İlk canlı nedir ve nasıl ortaya çıkmıştır? Canlılık nasıl oluştu?

Canlılığın oluşumu, biyolojik evrimin alanı değildir. Biyokimya alanında çalışılan Abiyogenez Teorisi'nin alanıdır. Dünyadaki canlılara yönelik evrimsel ağacı geriye sardığımızda dünyadaki tüm canlıların ortak atası olan LUCA'ya ulaşıyoruz. LUCA Son Evrensel Ortak Ata demek. Buradaki "evrensel" kelimesi, şu ana kadar bildiğimiz bütün canlıların evrensel kümesi gibi düşünülebilir. Yani dünyadaki canlıların hepsinin son ortak atası. Fark edebileceğiniz gibi "son ortak ata" diyoruz. Bu, ilk canlı değildi. Muhtemelen LUCA'dan önce de organizmalar yaşadı ama bir nedenle onun soy hattı baskın geldi ve dünyadaki tüm canlılar onun soyunu paylaşıyor.

Peki o zaman ilk canlı ne? Süreğen/kesintisiz olaylarda "ilk" kavramı bulunmamaktadır. Örneğin türleşme böyle işler. İlk insan yoktur. Çocukluktan yetişkinliğe geçtiğiniz ilk an yoktur. Sadece keyfi ayrımlar belirleriz ve bir kısma çocukluk bir kısma yetişkinlik deriz.

Cansızlıktan canlılığa geçiş de kesintisiz/süreğen olaylar bütünü olduğu için "İlk canlı bu." diyebileceğimiz bir canlı yok. Eğer ilk hücrelerin oluştuğu anları hızlı çekimde gözleseydik tam olarak "Hah, şimdi yaşam oluştu." diyebileceğimiz bir nokta olmazdı. Karmakarışık kimyasal tepkimelerden, belirli bölgelerde lokalize olan kimyasal tepkime öbekleri görürdük.

Yani hayır, pat diye de oluşmadı. 4 milyar yıl kadar önce "abiyogenez" denen uzun ve karmaşık bir "kimyasal evrim" süreci yaşandı. Dolayısı ile sorunun doğru versiyonu olan "Canlılık nasıl oluştu?" sorusu, hala bütün ayrıntıları çözülememiş ve sayfalarca anlatılabilecek kadar karmaşık bir süreç.

Aşırı özetleyecek olursak hidrotermal bacalarda karmaşık bir kimyasal çorba içinde birçok kimyasal tepkime yaşanıyor. Hidrotermal bacaların yapısı zaten devasa bir kimyasal tepkime çeşitliliği sağlıyor. Bu kimyasal tepkimeler giderek karmaşıklaşarak canlılığın temellerini oluşturdu. En çok kabul gören bulgulardan biri bir otokatalizör olan ribozimin keşfi. Bu, RNA'nın atasal bir versiyonu ve tepkimeleri hızlandırıyor. Bu atasal yapı zamanla karmaşıklaşarak RNA oluştu, daha sonra bu RNA'dan ters transkripsiyon yolu ile DNA oluştu buradan da canlılığa gidecek süreçler devam etti, ki bunu retrovirüslerde görüyoruz. Canlılığa gitmeyen başka kimyasal süreçler de oldu ama onlar canlılıkta olduğu gibi bu özellikleri aktaramadığı için ya yok oldular ya da "cansız" kaldılar. Zaten bu sebeple her şey "canlı" değil.

Burada ne kadar anlatırsam anlatayım çok eksik kalacak, o yüzden kaynaklara koyduğum içerikleri inceleyebilirsiniz.

Bilim adamları sürekli olarak Dünya'daki yaşamın kesin kökenlerini belirlemeye çalıştılar. Önde gelen teorilerden biri, yaşamın Dünya'nın ilk okyanuslarındaki kimyasal süreçlerden ortaya çıktığıdır . Su, karbon ve hidrojen gibi basit kimyasal öncüler, yaşamın yapı taşları olan DNA , RNA ve protein gibi karmaşık polimerleri oluşturana kadar karışıp karıştılar.

Ancak bilim adamları, kimyasal bileşenlerin kendiliğinden bir araya gelip bir zara sarılıp bölünebildiğine dair kanıt bekliyor. Başka bir deyişle, erken yaşamın kimyası ile sonraki biyolojisi arasında hala eksik bir halka var .

Son yıllarda, koaservat adı verilen yeni bir zarsız hücre tipinin keşfi bazı fikirlerin doğmasına yol açmıştır. Bir koaservat temel olarak suda çözünmüş protein ve nükleik asit karışımından oluşan bir damlacıktır . Konglomeralar bir zarla bağlı değildir, aksine bileşenlerinin fiziksel özellikleri tarafından bir arada tutulur. Bilim adamları, örneğin gen ifadesi gibi süreçlerde canlı hücrelerde önemli roller oynadıklarını keşfettiler .

