Miller-Urey Deneyi'ne Yönelik Eleştiriler ve Açıklamalar: Deney Hatalı mı?

Miller-Urey Deneyi ile ilgili popüler bilim dahilinde çok sayıda eleştiri yazısı kaleme alınmıştır. Çoğu zaman ciddiye alınabilecek bir bilgi birikimine sahip olmadan yazılan bu "eleştiri" yazıları içerisinde, nadiren de olsa ilgi çekici ve merak uyandıran noktalar bulmak mümkündür. Bu yazımızda, bu ciddiye alınmaya değer nadir eleştirilerden 5 tanesine yer verecek ve bunların hem iddia bazında, hem de iddianın bilime arz edilmesi bazında neden yanlış olduğunu göstermeye çalışacağız. Umuyoruz ki faydalı olacaktır.

İddialar ve Gerçekler

İddia 1: Deney düzeneğinde yer alan "Soğuk Tuzak", doğada var olmayan/olamayacak olan bir yapıdır. Eğer bu yapı düzenekte olmasaydı, üretilen aminoasitler bir anda parçalanıverirdi. Dolayısıyla Miller ve Urey hile yapmışlardır. 

Bu iddiaya yönelik olarak ilk yaklaşım, iddianın son cümlesi üzerinden olmalıdır. Bilim insanlarının birilerini kandırmak için bir motivasyonu bulunmaz. Bilim insanları sorular sorar ve bunlara cevaplar ararlar. Stanley Miller ve Harold Urey gibi bilim insanlarının hem şahsi düşünceleri, hem hayat felsefeleri, hem de bunlardan bağımsız olarak yürüttükleri bilimsel araştırmalar incelendiğinde, bu ikilinin birilerini kandırmak için hiçbir gerekçesi olmadığı görülecektir. Bilimde elbette yeri geldiğinde art niyetsiz hatalar yapılabilir. Ancak bunlar, sonradan yapılan tekrar deneyleri ve diğer bilim insanlarının araştırmaları gözden geçirmesi sonucunda tespit edilir ve düzeltilir. Örneğin Miller-Urey Deneyi'nde soğuk tuzak açısından bir hata bulunmasa da, ilkin atmosfer koşullarının ve yaşamın ilk başladığı ortamın tespiti konusunda ciddi hatalar bulunmaktadır. Bu dizimizin bir önceki yazısından hatırlayabileceğiniz gibi, bu hataların tespiti ve daha doğru koşullarda deneyin tekrarlanması, deneye bir zeval vermemekle birlikte, tam tersine, çok daha isabetli sonuçlar vermiş, yaşamın cansızlıktan başlamış olabileceği fikrini daha da güçlendirmiştir. 

Şimdi şu "soğuk tuzak" denen yapının ne olduğuna bir bakalım. Bu "artistik" isim, her ne kadar insanda sanki muazzam bir mekanizmaymış hissiyatı uyandırsa da, mühendislikteki ismiyle "tuzak" (trap) yalnızca basit bir yoğunlaştırıcıdır. Deneylerde kullanılma nedeni, ortamdaki sabit gazlar haricinde, buharlaşan gazların yoğunlaşmasıdır. Deneylerde kullanılmasının en temel sebebi, deneydeki gazların bir vakum pompasına girerek başka gazlarla karışmasına engel olmaktır. Miller-Urey Deneyi'nde de, atmosferdeki gazların yoğunlaşması sırasında, bu gazların diğer gazlar ile karışmasını önlemek amacıyla kullanılmıştır. 

Öncelikle şunu anlamak gerekir: Her bir deney, doğadaki orjinalin olabildiğince iyi; ancak yeterince iyi olmayan bir kopyasıdır. Doğada belki doğrudan bir "soğuk tuzak" mekanizması bulunmayabilir, bu çok doğaldır. Örneğin doğada deney tüpleri de yoktur ancak deneyin tamamı tüpler içerisinde geçmektedir. Bu neden eleştirilmemektedir? Çünkü bilim zaten bu şekilde yapılır. Deneyler, gerçeğin olabildiğince yakın bir kopyasıdır. Örneğin inorganik yapıların organik yapılara dönüşümü belki doğada yüzlerce yılda gerçekleşmiştir; ancak laboratuvar koşullarında bu sadece 6 günde başarılabilmiştir. Bunlar, deneyin zayıf olduğunu gösteren unsurlar değildir. 

