Home � Bilim

Canlılığın oluşumu ve doğal seçilimin rolü

   

   Düşünün ki her şey bugünküne göre çok daha fazla kaotik (düzensiz) bir yapıda ve sürekli yeni moleküller, jeolojik yapılar, atmosferik koşullar..vb oluşuyor. Bu oluşum, yıldızlarda üretilen elementlerin, uzaysal patlamalar ve sıkışmalar sonucu oluşan gezegenlerde halihazırda bulunan elementlerin birleşimi sonucu oluyor. Yani var olan maddelerin dönüşümü… Var olan maddelerin değişimi… Var olan maddelerin gelişimi…

 

   Hiçbir şey, ilk seferde, muhteşem bir başarıyla ve bugünkü canlılığı sağlayacak şekilde gerçekleşmedi. Büyük bir kısmı okyanus suyu olan Dünya yüzeyine dağılmış zibilyonlarca atom ve molekül, farklı şekillerde, farklı yerlerde, farklı güçlerde birbirine bağlandı, çözüldü, koptu, kırıldı, dağıldı.

 

   Bunların bir bölümü, süreklilik sağlayabilecek kadar kuvvetli bağlarla bağlandı. Bu bağlar genellikle atomlar arasındaki kovalent bağlar, moleküller arasındaki hidrojen bağları sayesinde olur. Bu güçlü bağları koparmak çok kolay değildir, hele ki atomlar arasındaki kovalent bağları… Adeta iki atom birbirine “yapışır”.

 

   İşte bu komplekslerin bir kısmı, ilkel yağ, şeker, aminoasit yapılarını oluşturdu. Kimi kombinasyon bu bizim bugün “şeker” ya da “aminoasit” diye isimlendirdiğimiz atom yapılarına yaklaştı ama tam olarak doğru bağlanamadı, çevresel koşullar izin vermedi, vs. Kimi başarıyla oluştu, ancak bulunduğu çevreden dolayı tekrar bozundu. Ya da daha başka moleküllerle birleşerek canlılığa sebebiyet verecek yapılara dönüşemedi.

 

   Bu başarıyla oluşan ve daha sonra bozunmayan ilkel aminoasitlerden, şekerlerden ve benzerlerinden bazıları, fiziksel olarak küresel bir geometriye meyilli olan yağ moleküllerinin içerisine hapsoldu ve koaservat denen ilkel hücre yapısını oluşturdular. Daha doğrusu bu oluşan yapıya bizler günümüzde bakıp “koaservat” ismini veriyoruz, hiçbir molekülün bir "amacı" olmadığını unutmayın. Kimi bu kürenin içerisine giremedi, kimi bu yağ küresinin parçalanmasına sebep oldu. Bazı yağ küreleri de bir süre sonra kendiliğinden parçalandı. 

 

 

 

   Bu yağ kürelerinin içerisine hapsolan moleküller (şekerler, aminoasitler, nükleik asitler, vs.) dış etmenlerden daha fazla korundular. Bu neye sebep oldu? Kurulan bağların daha sürekli olmasına… Çünkü dışsal etmenler, moleküllerin parçalanması için çok büyük etkilere sahiptir. Yumuşak ve esnek yapıda olan yağ molekülleri buna engel olabildi. Böylece daha sağlıklı tepkimeler meydana gelmeye başladı.

 

   Daha sonra bu ufak moleküller birbirleriyle bağlanarak daha büyük moleküller oluşturmaya başladılar. Kimi o kadar büyüdü ki ister istemez yağ küresini paramparça etti (ve koaservat “öldü”). Kimi bizim bugün canlılık için gerekli olarak gördüğümüz yapılardan başka yapıları meydana getirdi. Bunlar yağ küresine ve diğer moleküllere zarar verdi (ve koaservat “öldü”). Kimi o kadar kuvvetli bağlarla birbirine bağlandı ki, daha fazla gelişemedi ve o düzeyde kaldı, bir süre sonra parçalandı (ve koaservat “öldü”). Kimi ise bu bizim bugünlerde canlıları inceleyip “Evet, şu şu şu moleküller canlılarda ortak olarak bulunur, dolayısıyla canlıların var olması için bu moleküller gereklidir.” dediğimiz yapıları oluşturdular.

