Karbon Temelli Yaşam: Farklı Bir Gezegende Biyokimya Nasıl Evrimleşir?

Biyokimya Nedir?

Yaşam, her ne kadar makro ölçekte mucizevi gözükse de, mikro ölçekte belirli moleküllerin bir düzen içinde gerçekleşen reaksiyonlarından ibarettir. Biz buna kısaca Biyokimya deriz.

Biyokimya, canlı organizmalardaki kimyasal süreçleri araştıran bir bilim dalıdır. Biyoloji ve Kimyanın birleşim noktasıdır. Biyokimyagerler, canlı sistemlerdeki moleküllerin yapısını ve girdikleri kimyasal tepkimeleri araştırır. Sonuç olarak, söz konusu moleküllerin işlevini ve onları nasıl kontrol edebileceğimizi anlamaya çalışırlar.^[1]

Makromoleküller Nedir?

Makromoleküller, Biyokimyanın bel kemiği olup, canlı yapıları oluşturan büyük moleküllerdir. Lise yıllarından da hatırlarsınız, Biyolojide 4 çeşit makromolekülden bahsedilir:

1. Karbonhidratlar (Polisakkaritler)
2. Proteinler
3. Nükleik Asitler
4. Lipitler

Lipitler dışındaki diğer bütün makromoleküller polimer yapıdadır.^[2]

Makromoleküllerin hepsi Karbon temellidir, yani upuzun karbon zincirlerinden oluşmaktadırlar. Bu da karbon elementini Dünya üzerindeki yaşam için en önemli element yapar.

Geeks for Geeks

DNA'mız (Nükleik Asit), Enzimlerimiz ve diğer proteinlerimiz hepsi birer makromoleküldür. Bu polimer yapılar, küçük monomerlerin birleşmesinden oluşurlar. Nükleik asitlerin monomerleri, Nükleotidler iken, Proteinlerin monomerleri ise Amino asitlerdir. Bloğumu daha fazla temel bilgi ile boğup bu yazıyı iyice Biyokimya dersine dönüştürmeyeceğim. Öyleyse, bütün bu bilgiler ışığında ilk sorumuza gelelim:

Canlılardaki Makromoleküller Evrensel midir?

Bu sorunun Dünya gezegeni için olan cevabı, kesinlikle evettir. Ancak konu diğer gezegenlerdeki olası karbon temelli yaşama geldiğinde ise cevap karmaşıktır. Her gezegenin şartları farklıdır, en küçük farklılık bile bir molekülü kararsız yapabilirken, diğer bir molekülü kararlı bir yapıya sokabilir. Kimyada, özellikle de Biyokimyada bir molekülün kararlılık seviyesi oldukça önemlidir!^[9] Bu önemin sebebi, söz konusu moleküllerin ortamdaki davranışından kaynaklıdır. Eğer bir molekül kararlı bir yapıya sahipse, kolay kolay bozulmaz, yapısını korur. Ancak kararsız bir molekül her an yapısını kaybedebileceği için canlı yapılar için uygun bir seçim değildir. Her gezegenin şartlarının bir miktar bile farklı olması, uzaylı yaşamı dünyadakinden farklı biyomoleküller ve farklı Biyokimyasal tepkimeler kullanmaya teşvik edebilir. İşin içine şans faktörü de (Genetik Sürüklenme) girdiğinde, bütün bu bilgiler, dünyadaki Biyokimyanın başka bir gezegendeki yaşamın Biyokimyası ile tıpatıp aynı olmasının imkansız olduğunu göstermektedir. Yani yer yüzündeki Biyokimya, eşsizdir!

Şimdi ise farklı gezegenlerin olası Biyokimyasal eşsizliğine bir bakış atacağız. Basitten komplekse doğru gideceğiz. Bu yolda karşımıza ilk çıkan seçenek, amino asitlerdir.

Amino Asitler: Evrensel mi?

Amino asitler, proteinlerin monomerleridir. Bir nevi proteinlerin yapı taşları olarak da düşünebiliriz. Dünyadaki canlı sistemlerde 20 çeşit amino asit vardır.^[3] Doğada yüzlerce amino asit türü olmasına rağmen, dünyadaki canlılık sadece 20 çeşit L-izomer amino asit türü kullanır.^[4] Bu da demek oluyor ki, farklı gezegenlerde, farklı ortamlarda oluşan canlılık, bambaşka amino asit türlerini kullanabilir.

