Hücrenin Karmaşıklığı Üzerine: Hücreler ve Hücre Altı Moleküller "Bilinç" İle mi Hareket Ederler?

http://www.youtube.com/watch?v=2wYJKmmLrbQ&feature=related

Bu tür videoları izleyip de hücrenin karmaşıklığının bilimsel olarak açıklanamayacağını düşünenlere ve bu karmaşıklığın gerçekte bilimsel olarak nasıl açıklandığını merak edenlere Evrim Ağacı olarak şöyle bir cevap vermek istiyoruz:

Bu yazımızda sizlere hücrenin karmaşık yapısının bilim, özellikle de Fizik, Kimya, Biyokimya ve bunlardan güç alan ve karşılığında açıklama gücü veren Evrimsel Biyoloji sayesinde nasıl kolayca açıklanabileceğini göstermek istiyoruz. Çünkü gerçekten hücre dediğimiz canlıların en temel yapı birimi akıl bulandıracak derecede karmaşık yapıda; adeta dev bir "şehir" gibi ve her şey, en azından genel olarak "tıkırında" işliyor. Bu, ister istemez insanları bilimin dışına ve hayal gücüne itiyor; çünkü daha farklı yazılarımızda açıkladığımız gibi insanlar anlayamadığı kavramlara bilim dışı açıklamalar getirerek kendisini rahatlatmaya çalışıyor; bu sayede bilim gibi zorlu bir işle hiç uğraşmadan teselli bulabilmiş oluyor. Açıklamalarımıza başlamadan önce belirtmek isteriz ki yukarıdaki video Harvard Üniversitesi'nin BioVisions isimli projesinin bir ürünüdür. Bu proje kapsamında canlıların biyolojik yapıtaşları olan hücreler, organeller ve daha alt boyuttaki moleküller 3D animasyonlara aktarılmaktadır. Bu zorlu iş için de Harvard öğrencilerini yürekten tebrik ediyoruz. Sözü daha fazla uzatmadan konuya girelim:

Videoyu izlediğinizde hayal gücünüz hemen uyarılacaktır. Çünkü "sallar üzerinde hareket eden moleküller", "insan gibi yürüyen moleküller", "el ele tutuşan moleküller" ve nicesini göreceksiniz. Ancak bu gördükleriniz hayal gücü açısından önemli olsa da, bilimsel açıdan değersiz yorumlardır. Çünkü evet, siz gördüklerinizi yorumluyorsunuz ama elbette ki o moleküller yürümüyorlar, el ele tutuşmuyorlar, sallar yapıp hareket etmiyorlar. Bunu siz de çok iyi biliyorsunuz aslında; ancak zihniniz sizin rahat olmanız için en kolay açıklama olarak "bilinçli moleküller" argümanını ileri sürüyor. Tabii ki, bu tamamen asılsız bir iddia ve bilimsel olarak böyle gereksiz bir yaklaşıma ihtiyaç duymadan her şey açıklanabiliyor. Ancak önce bazı noktaların anlaşılması gerekiyor:

Şimdi, ilk olarak anlamamız gereken şey "boyut farkıdır". Bir hücre ve hücre altı herhangi bir parçacık, nano ya da mikrometrelerle ölçülür. Bunlar, bir metrenin, sırasıyla, trilyonda ve milyarda biridir. Beyniniz, günlük hayatta sürekli karşılaştığınız figürleri (yürümek, el ele tutuşmak, vs.) yukarıdaki videoda gördüklerinize kolayca uyarlamanıza izin verirken, nanometre ve mikrometre gibi boyutları hayal etmenize izin vermeyecektir, çünkü bunları günlük yaşantınızda asla kullanmazsınız, algılamazsınız. Ancak bunu anlamak, bilimi anlamaktaki birinci noktadır: Biz, mezo-boyut dediğimiz bir boyutta yaşarız. Bu elbette 2. Boyut, 3. Boyut şeklinde değildir; uzaklık birimleriyle ilgilidir. Mezo-boyut, milimetrelerden kilometrelere kadar olan uzaklıklarla ifade edilen varlıkların bulunduğu "boyut"tur. Bir iğne başından, Dünya gezegeninin tümüne kadar olan büyüklükteki her şey bu mezo-boyuta girer. Mikro-boyut ya da Nano-boyut, gözümüzle göremediğimiz boyutun adıdır. Bu boyutta sırasıyla çıplak gözle görülemeyen canlılar, bunların hücreleri, organelleri ve genel olarak her türlü molekül, atom ve atomaltı parçacıkların tamamı gelir. Makro-boyut ise, gezegenler arası ve Evren'in genelini ifade ettiğimiz boyuttur. Örneğin Güneş Sistemi, makro-boyutta yer alan bir sistemdir; gözle görülebilir; ancak görüş ufkumuzun çok dışında kalacak şekilde büyüktür. Peki neden bu şekilde boyutlara ayırıyoruz? Çünkü fiziksel ve kimyasal yasalar bu boyutlarda farklı etkilere sebep olmaktadır! Kişi, bilimi anlamak için ilk olarak bunu bilmelidir. Mezo-boyutta yer çekimi neredeyse en önemli kuvvetlerden biriyken, nano-boyutta yüzey gerilimi gibi mezo-boyutta neredeyse hiçbir önemi ve etkisi olmayan kuvvetler çok daha önem kazanmaktadır. Örneğin bir molekülün polaritesi (elektriksel yüklenme biçimi), nano-boyutta her şeyi, tamamen değiştirirken; saçlarınızın statik elektrikle yüklenmesi size neredeyse hiçbi etkide bulunmaz. İşte bu akıl almaz ufaklıktaki mesafeler, hem canlılığın nasıl başladığını anlamamızı kolaylaştıracaktır; hem de günümüzdeki "muazzam hücre yapısı" efektleri altında verilen yanlış düşünceleri görmemizi sağlayacaktır. 