 

 

   Bu şekilde belki de katrilyonlarca koaservat oluştu, bu deneme-yanılmalar 600 milyon yıldan fazla sürdü! Ancak hikaye burada sona ermedi. Çünkü bütün koaservatlar aynı moleküler yapıda değildi. Kimi iriydi, kimi ufaktı, kimi daha sağlamdı, kimi oldukça zayıftı ama dağılmadan durabiliyordu. Ancak bunlar arasında, en başından beri olduğu gibi, bir doğa gerçeği olan Doğal Seçilim işlevini sürdürmeye devam etti. Göreceli olarak zayıf olanlar parçalandı, yok oldu ve bu şekilde güçsüz olan koaservatlar “öldü”. Fakat güçlü olanlar varlıklarını korudu, “hayatta kaldı” ve moleküler parçalanma ve bozunmaya maruz kalmadı (yani koaservat “ölmedi”).

 

   İşte bu dayanıklı koaservatlar, hayatta kalabildikleri için, büyümeye devam etti. Büyümeden kasıt nedir? Daha fazla molekül, daha karmaşık yapılar. Neden? Çünkü fizik ve kimya yasaları hala yürürlülükte! Daha fazla atom yağ zırhından geçerek, içerdeki atom ve molekül kompleksine dahil oldu. Moleküller büyüdükçe büyüdü. Zırh daha fazla dayanamamaya başladı, çünkü içerideki molekülleri daha fazla barındıramıyordu. Sonunda kimi büyük koaservatlar basitçe “bölünerek” küçük parçalar oluşturmaya başladılar. Bu neden oldu? Hacmin, yüzey alanınca karşılanamamasından ötürü. Fiziksel potansiyel enerjinin artmasından dolayı. Doğadaki tüm varlıkların (canlı-cansız) potansiyel enerjilerini minimuma indirmek istemelerinden dolayı. Sonuç olarak büyük bir koaservattan, iki küçük koaservat oluştu. Bu da hemen, ilk seferde, başarıyla sonuçlanmadı, tıpkı diğer tüm adımlar gibi. Pek çok koaservat bu bölünme sırasında molekülleri bir arada tutamadı ve “öldü”. Pek çoğu bölünemedi ve paramparça olarak dağıldı. Kimi bölündü, ancak o kadar ufaldı ki toparlayamayarak “öldü”. Ancak bir kısmı, başarıyla küçüldü. Doğal Seçilim, onlara söz geçiremedi. Burada "bölünmekten" kastımızın günümüzde olduğu gibi göreceli olarak karmaşık olan mitoz ve mayoz tipleriyle değil, günümüzde halen görülen "amitoz" bölünme ile hatta daha basitçe, "doğrudan ikiye ayrılma" şeklinde olduğunu unutmayın, çünkü henüz genetik materyal ortada yok veya yeni yeni işlev kazanıyor.

 

  Bu yeni küçük koaservatlar, oldukları gibi durmadı. Büyüdüler, geliştiler ve yeterince büyüyünce bölündüler; başarılı olanlar hayatta kaldı, başarısız olanlar öldü. “Büyümek"ten kasıt nedir? Var olan atom ve moleküllerin üzerine yenilerinin eklenmesi… “Gelişmek"ten kasıt nedir? Var olan molekül ve atomların daha kompleks yapılarda bağlar kurması. “Bölünmek”ten kasıt nedir? Potansiyel enerjinin minimuma indirilmesi eğilimi. Nasıl ki masa üzerindeki bir bardak kolayca yere doğru düşüyor ve potansiyel enerjisini minimuma çekiyorsa, aynı o şekilde. “Hayatta kalmak”tan kasıt nedir? Moleküllerini ve atomlarını bir arada tutarak büyümeyi ve gelişmeyi sürdürmek. “Ölmek”ten kasıt nedir? Moleküler ve atomik yapının bozunması ve yok olması. Tüm bunlar sadece ve sadece fiziksel ve kimyasal yasalar dahilinde yürümektedir. Başka hiçbir güce ihtiyaç duymuyoruz bunları açıklamak için, dikkatinizi çekerim. Ancak ne kadar da bizim evrelerimize benziyorlar değil mi? Büyümek, gelişmek, hayatta kalmak ve ölmek.

 

   Peki ya sonra? Yeni yeni koaservatlar oluştu, bunlara yeni moleküller ve atomlar dahil oldu. Büyüdüler, geliştiler, bölündüler ve öldüler. Bu süreç o kadar uzun sürdü ki, farklılaşmalar olmaya başladı. Her seferinde, bu farklılaşmalar, Doğal Seçilim’in sınavına tabii tutuluyordu. Koşullara ayak uyulmasına sebep olan değişiklikler, Doğal Seçilim sınavını geçiyor; zayıflık sebebi olan değişimler anında eleniyordu!  Örneğin kimi koaservatların yağ zırhı, öyle atomlara ve moleküllere denk gelmişti ve bunlarla öyle bağlar kurmuştu ki; bunların eksi-artı yüzeyleri bazı atomların ve moleküllerin zırhın içerisine girmesine engel olmaya başladı. Bazı moleküllerin ise daha kolay geçmesine… Bu eğer ortama uyulmasını kolaylaştırdıysa (ki kolaylaştırmak zorunda değildir) koaservat hayatta kaldı. Yoksa parçalandı, bozundu ve öldü.

