EVRENDE YAŞAM

Yaşam nedir? Neden varlıkları canlı ve cansız diye ikiye ayırıyoruz? Yanıtın bir bölümü canlı varlıkların kendi kendilerini yenileyebilme özelliğine sahip olmasıdır. Bu özellik canlılık için gerekli fakat yeterli değildir. Çünkü kristaller de uygun eriyiklerde ve uygun sıcaklıklarda kendi kendilerini üretebilirler, yenilenebilirler. Bizim canlı dediğimiz varlıklar-memeliler, balıklar, böcekler, sürüngenler, bitkiler, mikroorganizmalar-doğarlar, çevreyle etkileşirler, büyürler, çoğalırlar ve ölürler. Yer yüzünde çok farklı canlı türleri vardır. Örneğin balinalar 30 m boya, 130 ton ağırlığa ulaşırken, virüsler milimetrenin iki binde biri boyutundadır. Bitkiler de milimetrenin üç binde biri olan alglerden, boyları 100 m yi aşan dev ağaçlara kadar çok geniş bir boyut aralığına dağılmışlardır. Tüm bu canlılar Dünya üzerinde -70 °C deki donmuş bölgelerden +70 °C deki sıcak su kaynaklarına kadar çok farklı fiziksel koşullar altında yaşarlar. Yine de bu fiziksel koşullar astronomik açıdan ender bulunan sınırlı ve dar koşullardır.

Bu kadar çok sayıda canlı türü nasıl ortaya çıkmıştır? Yer yüzünde canlı türlerinin gelişim tarihi, bilim adamlarını uzun süre uğraştırmıştır. Bu uğraşlar, tüm canlı türlerinin daha basit türlerden geliştiğini ortaya koyan bir evrim işleminin varlığını ortaya koymuştur. Kuşkusuz evrimin uzun zaman ölçeğinde hâlâ bilinmeyen noktaları çoktur, ancak evrimin varlığı ve hâlâ sürmekte olduğu konusunda kuşku yoktur. Yer yüzü üzerinde jeolojik olarak geniş bir zamana ve alana yayılmış olan canlı türleri üzerine yapılmış olan çalışmalar, evrimin varlığını açıkça göstermektedir. Yer yüzü dışında başka bir yerde yaşam belirtisine henüz rastlanmadığı için, bu bölümde sadece yer yüzünde bildiğimiz yaşamın özellikleri üzerinde duracağız.

7.1 Yaşamın Genel Özellikleri

Yaşamın yer yüzündeki uzun tarihi, değişik çağlara ilişkin kayaların içinde bulunan fosillerle incelenir. Fosiller çok eski canlı türlerinden bir kısmının taş hâline gelmiş kalıntılarıdır. İçinde en eski fosilleri taşıyan kayalara, kambriyen adı verilmiştir. Kambriyen fosil kayıtlarında hiçbir kara yaşamının izine rastlanmaz. En eski kambriyen kayalarının yaşı 600 milyon yıl bulunmuştur. Bu sayı çok uzun bir dönemi ifade ediyor olsa da Dünya'nın yaşıyla kıyaslandığında, en eski fosillerin bile göreceli olarak son zamanlarda oluştuğu anlamına gelir. Diş, kemik, kabuk gibi sert kısımları olmayan canlıların fosil oluşturmayacağı anlaşıldıktan sonra Dünya'nın daha uzak geçmişinde de canlıların yaşamış olabileceği düşünüldü ve 1950'li yıllarda Süperior gölü yakınlarında koloniler hâlinde deniz yosunlarının izleri bulundu. 2 milyar yaşındaki bu deniz yosunları hücresel yaşamın en basit şekilleriydi. Bunlar bakterilere çok benzese de aradaki fark deniz yosunlarının klorofil içerirken, bakterilerin klorofil içermemesidir. 1977 yılında en yaşlı mikrofosiller Güney Afrika’da bulunmuştur. Burada ilginç olan, bulunan fosiller ne kadar uzak geçmişe ait ise o kadar basit yapıya sahip olmasıdır. Örneğin en yaşlı mikrofosillerde hücre çekirdeği bile belirgin değildir. Zaman geçtikçe canlı türleri daha karmaşık organizmalar içermektedir. Yani yaşam tek hücreli basit canlılardan çok hücreli karmaşık organizmalara evrimleşmiştir. Yaşamın ilk kez nasıl oluştuğunu kesin bilmiyoruz. Dünya'nın atmosferi ve/veya okyanusları içinde bulunan rast gele basit moleküller o zamanki uygun koşullarda birleşerek daha karmaşık molekülleri oluşturmuş olmalı. İlk zamanlar yerin atmosferinde çok az serbest oksijen olduğu sanılmaktadır. Bu olumlu bir şeydi, çünkü, canlıların yapısında bulunan molekülleri oluşturan elementler, oksijenin serbest olması durumunda, onunla birleşebileceği için karmaşık moleküller oluşmayabilirdi. Ayrıca, serbest oksijen olmaksızın, Yer atmosferi Güneş'ten gelen morötesi ışınımın hemen hemen tümünü geçirecek ve bu ışınımın enerjisi, daha karmaşık moleküllerin oluşmasına yardımcı olacaktır. İlk zamanlarda yer yüzünde cansız maddeden tek hücreli canlıların oluşması için dört koşul gerekliydi:

