Su İle Gerçekleştirilen Hassas Ayar

Yerküre, çok uç çevre şartlarında (sıcaklık, basınç, kirlilik, pH, tuzluluk, radyasyon açısından) dahi, canlılığın ortaya çıkabilmesine izin verecek esneklik ve dayanıklılıkta yaratılmıştır. Bunun için kâinatın başlangıcından itibaren yerküre, hayata beşiklik etmeye hazırlanmıştır. Sınırlayıcı faktör, şu anki bilgilerimize göre, sıvı formda suyun varlığıdır. Yeryüzünde hayat yaratılmadan önce, maddenin hassas bir ayara maruz kaldığına dâir önemli ipuçlarına sahibiz. Dolayısıyla kimyevî işlemler optimize edilmiş ve canlılığa kuluçka oluşturacak madde âlemi (sistem), yarı kararlı duruma getirilmiştir. Yerküredeki hayatın inşasında kullanılacak olan kimyevî maddeler (organik moleküller), öncelikle yıldızlarda pişirilmiş ve kullanıma hazır hâle getirilmiştir. Galaksilerde bulunan yoğun gaz ve toz bulutları içindeki buz tanecikleri, canlılık öncesi kimyevî süreçlerde önemli vazifeler üstlenmiştir. 

Üzerinde yaşadığımız yerkürenin, yaratıldıktan yaklaşık 700 milyon sene sonra, canlılığı yok edici kozmik radyasyon bombardımanına maruz kaldığı tahmin edilmektedir. Karbon merkezli hayatın ilk nasıl ortaya çıktığını tam olarak bilmiyor ve ipuçlarından yola çıkarak tahmin yürütüyoruz. Çünkü ilk yaratılışın şahitleri değiliz. Ancak ilk yaratılışın geride bıraktığı izlerden değişik senaryolarla ilk canlılığın nasıl oluşturulduğunu çözümlemeye çalışıyoruz. Yerkürede hayatın ilk izlerine yaklaşık 4 milyar yıl önce rastlanılmıştır. Maddî hayatın moleküler temeli, kuantum dünyasının gerçeklerine dayanır. Çünkü biyomoleküllerin kimyevî affiniteleri (ilgi), katalitik bölge/yüzeylerin korunması ve üç boyutlu şekillerinin belirlenmesinde kuantum mekaniği prensipleri belirleyicidir. Kil kristalleri veya okyanus bazaltındaki (volkanik kaya çeşidi) mikrodelikler, kompleks organik moleküllerin sentezi için uygundurlar. Arzın kabuğunda levha tektoniği hareketleri olmasaydı, yeryüzünde canlılığın inşasında kullanılan malzemelerin lojistik akışında problemler yaşanırdı. Meselâ, yerkürede karbonat kayaçlarında depolanan karbon, kayalar parçalanırken suyla buluşursa, suda CO2 olarak çözünür. Oradan da atmosfere salınır. Arz kabuğundaki tektonik hareketler, sürekli oksidize olacak yeni malzemeler ürettiğinden, oksijen seviyelerinin tehlikeli noktaya ulaşmasını da engeller. Mars'ın ölü bir gezegen olmasının sebebi, tektonik işlemlerin durma noktasına gelmiş olmasıdır. Arz kabuğunun su muhteviyatıyla, kayalara yüksek derecede esneklik kazandırılır. Böylece hem levhaların düzgün şekilde birbirleri üzerinde kayması mümkün hâle gelir, hem de arzın içindeki malzemenin devamlı şekilde yeryüzüne akışı sağlanmış olur.