BYJUS

Uzaylı Makromoleküller

Amino asit örneği sadece konuyu daha iyi kavramak içindi, yani uzaylı yaşam en temelde, monomer düzeyinde bile bizden tamamen farklı olabilir. Ancak unutmamamız gereken bir şey var; aynı tür monomerler bile birleşip tamamen farklı yapıda, özellikte ve farklı işleve sahip polimerler oluşturabilir. Bunun en net örneği Nişasta ve Glikojendir. İki polisakkarit türü olan Nişasta ve Glikojen, her ne kadar da aynı monomerden; α-Glukoz'dan oluşsalar bile fizikokimyasal olarak bir birlerinden çok farklıdırlar.^[5] Daha dünyadaki yaşam üzerinde bile makromoleküller arası bu kadar çeşitlilik varken, tamamen farklı bir gezegende filizlenen bir yaşamın kullanacağı makromolekülleri hayal etmek çok zor! Bir düşünün, belki de orada bir yerlerde yaşam, ne karbonhidrat, ne de protein yapısına sahiptir. Belki de bizim ürettiğimiz sentetik polimerler, onlar için biyolojik polimerdir. Kim bilir?

BYJUS

Wikipedia

Wikipedia

PNA ve Olası Kalıtım Makromolekülleri

DNA'yı bilirsiniz, vücudumuzun bütün özellikleri, göz rengimiz, boyumuz ve nice özelliklerimiz DNA adlı molekülde kodlanmıştır. Çoğu bilim-kurgu yapımlarında uzaylı yaşam için kullanılan kalıtım molekülünden bahsedilirken, DNA ön plana çıkar. Fakat bu yanlıştır, belirtmek gerekir ki, DNA molekülü sadece yaşadığımız Dünyadaki koşullara adapte olabilmiş ve evrimleşmiş bir moleküldür. DNA gibi nice molekül adayları vardır ki, onlardan biri de PNA'dır. PNA, DNA'ya kıyasla daha kararlı bir yapıya sahiptir ve sentetik olarak üretilir.^[6] Ancak olası uzaylı yaşam, söz konusu molekülleri (PNA) ve belki de henüz keşfetmediğimiz daha nice molekülleri genomik altyapı olarak kullanabilir. Bu da DNA gibi moleküllerin yaşam için evrensel olmadığını gösterir. Yaşam, her zaman bir yolunu bulur, DNA olsa da, olmasa da!

Biomers

Vücudumuz Uzaylı Biyokimyasını Sindirebilir mi?

Şu ana kadar tek bir sonuca vardık. Farklı gezegenlerdeki olası uzaylı yaşam, bizden tamamen farklı bir Biyokimyaya sahip olabilir. Bu noktada akıllara bir soru gelir. Biz, yani insanlar filmlerde ve oyunlardaki gibi uzaylılardan beslenebilir miyiz? Bu sorunun cevabını daha iyi araştırmak için şimdi bir az enzimlerden bahsedeceğiz.

Enzimler

Enzimler, vücudumuzdaki reaksiyonları tetikleyen ve hızlandıran biyolojik katalizörlerdir. Enzimlerin çoğu protein yapısındadır ve üç boyutlu yapıları, görevlerini yerine getirmeleri için kritik bir öneme sahiptir.^[7] Ancak enzimler sadece reaksiyon hızlandırıcı olarak bilinmezler, onların belki de en önemli özelliği, tamamen bir substrata (moleküle) özgül, yani spesifik olmasıdır!^[8] Buna en iyi örnek Laktaz enzimidir. Çoğunuzun da bildiği gibi Laktoz, süt şekeridir ve vücudumuzun Laktozu sindirebilmesi için Laktaz enzimine sahip olması gerekir. Eğer hücreleriniz bu enzimi üretmiyorsa, dolayısıyla Laktozu sindiremezsiniz. Laktozu sindirememek, Laktoz İntoleransı olarak bilinir. Yetişkinlerin %65'i Laktozu sindirememektedir. Düşünün, dünya üzerindeki yaşamın sahip olduğu bazı molekülleri bile doğru dürüst sindiremiyoruz, çünkü o molekülleri sindirecek özgül enzimlere sahip değiliz. Bu da sorumuzu cevaplıyor: Enzimlerimiz, dünya yaşamının Biyokimyasını bile tamamen sindiremiyorken, Uzaylı Biyokimyayı sindirmesinden bahsetmemiz saçma olur. Bunun sebebi ise, Uzaylı Biyokimyasının kullanabileceği olası moleküller, enzimlerimiz tarafından tanınmaz ve gereken kimyasal tepkimeler gerçekleşmez. Eğer olursa, bir gün uzaylı eti yerseniz, enzimlerinizin büyük ihtimalle o yapıları yıkamayacağını ve üzerinizde toksik bir etki bırakacağını lütfen unutmayınız!

Wikipedia

Alamy

Kapanış

Bilim-kurgu yapımlarında her ne kadar da Uzaylı Biyokimyası es geçilse de, gerçek hayatta böyle konular oldukça önemlidir. Eğer bir gün olursa, farklı bir gezegende Karbon temelli yaşam keşfedersek, onların Biyokimyasının bizimkinden farklı olduğunu idrak edip, ona göre hareket edebiliriz!