GeceKuşu

Farklı yurtlu türleşme : (ing. allopatric speciation) Türleşmenin başlaması ya da tamamlanması için, gen akışına karşı dışarıdan bir engele ihtiyaç duyan (örneğin, coğrafi yalıtım gibi) türleşme çeşidi. Farklı zamanlama : (ing. heterochrony) Bir gelişimsel olayın zamanlamasındaki evrimsel değişim. Örneğin bir türün atalarına göre daha erken cinsel erginliğe erişmesi farklızamanlamadır Fenotip : (ing. phenotype) Bir organizmanın fiziksel özellikleri. Bir organizmanın morfolojisi, davranışı ya da fizyolojisinin herhangi bir yönü fenotip olarak kabul edilebilir. Fenotip, hem organizmanın kendi genlerinin hem de çevresel faktörlerin etkisi altındadır. Fenotipik esneklik : (ing. phenotypic plasticity) Bir organizmanın fenotipinde, o anda bulundukları ya da eskiden içinde bulundukları ortama bağlı değişikliklerin derecesi. Aynı genotipe sahip sahip iki organizma (örn, tek yumurta ikizleri), farklı ortamlarda büyütülecek olurlarsa, farklı fenotiplere sahip olabilirler ( örn, biri daha uzun ya da daha şişman olabilir); bu farklılıklar fenotipik esnekliği temsil eder. Tüm organizmalar belli derecede fenotipik esneklik gösterir (örn, genetik olarak tıpatıp aynı olan iki hayvandan daha fazla yiyeceğe ulaşabilen, genelde ulaşamayana göre daha ağır olacaktır), ancak bazen fenotipik esneklik, aşırı boyutta olabilir (örn, bazı balıklar yumurtadayken maruz kaldıkları sıcaklığa bağlı olarak dişi ya da erkek olabilmektedirler). Fosil : (ing. fossil) Bir canlının, jeolojik devirler boyunca saklı kalabilmiş herhangi bir parçası ya da izi (vücudun tamamı, bir parçası, yuvası, ayak izi vs...)

Eklem bacaklılar : (ing. arthropod) Büyük Arthropoda dalının her bir üyesi. Yaşayan soylar kabuklular, örümcekgiller, çıyanlar, kırkayaklar ve böcekleri içerir. Fosil soylar ise, nesli tükenmiş üçlobluları içerir. Tüm kabuklular, büyüme esnasında periyodik olarak değiştirdikleri bir dış iskelete, bölütlere ayrılmış bir vücuda ve eklemli bacaklara sahiptir. Bu özellikler eklembacaklıların sahip oldukları ortak atadan kalıtılmıştır. En yalını yeğleme ilkesi : (ing. parsimony) Bir gözlemi açıklayan farklı açıklamalar arasında en sade ve basit olanın tercih edileceği ilkesi. Soylar arasındaki evrimsel ilişkiler incelenirken, en yalını yeğleme ilkesi uyarınca, en az sayıda evrimsel değişimi gerektiren soyoluş tercih edilir. Endemik : (ing. endemic) Bir bölgeye özgü, sadece o bölgede yaşayan canlı türü. Epitel doku : (ing. epithelium) Bir canlının iç ve dış yüzeylerini kaplayan doku tabakası. Evrim : (ing. evolution) Evrim (evrilmek - f.), Kısaca, değişikliğe uğramış yeni nesil/soydur. Bu tanım küçük ölçekte evrimi (bir popülasyonda bir nesilden diğerine gen sıklığının değişmesini) ve büyük ölçekte evrimi (pek çok nesiller boyunca, farklı türlerin ortak bir atadan ortaya çıkmasını) kapsar. Eşey hattı mutasyonu : (ing. germ line mutation) Üreme hücrelerinde meydana gelen ve eşey hücreleri tarafından taşınan mutasyonlar. Eşeysel seçilim : (ing. sexual selection) Bir organizmanın üremek için eş bulması ya da çiftleşmede başarılı olması üzerine etki eden seçilim. Bu tür seçilim canlının hayatta kalmasını zorlaştırıyor gibi gözüken ama çiftleşme şansını artıran ıralar meydana getirebilir

