Yaşam nedir? Cevabı çok kolay gibi gelse de, yaşamı tanımlama işi düşünüldüğünden daha karmaşıktır. Ayrıca, yaşam kavramını etraflıca tanımlama girişimi bir biyologla değil, bir fizikçiyle başlar. Gelin bu yazımızda yaşamın yaşam öyküsünü öğrenelim.
Erwin Schrödinger’in Biyolojiye Yön Veren Dahiyane Fikri
Bundan 80 sene önce ünlü fizikçi Erwin Schrödinger, Trinity College’da halka açık bir konferans verdi. Konferansın konusu bir fizikçi için yeterince ilginç bir konuydu: Yaşam Nedir?. Schrödinger’in bu konferansı ilerleyen yıllarda aynı isimle kitap olarak yayımlandı.
Bu konferansında Schrödinger’in temel amaçlarından biri, canlıların termodinamiğin ikinci yasasına nasıl karşı koyduğunu açıklamaktı. Ancak Schrödinger’in Yaşam Nedir? adlı kitabı, fizikle biyolojiyi birleştirmekten çok daha önemli şeyler içeriyordu. Erwin Schrödinger, yaşamın ne olduğuna dair oturup etraflıca düşünmemizi sağlamıştı.
1940’larda DNA’nın değil, proteinlerin genetik materyal olduğunu düşüncesi hakimdi. Fakat bunun tam tersine Schrödinger, genetik materyalin tekrarlayan yapıda olmaması gerektiğini savunuyordu. Böyle düşünmesinin nedeni, genetik materyalin bireyin gelişiminin ve olgun durumdaki faaliyetinin kalıbı olacak bir kod yazısı içermesi gerektiğini düşünmesiydi.
Buradan bakınca Schrödinger, harika bir biyolojik keşif yapmış gibi görünüyor. Çünkü ne de olsa bugün genetik materyalin DNA olduğunu ve kodlardan oluştuğunu biliyoruz. Ancak Erwin Schrödinger, kod derken bugün bildiğimiz genetik kodları kast etmiyordu. Yine de sunduğu genetik materyalin tekrarlayan yapıda olmaması fikri, DNA’nın yıldızının parlamasına yol açacaktı.
Yaşamın Ne Olduğunu Anlama Yolunda DNA Devrimi
Başlangıçta DNA’nın da proteinler gibi tekrarlayan dizilere sahip sıkıcı bir molekül olduğu düşüncesi hakimdi. Ancak Amerikalı biyokimyacı Erwin Chargaff‘ın DNA’daki adenin, timin, sitozin ve guanin organik bazlarının türden türde farklı oranlarda bulunduğunu göstermesi DNA’yı ilgi çekici bir konuma getirmişti.
1947 yılında Chargaff, organik bazlardan birinin bile değişmesinin organizmada büyük değişikliklere yol açabileceğini öne sürdü. Bu fikrin sonunda ise karşımıza Rosalind Franklin’in X-ışını fotoğraflarından yola çıkarak DNA’nın helix yapısını gösteren Watson ve Crick ikilisi çıkacaktı.
DNA’nın genetik materyal olma fikri güçlenirken ortada bir sorun vardı. Yaşamın mevcudiyetini sağlayan şey DNA ise, bilgi DNA’nın neresindeydi?
DNA’daki Bilgi Sorunu Çözüyoruz
Bir genin bilgi içerdiğini iddia eden ilk kişi sibernetik kavramını ortaya atan bir diğer isim olan John von Neumann’dı. Sibernetik, canlı ve cansız tüm karmaşık sistemlerin denetlenmesi ve yönetilmesini inceleyen bilim dalıdır. Sibernetiğin konu aldığı sistemler mekanik, fiziksel, biyolojik, düşünsel ve sosyal olabilmektedir.
1948’de von Neumann, gen terimini “bir organizmayı programlayabilen bir bant” olarak tanımlamıştı. İki sene sonra genetikçi Hans Kalmus, kalıtım sorununa sibernetik düşünceyi uyguladı ve bir genin bir mesaj olduğunu öne sürdü.
Devam eden yıllarda sibernetik fikri gittikçe popülerleşti. Ve ardından da DNA’daki organik bazların diziliş sırasının organizmanın bilgisini taşıyan kodlar olduğunu öğrendik. Kısaca, yaşamın aslında bilgi olduğunu görmeye başlıyorduk.
Yine de Yaşamın Ne Olduğunu Hala Bilmiyoruz!
