Hayatın yedi sütunu- Canlı ve Ölü arasındaki çizgi nerededir?

26.10.2014 20:36:54
A+ A-

Okuyacağınız yazı, 2002 yılında Science dergisinde çıkmış bir denemenin tarafımca Türkçe'ye çevrilmiş halidir. Yaşamın biyolojik neliği üzerine sorgulama yapan, bildiğim en zihin açıcı yazılardan biriydi, zevkle okumanızı diliyorum. Anlamadığınız noktaları sorarsanız açıklamaya çalışırım.

Hayatın tanımı nedir?

Bilimci seçkinlerin bu soruyu cevaplamaya uğraşan bir konferansını hatırlıyorum. Bir enzim(biyolojik organizmadaki kimyasal olayları hızlandıran, genellikle o organizma tarafından üretilen, biyolojik aracılar-ÇN) canlı mıdır? Bir virüs canlı mıdır? Bir hücre canlı mıdır? Birkaç saat boyunca hayatı bir cümlede tanımlayıveren iddialı balonların ortaya saçılmasından, ardından bu balonların eş kat’ilik ile patlatılmasından sonra, elde bir cevap varmış gibi görünüyordu: “Üreme yetisi, hayatın olmazsa olmaz niteliği budur,”dedi bilimin büyükbaşlarından biri. Herkes, hayatın esasının üreme kabiliyeti olduğuyla hemfikir kafa salladı, ta ki, hafifçe bir ses duyulana kadar. “O halde bir tavşan ölüdür. İki tavşan –bir erkek ve bir dişi- canlıdır, ancak ikisi de yalnızken ölüdür.” O noktada, hepimiz herkesin hayatın ne olduğunu bildiğine, ancak hayatın basit bir tanımının olmadığına ikna olduk.

Meleklerin bile adım atmaya korktuğu o yere zorla ve aceleyle atılıverseydim, şunu öne sürerdim “yaşayan bir organizma, metabolik reaksiyonları gerçekleştirebilen, kendini yaralanmaya karşı koruyabilen, uyarana cevap verebilen ve üreme söz konusu olduğunda en azından bir partner olma kapasitesine sahip düzenli bir birliktir.” Ama bu kadar özet bir tanımla tatmin olamam. Ancak, daha geniş kapsamlı fikirlerimi ortaya koymama müsaade edilirse, bildiğimiz anlamda yaşamın üzerine oturduğu esas sütunları tanımlamam mümkün olabilir. “Sütunlar” ile, canlı bir sistemin işlediği olmazsa olmaz prensipleri –Termodinamik ve kinetik- kastediyorum. Günümüzde diğer galaksilerdeki yaşamı keşfetmeye ve hayatı yapay sistemlerde yeniden üretmeye olan mevcut ilgi, bu sütunları, işleyiş şekillerini ve yaşam için neden olmazsa olmaz olduklarını izah etmenin iyi olacağını gösteriyor. Bu denemede prensipleri uygulayabileceğimiz başka mekanizmaların da olabileceğini ortaya atma hakkımı saklı tutarak, bu prensiplerin Dünya üzerindeki yaşama uygulandığı özgül mekanizmalara değineceğim. Eğer antik Yunanda olsaydım, ilerde berraklaşacak sebeplerden ötürü, PICERAS adını vereceğim bir hayat tanrıçası yaratırdım.

Hayatın birinci sütunu, Programdır.

Program derken, canlı sistemin zaman içinde varolmaya devam ettiği süre boyunca hem muhtevasının kendisini hem de muhtevalar arası ilişkilerin nasıl işlediğini açıklayan organize bir planı kastediyorum. Dünya üzerinde gözlemlediğimiz canlı sistemler için bu program dünya organizmalarının genlerini kodlayan, küçük değişimlerle nesilden nesile kopyalanan, ancak genel planı değişmeyen DNA tarafından tatbik edilir. Genler ise, canlı sistemlerdeki tepkimeleri uygulayan kimyasalları –proteinler, nükleik asitler vs.- kodlar. Dünya üzerinde yaşam için programın özetlendiği ve korunduğu şey DNA’dır.

 

Hayatın ikinci sütunu Doğaçlamadır.

Çünkü canlı bir sistem kaçınılmaz olarak içinde yaşadığı daha geniş evrenin küçük bir parçası olacaktır, çevresinin tüm değişikliklerini ve iniş çıkışlarını kontrol edemeyecektir, bu yüzden programını değiştirmek için bazı yollara sahip olmalıdır. Örneğin, sıcak bir dönem bir buzul çağına dönüşür de program daha az verimli hale gelirse, sistem hayatta kalmak için programını değiştirmek zorunda kalacaktır. Halihazırda var olan canlı sistemlerde bu değişimlere karşı programların karşıya kalınacak yeni çevresel zorluklar için optimize edilmesini sağlayan bir mutasyon artı seçilim süreci yoluyla erişilir.

