebildikleri ortaya çıktı. Ek olarak, yapılan incelemelerde, ribozimin varlığına ihtiyaç duyulmadan da öncelikle genetik materyalin temellerini oluşturan nükleotit isimli moleküllerin, sonrasında ise bunlar kullanılarak RNA’nın oluşabileceğini bizlere göstermektedir.

Yağ zırhı içerisine sıkışan RNA’lar, zaman diliminde DNA’yı oluşturmuş ve böylece genetik oluşumu başlatmış olabilirler. Çünkü DNA, bir hücre içerisinde üretilecek kimyasalları belirleyen moleküldür. Bu süreçten sonra daha öngörülemez olan tepkimeler dizisi, düzene oturmuştur. Aynı zamanda DNA’yı üretebilen koaservatlar, diğerlerine göre avantajlı konuma geçmişler ve kısa sürede bu yapıdaki koaservatlardan çoğalan yeni yapılar, okyanus derinliklerinin hakimi haline gelmişlerdir (moleküler evrim).

 

Aminoasitlerin ve Proteinlerin Evrimi

Genetik materyalin meydana gelmesinden bir süre sonra, bir diğer hayat molekülü olan proteinlerin sentezi başlamıştır. Ancak proteinlerin DNA aracılığı ile sentezlenebilmesi için ilk olarak ortamda aminoasitlerin var olabilmesi gereklidir. Bunun nasıl olduğunu tahmin edebiliyor olmalısınız, aminoasitlerin de doğal süreçler ile var olabilecekleri ispatlanmıştır…

1850 yılında, Dr. Adolphe Strecker tarafından bir deney yapılmıştır. Bu deneyde sonucunda asetaldehit, amonyak ve hidrojen siyanit kullanılarak iki tane aminoasit, doğal yollar sonucu üretilebilmiştir. Daha sonra ise Miller-Urey Deneyi adı verilen deneyde, canlılığın yapısına katılan yirmi iki aminoasidin tamamı doğal yollar ile üretilebilmiştir. Üstelik aynı deney içerisinde yalnızca aminoasit değil, şekerler, nükleik asitler, gliserol gibi canlılığın oluşumunu 
 sağlayacak kimyasallar da sentezlenebilmiştir.

Hâlâ günümüzde abiyogeneze yönelik güçlü veya elle tutulur bir yanlışlama yapılamamıştır. Abiyogenez doğanın bir kuralıdır, olmaması için hiçbir neden yoktur. Yapılan her deneyde de doğada gerekli koşullar çerçevesinde olabilmesi mümkün olduğu gösterilmiştir. Elbette her şeyi bilmiyoruz, daha aralanması gereken çok fazla perde var ancak bu abiyogenezin bir gerçek olduğunu değiştirmiyor. Bundan sonra keşfedilecek olan her şey, abiyogenez kuramının yönünü ya değiştirir ya da daha da fazla güçlendirir.

Doğa insan zihninin çok daha ötesinde bir güce sahiptir. Doğa, insanın ”olabilitesi çok çok düşük” olduğunu düşündüğü şeyleri bile insan zihninden ayırarak gerçekleştirebilir. Unutmayın ki yaşayabiliyorsak, doğanın kurallarına uyduğumuz için bunu başarabiliyoruzdur. Aksi yönden doğaya karşı yapılan her tehdit, bizim anbean sonumuzun göstergesidir.

 

 Abiyogenez konusunda yeni bir hipotez,

 Gezegenler arası canlılığın transferinin asteroidler yoluyla olduğu yönünde yaygın bir görüş var. ancak yeni bir çalışma gezegenler arası tozun buna neden olmuş olabileceğini söylüyor. Uzayda saniyede 70 km hızla giden toz, atmosfere ulaşıp oradaki parçacıklara çarptığında onların uzayda belirli biz hızda sürüklenmesine neden oluyor. Bu parçacıkların bazıları yaşayan organizmalar barındırıyor ve başka gezegenlere ulaştıklarında oradaki yaşamın kaynağı olabiliyorlar.

Cambridge Üniversitesinde olabilirliği ispatlanmış olan teoridir.bkz[3][4]  


kaynaklar,
1.https://sanatsalcehalet.wordpress.com/2017/09/30/abiyogenez-ve-biyogenez-uzerine/

2.http://www.bbc.com/news/uk-scotland-edinburgh-east-fife-42051252

3.https://www.nature.com/articles/nchem.2202#abstract

4. https://evrimagaci.org/photo/tr/dunyada-yasamin-nasil-basladigi-bilmecesi-cozulmus-olabilir

5.Video-Martin  Hanczyc-Tedx Talks