DNA : (ing. DNA) Deoksiribonükleik asit, bir nesilden diğerine genetik bilgiyi taşıyan molekül. Dal : (ing: clade) Ortak atadan gelen bütün soyların oluşturduğu canlılar grubu. Örneğin, kuşlar, dinozorlar, timsahlar ve bunların soyu tükenmiş akrabaları bir dal oluştururlar. Dış grup : (ing. outgroup) Soyoluş analizlerinde bir dalı incelerken kullanılan, söz konusu dalın dışına düşen bir soy. Tanım gereği, incelenen dala ait tüm soylar, dış gruba kıyasla birbirlerine daha yakın akrabadır. Yani dış grup, soyoluşun tabanında diğerlerinden ayrılır. Dış iskelet : (ing. exoskeleton) vücudun dışarsında bulunan destek yapı. Örneğin, eklembacaklı vücutları zırh benzeri bir dış iskelet ile desteklenmektedir. Dış üreme : (ing. outbreeding) Çok uzaktan akraba olan bireylerin çiftleşmesi. Doğal seçilim : (ing. natural selection) Bir popülasyondaki farklı genotiplerin, o popülasyonun gen sıklıklarında değişikliklere sebep olacak şekil farklılıklar göstererek hayatta kalması ya da üremesi. Doğal seçilim; mutasyon, göç ve genetik sürüklenmeyle birlikte, evrimin temel mekanizmalarından biridir. Dört ayaklılar : (ing. tetrapods) Yüzgeçler yerine sağlam bacakları olan omurgalıları içeren hayvan dalı.

Cins : (ing. genus) Linneci Sınıflandırmaya göre, türün bir üstünde bulunan basamak. Örneğin, insanların cinsi Homodur. Homo cinsine dahil diğer türler arasında Homo erectus ve Homo neanderthalensis. Çeşitlilik : (ing. diversity) Yerküre’deki hayvanlardaki, bitkilerdeki ve mikrobiyal soylardaki varyasyonların ölçüsüdür. Biyolojik çeşitliliğin (biyoçeşitliliğin) farklı ölçütleri tür sayısı, soy sayısı, morfolojideki varyasyonlar ya da genetik karakteristiklerdeki varyasyonlar olabilir. Çeviri : (ing. translation) Nükleotid bazlarının meydana getirdiği bir RNA molekülünün, amino asitlerin meydana getirdiği bir proteine çevrilme sürecidir. Çok ayaklılar : (ing. myriapod) Çokayaklılar eklembacaklı hayvanların bir alt grubudur. Şu özellikleri taşırlar: baş, uzun ve tekrar eden bölmelerden oluşan bir gövde, bir çift duyarga (baştaki diğer yapıların sayısı türler arasında farklılık gösterir), gövdede çok sayıda üye, yani bacak. Bacak sayıları gerçekte 40'tan 400'e kadar uzanan kırkayaklar ile çıyanlar bu gruptandır.

Baz : (ing. base) DNA'nın bilgiyi kodlayan kısmı, genetik şifrenin harfleri. DNA'nın bir bölgesindeki bazların dizilimi (yani A'ların, T'lerin, G'lerin ve C'lerin dizilimi) DNA'nın ne iş yaptığını belirler. Örneğin bu DNA bölgesi bir proteini kodluyor olabilir, bir başka geni etkinleştiriyor olabilir vb... Protein kodlayan bölgelerde her üç baz çifti bir tek amino asidi kodlar. Örneğin, ATG baz dizilimi, metionin adı verilen bir amino asidi kodlar. Bir DNA ipliğinde bazlar, çiftler halinde bulunur ve karşılıklı dizilirler: A bazı T bazı ile, G bazı ise C bazı ile eşleşir. Bedensel mutasyon : (ing. somatic mutation) : Eşey hücrelerini oluşturacak olan hücreler dışındaki herhangi bir hücrede meydana gelen mutasyonlar. Örneğin, deri, kas ya da karaciğer hücrelerinde olan mutasyonlar bedensel mutasyondur. Bir sonraki nesile sadece eşey hücrelerindeki kalıtsal malzeme aktarıldığından bedensel mutasyonlar nesiden nesile geçmezler. Birey oluş : (ing. ontogeny) Bkz. gelişim. Biyokimya : (ing. biochemistry) Canlıların içinde gerçekleşen ya da canlılarla ilgili olan kimyasal reaksiyonların kümesi. Biyoçeşitlilik : (ing. biodiversity) Belirli bir bölgede yaşamakta olan organizmalar arasındaki çeşitlilik ve değişkenlik. Ancak, bu terim daha özel bir biçimde de tanımlanabilir ve farklı yollarla ölçülebilir. Örneğin, bazen biyoçeşitlilik belirli bir alanda bulunan tür sayısını, bazen ise belirli bir bölgede organizmalar tarafından kullanılan farklı ekolojik nişlerin sayısını ve bazense belirli bir alandaki organizmaların sahip olduğu genetik farklılıkların miktarını ifade etmekte kullanılabilir. Boğum : (ing. node) Bir soyoluş ağacında ata soyun iki ya da daha fazla soya ayrıldığı noktalar. Böcekler : (ing. insects) Böcekler eklembacaklı hayvanların bir alt grubudur. Şu özellikleri taşırlar: vücutları baş, göğüs ve karın bölgelerine ayrılmıştır, bir çift duyargaları, üç parçadan oluşan bir ağızları, göğüs bölgelerinde üç çift ayak, ayrıca bir veya iki çift kanatları bulunur. Örneğin sinekler, güveler ve kınkanatlılar böcekler grubundadır. Burges şisti : (Burgess Kil Taşı Yatağı) Batı Kanada’da Kambriyen Döneme ait zengin fosil katmanları bulunur. Bu fosil yatağının özellikle değeri vardır çünkü okyanusta yaşayan birçok organizmanın nadiren fosilleşmiş yumuşak parçaları, sert kısımlar ile birlikte bu kayaların içinde korunmuştur.