 

Hayatın sütunlarından üçüncüsü, Bölümlenmedir.

Canlı saydığımız tüm organizmalar belli bir hacimle sınırlandırılmışlardır, etrafları zar ya da deri dediğimiz, muhtevayı belirlenmiş hacmin içerisinde tutan ve –zehirli ve cansızlaştırıcı-  istenmeyen kimyasalları dışarıda tutan bir yüzey ile çevrilmiştir. Üstelik organizmalar büyüdükçe, büyük organizmanın belli fonksiyonları merkezileştirmek ve özelleştirmek için, daha küçük bölümlere ayrılırlar ki bu bölümlere hücre (ya da, hücre grubunu ifade eden, organ) deriz. Bölümlenmenin sebebi, yaşamın kendi muhtevasının, canlı sistemin substrat ve enzimlerinin, tepkime kinetiklerine bağımlı olmasıdır. Bu kinetikler de, muhtevanın yoğunluğuna bağımlıdır. Bütün kimyasallar seyreltilmeden önceki kadar aktif kalsalar dahi, bir hücrenin yalnızca içeriğinin seyreltilmesi,  içeriğin yoğunluğunun azalmasından dolayı onu öldürür. Bu yüzden, yaşayan organizmanın iç dünyasının yoğunluklarını ve düzenlenişini sürdürebilmek ve dışarıdan koruma sağlamak için bir muhafaza olmazsa olmazdır.

Hayatın dördüncü sütunu Enerjidir.

Bildiğimiz şekliyle yaşam, hareketi içerir –kimyasalların, bedenin ve bedenin parçalarının-  ve net harekete sahip bir sistem, kimyasal olarak dengede olamaz. Açık ve bu durumda tüketici bir sistem olmak zorundadır. Hücrenin içinde bir çok kimyasal reaksiyon devam etmektedir ve çevreden moleküller gelmektedir –Oksijen, Karbondioksit, metaller vs. Organizma’nın sistemi tasarrufludur; organizmanın yaşamı boyunca bir çok kimyasal geri dönüştürülür (örneğin karbondioksit, fotosentez ile tüketilir ve sistemdeki yakma –oksidasyon- tepkimeleri ile yeniden üretilir) ancak, bunlar aslında canlı sisteme dışarıdan giriş yaparlar, o yüzden termodinamikçiler sistemi “açık sistem” olarak tanımlamaktadır. Bir çok reaksiyonun oluşumu ve entropi’nin arttığı gerçeği  (mekanik benzetmesi sürtünme olabilir) sebebiyle, sistemin devamlılığını sağlamak için bir telâfi olmalıdır ve bu telâfi devamlı bir enerji kaynağı gerektirir. Dünya’nın “canlıküre”sinin temel enerji kaynağı Güneştir – Gerçi dünyadaki yaşam Dünyanın iç sıcaklığı gibi kaynaklardan da az miktarda enerji almaktadır- bu da demektir ki, sistem, entropi değişimlerini telafi etmek için ek Güneş enerjisine sahip olduğu sürece kimyasalları akıllıca birbirine dönüştürerek sonsuza kadar sürebilir.

Beşinci sütun Yenilenmedir.

Çünkü bir muhafazanın içindeki katalizör (enzimler) ve kimyasallar (metabolitler)den oluşan bir sistem sürekli olarak tepkime halindedir, kaçınılmaz olarak bir takım termodinamik kayıplarla ilişkilenecektir. Bu kayıplar programın kinetiğini menfaatine aykırı biçimde etkileyeceği için, bu kayıpları telâfi etmek için de bir plan olmalıdır, bu plan bir yenilenme sistemidir. Bu tür bir yenilenme sistemi kimyasalların kendiliğinden (difüzyonla)  ya da aktif olarak (aktif transportla) canlı organizmaya taşınmasıdır. Örneğin, karbondioksit ve onun ürünleri kimyasallardaki kaçınılmaz kayıpları yerine koymaktadır. Yenilenme için başka bir sistem de eskimeye ve aşınmaya maruz kalan yaşayan sistemin bileşenlerinin sürekli yeniden yapılmasıdır. Örneğin, normal bir insanın kalp kası dakikada 60 defa çarpar –saatte 3600, yılda 1.314.000, yaşam boyu 91.980.000 defa. Bu kadar kullanımdan sonra tükenmeyecek ve çökmeyecek hiçbir insan yapımı materyal bulunmamıştır, yapay kalplerin bu kadar kısa kullanım ömürlerinin olmasının nedeni de budur. Ancak canlı sistem, kalp kası proteinlerini, bozulmaya uğradıkça sürekli olarak yeniden üretir ve yerine koyar; vücut bunu diğer tüm bileşenleri için yapar –akciğer kesecikleri, böbrek proteinleri, beyin sinapsları için vs.

