ateizmin mantığı

  1. 204.
    koaservat nedir? ilkin koaservat yapıları nasıl oluşmuştur? yağların canlılık evrimi'ndeki önemi...

    canlıları cansızlardan ayıran tek özellik, dünya üzerindeki ilk maddesel başlangıçtan sonra, yeryüzündeki maddelerin (ve hepsine "cansız" dediğimiz maddelerin) farklı yönlere doğru geçirdikleri kimyasal evrim'dir. yani dünya üzerinde var olan maddelerin bir kısmı, bulundukları çevrenin zorunlu kıldığı bir kimyasal evrim sürecinden geçmiş ve çok çeşitli, sayısız maddenin oluşumunu sağlamışlardır. başlangıçtaki maddelerin bir diğer kısmı ise yine bulundukları çevrenin onlara dikte ettiği şekilde, belli bir yönde toplanarak, sayısız deneme-yanılma ve seçilimden geçmiş ve sonunda bizim "canlılık" olarak isimlendirdiğimiz madde formuna ulaşmışlardır. bu varlık formula ilgili bilmemiz gereken en önemli nokta, daha önce de bahsettiğimiz gibi esasında yapıtaşları bakımından tamamen "cansız" olmaları; ancak organizasyonları ve bu organizasyon dahilinde sahip oldukları aktivitelerden ötürü bizim "canlı" olarak kategorize ediyor olmamızdır. bu noktada aslında onların organizasyonlarının ve aktivitelerinin de tamamen cansız moleküller tarafından yürütüldüğünü unutmayın. kısaca "canlılık" bir skala gibidir. aslında her şey cansızdır; ancak bir noktadan sonra, organizasyon ve aktivite özelliklerine sahip olabilen cansız varlıklara biz "canlı" demekteyiz. bunun da tek amacı doğada gördüğümüz farklı varlık tiplerini kategorize edebilmektir.

    bu madde formları; ya da ilkin canlılar, 4 milyarlık bir değişim süreci sonrasında doğayı ileri düzeyde algılayabilecek bir hayvan türü olan insanı evrimleştirebilmiştir. bu hayvan, etrafındaki varlıkları incelemiş ve az önce değindiğimiz kriterlere göre kimini "canlı", kimini "cansız" olarak isimlendirmiştir. yani buradan da görebileceğiniz gibi aslında doğada canlı ya da cansız diye bir ayrım bulunmamaktadır; sadece farklı yönlere doğru gelişmiş atomlar ve moleküller bütünleri ya da yığınları bulunmaktadır.

    şimdi hep birlikte, evren'de, çoğunlukla yıldızlarda üretilen maddelerin dünya isimli gezegende yoğunlaşmasından sonra bizim "canlılık" olarak isimlendirdiğimiz varlık formuna doğru geçirdikleri moleküler (kimyasal) evrim'i adım adım izleyelim:

    4.5 milyar yıl öncesine bir yolculuk...

    koaservatlar, "cansız" veya inorganik moleküllerden oluşan, ilk "canlı" (organik moleküllerden oluşan kompleks) özellikli moleküllerdir. yani dünya üzerinde var olan, olmuş ve olacak her canlının atası, ilkin hücreler olarak düşünebileceğimiz koaservatlardır. bunlar, günümüz hücrelerinden çok daha ilkeldirler ve sadece bir zırh ile zırh içerisinde hapsolmuş moleküllerden ibarettirler. ancak bu zırh belli oranda molekül transferine izin vermektedir; dolayısıyla ilkin bir madde alışverişine de izin vermektedir. bunlara tekrar döneceğiz.

    ilkin koaservatların oluşabilmesi için 600 milyon yıllık bir süreç gerekmiştir. bu süreç, dünya'nın oluştuğu 4.5 milyar yıl öncesiyle, ilk canlılığın başladığı 3.9 milyar yıl öncesine kadar sürmüştür. bu süreçte belki bugünkü canlıların atası olan koaservatlar haricinde pek çok canlılığa temel olma potansiyeli olan yapı gelişti; ancak bunların hemen hemen hepsi varlıklarını koruyamadılar ve yok oldular. ancak bu sayısız denemeden bir grubu, bizim bugün "koaservat" dediklerimiz, yapılarını koruyabilecekleri kadar güçlü ve çevrelerine uygun durumdaydılar. işte bunlar, darwin'in deyimiyle "basit bir başlangıçtan, envai çeşitte canlılığa" doğru evrimleşecek ilk basamaktılar.