Doğada sürekli bir döngü vardır ve buharlar yoğunlaşmakta, sıvılar buharlaşmaktadır. Miller ve Urey, mümkün olduğunca hızlı ve etkili sonuçlar alabilmek için, her bilim insanı gibi doğadaki bu mekanizmayı modellemişlerdir. Bu modelleme, doğal olarak mekanik bir araç ile yapılması gerekmektedir. Üstelik doğada bunu sağlayabilecek bir mekanizmanın olduğu söylenebilir: bugün biliyoruz ki, yaşam Miller ve Urey'in varsaydığı gibi atmosferde değil, okyanus tabanlarında başlamıştır. Burada bulunan volkanik bacalardan çıkan gaz, bir anda soğuk okyanus sularıyla karşılaşır. Bu ani sıcaklık değişimi, farklı gazlar üzerinde farklı etkiler yaratabilir. Dolayısıyla bazı gazlar hızla yoğunlaşırken, bazıları okyanus içerisinde daha derinlere doğru hareket ederek diğerlerinden ayrılabilir. Bu yapı, belki de "soğuk tuzak" mekanizmasına benzer bir etkiye neden olmaktadır.

Bunu bilmenin tek yolu, bu tür eleştirilerin bilimsel arenada, deneylerle yapılması ve gösterilmesidir. Konuyla ilgili hiçbir bilimsel makale bulunmamakta ve literatürde (en azından bizim araştırdığımız kadarıyla) bu konuda hiçbir eleştiri bulunmamaktadır. Böyle bir iddiası olanlar, gerekli deney düzenekleriyle testlerini yaparak araştırma sonuçlarını yazarlar. Örneğin okyanus sularının, volkanik gazlara etkisinin soğuk tuzak mekanizması ile benzerliği bir araştırma konusu olabilir. Fakat bu araştırmaları yapmadan, Miller ve Urey'in çalışmalarını küçümsemeye çalışmak bilimsel bir yöntem değildir.

Her zaman olduğu gibi yapılmaya çalışılan, "Bakın, doğada hiç böyle bir mekanizma bulunabilir mi, ne saçma!" diyerekten insanı kısıtlı sayıda ihtimale sınırlandırmak ve aslında o düzeneğin doğadaki ne tip olayları modellediğinin anlaşılmasına engel olmaktır (bkz: Soruya Yalvarmak). Bu dedikleri şuna benzer: "Uçağa binmemeliyiz çünkü doğada uçan bir metal yok, dolayısıyla bu bilim insanlarının inşa ettikleri uçağın gerçekten uçabileceğini bilmemiz mümkün değil." Uçaklar da doğadaki uçabilen yapıların modellenmesi sonucu üretilebilmektedir. Gerçeği tamamen modelleyemiyor oluşu, ürünün başarılı olmadığı veya doğadaki karşılığını yansıtmadığı anlamına gelmez.

İddia - 2: Miller ve Urey'in ele aldıkları atmosfer koşulları hatalıydı. Dolayısıyla deney yaşamın başlangıcına dair bilgi vermemektedir. 

Bu iddianın temel saçmalığını göstermek için farklı bir alandan örnek vermemize izin verin: "Newton Fiziği bize cisimlerin hareketi ile ilgili bilgi vermez. Çünkü Newton'dan sonra gelen bilim insanları, onun varsayımlarının (uzay zamanın birbirinden bağımsız olması gibi) hatalı olduğunu göstermiş, daha gerçekçi açıklamalar yapmışlardır." 

Bu, apaçık saçmalıktır. Elbette bilim insanları, kendi zamanlarındaki bilim ve bilgi doğrultusunda çıkarımlar yapacak ve buna göre araştırmalar yapacaklardır. Bu, oturulan yerden, konu hakkında hiçbir bilgiye sahip olmadan bilime ve bilim adamlarına sataşıp hiçbir bilgi üretmemekten çok daha asil, zorlu ve bilgiye dayalı bir iştir.

