Gezegenimizdeki Yaşamın Başlangıcının Kısa Özeti: Dünya'da Yaşam Nasıl Başladı?

Bu makalemiz, temel olarak Texas Tech Üniversitesi'nden Prof. Dr. Sankar Chatterjee'nin yayımladığı bir makalenin haberine yönelik çeviri olacaktır. Ancak bu makalemiz, Abiyogenez yazı dizimiz içerisinde bahsettiğimiz çok sayıda konuyu derleyici bir yapıda olacak ve bu sayede, yaşamın tamamen doğal süreçlerle Dünya üzerinde nasıl başlamış olabileceğine dair modern bilimde büyük oranda kabul edilen Abiyogenez Kuramı'nın popüler düzeydeki detaylarına hakim olabileceksiniz. Ayrıca bir profesörün ağzından konuyu dinlemek, sanıyoruz konunun anlaşılmasına önemli katkılar sunacaktır. Umuyoruz faydalı bir makale olacaktır. Konuya bir giriş yapalım:

Texas Tech Üniversitesi'nin Paleontoloji Müzesi'nin kurucusu ve Yer Bilimleri Yüksek Onur Profesörü Sankar Chatterjee, kimyasal evrime yönelik teoriler ile Dünya'nın erken jeolojisini bir araya getirerek cevaba ulaştığını düşünüyor. 

Chatterjee şunları söylüyor:

Bu keşif, herhangi bir dinozoru bulmaktan bile daha büyük. Bu, ne zamandır bilim insanları olarak aradığımız şey: bu, bilimin Kutsal Kase'si.

Dünya'nın 4 milyar yıl kadar önceki oluşum evresinde yüzeyini bombardıman altında tutan yoğun miktarda kuyrukluyıldız ve meteor bombardımanı sayesinde, Dünya yüzeyinde yaşamın temel yapıtaşlarını ve suyu içerisinde barındıracak kraterler oluştu. Bunun haricinde bu kraterlerin varlığı, yaşamın ilk basit adımlarının oluşması için gereken kimyasal tepkimelerin oluşması için önemli bir basamak oldu. Prof. Chatterjee bulgularını 30 Ekim 2013'te Denver'da düzenlenen olan 125. Geleneksel Jeoloji Cemiyeti Toplantısı'nda sundu.

Prof. Chatterjee bu bulgusunun haricinde, ilk dinozorların nasıl uçtuğunu da keşfetmişti. Bunun haricinde Hindistan'da bulunan ve 40 kilometre çapındaki bir meteorun çarpmasıyla oluşan Shiva Krateri'nin de kaşifidir. Bu araştırmanın sonucunda, dinozorları yok eden meteorun sadece Meksika yakınlarındaki Chicxulub'daki meteor değil, Hindistan'daki bu ikinci meteorun da çarpması olabileceği keşfedilmişti.

İronik bir biçimde, Chatterjee'nin keşfi meteorların can alabilecekleri gibi, can verebileceklerini de gösteriyor. Dediğine göre meteor ve kuyrukluyıldız çarpmaları gezegenimize yaşamın temellerini atacak kimyasalları taşımış ve yaşam için gerekli ön koşulları sağlamış olabilir. Dünya'nın en eski fosillerini barındıran bu kraterleri inceleyerek, yaşamın bu krater tabanlarındaki hidrotermal bacalarda nasıl oluştuğunu keşfedebileceğini umuyor.

Chatterjee şunları söylüyor:

Dünya 4.5 milyar yıl önce oluştuğunda, yaşam için uygun olmayan bir çevreye sahipti. Akıl almaz miktarda volkan patlamalarının olduğu, sadece meteor yağmurlarından oluşan günlerin geçtiği, sıcak ve ölümcül gazların yükseldiği bir gezegendi. Bundan 1 milyar yıl kadar sonra ise, tüm canlıların atası olacak olan mikrobik yaşamın filizlenebileceği sulu bir ortam halini almıştı.

Yaşamın Tarifi

Chatterjee devam ediyor:

Uzun yıllardır yaşamın temelleri olacak canlı hücrelerin, organik moleküllerin doğal süreçlerle bir araya gelmesinden oluştuğu konusunda tartışmalar yürütülmektedir. Bana göre yaşamın oluşumunun 4 evresi vardır: kozmik, jeolojik, kimyasal ve biyolojik.

Kozmik evrede Dünya halen oluşum aşamasındadır ve Güneş Sistemi'miz sürekli olarak kaya yapılı meteorlar ve kuyrukluyıldızlar tarafından bombardıman altındadır. Bunlar, özellikle 4.1 ila 3.8 milyar yıl önce arasında yoğunlaşmaktadır. Levha tektoniği, rüzgar ve sular içerisinde bu zamanlara ait kanıtlar bulunmaktadır ancak Mars, Venüs, Merkür ve Ay'ın yüzeylerindeki kraterler, bir zamanlar meteor yağmurlarının nasıl olduğu hakkında bize en net bilgileri vermektedir.