İnsanlar hücreleri ve bakterileri, kendi boyutlarımız dahilinde değerlendirmekte ve büyülenmektedirler. O kadar "küçük" bir alana, bu kadar "karmaşık" bir sistemin nasıl "sığdırıldığına" ya da daha bilimsel olarak, sığdığına, hayret etmektedirler. Halbuki atladıkları nokta şudur: O karmaşık sistem, o alana "sığdırılmamıştır". Zaten her şey, o sistemin, o boyutta, adım adım evrimleşmesi sonucu bugünkü haline gelmiştir. Eğer ki o hücreler sonradan var olsaydı, yani bir anda tüm mezo-boyut var olsa, sonra mezo-boyuttaki canlılar nano-boyutu var etse belki büyüleyici bir yan bulmayı deneyebilirdik, çünkü hakikaten sonradan o kadar küçük alana bu kadar karmaşık gibi gözüken bir sistemi yerleştirmek olanaksız olurdu. Ancak durum bu değildir. Çünkü dediğimiz gibi, zaten her şey o boyutlarda başlayıp, günümüzdeki boyutlara ulaşmıştır. Yani Canlılığın Evrimi yazı dizimizde bahsettiğimiz "cansızlıktan canlılığın oluşumu", bu boyuttaki moleküllerden başlamış; her şey bu boyuttaki moleküller üzerine kurulmuştur. Milyarlarca yıllık aralıksız seçilim sonucu bu moleküllerin çevre şartlarına ve kendi içlerinde en uyumlu olanları seçilmiş, bu şekilde basit bir başlangıçtan devasa bir karmaşıklığa doğru adım adım ilerlenmiştir.

Hücrenin içerisinde, pek çok tepkime aynı anda ve birbiriyle ilişkili bir vaziyette gerçekleşmektedir. Eğer ki dışarıdan, mezo-boyuttan, temel birimi metre olan bir boyuttan bakarsak, bunca karmaşıklık bizi etkileyecektir. Fakat kendimizi mikrometre boyutuna küçültüp hücrenin içerisine girersek, koca bir şehrin karmaşasından farklı bir şey görmeyiz. İnsanların hücrelerin karmaşasından etkilenmesinin, bizden çok daha büyük bir canlı var olsaydı (bir gezegen büyüklüğünde mesela, mitolojik varlıklar olan titanlar gibi), onun bizim şehir trafiğimizden büyülenmesi gibi bir şeydir. Nasıl ki biz şehirlerin karmaşasından etkilenmiyorsak (hatta çoğu zaman tiksiniyorsak), hücre boyutunda da etkilenilecek bir şey yoktur.

