Yaşamın Başlangıcına Yolculuk

Yıldızlar arasında oluşan kimyasal reaksiyonlar, Dünya’daki yaşamın başlangıcı mı? Eğer öyleyse, evrende hayatın tohumlarının her zaman bu şekilde atılıyor olması da mümkün.

Yaşam nasıl başladı? Nereden geliyoruz? Neden buradayız?

Bunlar, başlangıcını bilmek isteyen bir türün, biz insanların bugüne dek sorduğu en derin sorular. Her ciddi bilim insanının yaptığı gibi başlayacak olursak, cevaba yaklaşmak için öncelikle şu soruyu sormamız gerek; Yaşam Nedir?

Dünya dışı yaşamı inceleyen bilim dalı eksobiyolojiye göre yanıt şöyle; “Darwin’in evrim teorisine bağlı olarak, kendini devam ettirebilen kimyasal bir sistem.” Ya da daha anlaşılır şekliyle; yaşam, kimyasal reaksiyonlarla oluşan ve kendi kendini besleyen bir süreç.

Dünya, 4,5 milyar yıl önce şekillenme aşamasını tamamladığında, üzerinde ne mavi okyanuslar, ne de bitkiler vardı. Lavlarla ve atmosfere yayılan zehirli gazlarla kaplı bu vahşi gezegende yaşamın oluşmaması için her türlü sebep mevcuttu. Güneş bile şimdiki kadar etkili değildi. Karbondioksit ve hidrojen sülfitle kaplı atmosferden içeri sızabilen ışınlar, şimdikiyle kıyaslanınca öyle zayıftı ki kesinlikle bir enerji kaynağı bile sayılamazdı. Gökyüzü kırmızıya çalıyor, okyanuslar farklı içerikleri nedeniyle parlak yeşil tonlarıyla ışıldıyordu. Ay bile çok daha yakındaydı. Bu nedenle Dünya daha hızlı dönüyor, gün uzunluğu 8 ile 10 saat arasında yaşanıyordu. Üstüne bir de ilk 600 milyon yıl boyunca asteroidlerin bombardımanına tutularak sürekli hırpalandı durdu. Asteroidlerin çarpma etkisi öyle şiddetliydi ki bazen okyanuslar buharlaşıyor, geriye sadece bir tortu kalıyordu. Hatta dizonorların sonunu getirdiği düşünülen gök cisimleri bile bu asteroidlerden on kat daha küçüktü. Aşırı zorlu hava koşulları ve toksik yağmurlar da düşünülürse, burada bir canlının yaşaması kesinlikle mümkün değildi. Ama bir şeyler oldu ve cehennemi andıran bu koşullarda bile her şeye rağmen yaşamın ilk kıpırtıları oluştu.

Dünya’nın milyonlarca yıl önceki durumu, bizlere tam bir cehennem ortamı gibi gelebilir. Fakat yaşamın başlangıcını şekillendiren ilk mikroplar için biçilmiş bir kaftan da olabilir. Canlı bir organizmanın şekillenmesi, ancak gereken kimyasal içeriğin mükemmel oranlarda bir araya gelmesiyle mümkün olabiliyor. Bakterilerden insanlara uzanan süreçte, yaşayan tüm organizmalar, aynı kimyasal elementlerden oluştu; hidrojen, oksijen, karbon ve azot. Bu dördü, tüm evrende en sık rastlanan kimyasallar. Fakat sadece doğru şekilde bir araya geldiklerinde yaşamı başlatabiliyorlar. Bu konuda başrolü oynayan karbon ise evrenin hemen her yerine saçılmış durumda. Karbonu bu kadar özel yapan şey, hem kendi içinde hem de diğer elementlerle kurabildiği kimyasal bağların çeşitliliği. İlk olarak 1950’li yıllarda Stanley Miller tarafından ortaya atılan teoriye göre; karbonun, diğer elementlerle bu türden bir kaos gezegeninde bile hayatın yapıtaşı olan amino asitleri oluşturmuş olması mümkün. Miller, laboratuarında yaptığı testler sonucunda benzer bir ortamı yaratmış ve amino asitleri elde etmişti. Amino asitler, protein ve hücreleri şekillendiren ilk basamak. Yani diğer bir tanımıyla; tüm organizmaların yaşamsal fonksiyonlarının başladığı nokta. Yine de sürekli asteroidlerle bombalanan bir gezegende yaşamın kararlı bir şekilde biçimlenmiş ve gelişmiş olması, Miller’ın laboratuarında olduğu kadar kolay değil. Ancak yeni gelişmelerin ışığında, gezegenimizde hayatın 3,8 milyar yıl önce başlamış olabileceği düşünülüyor. Kanıtlar ise Batı Grönland’da bulunan, dünyadaki en eski kaya oluşumundan elde edildi. Buradaki kayalar 3,8 milyar yıl öncesinden beri var. Colorado Üniversitesi jeoloji profesörü Stephen Mojzsis ve ekibi, bölgede yaptıkları araştırmalarda bazı ipuçlarına ulaştılar. Bu tür antik kayalar, milyonlarca yıl boyunca fosilleri barındırıyor. Ama bunca zaman boyunca yoğun ısı ve basınca maruz kaldıkları için fosiller ya ufalanıyor ya da tamamen yok oluyorlar. Yine de eğer oluştularsa kimyasal izlerini takip etmek mümkün. Mojzsis’in kaya örnekleri üzerinde yaptığı araştırmalar, basit organizmaların neredeyse bu kayalarla aynı zamanda meydana geldiğini gösteriyor. Buradan yola çıkan bilim insanları, yaşamın bu kadar erken şekillenmiş olabilmesini bambaşka bir teori ile açıklamaya başladılar. Tıpkı uzayın derinliklerinden Dünya’ya taşınan bir kargo gibi, bu organizmalar da bir gök cismiyle buraya taşınmış olabilir.