Canlı sistemin yenilenmesi için farklı yollar vardır. Proteinlerinin ve vücut bileşenlerinin sürekli yeniden üretimi bütünüyle mükemmel değildir, böylelikle kısa vadede her yenilenme için ortaya çıkan küçük kayıplar uzun vadede tüm süreçler için büyük bir kayıp haline gelir, bu da “yaşlanma” dediğimiz şeyi oluşturur. Sonuçta canlı sistemler, en azından bildiklerimiz, yenilenme sürecini mükemmelleştirmek için kurnaz bir yöntem kullanırlar- yeniden başlarlar. Yeniden başlamak Escherichia coli örneğinde hücre bölünmesi şeklinde ya da Homo sapiens bebeğinin doğumu şeklinde olabilir. Yeni bir nesil gelir, bebek sıfırdan başlar, bütün kimyasal içerikler, programlar ve diğer bileşenler sürekli işleyen ve tüketen (metabolize eden) sistemin kaçınılmaz tükenişini düzeltmek için başa döner.

Altıncı sütun Uyumluluktur.

Doğaçlama, uyumluluğun bir formudur, ancak canlı bir organizmanın karşılaşmak zorunda olduğu çevresel tehlikelerin çoğu için çok yavaştır. Örneğin, elini ateşe sokan bir insan evrimsel olarak elenebilecek acılı bir tecrübeye sahip olur-ancak kişinin bundan sonra da uygun bir şekilde yaşayabilmesi için elini hemen çekmesi gerekir. Acıya karşı bu davranışsal tepki yaşamı sürdürmek için olmazsa olmazdır ve canlı sistemlerin adına “geribildirim” dediğimiz esas yanıtlarından biridir. Vücudumuz besin (enerji kaynaklarının) azlığına açlık ile tepki verir, açlık bizi yeni besin aramaya iter ve daha sonra geribildirimimiz iştah kaybı ve az yeme yoluyla aşırı (tokluktan öteyi yani) besin alımını engeller. Çıplak ayakla uzun mesafeler yürümek kişinin ayağında nasır oluşmasına ya da ayakları korumak için ayakkabı almasına sebep olarak ayakları korur. Uyumluluğun bu davranışsal tezahürleri, moleküler düzeyde geribildirim ve ileri bildirimin gelişimi ile hızlı değişen ortamlarda yaşamı sürdürmeyi sağlayan canlı sistemlerin yanıtlarıdır. Uyumluluk tartışmaya açık şekilde doğaçlamayı (2 numaralı sütun) içerebilir, ancak doğaçlama esas programı değiştirmek için bir yanıttır, ancak uyumluluk (6 numaralı sütun) programın bir parçası olan davranışsal bir tepkidir. Tıpkı bizim Dünya bağımlı sistemimizde bu gerekliliklerin farklı mekanizmalar tarafından yürütülmesi gibi, inanıyorum ki yeni geliştirilen ya da yeni keşfedilen herhangi bir sistemde farklı mekanizmalar tarafından yürütülen farklı konseptler olacaklardır.

Sonuç olarak ancak nihai olmayarak yedinci sütun İnzivadır.

İnziva ile, bu bağlamda, evrenimizin sosyal dünyasında mahremiyet gibi bir şeyi anlatmaya çalışıyorum. Aynı anda bir çok reaksiyonun olup bittiği metabolize edici bir sistem için 1 numaralı yolaktaki (yolak: canlıdaki biyokimyasal süreçlerin izlediği adımlara verilen genel ad. ÇN) (A→B→C→D örneğin) kimyasalların, 2 numaralı yolaktaki (R→S→T→U) katalizörler tarafından metabolize edilmesini önlemek esastır. Bizim canlı sistemimiz bunu yaşamın kritik bir özelliği vasıtasıyla gerçekleştirmektedir –enzimlerin yalnızca dizayn edildikleri moleküller üzerinde çalışma özgüllüğüne sahip olması ve diğer yolaklardaki çeşitli moleküllerle çakışarak karışmaması. Bir anlamda, bu özellik iletken bir telin başka bir telle temas sonucu kısa devre yapmasını engellemek için yalıtılmasına benzer. Biyolojik sistemin inzivası mutlak değildir. Geribildirim ve ileri bildirim mesajları ile kesintiye uğratılabilir, ama yalnızca özel olarak düzenlenmiş yollara sahip mesajlar alınabilir. DNA ve RNA ilişkilerinde de özgüllük vardır. Yaşayan hücrenin küçücük hacminde binlerce tepkimenin yüksek verimlilikle gerçekleşmesini ve bu sırada çevresel değişikliklere uygun yanıtların verilmesini sağlayan seçilmiş sinyalleri almayı sağlayan şey yolakların inzivasıdır.