Daha büyük meteorlar 560 kilometre çapa kadar erişebilen kraterler yaratmışlardır ve bunlar, yaşamın içinde pişebileceği mükemmel ocaklar halini almışlardır. Bu meteorlar aynı zamanda Dünya'nın kabuğunu da dövmüştürler ve bunun sonucunda, volkanik olarak sürdürülen jeotermal bacalar oluşmuştur. Ayrıca bu meteorlar yaşamın temel yapıtaşlarını da beraberlerinde taşımıştırlar ve bu kimyasallar, bu krater tabanlarında yoğunlaşarak birikmiş ve polimerize olmaya başlamıştırlar.

Grönland, Avusturalya ve Güney Afrika'da bulunan ve Dünya'nın en eski fosillerini barındıran çevreleri inceledikten sonra Chatterjee bunların yaşamın içinde başladığı derin, karanlık ve sıcak antik kraterlerin kalıntıları olabileceğini söylüyor. Dünya'nın Güneş'e olan uzaklığının uygunluğundan ötürü, gezegenimize çarpan kuyrukluyıldızların taşıdıkları buzullar eriyerek suya dönüşüyorlar ve bu kraterleri su ve diğer kimyasallarla dolduruyorlar. Bu da, jeolojik evrenin başlamasına neden oluyor.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Bu kraterler doldukça, jeotermal bacalar suyu ısıtıyorlar ve konveksiyon yoluyla ısı transferine neden oluyorlar. Bu da, suyun sürekli hareket etmesine, karışmasına ve yoğun "ilkel yaşam çorbasının" oluşmasına neden oluyor. Chatterjee bunu şöyle anlatıyor:

Jeolojik evre yaşamın küvözü olacak olan, içerisinde hidrotermal bacaları barındıran karanlık, sıcak ve izole krater yarıklarını barındırıyor. Organik moleküllerin konvektif akıntılar sebebiyle ayrışması ve yoğunlaşması bu bölgede oluyor ve bu, günümüz okyanuslarının tabanlarında da gördüğümüz bir durumdur. Ancak günümüzdekiler yine de oldukça farklıdırlar. O zamanlar etraf acımasızdı ve gezegenimiz cehennem gibiydi ve berbat kokuyordu: hidrojen sülfit, metan, nitrik oksit ve buhar... Ancak bunlar, aynı zamanda yaşamı sürdürecek olan enerjiyi de sağlıyordu.

Sonrasında kimyasal evre geliyor. Suyun içerisini karıştırıp duran ısı, kimyasalları da birbirine karıştırıyor ve basit yapılı bileşiklerin bir araya gelerek daha büyük yapılı bileşikleri oluşturmalarını sağlıyor.

Önemli Bilgilerin Korunması

Elimizdeki bilgiler dahilinde, bu kraterler içerisindeki porlar ve çatlaklar basit yapılı RNA ve protein moleküllerinin yoğunlaşabilecekleri kalıplar görevi gördüğünü söyleyebiliriz. RNA moleküllerinin önce ortaya çıkarak yaşamın bu şekilde başladığını öngören ve bizim de Evrim Ağacı olarak daha yoğunluklu olarak bahsettiğimiz teorinin aksine, Chatterjee RNA ve proteinlerin eşzamanlı olarak ortaya çıktıklarını düşünüyor ve bu ortam içerisinde kapsüller içerisinde hapsolarak (yağ kapsüllerini hatırlayınız) çevreden korunduklarını ileri sürüyor. Bunu şöyle izah ediyor:

RNA ve proteinlerin ikili oluşumu, günümüzde popüler olan tek başına RNA Dünyası teorisiniden daha mantıklıdır. RNA molekülleri oldukça dengesizdirler. Hidrotermal baca ortamında kolayca parçalanırlardı. Bazı basit yapılı proteinler gibi katalistler (tepkime hızlandırıcılar), ilkel RNA parçalarının çoğalması ve metabolizmayı oluşturmaya başlaması için gereklidir. Öte yandan proteinleri oluşturan aminoasitler, RNA parçalarından çok daha kolay oluşurlar.

RNA ve proteinlerin yağ zırhı içerisinde ne kadar gevşek olarak korundukları halen bir soru işaretidir. Chatterjee bu konuda Kaliforniya Üniversitesi profesörlerinden David Deamer'ın hipotezine katılıyor: zar yapılı kimyasallar, ilkel çorba içerisinde bulunuyordu. Deamer, 1969 senesinde Avusturalya'ya düşen Murchison meteorundan yağ asitlerini izole etmeyi başarmıştı. Meteordan elde edilen kozmik yağ baloncukları, günümüz hücreleriniz zarlarıyla büyük oranda benzerdi.