Günümüzde bile Dünya’ya yılda ortalama 40.000 asteroid ve kuyrukluyıldız parçası çarpıyor. Bunların bazıları sadece bir toplu iğne başı büyüklüğünde. İşin gerçeği, atmosferde onların kalıntılarını soluyoruz. Bir de evrenin milyarlarca yıl önceki çılgın kaos ortamını düşünürsek, Dünya’ya çarpan bu gök cisimleri çok daha büyüklerdi ve etkileri de kendileriyle doğru orantılı olarak daha dramatikti. Bilim insanları, bu uzay tozlarının yaşam için gereken kimyasalları taşıdığını ispatladılar. Dahası meteorlarda karşılaşılan amino asitler, evrenin zengin içerikleri gezegenlere ulaştırmak konusunda çalıştığını da gösteriyor. İlk olarak 1969 yılında Avustralya’ya çarpan bir meteorda amino asitlerle karşılaşıldığında, bilim dünyası yaşamın başlangıcı konusunda yeni bir model yaratmaya başlamıştı. Günümüze dek yapılan araştırmalarda, meteorlarda rastlanan amino asit çeşidinin 70’in üzerinde olduğu görüldü. Bunların birçoğu canlı hücreleri oluşturan proteinleri meydana getirebilecek olan içerikler. Ağır bombardıman esnasında milyonlarca meteor, Dünya’ya yaşamın ilk tohumlarını taşımış olabilir. Hatta çok daha verimli bir teslimat sistemi daha var; kuyruklu yıldızlar. İlkel Dünya’ya çarpan bazı kuyruklu yıldızlar Everest Dağı büyüklüğündeydi. Sonuçta, teslimatın boyutları ne kadar büyükse, içeriği de o kadar zengin oluyor. Ayrıca bu büyüklükteki gök cisimleri muazzam ölçekte bir çarpışma etkisi yarattığından, barındırdıkları amino asitlerin, darbenin etkisiyle çok daha kompleks bir içerik olan peptitlere dönüştüğü biliniyor. Peptitler, amino asitlerin birbirine bağlanması sonucunda oluşan ve canlı bir organizma olmaya bir adım daha yaklaşmayı temsil eden yapı taşları. Fakat yaşam ihtimaline yaklaşılmış olsa bile, hala DNA yapısını oluşturabilecek düzeyde değiller. İşte buradan sonra, ilk canlı organizmanın şekillendiği o ana dek nasıl bir süreç yaşandığı tam olarak bilinmiyor. Hatta bu öyle zorlu ve anlaşılması güç bir dönüşüm ki, şu ana dek hiç kimse laboratuarında aynı koşulları yaratmayı bile başaramadı.

Milyarlarca yıl önce gezegenimizde bir hayat kıpırtısı başladı. Tek hücreli yaşamla tohumlanan bu basit başlangıç, bir rastlantı eseri oluşabilecek kadar yalındı. Ancak çok önemli bir şey oldu. Kendini adım adım dönüştürerek yok edilemeyecek kadar güçlü kimyasal bir mesaj oluşturdu. Bu mesaj, her bir aktarımda, nesiller boyu gelişti, değişti ve ilk organizmadan bugüne kadar bildiğimiz tüm canlı çeşitliliğini oluşturdu. Mesaj, hayatın sırrıydı. Şimdi o mesajı DNA adını verdiğimiz kimyasal ve biyolojik içeriğimiz olarak tanıyoruz. En son ürünün karmaşıklığını başlangıç noktasıyla kıyaslayınca, birbirine eklenen adımlar dizisi, bir rastlantı mekanizması olmaktan çıkıyor. Bu, gelişigüzel olmayan, birikimli bir süreç. Ancak nasıl başladığını tam anlamıyla bilmiyoruz. Günümüzde yaşamın başlangıcı konusunda kesin olarak kabul gören bir açıklama yok. Yine de bu kıpırtıyı canlandırıp, gelişmesini sağlayan ana faktörün, güneşten gelen enerjinin kullanılmasıyla tetiklenen fotosentez süreci olduğundan eminiz. Bir şekilde mikroplar klorofile evrimleşti ve güneş enerjisini emerek kimyasal reaksiyon başlattılar. Ve böylece sınırsız bir üreme kapasitesi ortaya çıktı. Fotosentez başladığı anda bir daha önüne geçilemeyecek bir yaşam doğmuş oldu. Ardından Dünya yavaş yavaş soğumaya ve bu ilk canlılar için uygun bir yuvaya dönüşmeye başladı. Böylece yeni nesil hücreler, okyanuslara yayıldılar.