Bir önceki makalemizde de izah ettiğimiz gibi, evet, Miller ve Urey hem yaşamın başladığı koşulları, hem de o koşullarda bulunan gazları hatalı değil ama eksik tahmin etmişlerdir. Bu da sonuçları etkilemiştir. Ancak sonuçları kendi lehlerine değil, aleyhlerine etkilemiştir: Miller ve Urey'in kendi tahminlerine göre yaptıkları deneyler, sonradan, gerçek koşullara daha yakın bir şekilde yapılan deneylerden daha başarısız sonuçlar vermiştir. Yani gazları eksik tahmin etmeleri, onların daha kötü sonuçlar almasına neden olmuştur. Miller ve Urey, gerçeğe oldukça yakın bir tahminde bulunarak ilkel atmosferde su (H2O), metan (CH4), amonyak (NH3), karbonmonoksit (CO) ve Hidrojen (H2) bulunabileceğini ileri sürdüler ve deney düzeneklerini buna göre tasarladılar. Bu şekilde yapılan deneyin ilkin sonuçlarında, en azından üretilmesi gerektiği düşünülen 20 aminoasidin 11 tanesini ve birkaç basit yapılı şeker üretebilmişlerdir. Daha uzun süreler beklediklerinde, bu sayıyı 20 aminoaside kadar çıkarmayı başarmışlardır; ancak yine de ilkel atmosfer koşullarındaki gazların tahmini hatalıdır. Günümüzde biliyoruz ki ilkel atmosfer içerisinde karbondioksit (CO2), azot (N2), hidrojen sülfit (H2S) ve sülfür dioksit (SO2) de bulunmaktadır. Örneğin Joan Oró, yaptığı bir tekrar deneyinde ortama hidrojen sülfit katmış ve 20 aminoasidi de üretmeyi başarmış, hatta adenin gibi nükleotitleri de üretmiştir. 

Peki tüm bu yaygara neden kopmaktadır? Çünkü deney ortamına tüm gazlar bir arada eklendiğinde, amioasitler yine üretilse bile, verimlilikleri ve üretilme hızları ciddi anlamda düşmektedir. Çünkü azot ve karbondioksit gibi gazlar ortam koşullarının indirgeyici değil, nötral olmasına neden olmakta, bu da aminoasit üretim verimliliğini düşürmektedir. Buna bağlı olarak bazı insanlar, Miller-Urey Deneyi'nin işe yaramaz olduğunu iddia etmektedirler. Halbuki 2007 yılında yapılan bir araştırmayla bunun sebebi keşfedilmiştir: ortama sadece atmosferik koşullar değil, aynı zamanda jeolojik koşullar da dahil edilmelidir. Deney ortamına, ilkin Dünya'da bulunan bol miktarda ferrometal de dahil edildiğinde, bu yeni gazların aminoasit üretimi üzerindeki etkisi bir anda kırılmış, aminoasitlerin üretim verimliliği ciddi miktarda artmıştır. 

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

Üstelik unutulmamalıdır ki bu deneylerin sonuçları birkaç gün ila haftada alınmaya çalışılmaktadır. Evrim tarihinde ise canlılığın 600 milyon yıldan daha uzun bir sürede oluştuğu bilinmektedir. Dolayısıyla doğanın birkaç gün veya hafta içerisinde bu ürünleri üretme ihtiyacı bulunmamaktadır. Tüm bunlar göz önüne alındığında, Miller-Urey Deneyi'nin neden çok güçlü bir biyokimya deneyi olduğu görülebilecektir.

İddia - 3: İlkel atmosferde bol miktarda serbest oksijen gazı bulunuyordu. Oksijen gazı aminoasitlerin sentezi için büyük bir engeldir. Dolayısıyla Miller-Urey Deneyi hatalıdır, ilkel atmosfer koşullarında canlılık var olamaz.

Bu iddia, bilimsel bir bilginin çarpıtılmasıyla üretilmiştir. Modern bilimde genel geçer olarak bilinen bir gerçek, ilkel atmosferde serbest oksijenin bulunmadığıdır. Evrimsel tarihe ve jeolojik kayıtlara baktığımızda, oksijenin ciddi miktarda atmosfer içerisinde birikiminin, günümüzden 2.4 milyar yıl önce, yani canlılığın başlangıcından ortalama 1.5 milyar yıl sonra oluştuğunu görmekteyiz. Siyanobakterilerin ilkel bakterilerden evrimi sonucunda başlayan fotosentez, atmosfere yoğun miktarda oksijen pompalanmasına ve bugün Büyük Oksijenlenme Olayı olarak bilinen olayın gerçekleşmesine neden olmuştur. Dolayısıyla Miller-Urey Deneyi'ni etkileyecek bir serbest oksijenden söz edemeyiz. İlkel Dünya koşullarında oksijen atomları ve molekülleri elbette ki bulunmaktadır; ancak karbondioksit, sülfür dioksit gibi kimyasalların içerisinde, bileşik halinde bulunuyorlar. Bugün soluduğumuz ve havadaki en yoğun ikinci gaz olan oksijen, söylediğimiz gibi, ancak siyanobakterilerin evrimleşmesinden sonra atmosfere katılmıştır. 