Yaşamın bu yedi sütunu –Program, Doğaçlama, Bölümlenme, Enerji, Yenilenme, Uyumluluk, İnziva, Kısaca PUDİBEY- (orijinal metinde: P(rogram), I(mprovisation), C(ompartmentalization), E(nergy), R(egeneration),A(daptability), S(eclusion), PICERAS,) canlı bir sistemin üzerine yerleştiği esas prensiplerdir. Daha ileri inceleme, Dünya üzerindeki yaşamın bu prensipleri uygulamış olduğunu ortaya koyar. Ancak bu mekanizmalar mükemmel olmayabilir ve geliştirilmesi mümkündür. Örneğin, Dünya’da kullanılan yenilenme sistemi belirli herhangi bir kişi için mükemmel değildir ve bu yüzden bir “yeniden başlangıç”a ihtiyaç duyar. Bu mekanizma, programın gelecek nesilde devamının sağlanması için bir kalıtım yöntemine muhtaçtır. Proteinlerin, hormonların ve hücrelerin daha iyi bir geribildirim sistemine sahip olduğunu böylelikle yıllarla birlikte oluşan aşamalı yıkılmanın sürekli olarak geribildirimle düzeltildiğini düşünün. O durumda, yeniden başlama ihtiyacı ortadan kalkardı. Bu da şimdiki sistemin ölüm ve kalıtım ihtiyaçlarını ortadan kaldırırdı. Bu aynı zamanda tek bir kişinin yaşlanmadan sonsuza kadar yaşayabileceği anlamına da gelirdi. Ancak yeni bir problem ortaya çıkardı, çünkü yeniden başlangıç (ölüm ve doğum) doğaçlama için (DNA da mutasyonlar) bir fırsat sunmaktadır ve bu durumda bu sütunun, aynı avantaja sahip olmak adına yeni bir mekanizmayla yer değiştirmesi gerekirdi.

 

Böyle ikilemler bizi başka bir hakikatle de karşı karşıya getiriyor. Günümüzde, mutasyon ve seleksiyonun (güçlü olanın yaşaması ilkesi) evrimsel zamanda çalıştığı yolların Homo sapiens’e artık işlemediği görülmektedir. Biz artık şefkatli ve daha az talepkar hale geldik. Belki de daha yeni bir yaklaşım –daha uzun yaşam ve Süleyman bilgeliğine sahip kişilerden oluşmuş bir yüce konsey tarafından programda yapılacak planlı değişimler ile- ilkel güçlü olanın yaşaması senaryosunun yerini doldurabilir. Doğaçlamanın yüzyıllardır bize çok iyi hizmet eden mevcut mekanizmasında böyle şiddetli değişimleri ille de savunuyor değilim, ama yalnızca sütunları koruduğumuz sürece bu tarz mekanizmaları değiştirme ihtimalimizin olduğuna dikkati çekmekteyim. Hayatın yedi temelinin listelenmesi yapılmakta olan araştırmaların amaçları ve tedavi edici yaklaşımları açısından da daha farklı düşünmemize olanak sağlamıştır. Örneğin, uyumluluk kompleksi, içinde daha iyi mekanizmaların icat edilebileceği bir sütundur, bunu da olasılıkla gerçek canlı sistemlerde daha etkin bir şekillerde çalışmalarını sağlamak amacıyla zaten var olan mekanizmaları ayarlayarak erişebiliriz. Örneğin göz, dışarıdan gelen ışığa on üssü katlarına kadar (1010) uyum sağlayabilecek bir aralığa sahiptir, bunun yanında insan vücudunun diğer organları çok daha düşük aralıklara sahiptir. Belki de, akciğerler, böbrekler ya da dalak gibi diğer organlar daha büyük düzenleyici konsantrasyonlarında çalışabilecek şekilde geliştirilebilir ve yaşlanmadan daha az zarar görecek hale gelebilirler.

 

Böylece, PUDİBEY prensipleri canlı sistemin çalışması için zorunlu gibi görünmektedir. Bu tarz bir sisteme erişmek için gerekli mekanizmalar termodinamik ve kinetik gereklilikleri karşıladıkları sürece çeşitlilik gösterebilirler. Varolan tek örneğimiz, Dünyadaki yaşam, nasıl yapılabileceğini göstermektedir. Daha farklı ve istikrarlı bir mekanizma grubunun bir çıktı olarak hayatı ortaya çıkaracak bir model oluşturup oluşturamayacağını görmek ilginç olacak.

 

YORUM YAZ
Yorumunuzu girmek için sisteme giriş yapmalısınız.
Eğer üye değilseniz üye olunuz.