    koaservatların oluşumunu ve evrimini anlayabilmek için, belki de o dönemin ortamına sizi götürmemizde fayda var. düşünün ki son derece kaotik ve tehlikeli bir ortamdasınız. dünya sürekli bir bombardıman altında. ozon tabakası henüz hiç oluşmadı. dünya, sadece göktaşları tarafından değil, aynı zamanda güneş'ten ve uzayın derinliklerinden gelen elektromanyetik ve radyoaktif ışınımların etkisi altında. dünya üzerinde açık hava ile temas halindeki her şey ama her şey bu bombardımandan nasibini alıyor. dünya'nın sıcaklığı bugünkü normallerden kat kat yüksek. güneş gören tarafı sürekli aşırı sıcakken, karanlık kalan tarafı çok soğuk. dolayısıyla gece ve gündüz sıcaklık farkları akıl almaz derecede yüksek. üstelik dünya, günümüzde olduğundan çok daha hızlı dönüyor ve dolayısıyla muhtemelen günlerin uzunlukları 24 saatten daha kısa. henüz kıtalara ve kara parçalarına dair pek bir iz yok ve dünya yavaş yavaş gerek kuyrukluyıldızlardan, gerekse de yerin derinliklerinden gelen suyun buharlaşması ve tekrar yoğunlaşması sonucu sürekli yağmur ve fırtına altında. üstelik bu fırtınalar, halen radyoaktiviteden de etkilenmekte.

    dünya'mızın "mükemmel" bir "düzen" içerisinde olduğunu sanan insanların o günleri görmesini gerçekten isterdik. zira dünya için kullanılabilecek son sıfatlardan biri "düzenli" idi. işte bu kaos ortamı içerisinde, birçok olay da süregelmekteydi. bunların birçoğu yüksek radyoaktivitenin etkisi altında bozunan atomların etkileriydi. dünya, dediğimiz gibi sürekli "dövülmekteydi". sürekli yağan yağmurların etkisiyle artık hemen her yer sular altındaydı. ve henüz tek bir canlılık bile bulunmamaktaydı.

    ancak bu kaotik ortam içerisinde çok ilginç bir adım atıldı. yeni oluşan ve yukarıdan güneş ve uzaydan gelen radyoaktif ışınların, aşağıdan ise magma tabakasının sıcak etkisi altında kalan okyanusların derin tabanlarında bir hareketlilik oldu. bu hareketlilik, ilkel dünya koşullarında, okyanuslarda (ve geri kalan her yerde) bulunan moleküllerin farklı biçimlerde bir araya gelmesinden kaynaklanıyordu. bu ilkel koşulların etkisi altında, küçük moleküller bir araya gelerek daha büyük molekülleri oluşturmaya başladılar. okyanusun (ve geri kalan her yerin) her bir köşesinde, sürekli bir yapım ve yıkım sürmekteydi. bu yapım ve yıkım oldukça rastlantısaldı; çünkü bir an için, bir bölgede hangi moleküller bulunuyorsa, onlar tepkimeye girmektelerdi. bu sayısız olasılık dahilinde, belki katrilyonlarca yeni ve büyük molekül tipi oluştu. ancak bunlardan özellikle biri, bizim konumuz açısından önem arz etmekteydi.

    canlılığın ilk adımı: lipit çift katmanlı zırh

    koaservatların, yani "ilkin hücrelerin" nasıl oluştuğunu anlayabilmek için günümüzde her bir canlıda mutlaka bulunan "hücre"lerin olmazsa olmaz özelliği olan “hücre zarından” bahsetmemiz gerekir. çünkü bir "hücre", tanımı gereği bulunduğu ortamdan izole olan; ancak onunla alışveriş halinde bulunabilen, canlılık yapı birimidir. yani izolasyon, burada anahtar kelimedir. bu izolasyonu anlayabilmek için de “yağ moleküllerini” incelememiz gerekir:

    yağlar (lipitler) canlılık için son derece önemli moleküllerdir. isı sığalarının (bir cismin sıcaklığını 1 santigrat derece arttırmak için gereken ısı enerjisi miktarıdır) diğer moleküllere göre oldukça yüksek olması, yumuşak/darbe emici olmaları, enerji için kullanılabilmeleri, organları korumaları gibi özellikleri haricinde; moleküler anlamda çok önemli bi kimyasal yapıya sahiptirler: yağ molekülleri, atomlarının diziliminden ötürü “amfifilik” yapıdadır. bu ne demektir? teknik olarak “amfifilik kimyasallar”, kimyasal bileşimi dahilinde hem hidrofobik, hem de hidrofilik yapıda moleküllere sahip olan kimyasallardır.

    peki bu iki yeni terim nedir? “hidrofobik”, bir molekülün fiziksel ve kimyasal yapısından ötürü, sudan “nefret etmesi” demektir. daha gerçekçi bir anlamıyla, h2o molekülleriyle arasındaki elektriksel etkileşim sonucu (elektron dizilimlerinden ötürü), su ve hidrofobik maddelerin birbirini fiziksel olarak "itmesi"dir. “hidrofilik” moleküller ise, kimyasal yapılarından ve molekülün içerisindeki atomların elektron diziliminden ötürü, h2o molekülü ile etkileştiklerinde, suyu kendisine çeken, "su seven" maddelerdir. işte amfifilik bileşikler, uzun yapıda kimyasallardır ve bunların bir ucunda "hidrofobik", bir ucunda ise "hidrofilik" moleküller yer alır. gelin bunu bir görselle, daha net olarak anlayalım. bir yağ molekülüne bakalım:

    https://fbcdn-sphotos-a.akamaihd.net/…2439386_n.jpg

    bu gördüğünüz bir lipit molekülüdür. burada her ne kadar bu şekilde, “basit” halde çizilmiş olsa da, önceki yazılarımızda da değindiğimiz gibi orjinali aslında aşağıdaki gibi bir atomlar karmaşasıdır:

    https://fbcdn-sphotos-a.akamaihd.net/…4730664_n.jpg

    gördüğünüz gibi yağ dediğimiz yapı uç uca eklenmiş karbon (c), hidrojen (h), oksijen (o) ve nitrojen (n) atomlarından başka bir şey değildir. az önce bahsettiğimiz koşullar altında atomlar bir araya gelerek yağ moleküllerini oluşturmuşlardır. bunun olabilirliği günümüzde yüzlerce farklı deneyle ispatlanmıştır. ancak oluşan bu molekülün hayatımızda olmazsa olmaz bir yeri vardır, birkaç önemli özelliğine yukarıda değinmiştik. peki, yukarıda anlattığımız “amfifilik özellik”, ne işe yarar? nasıl olur da bu özellik, lipitlere yani yağlara cansızlıktan canlılığın evrimi konusunda kelimenin tam anlamıyla “hayati” bir özellik katar?

    bu sorunun cevabını, evinizde, lipit moleküllerini suyun içine atıp su içerisindeki oluşumları incelediğinizde kendi kendinize dahi verebilirsiniz. bu “amfifilik yapı”, yağların “iki katmanlı” (bilayer) bir yapı oluşturmalarını sağlarlar. bu, lipidleri önemli kılan ilk özelliktir. bir diğer büyük önemleri ise, bu oluşturdukları ikili yapının, fiziksel olarak tüm varlıkların potansiyel enerjilerini minimuma indirme eğilimleri sebebiyle, küresel bir halde oluşmasıdır. ilk olarak bu iki tabakalı (bilayer) yapıyı bir görelim:

    https://fbcdn-sphotos-a.akamaihd.net/…6596578_n.jpg

    burada gördüğünüz yapı, sadece lipitlerden oluşmaktadır, yani yukarıda verdiğimiz yağ moleküllerinden. burada maviler yağ moleküllerini, etrafta çizilmeyen ancak sizin arka planda hayal edebileceğiniz bütün kısımlar ise su moleküllerini, su ortamını temsil etmektedir. kısaca görselde gördüğünüz lipit molekülleri ağı, suyun içerisinde bulunmaktadır. göreceğiniz üzere sudan korkan ve uzak duran (hidrofobik) kısmı, su ile mümkün olduğunca temas etmeyecek şekilde, her zaman iç yüzeylere bakacak şekilde dururlar. öte yandan suyu seven, yaklaşmak isteyen (hidrofilik) kısmı ise, suya mümkün olduğunca yakın olacak şekilde, her zaman dış yüzeylerde bulunurlar. işte bu şekilde yağ molekülleri, bu şekilde yan yana dizilirler. bu yapı, bir “iç kısım” ve bir “dış kısım” oluşturacak şekilde, “çift/iki katmanlı” yapıyı oluşturur.

    eğer su içerisine attığınız yağ moleküllerini bir süre daha izlerseniz, göreceğiniz yapı şuna benzeyecektir:

    https://fbcdn-sphotos-a.akamaihd.net/…3155329_n.jpg

    bu önemli özellik daha önce de belirttiğimiz gibi tamamen moleküler düzeydeki fizik ile alakalıdır. yukarıda verdiğimiz yapının küresel hale gelmesi de tamamen evren içerisinde geçerli olan fizik yasaları ile ilgilidir. bir cisim, her zaman potansiyel enerjisini en aza düşürmeye çalışır; bu canlı-cansız tüm varlıklar için geçerlidir. bu yüzden mümkün olduğunca yatay bir pozisyonda uyuruz. bu yüzden, yerden yüksekte duran cisimler kütleçekim etkisiye yüzeye doğru çekilir ve potansiyel enerjilerini azaltırlar. işte yine benzer şekilde, bu yüzden üzerinde belirli bir potansiyel taşıyan cisimler mümkünse kıvrılarak küre ya da küreye en yakın geometrik şekle gelirler. bunun sebebi, potansiyel enerjinin en az küresel geometri üzerinde birikmesidir. işte aynı sebeple bir yüzey üzerindeki su damlacıkları küresel bir şekil alırlar. ancak onların küreselliklerini yüzey gerilimi gibi ikincil kuvvetler bozmaktadır. yağ molekülleri, bir "yüzey"de değil, doğrudan suyun "içerisinde" oldukları için bu kuvvetlerden etkilenmezler.

    peki bu özelliğin biyolojik anlamı nedir? cevap oldukça basittir: bir “zırh” olması.

    koaservat denen ilk hücrelerin (hatta "hücremsiler"in atalarının) ilk olarak evrimleştikleri ortam, kaos halindeki okyanuslar ve bu okyanusların tabanında bulunan, göreceli olarak yüksek sıcaklığa sahip olan volkan bacaları ve etrafıdır. dünya’nın oluşumundan sonra, milyonlarca yıl boyunca radyasyon, kaos, ısı, ışık, vb. etmenler yukarıda da anlattığımız gibi had safhadadır ve adeta "dünya'yı dövmektedirler". bu sebeple, eğer “canlılık” oluşacaksa, bir şekilde “korunması” gerekmektedir. bu korumanın ilk aşaması, okyanus ile sağlanmıştır. canlılığın okyanus tabanlarında başlaması çok mantıklıdır, zira okyanus, atmosferin tehlikeli pek çok faktörünü devre dışı bırakmaktadır. hatta teknik bir bilgi vermemiz gerekirse, uzaydan gelen radyokaktif ve genel olarak günümüz canlılığına zarar verebilecek ışınlar, okyanusun yüzeyinden 15 santimetreden daha aşağısına inemezler. ancak bu da yeterli değildir; çünkü kaotik okyanus ortamında moleküllerin bir düzen içerisinde kalmaları gerekir. daha doğrusu, eğer ki canlılığa sebep olacak dengeli yapılar oluşacaksa, her zaman bir zırh ile dış ortamdan kendilerini izole edebilen yapılar diğerlerine göre avantajlı olacaktır. göreceğiniz gibi bir doğa yasası olan evrim, bizim "cansız" olarak isimlendirdiğimiz moleküler düzeyden başlamaktadır (moleküler evrim) ve darwin'in deyimiyle "basit bir başlangıçtan, sonsuz bir çeşitliliğe" doğru değişimi sağlamaktadır.