1) Aminoasitler ve şekerler gibi organik moleküllerin oluşması.

2) Bu moleküllerin protein ve nükleik asitlere dönüşmesi.

3) Protein ve nükleik asit moleküllerinin o zamanın ılık okyanuslarında hücreye benzer damlacıklar oluşturması.

4) Bu damlacıkların içlerinde onların kendi kendilerini yenilemelerini sağlayacak olan DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit) moleküllerinin varlığıyla basit canlı hücreleri oluşturmaları.

Canlı hücreler bir kez oluşup ortaya çıktıktan sonra su molekülünü parçalamak için güneş enerjisi kullanabilir ve glikoz yapmak için atmosferde bulunan karbondioksit molekülünü yakalayabilirlerdi. Açığa çıkan oksijeni atmosfere vererek yerin atmosferini şimdi olduğu gibi serbest oksijen içerir duruma getirebilirlerdi. 1950'li yılların ortalarında Şikago Üniversitesi'nden Stanley Miller ve Harold Urey elektrik girişi olan kapalı bir deney aygıtına; hidrojen (H₂), metan (CH₄), amonyak (NH₃) ve su buharı (H₂O) gibi yerin ilk atmosfer koşullarında var olduğu sanılan gazlar koydular. Bu karışıma, elektrik akımıyla oluşturulan yapay yıldırımlar gönderdiler. Bir hafta süren deneyden sonra karışım suda ayrıştırıldığında, aminoasitlerin oluştuğu görüldü. Diğer bilim adamları deneyi, enerji kaynağı olarak morötesi ışınları kullanarak ve karışımın oranlarını değiştirerek yenilediler ve sonuç olarak farklı oranlarda aminoasit oluşturdular. Benzer deneylerle; Cyril Ponnaperuma ve Walter Fox nükleik asitlerin yapı blokları olan nükleoitleri, bazı proteinleri ve bunların suda oluşturduğu hücreye benzer damlacıkları elde ettiler.

Şekil 7.1: Miller-Urey deneyi.

