Bir taş ile bir yaprağı yan yana koyalım.
Taş büyümez.
Beslenmez.
Kendini onarmaz.
Yaprak ise bir zamanlar ağacın çalışan bir parçasıydı. Hücreleri vardı. Su ve maddeler taşıyordu. Işıktan yararlanarak kimyasal süreçlere katılıyordu.
İlk bakışta aralarındaki fark çok büyük görünüyor.
Ama ikisini yeterince küçültürsek tanıdık şeylerle karşılaşırız.
Karbon.
Oksijen.
Hidrojen.
Azot.
Kalsiyum.
Demir.
Başka elementler.
Canlıların kullandığı atomlar için ayrı bir periyodik tablo yoktur.
O halde soru daha da ilginç hale gelir:
Canlı madde ile cansız madde arasında ne fark var?
“Canlılık atomu” yoktur
Bir hücreyi oluşturan atomlardan birini alalım.
Karbon atomu olsun.
Çekirdeğinde altı proton vardır.
Bu karbon bir hücrenin içindeyken de altı protonludur.
Atmosferdeki karbondioksitin içindeyken de.
Bir kayanın içindeki karbon bileşiğinde bulunurken de.
Atom canlıya girdiğinde özel bir canlılık özelliği kazanmaz.
Aynı şey hidrojen için geçerlidir.
Oksijen için.
Azot için.
Demir için.
Dolayısıyla yaşamı:
“Canlıların içinde bulunan özel bir madde”
ile açıklayamayız.
Canlılık, belirli bir element değildir.
Eskiden başka türlü düşünülüyordu
Canlı ile cansız arasındaki fark o kadar büyük görünüyordu ki uzun süre canlıların içinde özel bir yaşam gücü bulunduğu düşünüldü.
Buna genel olarak vitalizm denir.
Bu düşüncenin farklı biçimleri vardı ama ortak fikir kabaca şuydu:
Canlı maddeyi cansız maddeden ayıran, sıradan fizik ve kimyanın dışında özel bir yaşamsal ilke bulunmalıdır.
Bugün biyoloji böyle bir özel yaşam maddesine ihtiyaç duymuyor.
Canlılarda gerçekleşen süreçleri fiziksel ve kimyasal süreçlerle inceleyebiliyoruz.
Ama bundan şu sonucu da çıkarmamak gerekir:
“Öyleyse canlı ile taş arasında hiçbir fark yok.”
Elbette fark var.
Sorun farkın nerede olduğunu doğru sormaktır.
Aynı parçalar, farklı örgütlenme
Bir masa üzerinde şunları topladığımızı düşünelim:
karbon,
oksijen,
hidrojen,
azot,
fosfor,
kükürt,
demir,
kalsiyum
ve insan bedeninde bulunan başka elementler.
Doğru miktarlarını bile ayarlasak önümüzde bir insan oluşmaz.
Hatta bir hücre bile oluşmaz.
Çünkü eksik olan yalnızca başka bir madde değildir.
Maddelerin nasıl düzenlendiği ve birbirleriyle hangi ilişkileri kurduğu eksiktir.
Bunu önceki derslerde de gördük.
Grafit ile elmasın ikisinde de karbon vardır.
Ama karbon atomlarının örgütlenmesi farklıdır.
Sonuçta farklı maddeler ortaya çıkar.
Canlılıkta ise örgütlenme çok daha karmaşık bir düzeye ulaşır.
Hücre neden önemli?
Bugün bildiğimiz bütün hücresel yaşam biçimleri hücrelerden oluşur.
Bazı canlılar tek bir hücredir.
Bazıları milyarlarca hücreden oluşur.
Hücreyi yalnızca küçük bir torba gibi düşünmemek gerekir.
Hücrenin bir sınırı vardır.
İçinde çok sayıda kimyasal tepkime gerçekleşir.
Madde alınır.
Madde dışarı verilir.
Enerji dönüştürülür.
Moleküller üretilir.
Bazı moleküller parçalanır.
Hasarlar belirli ölçülerde onarılır.
Bilgi aktarılır.
Hücre bu nedenle yalnızca belirli maddelerin bulunduğu bir kap değildir.
Sürekli çalışan bir süreçler düzenidir.
Canlının sınırı neden önemlidir?