 

   Bir süre sonra, bazı koaservatlar, bir diğer yazıma sakladığım ve bizim bugün bakıp RNA dediğimiz ve bugün incelediğimizde "kalıtım amacıyla" (aslında ortada bir "amaç" olmadığını hatırlayın) ortaya çıkan sıradan molekülleri ürettiler ve bu, onlara büyük bir avantaj sağladı: Kendi yapılarındaki bazı kimyasal olayları düzenleyen yapılardı bunlar. Bu konuya, ayrıntısıyla, bir başka yazıda değineceğim.

 

   İşte bu şekillerde koaservatlar kendilerini adım adım ama tamamen fiziksel ve kimyasal etkiler altında geliştirdiler. Bugün, hücre içerisini açıp baktığımız zaman ya da hücrede olan olayları bu şekilde basit yöntemler izleyerek açıklayabiliyoruz. Bu yolda unutulmaması gereken tek şey, hiçbir şeyin rastgele ve %100 başarıyla oluşmadığıdır. Gelişim ve Evrim yolunda trilyonlarca kayıp verilmiştir ve verilmektedir. Bugün günümüzde gördüğümüz sözde “muhteşem” yapılar, tam 4 milyar yıllık deneme-yanılmanın bir sonucudur. Ve süreç devam etmektedir. Hala insan vücudunda ve diğer tüm hayvanların vücütlarında onlarca kusur ve hata bulunabilir. Bu, Evrim’in sürekli olduğuna bir kanıttır.

 

   Koaservatlar, bu şekilde gelişerek kendilerini o kadar ilerletmişlerdir ki, ilk hücreler halini almışlardır. Bunlardan bir kısmı, güneş enerjisini (daha doğrusu ışığını) kullanarak bir “yiyecek üretme metodu” geliştirmiştir. Bu da günümüzde her ne kadar “mükemmel” olarak anılsa da, aslında basit ve küçük adımlarla açıklanabilir. Temel olarak tek olan, güneş ışığının (fotonların) atomları uyarması ve atomların içerisindeki elektronların bir üst düzeye sıçrayıp geri inmesidir. Son derece basit yöntemlerle açıklanabilen bu fiziksel olay, yaklaşık 400 milyon yılda (Dünya’nın oluşumundan 1 milyar yıl sonra) bu koaservatlar tarafından “yiyecek üretmek” için kullanılmaya başlamıştır. Yiyecek  kelimesinden kastımız, aslında bugün değişmiş olsa da, hala aynı kalan, atomik yapılardır. Yediğimiz tüm yiyecekler, ilginç bir şekilde şunlardan oluşur:

Proteinler (et, süt, yumurta, vs.), karbonhidratlar (şeker, bal, çikolata, vs.), yağlar (yemek yağı, zeytinyağı, ayçiçek yağı, vs.) ve diğer organik ve inorganik moleküller! Ne tesadüf değil mi? Yediğimiz yiyecekler, vücudumuzdaki hücrelerin atalarının, yani koaservatların “yapıtaşı” olarak kullandığı atomları ve moleküllerden oluşuyor. Aradaki bağı kurmayı size bırakıyorum.

 

   Daha sonra, yine bu bazı atomların ve moleküllerin “özelleşmesiyle” (aslında yine deneme-yanılmalar sonucu Doğal Seçilime daha fazla direnebilenlerin hayatta kalması sonucu) iki koaservat (ya da artık hücre diyebiliriz) arası “iletişim” başladı. Peki neydi “iletişim”? Molekül ve atom transferi! Moleküllerden kimi, bir koaservattan diğerine doğru hareket etmeye başladı. Bunun da arkasında pek çok fiziksel sebep sayılabilir:

  Adhezyon (farklı moleküllerin birbirini çekmesi), kohezyon (benzer moleküllerin birbirini çekmesi), difüzyon (çok yoğun ortamdan az yoğun ortama moleküllerin hareketi), ozmos (suyun çok yoğun olduğu yerden az yoğun olduğu yere hareketi) ve daha nicesi. Ancak bu eğilimler, bu konuda  özelleşebilen moleküler yapıdaki koaservatlar arası köprülerin  kurulmasını sağladı. Bu köprüler, yine tamamen moleküller ve atomlardan oluşmaktaydı. Son derece basit yapıdaki bu özellikler, ileride çok önemli bir sonucu doğuracaktı: Birden fazla hücrenin, birbiriyle iletişimi sonucu organize yaşamların gelişimi.