Bir grup bilim insanı, yaptıkları çalışmalar sonucunda bazı kimyasal tepkimeler sırasında az miktarda oksijenin serbest kalabileceğini ve bunun, yaşamın başlangıcındaki aminoasitleri parçalayabileceğini ileri sürdü. Sonrasında, canlılığın başladığı dönemlere ait kayaçlarda bulunan çok az miktarda oksitlenmiş demir kalıntıları, gerçekten de o dönemlerde bir miktar serbest oksijenin bulunabileceği fikrini doğurdu. Tüm bu bilim karşıtı yaygara, bu keşiflere dayanmaktadır. Halbuki bu araştırmaların hiçbirinde, günümüzdekiyle kıyaslanabilecek bir oksijen miktarından bahsedilmemektedir. Bazı araştırmalar, ilkel Dünya koşullarındaki canlılığın cansızlıktan evriminin engellenebilmesi için atmosferin en az %5 oranında oksijenle dolu olması gerektiğini göstermektedir. Ancak kayaçlardan çıkarılan demirin oksitlenmesi ve o dönemdeki kimyasal tepkimelerin olası ürünleri göz önüne alındığında, bu dönemdeki oksijen düzeylerinin %5'in çok altında olduğu görülecektir. Üstelik aynı araştırmalarda, ola ki bu tip bir oksijen birikimi varsa bile bunun yerden çok yüksek olan bölgelerde öbekleneceği gösterilmiştir. Dolayısıyla evet, belki bir miktar serbest oksijen vardır; ancak bu oksijen hem ferrometaller sayesinde tutulabilmektedir, hem de deneyin gösterdiği tepkimeleri etkilemekten çok uzaktır.

Bu noktada yine anlaşılması gereken bir nokta, Miller-Urey Deneyi'nin varsaydığının aksine, yaşamın okyanus tabanlarında başlamış olmasıdır. Bu durumda zaten oksijenlenmenin deney üzerindeki etkisi yok denecek kadar azalmaktadır. 

İddia - 4: Miller-Urey Deneyi'nde sadece sağ elli aminoasitler üretilmiştir. Ancak Dünya'da ve canlılarda ezici bir çoğunlukla sol elli aminoasitler bulunur. Dolayısıyla deney hatalıdır, canlılık doğal süreçlerle başlamış olamaz. 

İlk olarak şu düzenli olarak tekrar edilen yalanı izah edelim: Miller-Urey Deneyi'nde ve sonraki tekrarlarında, homokiral bir çözelti oluşmuştur: yani sol elli ve sağ elli aminoasitler eşit miktarda üretilmiştir. Ne kadar sağ elli aminoasit izomeri oluştuysa, o kadar sol elli izomer oluşmuştur. Bu yine de umduğumuz bir sonuç değildir, evet. Ancak art niyetli bir biçimde sadece sağ elli aminoasitlerin üretildiğini söylemek akıl dışıdır.

Miller-Urey Deneyi'nden sonra yapılan araştırmalar, bu izomer konusuna ışık tutmaktadır. Elbette bu halen araştırılmakta olan bir alandır; ancak şimdiye kadar yapılan bulgular oldukça umut vaadedicidir ve deneyin hatalı olduğuna dair hiçbir iz bulunmamaktadır. Bu sorunu, iki açıdan çözmeyi başardık: İlk olarak, sağ elli aminoasitlerin uygun sıcaklık ve basınçta sol elli aminoasitlere dönüşebileceğinin keşfedildi. İkinci keşif ise, Dünya'yı dövmekte olan kuyrukluyıldızlar ve diğer meteorların içeriğinde sol elli aminoasitlerin bulunuyor olduğu keşfiydi. Bu iki keşif de, NASA'nın gözlemleri ve deneyleri ile doğrulandı. Bu konuyla ilgili bir yazımızı buraya tıklayarak okuyabilirsiniz. Dolayısıyla bu durum, kritik bir sorun olmaktan çıktı. 