Bir hücrenin çevresinde hücre zarı bulunur.
Bu zar içerisi ile dışarısı arasında bir sınır oluşturur.
Ama duvar gibi tamamen kapalı değildir.
Bazı maddeler içeri girer.
Bazıları dışarı çıkar.
Hücre hangi maddelerin hangi koşullarda geçebileceğini çeşitli mekanizmalarla düzenleyebilir.
Burada canlılığın ilginç özelliklerinden biri ortaya çıkar:
Canlı çevresinden ayrıdır ama çevresinden kopuk değildir.
Bu ayrım çok önemlidir.
Tamamen kapalı olsaydı madde ve enerji alışverişi yapamazdı.
Hiç sınırı olmasaydı kendi iç düzenini sürdüremezdi.
Yaşam, bir bakıma bu iki durum arasındaki sürekli ilişkinin içinde gerçekleşir.
Canlı madde sürekli değişir
Bir taş yıllarca benzer biçimde durabilir.
Canlı ise aynı kalabilmek için sürekli değişmek zorundadır.
Bu ilk bakışta çelişkili görünür.
Ama bedenimizi düşünelim.
Su alıyoruz.
Besin alıyoruz.
Oksijen alıyoruz.
Karbondioksit çıkarıyoruz.
Atık çıkarıyoruz.
Hücrelerimiz moleküller üretiyor.
Başka molekülleri parçalıyor.
Proteinler zaman içinde yenileniyor.
Hücreler ölüyor.
Yeni hücreler oluşuyor.
Yani canlılığın devamı, maddelerin hiç değişmemesine bağlı değildir.
Tam tersine:
Canlı yapı, sürekli madde ve enerji alışverişi yaparak kendi örgütlenmesini sürdürür.
Metabolizma nedir?
Canlıların içinde gerçekleşen bütün kimyasal tepkimelerin düzenine genel olarak metabolizma denir.
Bir molekül parçalanabilir.
Enerji açığa çıkabilir.
Bu enerji başka bir molekülün kurulmasında kullanılabilir.
Besin maddeleri dönüştürülebilir.
Yeni hücresel yapılar üretilebilir.
Metabolizma yalnızca “yemek yemek” değildir.
Bir bakterinin de metabolizması vardır.
Bir bitkinin de.
Bir insanın da.
Üstelik bütün canlılar aynı enerji kaynağını veya aynı kimyasal yolları kullanmaz.
Bazıları ışık enerjisinden yararlanır.
Bazıları çevredeki kimyasal maddelerin dönüşümlerinden enerji elde eder.
Yaşamın yolları çeşitlidir.
Enerji canlılığın içine konmuş özel bir güç değildir
Burada “enerji” kelimesine dikkat etmek gerekiyor.
Gündelik ve spiritüel dilde enerji çoğu zaman belirsiz bir yaşam gücü gibi kullanılır.
“Enerjisi yüksek insan.”
“Evrensel enerji.”
“Canlılık enerjisi.”
Fizikte ve biyolojide enerji bundan farklı, ölçülebilir bir kavramdır.
Canlılar enerji yaratmaz.
Enerjiyi bir biçimden başka biçimlere dönüştürürler.
Bir bitki ışık enerjisinden yararlanabilir.
Bir insan yiyeceklerdeki kimyasal enerjiyi metabolik süreçlere katabilir.
Kas çalışması.
Sinirsel faaliyet.
Molekül üretimi.
Vücut sıcaklığının sürdürülmesi.
Bütün bunlar enerji dönüşümleri gerektirir.
Dolayısıyla canlılığın özel bir “hayat enerjisi”ne ihtiyacı yoktur.
Canlılık enerji dönüşümlerini örgütleyen maddi bir süreçtir.
Canlı kendi düzenini nasıl korur?
Bir hücreyi dışarıdan tamamen kendi haline bıraktığımızda iç düzeni sonsuza kadar sürmez.
Moleküller bozulur.
Kimyasal dengeler değişir.
Yapılar dağılabilir.
Canlı sistemler ise enerji kullanarak belirli koşulları belli sınırlar içinde tutmaya çalışır.
İnsan bedeninde sıcaklığın belirli aralıkta tutulması buna örnektir.
Kan şekeri düzenlenir.
Su ve iyon dengeleri düzenlenir.