Bu deneylerle ulaşılan sonuçlar, yaşam yönünde oldukça büyük ilerlemeler olduğu hâlde, en ilkel şekilde bile olsa, yaşam denilen olgudan henüz oldukça uzaktı. Karmaşık moleküllerin canlılık olgusunu nasıl kazandığı hâlâ bilinmemektedir. Ancak deneyler, lâboratuarda az miktarda karışımla kısa süre içinde yapılmaktadır. Oysa okyanuslar dolusu "ilkel çorba" nın milyonlarca yıl etkisi altında kaldığı koşullarla 3,5 milyar yıl önce ilkel hücrelerin oluştuğunu ve zamanla bu ilkel yapıların daha karmaşık organizmalara evrimleştiğini düşün-mek her hâlde güç olmayacaktır. Mikrofosil araştırmalarına göre yer yüzünde yaşamın ilk kez 3.5 milyar yıl önce tek hücreli canlılar olarak ılık okyanuslarda oluştuğu ve sonra yaklaşık 2.5 milyar yıl boyunca okyanuslarda evrimleşip geliştiği ve daha sonraki yaklaşık 500 milyon yıllık süreyi de karalarda geçirdiği anlaşılmaktadır. Çok uzun bir süre (225 milyon ile 65 milyon yıl önce) karalarda en çok rastlanan canlılar dinazor denen kabuklu ve boynuzlu sürüngenlerdi, 65 milyon yıl önce diğer birçok canlı türüyle birlikte kısa sürede ortadan silindiler. Bu canlıların kısa sürede yok olmasına neyin neden olduğu kesin olarak bilinmemektedir.

Dünya'daki tüm canlı türlerinin temel yapı taşı olan aminoasit ve nükleikasit moleküllerinin oluşturduğu zincirler, karbon atomunun sağladığı bağlarla mümkün olmaktadır. Karbon atomu evrende hidrojene göre çok az bulunmasına karşın, yine de ençok bulunan elementlerden biridir. Fazla kimyasal bağ oluşturabilen elementlerden biri de silikondur. Bu nedenle bazı bilim adamları evrenin bir yerlerinde silikon atomunu temel alan canlıların da var olabileceğini ileri sürmektedirler. Kimyasal olarak silikon atomlarını temel alan molekül zincirleri, karbonunkiler kadar uzun ve karmaşık değildir.

Şekil 7.2: 65 milyon yıl önce bir asteroid Yer'e çarparak dinozorların toplu ölümüne neden olmuş olabilir. Bu durumu canlandıran temsili resim (New Solar System).

Şekil 7.3: Evrenin bir yerlerinde başka elementleri temel alan oldukça farklı yapıda canlılarda olabilir.

Diğer taraftan büyük patlama olayını temel alan evren modellerine göre, büyük patlama olayıyla sadece ve sadece hidrojen ve helyum elementleri oluşmaktadır. Diğer elementler, ancak büyük kütleli yıldızların merkezlerinde nükleer reaksiyonlarla üretilip; yıldız rüzgârları, nova olayları ve daha çok süpernova patlamalarıyla çevreye yayılmaktadır. Dünyamızda ve Güneş sisteminin diğer üyelerinde, ağır elementler bol miktarda bulunduğuna göre Güneş ve Güneş sistemi büyük olasılıkla süpernova artıklarından oluşmuştur. Güneş bu nedenle en azından ikinci nesil bir yıldızdır. Bu bakımdan biz canlılar bir anlamda varlığımızı galaksinin uzak geçmişinde oluşan bir süpernova patlamasına borçluyuz. Sadece hidrojen ve helyumdan oluşan birinci nesil yıldızlardan Dünya benzeri gezegenlerin ve canlı varlıkların oluşamayacağı açıktır. Canlıların yapı taşı olan aminoasit ve nükleikasit gibi karmaşık moleküllerin hatta ilkel canlıların plâzma olmayan soğuk yıldızlararası bulutlarda oluşabileceği ve Dünya gibi uygun ortamlara yayılmış olabileceği de ileri sürülmektedir. Söz konusu karmaşık moleküllerin oluşumu zor olmadığına göre, yaşam gerçekten Dünya'nın dışında başka yerlerde de oluşmuş ve gelişmiş olabilir.

Şekil 7.4: Dünyadaki canlıların temel yapı taşı, ikili sarmal oluşturan DNA ve RNA molekülleri.