İnsanlar, bilim insanlarının (biyologlar ve kimyagerlerin) bu karmaşayı "açıklayamadığını" iddia etmektedir. Ancak bu, elbette ki onların cehaletinden ve yorumlamasından kaynaklanmaktadır. Bilim insanları bu karmaşıklığı "açıklayamazlar", değildir; "açıklamazlar". Çünkü dediğimiz gibi, açıklanacak bir şey ortada zaten yok; her şey az sonra biraz bahsedeceğimiz fizik ve kimya yasalarından ibaret ve bunlar da günümüzden en az 500 yıl önce zaten açıklanmış kavramlar. Nasıl ki birini çevirip, "Söyle bakalım, bu kadar şehir nasıl bu kadar düzenli işliyor?" diye sormuyorsak, çünkü hepimiz belirli yasalar dahilinde, sosyal bir hayvan türü olarak bu şehirleri inşa ettiğimizi ve kendi yasalarımıza bağlı olarak yaşadığımızı biliyorsak; hücre altı atom ve moleküller ile genel olarak Evren'in bildiğimiz herhangi bir köşesindeki atom ve moleküller de böyle bir açıklamaya ihtiyaç duymazlar; çünkü Büyük Patlama'dan sonra oluşan Dünya'mızın rastlantısal fizik yasaları sonucunda, bu yasalara bağlı olarak her şey düzenli bir şekilde ilerleyebilmektedir. 

Şimdi bazı okurlarımız, bu yasaların "rastlantısal" olmasına takacaklar, biliyoruz; o yüzden Fizik'in konusu olsa da açıklayalım: Büyük Patlama modeline göre, Evren sonsuz sayıda farklı şekilde başlayabilirdi; çünkü pek çok parametre, Büyük Patlamayı var eden kuantum dalgalanmasının tipine, şiddetine, vb. yapısına bağlı olarak değişmektedir. Buna bağlı olarak da, 4 temel kuvvetin (kütleçekimi, zayıf nükleer, kuvvetli nükleer, elektromanyetik) oluşumları ve ayrımları tamamen farklı olabilecekti. Bu durumda, tamamen farklı bir Evren var olabilecek, tamamen farklı yapılar görebilecektik (ya da "göremeyecektik"). Bu yasalar altında belki asla gezegenler oluşmayacaktı; ama "zegezenler" oluşacaktı. Bu "zegezenler"de, belki hiçbir "canlı" var olmayacaktı ama "tanlı"lar oluşacaktı. Anlatmak istediğimiz şu: Evren içerisinde var olan her şey, Evren'in başlangıcındaki parametrelere bağlı olarak belirlenmektedir. Bu parametreler farklı olsaydı; tamamen farklı varlıklar var olabilir ya da olmayabilirdi. Ancak şu anda içerisinde bulunduğumuz Evren, sistemlerin ve gezegenlerin oluşmasına ve bunlar içerisinde bazılarında moleküllerin bu şekilde birleşerek hücresel yapılar oluşmasına ve bunların evrimiyle bu düzeni anlamaya çalışacak hayvan türlerine kadar gidecek sürecin var olabilmesine elveren fizik ve kimya yasalarına sahiptir. Olmayabilirdi; ama böyle. Başka bir Evren'de, başka bir "tanlı" da bizimkine benzer bir düşünme yeteneğine sahip olabilir ve yine anlamlandıramayabilirdi. Biz de şu anda onların konumundayız. Daha fazla Fizik bilgisi vermeyeceğiz, çünkü alanımız değil.

Alanımıza dönecek olursak, dediğimiz gibi her şey küçük adımlarla evrimleşmiştir. Yani hücre içerisindeki "muhteşem uyum", her zaman bu şekilde muhteşem (?) olmamıştır. Hala da bozukluklar ve hatalar gözlenebilmektedir; bkz: tümör, kanser, vb. Günümüzde Dünya'nın dört bir yanındaki trilyonlarca canlı bireyinin vücutlarında her gün, katrilyonlarca hata meydana gelmektedir. Bunun sebebi, vücudumuzun hiçbir noktasının "bilinçli" olmamasındandır. En basitinden bir örnek verelim: vücudunuza zehir aldığınızda (siyanür gibi), eğer hücrelerinizde bir "bilinç" olsaydı bunun bir zehir olduğunu anlar ve hiçbir şekilde tepkimeye girmezlerdi. Ancak tabii ki böyle bir durum söz konusu değildir; siyanür ile vücudunuzdaki kimyasallar, ne olursa olsun, fizik ve kimya yasaları altında tepkimeye girmek zorundadır. Çünkü bir bilinç yoktur; sadece belirli yasalara uygun olarak heraket eden moleküller bütünü vardır.