 

   Bu sırada, koaservatlar hala gelişiyorlardı ve gittikçe günümüzdeki hücreleri andırıyorlardı. Aslında, hatırlatmakta fayda var, olan tek şey atomik ve moleküler düzenlerinin gelişimiydi. Yani farklı tepkimeler, farklı bileşikler oluşuyordu koaservat zarlarının (yağ küresi) içerisinde. Bu tepkimelerden biri de, bugün bizim “solunum” diyeceğimiz tepkime idi. Son derece basit bir mantıkla çalışan bu tepkime de, en nihayetinde moleküllerin parçalanması ve birleştirilmesi sonucu gerçekleşiyordu. Ve tamemen fiziksel ve kimyasal etkiler altında. Bu kimyasal olayda, bir şeker molekülü, ortamda bulunan ADP molekülleri ve fosfatlarla tepkimeye giriyor ve Enerji, Alkol ve Isı üretiyordu. Her ne kadar kafanızda “solunum”, göğsün inip şişmesi olarak yer etmişse de, bilimsel olarak solunum, sıradan bir tepkimeden fazlası değildir.

 

   Güneş ışığını kulanabilen koaservat-hücrelerde gerçekleşen tepkimeler sonucu, dışarıya serbest Oksijen gazı (O2) salınımı başladı. Bu da, ortamdaki oksijenin artması demekti. O zamana kadar oksijensiz olarak gerçekleştirilen solunum tepkimesi, oksijenin varlığında, kimyasal tepkime yasalarından dolayı farklılaştı ve artık tepkimeye oksijen dahil oldu. Artık şeker, Oksijen ile tepkimeye girmeye başladı ve sonucunda Karbondioksit, Su, Enerji ve Isı çıkmaya başladı. Aslında halen oksijen bulunmadığı ortamda, şeker oksijensiz olarak parçalanabilir ve vücuda gereken enerji üretilir. Eğer gözünüzde oksijenli solunumu büyütüyorsanız, oksijenin atmosferde ilk artmaya başladığı zamanlarda, oksijensiz solunumla enerji üreten canlılar için oksijenin toksik bir madde olduğunu belirtmemizde fayda var. Oksijen, biz soluyalım diye var değil. Biz oluyoruz, çünkü canlılar mecburen artan oksijen miktarına zamanında adapte olmuşlar ve buna göre evrim geçirmişler.

 

   Oksijenli solunumun başlaması, inanılmaz bir “çeşitliliğe” sebep oldu. Kambriyen Dönemi denen bir jeolojik dönemdeki inanılmaz çeşitlilik de, bu sebepten olmuştur. Yine Doğal Seçilim etkilidir ve Dünya’nın dört bir yanındaki “canlılar” üzerinde etkisini sürdürmektedir. Koaservatlardan gelişen ve artık rahatlıkla “hücre” diyebileceğimiz “canlılar” (aslında atom ve molekül yığınları) bulundukları ortama göre sürekli değişmektedirler ve Doğal Seçilim güçsüzleri eleyip, güçsüzleri sağ bırakmaktadır (aslında elbette bu olay da “bilinçli” değildir).

 

   İşte bu şekillerde, basit atomik yapılardan, günümüzdeki kompleks ve modern canlılar var olabilmiştir. Günümüzde, ta 4 milyar yıl önce koaservatların yapısında bulunan pek çok özelliği, biraz daha değişmiş ve gelişmiş şekillerde tüm canlıların hücrelerinde görmekteyiz. Bu inanılmaz karmaşıklıktaki vücutlarımızı trilyonlarca küçük parçaya bölsek, göreceğimiz şey ilk atalarımız koaservatlardaki atomlar ve moleküllerden farklı şeyler olmayacaktır!

 

  Bugün bizim düşünme, akıl, zeka, hisler, sevgi.. vs. olarak adlandırdıklarımız, hücrelerde gerçekleşen kimyasal ve fiziksel olaylardan fazlası değildir. Tüm bunlar atomik ve moleküler boyuttaki değişimler ve bunların basit ve olağan etkileridir. Ufacık bir molekül, çok büyük farklılıklar yaratabilir. Ne derler bilirsiniz: "Afrika’daki bir kelebeğin kanat çırpışları, Amerika’daki bir fırtınaya sebebiyet verebilir."


    Yazı Kaynağı  ODTÜ Evrim Ağacı Topluluğu'na teşekkür ederim.


   Konuyla ilgili şu yazılar da ilginizi çekebilir:

 

 

 

 


Add comment




  Country flag
biuquote
  • Comment
  • Preview
Loading