Hayatın kökenini araştıran bilim adamları, koaservatların hayatın ortaya çıkışında rol oynamış olabileceklerini bile merak etmeye başladılar. Örneğin, ilkel okyanusta, yaşam veren kimyasalları fiziksel olarak yoğunlaştırmış olabilirler. Hayal etmesi zor ama bunlar devam ederek yeni yaşam formları oluşturmuş olabilir . Zamanla çoğalacak ve Darwin'in milyonlarca yıl sonra hayran kalacağı sayısız canlıya dönüşeceklerdi.

Dünyadaki yaşam ilk olarak, en az 3,8 milyar yıl önce, Yerküre’nin oluşumundan yaklaşık 750 milyon yıl sonra ortaya çıktı. Yaşamın nasıl ortaya çıktığı ve ilk hücrenin nasıl oluştuğu, bu olaylar laboratuvarlarda sıfırdan ve bir bütün olarak tekrarlanamadığı için, hep bir spekülasyon konusu olmuştur. Bununla birlikte, bazı deneysel yöntemler, sürecin bazı aşamalarına ilişkin önemli kanıtlar sunmaktadır.

İlkin Yerküre atmosferinde var olduğu düşünülen koşullarda basit organik moleküllerin oluşabilecekleri ve kendi kendine makro moleküllere polimerize olabilecekleri ilk kez 1920’li yıllarında önerilmiştir. Yaşamın oluşmaya başladığı zamanda, Yerküre atmosferinin çok az veya hiç serbest oksijen içermediğini, esas olarak CO2 ve N2’den ibaret olduğu ve daha az miktarlarda H2, H2S ve CO gibi gazları içerdiği düşünülmektedir. Böyle bir atmosfer, güneş ışını veya elektrik boşalması gibi bir enerji verildiğinde, organik moleküllerin kendiliğinden oluşabildiği redükleyici bir ortam sağlar.

Organik moleküllerin kendiliğinden oluşumları, deneysel olarak ilk kez 1950’lerde, Stanley Miller’in ( o zamanları lisansüstü öğrencisi) su varlığında H2,CH4 ve NH3’den oluşan bir karışıma elektriksel kıvılcımlar göndererek, bazı amino asitlerde dahil çeşitli organik moleküllerin oluştuğunu göstermesiyle kanıtlamıştır. Her ne kadar Miller’in orijinal deneyleri ilkel Yerküre şartlarını tam olarak karşılamıyor olsa da, ilk canlı organizmaların ortaya çıkışına temel materyal sağlayan organik moleküllerin kendiliğinden sentezlenmesinin mümkün olduğu açıkça ortaya koymuştur^[1]

Organik Moleküllerin Kendiliğinden Oluşumu: Elektrik kıvılcımları verilen CH4, NH3 ve H2’den oluşmuş bir atmosfere su buharı püskürtüldü. Reaksiyon ürünlerinin analizi, alanin, aspartik asit, glutamik asit ve glisin dahil çeşitli organik moleküllerin oluşumunu ortaya çıkardı.

Organik Moleküllerin Kendiliğinden Oluşumu: Elektrik kıvılcımları verilen CH4, NH3 ve H2’den oluşmuş bir atmosfere su buharı püskürtüldü. Reaksiyon ürünlerinin analizi, alanin, aspartik asit, glutamik asit ve glisin dahil çeşitli organik moleküllerin oluşumunu ortaya çıkardı.

Canlılık günümüzde abiyogenez teorisi ile açıklanmaktadır yani cansızlıktan canlılığın oluşması olarak açıklanabilir. Bunun için öncelikle canlılığı tanımlamalıyız. Burada canlı madde ile cansız madde arasında bir fark olmadığını anlamalıyız. Biyolojik olarak tabiki farklılıklar var. Hücresel solunum yapan, beslenme ihtiyacı duyan, metabolik faaliyetleri gerçekleştiren, belli bir organizasyon basamağına sahip maddelere canlı diyoruz ama aslında canlı maddeler ile cansız maddeler arasında bir fark yoktur. Bizim sahip olduğumuz bir atomla bir taşın atomu aynıdır. Dolayısıyla tek fark canlı maddelerin kimyasal bileşenlerinin evrimsel bir süreçten geçerek atomu oluşturmasıdır. Bu evrim biyolojik evrimden farklıdır ve bunun adı kimyasal evrimdir. Abiyogenez ve kimyasal evrim çok uzun ve karmaşık konulardır ve kimyasal evrim sürecinde hâla soru işaretleri mevcut. Evrim ağacındaki abiyogenez teorisinin makale dizisini kaynaklara ekliyorum.

Atom ve moleküllerin herhangi bir bilinci yoktur. Rastgele başka atom ve moleküllerle birleşirler ve bunun sonucu canlılar oluşur. Dünya üzerindeki tüm canlılar bu sayede var olmuştur. Tüm canlıların bu şekilde var olması imkansız gelebilir. Ancak şu anda dünya üzerinde var olamayan canlılar da var. Yani her molekül birleiimlerinde yeni bir canlı oluşmuyor. Sadece belli birleşimlerde yeni cankılar meydana geliyor.

Yeni canlı oluşturmaya uygun biçimde birleşen moleküller yeni canlılar meydana getirir. Ancak yeni canlı oluşturacak biçimde birleşmediği için dünya üzerinde var olabilecek birçok canlı var olamadı.