Nature

Chattarjee'ye kulak vermeye devam edelim:

Meteoritler Dünya'ya yağ ve lipit yapılarını taşıdılar. Bu yapılar krater tabanlarındaki su yüzeylerinde birikmeye başladı ancak konveksiyon akımları ile diplere doğru da hareket ettiler. Milyonlarca yıl süren bu döngü sırasında bir noktada bunlar, basit yapılı RNA ve proteinleri içlerine hapsetti ve bir sabun köpüğü balonu gibi bir yapı oluşturdular. RNA ve proteinler bu yapı içerisinde birbirleriyle etkileşmeye başladılar ve ilk kimyasal iletişimi kurdular. Sonunda RNA, DNA'ya evrimleşti -ki DNA çok daha stabil bir yapıdır- ve böylece ilk genetik kod oluşmaya başladı. Bundan sonra da ilk hücreler bölünmeye başladılar.

Son evre olan biyolojik evre ise hücrelerin bölünmesi ve bu süreçte bilgi depolamaları, bilgiyi işlemeleri ve genetik bilgilerini sonraki nesillere aktarmalarını içeriyor. Sonsuz sayıda kombinasyon bulunuyor ve inanılmaz çok sayıda deneme, başarısızlıkla sonuçlanmış olmalı. Ancak bu denemeler ve yanılmalar içerisinde, seçilim etkisi altında, en uyumlu bölünme ve varlığını sürdürme tipi seçilmiş olmalıdır ve süreç bu şekilde devam etmiştir. Chatterjee şunları söylüyor:

Kendi kendilerine yeten bu ilk hücreler, Darwinci seçilime maruzdular. Dünya'daki ilk yaşamın başlangıcı, Dünya tarihinin kimyasal, jeolojik ve kozmin süreç geçmişinin bir birikiminin sonucunda oluşabilmiştir.

Chatterjee, RNA virüslerinin ve proteinlerce zengin yapıda olan prionların günümüzde ölümcül hastalıklar yaratabiliyor olmasını, canlılığın başlangıcındaki basit yapılı RNA ve proteinlerin evrimsel açıdan ne kadar önemli olduğuna bir kanıt olarak görüyor. Günümüzde halen var olan bu yapılar, ilk canlılığın başlamasından önceki son adımı temsil eden kimyasallar olabilirler. Hücresel yaşam bir defa başladıktan sonra, RNA virüsleri ve prionlar artık işlevselliklerini yitirdiler; ancak var olan hücreler üzerinde parazit olarak yaşamayı sürdürdüler.

Chetterjee'ye göre yaşamın başlangıcıyla ilgili teorilerin ana sorunu, yaşamın bu başlangıcıyla ilgili çok fazla sayıda deney geliştiremiyor oluşlarıdır. Evrim Ağacı olarak bu fikre, günümüzde yaşamın başlangıcına yönelik olarak özellikle İtalya, Hollanda ve Danimarka'da yapılan baş döndürücü deeyleri düşündüğümüzde, katılamıyoruz. Ancak Chatterjee, bir sorun olarak gördüğü bu noktaya bir çözüm de öneriyor ve antik yaşam öncesi dünyayı yeniden yaratabilmek için bir deney geliştiriyor. Şöyle izah ediyor:

Eğer gelecek deneylerde zarla çevrili RNA virüslerinin ve prionların sentetik bir ön hücrenin yapımını sağlayabildiği gösterilirse, bu durum, Dünya'da yaşamın bu şekilde başlamış olacağına dair önemli ve anlaşılır bir yol sunmuş olacaktır.

Görüldüğü üzere yaşamın başlangıcı konusunda bilim camiası, farklı açılardan, aynı sonuca ulaşmaktadır: yaşam, cansızlıktan doğal süreçlerle başlamış olmalıdır, çünkü bir miktar dağınık halde de olsa elimizdeki tüm veriler buna işaret etmektedir. Araştırmacıların ayrı düştükleri nokta, yaşamın cansızlıktan başlamış olup olmamasından çok, bu sürecin tam olarak nasıl olduğu ve hangi sırayla olduğu yönündedir. Elbette günümüzde Abiyogenez Kuramı'na karşı olup, alternatif bilimsel teoriler arayan göreceli olarak ufak da olsa, dikkate alınması gereken bir grup bilim insanı bulunmaktadır. Şimdiye kadar çok güçlü bir alternatif açıklama geliştirilememiştir ve bu alternatif denemeler bile kimi zaman Abiyogenez Kuramı'nın öngördüğü gerçekleri doğrulamaya yaramıştır. Ancak yine de, bilimin bu karşıt doğası sayesinde, zaman içerisinde gerçeğe ulaşacağımızdan eminiz. Özellikle son dönemde yapılan "cansızlıktan canlılık yaratma deneyleri"nin müthiş başarı oranları, bu konuda nihai gerçeğin bulunmasına çok yakın olduğumuza dair umut vermektedir.

Umuyoruz ki bu konuda çalışmalar yürüten binlerce araştırmacının kıymetli emekleri sayesinde, yaşamın sırlarına bir bakış attığımız bu yazı dizimizi yıllar geçtikçe daha isabetli ve güncel olacak şekilde evrimleştirebileceğiz.

Carl Sagan'ın uzay için söylediği bir sözü, yaşamın başlangıcı için söyleyerek bitirmek istiyoruz:

Muhteşem bir şey, keşfedilmeyi bekliyor.