Hücrelerin evrimi süresince, sürekli olarak ortama en çok adapte olanlar ve o karmaşık yapıya ulaşmadaki basamakları en doğru şekilde atlayabilenler, seçilip hayatta kalmışlardır. Diğerleri ise beklenmedik tepkimeler geçirerek ya da bütünlüğünü koruyamayarak dağılmışlar ve elenmişlerdir. Günümüzde gördüğümüz karmaşık hücre yapısı, tam 4 milyar yıldır sürmekte olan hücre evriminin bir sonucudur. Biz, bu 4 milyar yıllık sürecin en güncel örnekleri olarak, 4 milyar yılın ne demek olduğunu bile anlamadan, bu süreçteki basamakları atlayarak her şeyi açıklamaya çalışıyoruz; en azından bilim-dışı kaynaklar bunu yapıyorlar. Halbuki her şeyi minik parçalara böldüğünüzde, anlamanın ne kadar kolay, hatta şaşırtıcı derecede kolay olduğunu göreceksiniz. Çünkü yasalar ve mantık özlerinde oldukça basitler: "A Kimyasalı, B Kimyasalı ile tepkimeye uygunsa, tepkimeye girerler. Ama A ile C uygun değilse, asla tepkimeye girmezler." İşte bu basit mantığın biraz daha karmaşık ilişkiler içerisinde olan yasalar dahilinde hücre içi düzen korunmaktadır. Zaten hücre içi düzeniniz korunmak zorundadır; çünkü siz, sizin hücreleriniz ve atalarınızın hücreleri, son 4 milyar yılda hep ortama en adapte olanlar olduğu için bugün varsınız. Yok olanlarsa, kendileri ve hücreleri değişime adapte olamayanlardır ve bu kadar çok yok olan türün olması (şimdiye kadar yaşamış türlerin %99'u yok olmuştur), canlılığın çok da "muhteşem" ya da "başarılı" olmadığını bize açıkça gösterir.

Son olarak unutulmaması gereken bir nokta, Canlılığın Evrimi ile ilgili notlarımızda paylaştığımız gibi, ilk hücremsilerin (koaservat), sadece bir yağ zırhından ve bu zırh içerisine hapsolmuş moleküllerden oluştuğudur. Bu zırh içerisinde sadece bugün "basit" olarak değerlendireceğimiz kimyasal ve fiziksel tepkimeler gerçekleşmiştir. Ancak bu koaservatların milyarlarca yıllık evrimi, bugünkü karmaşık saydığımız yapıya ulaşmıştır. Her seferinde biraz daha gelişmiş ve karmaşık olacak şekilde... Günümüzde, hücreler içerisinde süren tepkimeler, yukarıda farklı şekillerde açıkladığımız gibi, zaten gerçekleşmek "zorunda" ollan tepkimelerdir. Sodyum ve Klor, su içerisinde ne olursa olsun birleşecektir. Benzer şekilde hücrelerimiz içerisinde organeller ve moleküller, nereye gitmeleri gerektiklerini "bilmezler", sadece yapılarının sebep olduğu fiziksel ve kimyasal özellikleri, onları belli başlı moleküllerle birleşmeye ya da onlardan ayrılmaya iter. Bu, çok fazla sayıda ve farklı tipte molekülle tekrarlanınca, hücre içinde olan gibi anlaşılması güç ama bilimsel açıklaması oldukça basit sistemler doğar. Hücre, bunlardan biridir. Hücrede, bir molekül, bir diğerini "tanımak" için bile başka moleküllerin yardımına ihtiyaç duyar. Yani her şey, tanıtıcı, hızlandırıcı, birleştiric, ayırıcı moleküller ve bu moleküller ile diğer moleküllerin ilişkilerinden ibarettir. Bunlar, 4 milyar yılda, oldukça fazla karmaşıklaştığı için, bu 4 milyarlık sürecin sonundaki canlılar olarak biz, bu karmaşayı bir bakışta çözememekteyiz. Ancak bu, çözülemez olduğu ya da çözülmediği anlamına da gelmez.

Bilim, tüm bu sorulara yukarıdaki gibi anlaşılır cevaplar vermiş ve vermeye de devam etmektedir. Bize düşen buna cahil bir şekilde karşı çıkmak yerine anlamak ve eğer hala sorunumuz varsa akademik kurumlara başvurarak bu işin eğitimini almak; ancak ondan sonra birkaç yorumda bulunacak düzeye gelmektir.

Unutmayın! Bilimsel bir kavramı anlamıyor olmanız, o kavramın gerçek olmadığını anlamına gelmez. En iyi ihtimalle bilmediğiniz ya da atladığınız birkaç nokta olduğu, en kötü ihtimalle de bilimsel kavramları algılama kapasitenizin çok düşük olduğunu gösterir. Bu, herkes için geçerlidir.

Teşekkür: Ferhat Akkuzu