Hücrelerin içindeki asitlik belirli sınırlar içinde tutulur.
Bu genel özelliğe homeostaz denir.
Ama homeostaz “hiç değişmemek” değildir.
Tam tersine:
Sürekli değişen koşullar altında belirli ilişkileri sürdürebilmektir.
Bir buzdolabı da düzenini koruyor; canlı mı?
Burada güzel bir sorun çıkar.
Buzdolabı da iç sıcaklığını belli sınırlar içinde tutabilir.
Termostat çalışır.
Enerji kullanır.
Çevreyle ısı alışverişi yapar.
O halde buzdolabı canlı mıdır?
Hayır.
Bu bize tek bir özelliğin yaşamı tanımlamaya yetmediğini gösterir.
Enerji kullanmak tek başına yetmez.
Düzenini korumak tek başına yetmez.
Hareket etmek tek başına yetmez.
Büyümek bile tek başına yetmez.
Kristaller de büyüyebilir.
Ateş yayılabilir ve enerji kullanır.
Ama bunlara canlı demeyiz.
Canlılık, tek bir özelliğin değil, birlikte çalışan birçok özelliğin oluşturduğu bir örgütlenme biçimidir.
Üreme şart mı?
Canlıların önemli özelliklerinden biri kendilerine benzer yeni yapılar üretebilmeleridir.
Bakteriler bölünebilir.
Bitkiler çoğalabilir.
Hayvanlar üreyebilir.
Ama burada yine tanımı dikkatli yapmak gerekir.
Bir insan kısır olabilir.
Yine de canlıdır.
Bir işçi karınca üremeyebilir.
Yine de canlıdır.
Dolayısıyla tek bir bireyin mutlaka üremesi canlılığın zorunlu ölçütü değildir.
Üreme daha çok yaşam soylarının devamı açısından önemlidir.
Ve burada başka bir özellik ortaya çıkar:
kalıtsal bilgi.
Hücre geçmişinden bir şey devralır
Canlıların oluşması her nesilde sıfırdan başlamaz.
Hücreler daha önceki hücrelerden gelir.
DNA gibi moleküller aracılığıyla kalıtsal bilgi aktarılır.
Bu bilgi kusursuz biçimde hiç değişmeden kopyalanmaz.
Değişiklikler ortaya çıkabilir.
Bazıları kalıtsal olabilir.
Popülasyonlar boyunca bu farklılıklar doğal seçilim ve başka evrimsel süreçlerle değişebilir.
Böylece canlılık yalnızca kendisini sürdürmez.
Nesiller boyunca değişebilir.
Bu, cansız maddeden önemli ayrımlardan biridir.
Bir kaya milyonlarca yıl değişebilir.
Ama kaya popülasyonları kalıtım ve doğal seçilim yoluyla evrimleşmez.
Yaşamı tek birey üzerinden düşünmek yetmez
Bir hücreye baktığımızda metabolizmayı görürüz.
Sınırı görürüz.
Kendini düzenlemeyi görürüz.
Ama yaşamın çok önemli başka bir özelliği yalnızca tek hücrenin içinde görünmez.
Evrim.
Canlı popülasyonları nesiller boyunca değişebilir.
Kalıtsal farklılıklar oluşur.
Bazı farklılıklar belirli çevre koşullarında daha fazla aktarılabilir.
Yeni özellikler yayılabilir.
Soylar ayrılabilir.
Yeni türler ortaya çıkabilir.
Bu yüzden yaşamı anlamak için yalnızca:
“Bu nesne canlı mı?”
diye sormak yetmez.
Şunu da sormamız gerekir:
Bu yapı, kendisini kopyalayan ve nesiller boyunca değişebilen bir sistemin parçası mı?
Peki virüs canlı mı?
İşte sınırların bulanıklaştığı yerlerden biri.
Virüsler genetik bilgi taşır.
Mutasyona uğrar.
Evrimleşir.
Yeni kopyaları oluşabilir.
Ama bunu kendi başlarına yapamazlar.
Bir hücrenin mekanizmalarını kullanmaları gerekir.
Kendi başlarına çalışan hücresel metabolizmaları yoktur.
Bu yüzden virüslerin canlı olup olmadığı, kullandığımız canlılık tanımına göre tartışmalı hale gelebilir.