    canlılığın evrimi'ne dönecek olursak, işte bu izole edici koruma görevi, çift tabakalı (bilayer) yağ yapısına ve onun aldığı küresel şekle düşmektedir.

    görsellerden görebileceğiniz ve evinizde de deneyebileceğiniz gibi bu moleküller oluşurken, içlerinde bir boşluk bırakırlar. ayrıca oluşum sırasında, fiziksel etkileşimler veya rastlantılar sonucu etraftaki diğer atom ve molekülleri, bu boşluk içerisine hapsederler. bu boşlukta da, elbette ki dış sıvı (bizim durumumuzda okyanus suyu) bir miktar da olsa bulunmaktadır ancak artık bu su belirli bir hacme hapsedildiğinden ve kaotik dış ortamdan arındırıldığından, bu sıvı artık kürenin “kendine ait sıvısı” olarak kabul edilebilir.

    işte bu hapsolan bölgedeki atomlar ve moleküller, artık kaotik okyanus ortamı yerine, çok daha güvenli ve sakin bir ortam olan lipit küreciğinin içerisinde tepkimeye girmektedirler. sınırlı bir alanda tepkimeye girebilecek moleküllerin birbirlerini bulma şansları milyonlarca kat artmaktadır; bu da tepkimelerin hızlarını arttırmaktadır. bu küreler içerisinde yeni moleküller oluşmakta (atomların ve diğer moleküllerin kimyasal tepkimeleri sonucu) ve bu moleküller, belirli fiziksel ve kimyasal yapılarından dolayı, belirli sonuçlar doğurmaktadırlar. bu sonuçlar, bizim bugün dönüp incelediğimizde "moleküllerin görevi" olarak düşündüğümüz sonuçlardır. örneğin "solunum" dediğimiz olay sırasında oksijen molekülleri şekerler ile tepkimeye girdikleri için biz oksijen'in "görevinin" bu olduğunu düşünürüz. halbuki oksijen'in herhangi bir "görevi" yoktur. oksijen, kimyasal yapısından dolayı gerekli şartlar sağlandığı müddetçe belli başlı moleküller ile tepkimeye girmek zorundadır. bu, fizik ve kimya yasaları ile dikte edilir. yani canlılığın evriminde bazı moleküller yağ molekülleri içerisine hapsedilmiş ve fiziksel/kimyasal özelliklerinden ötürü belli başlı tepkimeleri sürdürmüşlerdir. zaten günümüzde, canlılık birimi olan hücrelerin içerisinde olan da bu tepkimelerden farklı bir şey değildir. tek fark, milyarlarca yıldır süren seçilim sonucunda günümüz hücrelerinde çok daha karmaşık tepkimelerin gerçekleşebiliyor olmasıdır. ancak başlangıçta, sadece çok basit tepkimeler, bu yağ zırhları içerisinde gerçekleşmekteydi.

    aşağıda, laboratuvar ortamında üretilen koaservatların yapısını mikroskop altında görmekteyiz:

    https://fbcdn-sphotos-a.akamaihd.net/…2304416_n.jpg

    burada gördüğümüz, lipit küresi (mikroskopta 3 boyutlu cisimler, 2 boyutlu gözükür, bu sebeple "çember" gibi gözükmektedir) içerisinde birikmiş moleküller ve atomlardır. günümüzdeki hücrelere ne kadar da benziyorlar, değil mi? şimdi bir de modern (günümüzde var olan) bir hayvan hücresine bakalım:

    https://fbcdn-sphotos-a.akamaihd.net/…4392245_n.jpg

    farklı ölçeklerde çekilmiş bu iki mikroskobik fotoğraf, evrimin çok güzel bir örneğidir aslında. gördüğünüz gibi üstteki basit yapıdaki koaservat, kendisinden yaklaşık 2 milyar yıl sonra gelen, günümüzdeki modern hayvanlarda -ve tabii ki dolayısıyla bizde de- bulunan hücrelerin temellerini atmıştır (bilgi: bizler de dahil olmak üzere hayvanlar alemi'nde bulunan tüm ökaryotik hücrelerin atası, dünya’nın oluşumundan 2.6, koaservatların oluşumundan 2 milyar yıl sonra evrimleşmiştir). hala günümüzdeki hücrelerde, yukarıdaki koaservatların yapısını görmekteyiz.