Hayatın ilk nerede başladığına dâir senaryolardan biri, arzın ilk günlerinde en uygun yaşama alanlarının denizin derinliklerindeki sıcak su havuzlarına dayanır. Arzın iç kabuğuna yakın bölgeler olan bu ortamlar, o günden beri mikroorganizmalara ev sahipliği yapmaktadır. Bundan dolayı, yerküredeki ilk canlıların, yüksek sıcaklıktaki sularda yaşayan (hipertermofilik) organizmalar olması kuvvetle muhtemeldir. Zîrâ hücrenin protein fabrikaları ribozomların önemli bir bileşeni olan ribozomal RNA'ların dizi analizleri karşılaştırıldığında, hipertermofilik mikroorganizmaların ilk yaratılanlardan olduğu anlaşılmaktadır. DNA ve proteinlerin kararlılığı, 100 oC üzerinde tehlikeye girdiğinden, günümüzdeki hipertermofilik mikroorganizmalar, sıcaklık hasarını tanıyan, tamir eden ve hususi sıcaklık şoklarına cevap veren enzimlerle donatılmıştır. Bu tespit, hayatın ilk işaretlerinin yüksek sıcaklık şartlarında termal bozunmanın kritik sınırlarında ortaya çıkmış olabileceğine bir başka delildir. İnorganik maddeleri kullanarak hayatını sürdürmek için gerekli enerjiyi üreten kemoototrof mikroorganizmaların (metan bakterileri gibi), ilk yaratılan canlılar arasında olma ihtimali bu yüzden yüksektir. Suda çözünmüş hidrojen ve karbondioksiti metana dönüştürme hususiyetiyle donatılan metan bakterilerine canlılıklarını sürdürme imkânı verilmiştir. Buradaki hassas ayar, suyun kritik özelliklerinde gözlenir. Su, (a) arzın kabuğundaki sıcak kayaların arasından geçerken hidrojen ve oksijene ayrıştırılmasaydı, (b) arz kabuğunun derinliklerinde devridâim yaptıktan sonra, kayalardaki küçük mikrodeliklerden sızarak yeryüzüne geri dönmeseydi, (c) hidrojen ve karbondioksiti yeterli konsantrasyonda çözündürme kapasitesiyle donatılmasaydı, kemoototrofik canlıların hayatı sürdürülebilir olmazdı. Çünkü enerji üretimi için gerekli hammaddenin takviyesi, sebepler plânında suyun fizikokimyevî özelliklerine bağlanmıştır. Suyun bir başka önemli özelliği, karbon nanotüpler içinde taşınabilir olmasıdır ki, bitki osmozunda ve hücre zarlarından protonların taşınmasında bu özellik kritik öneme sahiptir. Suyun bu özelliklerinin oluşmasında, yaratılışın ilk anlarındaki hassas ayar fenomenlerinin (hidrojen ve oksijene ait elektron ve protonun kütlelerinin ve yüklerinin belirlenmesi gibi) hususi bir önemi vardır. 