Sadece NASA da değil... Shosuke Komo, Hiromi Uchino, Mayu Yoshimura ve Kyoko Tanaka'dan oluşan bir ekibin 2004 yılında yayımladıkları bir makale, Dünya'da neden sol-elli aminoasitlerin baskın olabileceğine dair güçlü bir veri sunmaktaydı: alanin, aspartik asit, arjinin, glutamik asit, glutamin, histidin, lösin, metiyonin, serin, valin, fenilalanin ve triyosinden oluşan 12 aminoasitlik, sol ve sağ elli izomerlerin bir arada bulunacağı bir çözelti oluşturdular. İçerisine daha fazla miktarda asparjin eklediler. Hangi izomer daha fazla eklenecek olursa, diğer aminoasitlerin kiralitesi de o izomere benzeyecek bir hal aldı ve bu tamamen spontane, kendi kendine oldu. Yani eğer ki ortamda belli bir izomer baskınsa, diğer aminoasitlerin izomerleri de o baskınlığa ayak uyduracak şekilde değişmekteydi. Dolayısıyla, belki de aminoasitlerin ilk başlangıcının canlılık için bir önemi yoktur. Çevre şartlarından ötürü belli bir izomerin baskın hale gelmesi, diğer aminoasitlerin de bu kiraliteye uymasını sağlamış olabilir.

Yani aminoasit kiralitesi de Miller-Urey Deneyi için bir tehdit unsuru değildir. Bir soru işaretimiz vardır, evet, ama bu soru işareti deneyin yapısı veya hatalı olması ile ilgili değildir. Neden Dünya'da sol elli aminoasitlerin daha baskın olduğu ile ilgilidir. Bununla ilgili çalışmalar devam etmektedir.

İddia - 5: Miller-Urey Deneyi sonucunda bakteri falan oluşmamıştır. O zaman canlılık kendiliğinden başlamış olamaz.

Bu da inceleyeceğimiz son iddiadır. Bu iddianın hatası, deneyin amacının bile anlaşılmadan, kör bir şekilde bilime saldırılmasıdır. Miller-Urey Deneyi asla canlılık üretimini başaracağı iddiasıyla yapılan bir deney değildir. Miller ve Urey, canlılığın başlangıcına neden olacak organik kimyasalların, inorganik kimyasallardan, tamamen doğal koşullar altında, hiçbir dış müdahale olmaksızın gerçekleşebileceğini göstermek için yapılmıştır. Deney, düzeneği itibariyle zaten canlılığın oluşmasına izin vermemektedir. Fakat deney sonucunda, son derece başarılı bir şekilde, deneyin ana hipotezi doğrulanmıştır: canlılığın temelini oluşturacak organik kimyasallar, inorganik kimyasallardan tamamen doğal tepkime zincirleri sonucunda oluşabilir. 

Canlılığın oluşumuna yönelik araştırmalardan bu yazı dizimiz boyunca zaten bahsetmiştik. Dolayısıyla tekrar etmeye ihtiyaç duymuyoruz, ancak merak edenler buraya, buraya ve buraya tıklayarak ilgili yazıları okuyabilir, videoları izleyebilirler.

Sonuç

Görülebileceği üzere Miller-Urey Deneyi'ne yönelik argümanların hiçbiri, deneyi bırakın yanlışlamaya, zayıflatmaya bile yetmeyecek niteliktedir. Elbette Miller-Urey Deneyi, gerçekte 4.5 milyar yıl önce oluşan koşulları tam olarak modellemekten acizdir. Bu, deneyin sorunu değil, insan bilgisinin bir sorunudur. Gelecekte keşfedeceğimiz yeni gerçekler ve teknolojiler sayesinde bu deneyleri çok daha isabetli hale getirmemiz mümkündür.

Ayrıca bir deneyin eleştirilmesi, popüler bilim sayfaları üzerinden veya internet bloglarından yapılamaz. Eğer ki deneyle ilgili bir eleştiri varsa, hakemli bir dergiye bu eleştiriler, eleştiri sahibinin yapacağı deneyler ve bulgular ile birlikte gönderilir, hakemler tarafından araştırma ve eleştiri metotları incelenir, başka bilim insanları bu araştırmaları inceler, tekrar eder ve ancak ondan sonra yargılara varılır. Sağdan soldan bulunan internet siteleriyle, bilim tarihine yön vermiş ve veren araştırmaları eleştirmeye çalışmak, biraz boydan büyük işe kalkışmak olmaktadır. Bu durum, bilime ve halkın gözünde bilimin değerine de zarar vermekte, bu uğurda ömürlerini harcayan bilim insanlarının çalışmalarına hakaret edilmiş olmaktadır.

Bu deneyin önemi, canlılığın doğal süreçlerle, kendiliğinden başlamış olabileceğine dair ilk yapılan sağlam temelli araştırma olmasıdır. Miller ve Urey'in açtığı yolda ilerleyen binlerce araştırmacı, canlılığın başlangıcına yönelik sır perdesini aralamayı sürdürmektedir. Bu konuda çok önemli yollar alınmıştır ve bu sebeple bilim ve insanlık, Stanley Miller ile Harold Urey'e minnet borçludur.