Avustralya New South Wales Üniversitesi jeoloji profesörü Martin Van Kranendonk, ülkenin batısında bulunan Strelley Pool bölgesinde 3,5 milyar yıllık geçmişi olan antik kaya oluşumlarını incelediğinde dünyanın en eski mikrobiyal fosilleri ile karşılaştı. Kranendonk’un bulduğu fosiller, stromatolitler adıyla bilinen mavi-yeşil su yosunları. Yosunların sığ sularda veya okyanus diplerinde bulunan bakteri ve mikrop kolonilerince oluşturulduğu tahmin ediliyor. Yani bu bakteriler bir şekilde suyun yüzeyine çıkıp, güneş ışınlarını besin olarak kullanmaya başladılar ve günümüzdeki örnekleri gibi kolonileştiler. Bu bulgular gerçekten muhteşem. Çünkü gezegenimizde yaşamın çok erken başladığını ve çok çabuk geliştiğini gösteriyor. Oxford Üniversitesi’nden paleobiyoloji profesörü Martin Braiser, “Bunlar hücre benzeri oluşumlar. Sonunda biyolojik bir morfolojiyle karşı karşıyayız,” diyor. Kayaların kimyasal içeriği incelendiğinde, ilkel mikropların sülfür sayesinde kimyasal reaksiyona girip, enerji ürettikleri anlaşıldı. Bu durum günümüz sülfür bakterilerinin enerji mekanizmasıyla aynı. Araştırma grubuna başkanlık yapan Brasier, atmosferin o zamanlarda metan, karbondioksit, sülfürdioksit, hidrojen sülfit ve su buharından oluştuğunun altını çiziyor ve ekliyor; “Tüm bunlar bizler için zehirli gazlar. Ancak mikrobiyal yaşam için mükemmel yakıtı oluşturması nedeniyle neredeyse bir cennet ortamıydı.”

Tahminlere göre zaman içinde stromatolitler tüm dünyaya yayıldı. Tabii bu arada fotosentez sonucunda karbondioksitle beslenip, atmosfere oksijen salmaya başladılar. Oksijen ilk olarak okyanuslar tarafından emildi ve suyun altındaki volkanik içerikle birleşince demir oksit parçacıkları oluştu. Belki bu sürece etki eden başka faktörler de vardı ama sonuçta okyanus dibindeki demir, yüzlerce yıl boyunca okside dönüştü. Böylece dünyadaki en değerli mineral depolardan biri oluştu. Oksijenin varlığı her şeyi değiştirdi. Güneş’in zararlı morötesi ışınlarına doğal bir kalkan oldu, gezegenin yüzeyindeki yaşam için uygun ortamı desteklemeye başladı. Bu korunmayla birlikte artık yaşam formları çok daha karmaşık bir yapıya doğru evrim geçirmeye hazır duruma geldiler. Önce çok hücreli organizmalar, ardından balıklar, böcekler, sürüngenler, dinozorlar, ilk primatlar ve insan… Ancak yaşamın başlangıcından itibaren geçen ilk 3 milyon yıl boyunca Dünya’daki tek canlı türü mikroplardı. Bu ufacık organizmalar, tüm gezegeni kontrol ettiler, değiştirdiler ve yaşanabilecek bir eve dönüştürdüler. Onlar olmadan, bildiğimiz anlamda çok hücreli bir yaşam da asla var olamazdı.

Strelley Pool fosillerinden daha eski bir yaşam kırıntısına asla rastlayamayabiliriz. Çünkü bu eski kayalar aşırı kavrulmuş oldukları için, bilinmeyen zamanlardan günümüze gerçek hücre kalıntılarını aktarmak için iyi bir koruma sistemi içermiyor olabilirler. Onlardan sadece mikrobiyal hayata dair ipuçlarını elde edebiliyoruz. Günümüz bilim insanlarının bazıları, ilk hücreden bu yana hayatın şekillenme aşamalarını oluşturmak için farklı bir yaklaşım sergiliyorlar. Laboratuar ortamında yaşamın evrelerinin yeniden canlandırıldığı bu yöntem, 1920’li yıllarda ortaya atılmış olan bir fikre dayanıyor: İlk organizmalar, organik moleküllerin oluşturduğu “ilksel çorbadan” meydana gelmiş olabilir. Stanley Miller’ın kendi laboratuarında yaptığı deney de tamamen bu fikir üzerinden şekillenmişti. Cambridge Üniversitesi Moleküler Biyoloji Laboratuarı başkanı Dr. Philipp Holliger, “Yaşamın başlangıcı Büyük Patlama değildi,” diyor. “Bu, başlangıçtan ziyade bir dönüşümdü. Yaşam, gri bölgeler oluşup, bir şeyler daha canlı duruma gelebildiklerinde başlamış oldu.” Fakat eğer durum böyleyse ve ilk organizmalar ilksel çorbadan oluşmaya başladıysa, içerik nasıl belirlendi?