Hayat, suya ne kadar bağımlı?
Tamamen susuz yaşayabilen, çoğalabilen bir canlının var olduğuna dair bir delile şu ana kadar henüz rastlanılmadı. Kara hayatında canlılık için en tehlikeli faktör, havanın öldürücü seviyede kuru (sıfır nem oranı) olmasıdır. Yüzde elli nem oranına sahip 20 oC'lik sıcaklıktaki havada, hücrelerin yapısında kuru kütle başına 0,1 gram su bulunur. Su bu orana düştüğünde, hücreler metabolik faaliyetlerini durdurur. Bu sebeple birçok bitki ve hayvan ölür. Ancak oranları bilinmeyen sayıda mikroorganizma ve birkaç tane bitki ve hayvan, susuz ortamda, ametabolik durumda saatlerce veya yıllarca kalabilecek donanıma sahip kılınmıştır. Canlılık fonksiyonlarını tekrar geri kazanabilmeleri, tekrar ıslak veya nemli bir ortamla buluşmalarına bağlıdır. Susuzluğa toleransın aralığı çok dar tutulduğundan, susuzluğu tolere edebilen canlı çeşidi ve sayısı da azdır. Üzerlerinde detaylı araştırmalar yapılan bu canlıların yapısında, susuz ortamda fonksiyonlarını kaybetmeyen şekerlerin, koruyucu proteinlerin ve bunların sentezini düzenleyen hususi genlerin, genetik ve metabolik programlarına konulması, varlığın her anında bir ilmin ve iradenin iş gördüğünü gösterir. Meselâ hayvanlarda susuzluğa karşı toleransın oluşumunda, Trehalose isimli şekerler vazifelidir. Bu şeker çeşidi, insan trombosit hücrelerinde de susuzluğa direnci belli ölçüde artırır. Kurutulmuş bitkilerin uzun ömürlü olmasının, hücre zarlarındaki yağlara ve bilhassa açil zincirlerindeki çift bağ sayısına bağlı olduğu gösterilmiştir. Tohumların, canlılığını kaybetmeyecek seviyede kurutulma süreleri, çift bağ sayısı arttıkça kısalmaktadır. Ayrıca kuraklıkta veya kurutma esnasında oksidasyona yol açan serbest radikallerin uzaklaştırılmasında, Glutathion molekülü indirgenmiş hâlini yenileyemezse, hücrede programlanmış hücre ölümü başlatılmaktadır. Nematodlardan (yuvarlak solucanlar) Aphelenchus avenae, kuraklığa dirençlilik bilgisini taşıyan proteinleri kodlayan genlerin ifadesini, suyun varlığı ve yokluğuna göre düzenleyebilmektedir. Antarktika topraklarında yaşayan nematodlar, toprak neminde biraz artış olduğunda aktif hâle geçerler. Çok nemli havalar ise, bu hayvanların ömürlerinde azalmaya yol açar. Araştırmalar, kuraklığın çok fazla tercih edilen bir yaşama alanı olmadığını göstermektedir. Ayrıca canlının, kuraklıktan kaçınabildiği ölçüde üretkenliği artmaktadır. Günümüzdeki açlığın insan dışı sebepleri arasında, iklimlerin kurak olması ve insan bünyesinin kuraklığı tolere edememesi vardır. Susuzluğa çok duyarlı bitki ve hayvanlar üzerinde, kuraklığa tolerans genlerini aktarma konusundaki araştırmalar devam etmektedir. Kuraklığa tolerans sağlama özelliğini kodlayan bilgiyi yapılarında bulunduran kuraklık genleri, uygun çevre şartlarında önem kazanmış ve toplumda görülme frekansı artmıştır. Bütün bunlar, yerküredeki karbon merkezli canlılığın ve hayatın ortaya çıkışında ve devamlılığında suya önemli roller verildiğini göstermektedir. Kuraklık ve susuzluğa dayanıklı canlılar arasındaki farklar, moleküler seviyedeki detaylarda saklıdır.

İlk canlı örneklerinde hassas ayar
Kâinatın başından beri gerçekleşen her hâdise hayat için uygun olduğundan, bugün yerkürede muazzam bir canlı çeşitliliğine şahit oluyoruz. Derin okyanusların dibindeki volkanik sıcak sularda, Antarktika'nın sıfırın altındaki soğuk bölgelerinde, kuvvetli asidik veya tuzlu sularda, radyoaktivite bakımından zengin ortamlarda yaşayan mikroorganizmalar buna güzel bir örnektir. Hattâ insanın cildi, bu asidik suyla temas etse, derisinde ciddi yanıklar oluşabilir. 90 oC ile 121 oC arasında volkanik çukurlarda yaşayan Hipertermofil canlılardan Pyrolobus fumarii, 121 oC'de çoğalır. 130 oC'de yaşayabilen arkaebakteriler de son yıllarda izole edilmiştir.

Tuzlu sular, –20 oC'nin altındaki sıcaklıklarda da sıvı kalabilme özelliğiyle donatılmışlardır. Suyun ısı iletkenliğinin, ısı tutma kapasitesinin, çözgen özelliklerinin, viskozitesinin, yüzey geriliminin, hücre zarıyla etkileşimi gibi özelliklerinin, hayatın görüldüğü -15 oC ile +130 oC arasındaki sıcaklıklarda yeniden incelenmesi gerekir. Suyun önemli bir özelliği, kirli yüzeylerde ve buz kristalinin üstünde oluşan ince filmlerde, donma noktasının altındaki sıcaklıklarda bile akışkan hâlini koruyabilmesidir. Ultrasoğuk mikrometre kalınlığındaki filmlerde, suyun fizikî ve kimyevî özellikleri, normal şartlar altındaki suyunkinden farklıdır. Bu ince filmlerde oluşan hayata uygun ortamlarda (niş), çok sayıda mikrobiyal canlı yaşamaktadır. Yerkürenin her noktası ve ikliminde oraya has canlılar yaratılmıştır. Çok soğuk ortamlarda (-10 oC- -20 oC sıcaklık aralıklarında) yaşayan mikroorganizmalar ve bitkiler (Psikrofil) buna güzel bir misaldir.