Evet, DNA’nın genetik materyal olduğunu bulduk ama hala yaşamı bir türlü tanımlayamadık. Yaşam=DNA ya da yaşam=bilgi ise uzayda yaşam ararken bunlara mı bakmamız gerekiyor?
Öncelikle gezegenimiz üzerinden yaşamı anlamaya çalışalım. Biyoloji ders kitaplarına bakacak olursak bir şeye canlı diyebilmemiz için birkaç şartı yerine getiriyor olması gerektiğini görürüz. Üreme, boşaltım, hareket, solunum, adaptasyon gibi maddeler vardır. Peki ama Dünya’da canlı dediğimiz her şey tüm bu özellikleri sağlıyor mu? Elbette hayır! Çünkü biyoloji ne matematiktir ne de fizik. Ondan kesin şeyler beklemek büyük bir hayal kırıklığı yaratacaktır.
Bu tanım elbette tamamen işlevsiz değil. Ama bizim aradığımız cevabı bize veremiyor. Bu nedenle yaşamı tanımlamak için evrim teorisini kullanacağız. Charles Darwin’in doğal seçilimle evrim teorisi, canlının çevresine uyum sağlama yeteneğiyle ilgilidir. Çevreye uyum sağlama, gezegenimizdeki her canlının ortak bir özelliğidir. Bu da NASA’nın neden diğer gezegenlerde yaşam ararken bu tanımı kullandığını açıklıyor.
1990’ların başında NASA’nın astrobiyoloji programında yaşam; Darwinci evrim yeteneğine sahip, kendi kendine yeten bir kimyasal sistem olarak tanımlandı.
NASA’nın tanımındaki yetenek kelimesi önemlidir. Çünkü astrobiyologların dünya dışı yaşamın evrimleşmesini beklemelerine ve izlemelerine gerek olmadığını belirtir. Yani sadece dünya dışı yaşamın kimyasını incelememiz yeterlidir. Dünya’da genetik materyal DNA’dır. Sıvı su içeren başka bir gezegende DNA değil, onun gibi genetik materyal olan başka bir molekül aramamız gerekmektedir.
Ancak uzayda yaşam aramak oldukça zorlu bir iş. Koskoca evrende canlı olarak bildiğimiz bir tek bu gezegenin sakinleri var. Ve bu da bizi “acaba yaşamın ne olduğunu hala bilmiyor muyuz” diye düşündürüyor.
Yaşam Çok Tuhaf Bir Fenomen!
Yazının sonuna geldik ama elimizde yaşam şudur diye bir tanımımız yok gibi görünüyor. Belki de filozoflar haklıdır, yaşamı tanımlamaya çalışmak saçma ve gereksizdir. Yine de benim bu öyküde en çok hoşuma giden şey şu oldu. Kuantum fizikçisinden tutun da astrobiyologlara hatta filozoflara kadar birçok alanın ilgilendiği bir soru bu. Yaşam ve canlılık kavramının bu şekilde araştırılması takdire şayan bir öykü olsa gerek.
Şunu da eklemeden geçememek gerek. 2030’larda Satürn’ün uydusu Titan’a uzay aracı gönderilmesi planlanıyor. Bu ziyaretin amaçlarından biri de elbette Güneş sisteminde yaşama elverişli olabileceği düşünülen Titan’da yaşamın izlerini aramak.
Bu görev için yeni teknikler geliştiriliyor. Geliştirilen bu teknikler yaşam kavramına olan bakışımızı değiştirebilir. Çünkü artık sadece minik bakterileri ya da karbon temelli yaşamı aramıyoruz. Canlılığa olan bakışımız değiştikçe yeni dünyaların muhtemel sakinlerinin yaşamını arıyoruz.
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- What is life? The physicist who sparked a revolution in biology ; Bağlantı: What is life? The physicist who sparked a revolution in biology | Genetics | The Guardian ; Yayınlanma tarihi: 7 Şubat 2013
- A Biologist Explains: What Is Life? ; Bağlantı: A Biologist Explains: What Is Life? (forbes.com) ; Yayınlanma tarihi: 27 Mart 2019
- Radical New Theory Gives a Very Different Perspective on What Life Is ; Bağlantı: Radical New Theory Gives a Very Different Perspective on What Life Is : ScienceAlert ; Yayınlanma tarihi: 23 Haziran 2023
- Stuart M. Marshall et al. ; Identifying molecules as biosignatures with assembly theory and mass spectrometry ; Bağlantı: Identifying molecules as biosignatures with assembly theory and mass spectrometry | Nature Communications ; DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-23258-x
Matematiksel