Bu tartışma bize önemli bir şey öğretir:
Doğanın bizim kategorilerimize kusursuz biçimde uyması gerekmez.
“Canlı” ve “cansız” ayrımı yararlıdır.
Ama sınırın her yerde bıçakla kesilmiş kadar kesin olması zorunlu değildir.
Ateş neden canlı değil?
Ateş de ilginçtir.
Enerji kullanır.
Yayılır.
Büyüyebilir.
Yeni ateşler başlatabilir.
Hatta oksijen ve yakıt olmadan devam edemez.
Bunlar yüzeysel olarak canlılığı çağrıştırabilir.
Ama ateşin kalıtsal bilgi taşıyan, kendi yapısını bu bilgi üzerinden yeniden üreten hücresel bir örgütlenmesi yoktur.
Nesiller boyunca biyolojik evrim geçiren bir soy oluşturmaz.
Bu yüzden bazı özellikleri canlılara benzese de canlı olarak sınıflandırmayız.
Bu örnek yine aynı şeyi gösterir:
Yaşam tek bir özellik değildir.
Canlılığın içinde cansız madde var mı?
Evet.
Bedenimizdeki su canlı değildir.
Tek başına bir protein molekülüne canlı demeyiz.
DNA molekülü tek başına canlı değildir.
Hücre zarındaki bir yağ molekülü canlı değildir.
Ama bütün bu cansız bileşenler belirli bir örgütlenme içinde canlı bir hücrenin parçaları olabilir.
Burada çok önemli bir durum ortaya çıkar.
Canlı, canlı parçalardan yapılmak zorunda değildir.
Canlılık daha düşük ölçeklerde hazır halde bulunup sonra birleştirilen bir özellik değildir.
Tek bir karbon atomunda canlılık yoktur.
Tek bir su molekülünde yoktur.
Tek bir proteinde de yoktur.
Belirli ilişkiler kurulunca yeni bir düzey ortaya çıkar.
Buna “ortaya çıkış” diyebiliriz
Birçok küçük parçanın belirli ilişkiler içinde oluşturduğu daha büyük yapıda, tek tek parçalarda bulunmayan özellikler ortaya çıkabilir.
Buna genel olarak belirme ya da ortaya çıkış denir.
Suyun akışkanlığını tek bir su molekülünün içinde küçük bir akışkanlık olarak bulamayız.
Çok sayıda molekülün ilişkisiyle makroskopik özellik ortaya çıkar.
Canlılıkta da benzer bir düşünce önemlidir.
Atomların hiçbiri canlı değildir.
Birçok molekül tek başına canlı değildir.
Ama bunların çok özel bir örgütlenmesi:
sınır kurabilir,
metabolizma sürdürebilir,
kendini onarabilir,
bilgi aktarabilir,
çoğalabilen sistemler oluşturabilir
ve evrimleşebilir.
Canlılık parçaların üzerine sonradan eklenmiş görünmez bir madde değil, belirli bir örgütlenme düzeyinde ortaya çıkan süreçler bütünüdür.
Ama “sadece atomlardan ibaretiz” demek de yetmez
Burada ters yöndeki basitleştirmeden de kaçınmalıyız.
“Canlılar atomlardan yapılmıştır.”
Doğru.
“Öyleyse bir insanı anlamak için atomlarını bilmek yeterlidir.”
Yanlış.
Bir kitabın mürekkep ve kâğıttan yapılmış olması, kitabın ne söylediğini yalnızca kâğıdın kimyasını inceleyerek anlayabileceğimiz anlamına gelmez.
Aynı şekilde insanın maddi olması, bütün biyolojik özelliklerini tek tek atomlarından doğrudan okuyabileceğimiz anlamına gelmez.
Farklı örgütlenme düzeyleri farklı sorular gerektirir.
Atom fiziği gerekir.
Kimya gerekir.
Moleküler biyoloji gerekir.
Hücre biyolojisi gerekir.
Evrim gerekir.
Birbirlerini geçersiz kılmazlar.
Ama birbirlerinin yerine de geçmezler.
Yaşam maddeye karşı değildir
Gündelik dilde sık sık şöyle bir ayrım kurulur:
“Canlılar ve madde.”
Sanki canlılar maddeden başka bir şeymiş gibi.
