Moleküllerin Canlılık İçin Hiyerarşisi

Yazdır Moleküllerin Canlılık İçin Hiyerarşisi

Canlılığa baktığımızda, kalıbın tam anlamıyla bir "molekül yığını" olduğumuzu görürüz. Her ne kadar baş döndürücü bir koordinasyona sahip olsak da, bunların ana sebebi moleküler düzeydeki organizasyonun evrimsel süreçte sürekli olarak ayıklanmış olmasıdır. Dolayısıyla canlılığı anlamak, moleküler düzeydeki hiyerarşiden geçer.

Özgün Boyut'ta görsele bakacak olursanız, moleküllerin hücreye kadar hiyerarşisi verilmektedir. Durumu şöyle özetleyebiliriz:

Öncelikle, yıldızların merkezlerinde elementler oluşur. Bu elementler, yıldızların ölümüyle birlikte evrene saçılırlar. Daha sonra, başka çekim kaynaklarının etkisi altında dönmeye başlarlar. Bir süre sonra, kütleçekim sebebiyle bir araya gelerek gezegenleri ve diğer gök cisimlerini oluştururlar. Bu süreçte de, gezegenler üzerindeki diğer kimyasallar birikir. 

Bu kimyasallar da elementlerden ibarettir. Gezegenin yapısına katılmayacak olan elementler, kendi aralarında tepkimelere girerek molekülleri oluştururlar. Bu, moleküler hiyerarşinin ilk basamağı olarak düşünülebilir. Genelde karbondioksit, su, azot gibi moleküler ağırlığı 18-44 atomik kütle birimi (akb) civarında olan moleküller, canlılığın temel yapıtaşlarını oluştururlar.

Daha sonra bu moleküller bir araya gelerek ara moleküller olarak bilinen ve ağırlığı 50-250 akb arasında değişen yapıları oluştururlar. Örnekler arasında riboz, karbamil fosfat, alfa-keto asitler, fosfopiruvatlar, malatlar, asetat ve malonat gibi sayısız kimyasal bulunmaktadır. Bunlar, en temel yapıtaşlarından biraz daha karmaşıktırlar.

Sonrasında bu ara moleküller bir araya gelerek canlılığın yapıtaşı olarak bilinen molekülleri oluştururlar. Bunların ağırlığı 100-350 akb arasında değişir. Örnekler arasında tekli nükleotitler, aminoasitler, basit şekerler, yağ asitleri ve gliserol bulunur.

Yapıtaşları bir araya gelerek makromolekülleri, ya da bizim Evrim Ağacı dahilinde kullandığımız ismiyle hayat moleküllerini oluştururlar. Ağırlıkları 1.000-1.000.000.000 akb arasında değişen bu kimyasallar arasında da yaygın olarak bilinen nükleik asitler, proteinler, polisakkaritler (çoklu şekerler) ve lipitler bulunur. 

Bu makromoleküller farklı kombinasyonlarla bir araya gelerek molekül-üstü birleşkeleri oluştururlar. Bunların atomik kütle birimleri 1.000.000 ile 1.000.000.000 arasındadır. Enzim kompleksleri, ribozomlar, kontraktil sistemler buna örnek verilebilir.

Bu molekül-üstü birleşkeler bir araya gelerek, atomik ağırlıkları artık mikrogramlar düzeyinde olabilen çekirdek, mitokondri, kloroplast gibi organelleri oluştururlar. 

Son olarak, organeller bir araya gelerek hücre yapısını oluştururlar. 

Bu tabloya baktığımızda, aslında canlılığın anlaşılmayacak hiçbir tarafı bulunmamaktadır. Canlılık, moleküllerin hiyerarşik bir düzeninden ibarettir. Peki bu moleküller, her bir araya geldiklerinde bu sırayla giderek canlılığı mı oluştururlar? Elbette hayır. Bu hiyerarşik sistem içerisinde, özellikle alt basamaklarda, canlılığa gitmeyen ve cansızlıkla sonuçlanan milyarlarca farklı tepkime bulunmaktadır. Bu sebeple her kimyasal yığını canlılığa evrimleşemez. Hele ki ortada halihazırda başka kimyasallarla beslenen bir canlılık varken, ikinci bir canlılığın yenmeden oluşabilmesi imkansıza yakındır. Bu yüzden canlılık Dünya'da oluştuysa 1 defa oluşmuş olmalıdır. Birden fazla oluştuysa da, ilk karmaşık yapılara ulaşan veya daha düzenli yapıda olan canlılık, sonradan oluşan yapıları tamamen yok etmiş olmalıdır. Tüm canlıların ortak bir ataya sahip olması da bunu göstermektedir.

Hiyerarşide daha üst basamaklara gidildiğinde, canlılığın oluşacağı birleşkelerin oluşma ihtimali çok daha yüksektir; örneğin, organel düzeyinde oluşum meydana gelirken, canlılığın oluşmamasını beklemek güçtür. Ancak daha altlara inildiğinde, örneğin protein düzeyinde bakıldığında, proteinlerin bulunduğu her sistemde canlılığı ummak doğru olmayacaktır. Yine de, bu yapıların varlığı, canlılığın evrimleşebileceği bir ortam anlamına gelir. Bu yüzden, en alt basamakta bulunan su ve karbon temelli diğer kimyasalların varlığı, dış gezegenlerde canlılığın olduğunu ummak için güçlü bir sebeptir.

Kaynak: Biochemistry, Albert Lehninger

6 Yorum