Aynı ortamda yaşayan farklı kategorilere ait canlıların, oradaki çevre şartlarına uygun ortak özelliklerle donatılmaları, bir yaratılış kanunudur. Canlılarda korunan ve tekrar eden motiflere, özelliklere ve adaptasyon işlemine, Tevhidi gösteren bir yaratılış hakikati olarak bakmak gerekir. Canlılara verilen özelliklerle yaşadıkları ortam şartlarının örtüşmesi ve birbirine denk düşmesi, canlılardaki hassas ayar fenomenine önemli bir delildir. Kuzey Denizi'nin ekonomik değeri olan morina balığı (Boreogadus saida) ile onunla yakınlığı bulunmayan bir başka balık türü Dissotichus mawsoni, Antarktika'nın soğuk sularında yaşar. Ortak yönleri, donmayı engelleyici (antifriz) genetik bilgiye sahip olmalarıdır. Antifriz özelliği taşıyan bu genetik bilgi okunduğunda, Threonin, alanin ve prolin aminoasitlerinin üçlü tekrar eden motiflerine sahip antifriz proteini sentez edilir. Her iki balığın kanında aktif olan bu hususi protein, buz kristallerinin çoğalmasını, dolayısıyla balıkların donmasını engellemekle vazifelidir.

Suyla fonksiyon kazanan moleküller
Kâinatta ve tabiatta cereyan eden hâdiselere tarafsız bir gözle bakılırsa, her seviyede, gaye ve hedef eksenli (teleolojik) süreç ve davranışların hâkim olduğu görülür. Genetik programların yazılışı, çoğaltımı ve okunuşunda suyun özellikleri, bilhassa kimyevî (hidrojen) bağların kuvvet derecesinin uygunluğu, hassas ayarı gösterir. DNA ve RNA iplikleri arasındaki ve baz eşleşmelerindeki hidrojen bağlarının kuvveti farklı değerlerde olsaydı, RNA ve DNA'da kodlanan mesajların ne okunması ne de çoğaltılması mümkün olurdu. Biyokimyadan bir başka çarpıcı hassas ayar fenomeni ise, proteinleri parçalamakla vazifeli serin proteazlardır. Bu enzimlerin bakterilerde subtilisin ve omurgalılarda ise tripsin ismiyle bilinmesinin sebebi, her iki proteinin farklı aminoasit dizilerine ve üçboyutlu yapılara sahip olmalarıdır. Ancak her iki enzimin aktif bölgesinde, tek bir elden çıktığını gösteren ortak, korunmuş üç aminoasit bulunur. Tripsin ve subtilisinin fonksiyonu açısından hayatî öneme sahip bu aminoasitlerin, sadece proteindeki yerleşim sıraları farklıdır. Tripsinde, histidin 57. sıraya, aspartik asit 32. sıraya, serin 195. sıraya; subtilisin'de ise, histidin 64. sıraya, aspartik asit 32. sıraya ve serin 221. sıraya yerleştirilmiştir. Bu aminoasitlerin yerleştirilmesindeki fonksiyonel tercih, tesadüfen veya kendiliğinden ortaya çıkmış olabilir mi? Aklınız buna evet diyebilir. Ancak akılla birlikte işletilen vicdan ve kalb, "Bu motifler, bir İrade Koyucu'ya ve Rububiyet'e işaret eder" hakikatini seslendirecektir.

Faydalanılan Kaynak
– Barrow J.D. Morris S.C. et al. (editor). 2008. Fitness of the Cosmos for Life: Biochemistry and Fine-Tuning. Cambridge University Press. Cambridge. sh:97–167

(Hamza AYDIN)