Oysa canlıların da maddi yapıları vardır.
Daha doğru ayrım:
canlı sistemler ve cansız sistemler
olabilir.
İkisinde de madde vardır.
İkisinde de fiziksel süreçler vardır.
Fark, maddenin belirli koşullarda kurduğu örgütlenmenin biçimindedir.
Bu nedenle yaşam doğanın dışından doğaya eklenen bir şey değildir.
Doğanın içinde ortaya çıkan maddi örgütlenmelerden biridir.
Taş ile hücre arasındaki gerçek fark
Başlangıçtaki taşımıza dönelim.
Taşın içinde atomlar var.
Hücrenin içinde de.
Taşta moleküller var.
Hücrede de.
İkisi de fizik yasalarına tabidir.
Ama hücre:
çevresinden belirli bir sınırla ayrılır,
madde ve enerji alışverişi yapar,
karmaşık kimyasal süreçleri düzenler,
kendi iç koşullarını belirli aralıklarda korur,
yapılarını yeniler,
kalıtsal bilgi kullanır
ve evrimleşebilen bir soyun parçasıdır.
Taş bunları yapmaz.
Farkı artık “özel canlı maddesi”nde aramamıza gerek yoktur.
Fark, maddenin nasıl örgütlendiğinde ve bu örgütlenmenin hangi süreçleri sürdürebildiğindedir.
Peki bu örgütlenme ilk kez nasıl ortaya çıktı?
İşte asıl zor soru şimdi başlıyor.
Bugünkü canlı hücrelere bakmak kolaydır.
DNA var.
Proteinler var.
Hücre zarı var.
Metabolizma var.
Bütün bunlar birbirine bağımlı çalışıyor.
Ama yaklaşık dört milyar yıl geriye gittiğimizi düşünelim.
Henüz hücre yok.
DNA yok.
Bakteri yok.
Bitki yok.
Hayvan yok.
Yalnızca cansız kimyasal maddeler var.
O halde ilk canlı sistem nasıl ortaya çıktı?
Bir anda bugünkü hücre kadar karmaşık bir yapı mı oluştu?
Muhtemelen hayır.
Daha basit kimyasal sistemlerden giderek daha karmaşık, kendini sürdürebilen ve çoğalabilen yapılara doğru bir geçiş gerçekleşmiş olmalı.
Ama bunun tam olarak hangi yoldan olduğu hâlâ araştırılıyor.
Bu yüzden bir sonraki dersimizin sorusu doğrudan bu sınırda duruyor:
05.12 — Yaşam Nasıl Başlamış Olabilir?
Sözlük
Vitalizm: Canlıları cansız maddeden ayırmak için fizik ve kimyanın dışında özel bir yaşam gücü veya ilkesine ihtiyaç olduğunu savunan tarihsel düşünce yaklaşımlarının genel adı.
Hücre: Bildiğimiz hücresel yaşamın temel örgütlenme birimi.
Hücre zarı: Hücrenin iç ortamını çevresinden ayıran ve madde alışverişinin düzenlenmesinde rol oynayan yapı.
Metabolizma: Canlı sistemlerde madde ve enerji dönüşümlerini sağlayan kimyasal tepkimelerin bütünü.
Homeostaz: Canlı sistemin değişen koşullara rağmen bazı iç özelliklerini belirli sınırlar içinde sürdürebilmesi.
Kalıtım: Biyolojik bilginin nesiller arasında aktarılması.
Evrim: Canlı popülasyonlarının kalıtsal özelliklerinin nesiller boyunca değişmesi.
Belirme / Ortaya çıkış: Bir sistemin daha yüksek örgütlenme düzeyinde, tek tek bileşenlerde bulunmayan özelliklerin ilişkiler sonucunda ortaya çıkması.
Virüs: Genetik materyal taşıyan ve evrimleşebilen, ancak çoğalmak için konak hücrenin mekanizmalarını kullanan biyolojik yapı; canlılık sınırlarının tartışılmasında önemli bir örnek.
Bu dersin temel cümlesi:
Canlılığı oluşturan özel bir atom ya da görünmez yaşam maddesi yoktur; fark, sıradan maddenin kendini sürdüren, enerji ve madde alışverişi yapan, bilgi aktaran ve evrimleşebilen bir sistem halinde örgütlenmesidir.