    günümüzde miller-urey deneyi (ve sonrasında yapılan 460'ın üzerinde tekrar deneyi) sayesinde biliyoruz ki, cansızlık denen varlık formundan, canlılık denen varlık formuna geçmek için tek gereken, doğru şartlarda pek çok deneme-yanılma ve uzun bir zamandır. bu doğru şartlar da, fiziksel ve kimyasal yapılar tarafından, doğa koşulları ile sağlanır. bunların günümüzde deneylerle gözlenmesi sonucu, artık biliyoruz ki, abiyogenez kuramı, bilimsel gerçekleri ortaya koymaktadır. bahsettiğimiz miller-urey deneyi (ve sonrasındaki tüm deneyler) sonucu, ilkin dünya şartlarındaki oranlarda koyulan karbon, hidrojen, azot, vb. moleküllerden, dünya’nın ilk şartlarındaki gibi şimşekler, radyasyon, vb. (ki ısı reaksiyonları hızlandırır) ortamda bugün “canlı” olarak nitelendirdiğimiz varlıkların yapısındaki moleküller evrimleşebilmektedir. bunlara daha sonraki yazılarımızda tekrar geleceğiz.

    buraya kadar okyanus tabanlarında hücrelerin atası olacak koaservatların nasıl "basit bir başlangıçtan" yola çıktığını net bir şekilde ortaya koyduk. sadece ilkin koaservatların nasıl bir ortamda, nasıl dünya koşullarında, ne tip bir adımla, tamamen doğal süreçlerle nasıl var olabildiklerini açıklamaya çalıştık. bu noktada aklınıza şu sorular geliyor olabilir:

    peki bu ilkin yapılar nasıl kendiliğinden oluştu? nasıl oldu da doğa, cansızlıktan canlılığa giden adımların atılmasını sağladı? atomlar ve moleküller ne tip formlar almaları gerektiğini nereden "biliyorlardı"? işte bu soruların cevaplarını bir sonraki yazımızda ele alacağız ve koaservatların bu ilkin yapılarının tam olarak nasıl var olduğunu göreceğiz. ondan sonraki yazılarımızda, bu lipit tabakası içerisinde ne gibi bir gelişim olduğunu ve bu gelişim sonucunda günümüzdeki hücrelerin nasıl evrimleştiğini adım adım takip edeceğiz.

    ***
    evrim teorisi, canlı sıfatını hakeden ilk tek hücreli organizmaların evrilerek bugünkü tüm canlıları meydana getirdiğini söyler. buna göre, tek hücreli bu organizmalar uzun bir evrim süreci sonunda önce çok hücreli organizmalara, ardından adım adım bugünkü karmaşık organizmalara evrilmiştir.

    teorinin öngördüğü; tek hücreden çok hücreli organizmalara geçişle ilgili elimizdeki kanıtlar şimdiye kadar kesinlik taşımıyordu. fakat minessota üniversitesi'nde yapılan bir deneyle çok hücreli hayata geçişin hiç de sanıldığı kadar zor olmadığı kanıtlandı.

    deneyde bira mayası hücreleri bir arada bulunmaya zorlandıkları bir ortamda, ortak üreme ve yaşama faliyeti gösteren bütünleşik çok hücreli organizmalara dönüştüler. üstelik bu dönüşüm, sadece 60 nesillik bir zaman sürecinde (60 günde) gerçekleşti. böylelikle tek hücreli yaşamdan çok hücreli yaşama geçişin olağan bir evrimsel süreç olduğu ispatlanmış olduğu gibi, bunun nasıl gerçekleştiğiyle ilgili çok önemli bilgiler de elde edildi.

    deney sonucu yapılan keşifin en önemli yanı, şüphesiz çok hücreli hayata geçişin evrim teorisinin öngördüğü biçimde gerçekleşmiş olması. bu yönüyle, teorinin ne denli güçlü bir altyapısı olduğunu da ortaya koyuyor.
    1 ... pitroipa
entry'i yoruma kapat
  1. henüz yorum girilmemiş.