*** Nükleotitler için de aynı durum geçerlidir. Ancak bildiğimiz bütün canlılarda, istisnasız 3-bitlik okuma sistemi bulunmaktadır. (bilgisayarlardaki gibi 8 bit, 16 bit, 32 bit gibi farklı tipleri yoktur) Örneğin, tek başına AT şeklindekli bir kodun hiçbir anlamı yoktur. Ancak kod, ATG olduğunda bir anlam ifade edebilmektedir. Bu "anlam", "ATG" diziliminin karşılık geldiği bir aminoasidin üretilmesidir. (tıpkı bilgisayarlarda, klavyeden gelen bilginin ekrana aktarılması gibi) Ancak yine de, üretilen bu tek aminoasidin hiçbir işlevi olmayabilir. (benzer şekilde, yukarıdaki 8-bit okuyan bilgisayarın yapabildiği iki işlemin teker teker bir anlam ifade etmeyip, ikisi bir arada olduğunda bir anlam ifade etmesi gibi) Benzer şekilde, ATGTTC şeklindeki bir dizilim de iki aminoasit üretmekle birlikte ("ATG" ve "TTC" kodlarına karşılık gelenler) halen anlamsız olabilir. Ancak ne zaman ki ATGTTCGTAACGTAC gibi bir dizilime ulaşılır, o zaman bu kodun ürettiği aminoasitlerin birleşiminden oluşan protein, belirli bir işleve sahip olabilir ve bu “kelime”, hücre için “bölünmeye başla” komutu anlamına gelebilecektir. (Elbette bu kodları şu anda açıklamak amacıyla uydurmaktayız, ancak temel olarak konunun özünü vereceğini düşünüyoruz.) Dediğimiz gibi canlılar genetiğinde istisnasız her canlıda "3-bitlik sistem" vardır (ve bu da ortak bir atadan geldiğimize işaret eder) ve her 3 nükleotit (örneğin GCA) bir aminoasidi kodlar. Bu 3'lü kod sonucunda bir aminoasit üretilir ve bunların birleşimi proteinleri, bunlar enzimleri, enzimler de bizi "canlı" yapan reaksiyonları üretirler veya üretilmesini sağlarlar. Tek bir aminosit, yukarıda izah ettiğimiz gibi tek başına belli bir anlam taşımayabilir. Ancak aminoasitlerin farklı bileşimleri sayesinde, pek çok işi yapan, sonsuz sayıda protein üretilebilir. İşte bu işi sağlayan, genetik açıdan anlamlı ifadelere de “gen” diyoruz. Genler, sizin boyunuzdan saç renginize, vücudunuzun kıllılığından göz renginize, geçirebileceğiniz hastalıklardan kalıtsal olarak taşıyacağınız hastalıklara kadar her şeyi kod olarak saklarlar. Bu kodlar, anlattığımız gibi A, T, C ve G harflerinin belirli dizilimleriyle saklanırlar. Bu dizilimlerin "nasıl" olacakları ise, milyarlarca yıldır süren evrimle belirlenmekte ve değişmektedir. Yani canlılık, bir başlangıçtan başladıktan sonra, farklı yönlere doğru bizim Evrim Ağacı olarak isimlendirdiğimiz yapıda türleşirken, her canlının barındırdığı genetik dizilim, çevre şartlarının etkisi altında adım adım değişmiştir. Bu değişimler, hücreler içerisinde salgılanan kimyasalların yapısında, miktarında ve çeşidinde farklılıklara sebep olmuştur. Bu farklılıklar da, hücrelerin kendilerinin farklı özellikler edinmesine sebep olmaktadır. İşte bu farklı özelliklere sahip olanlar arasında, çevreye en uygun olanlar varlıklarını sürdürmeye devam edebilirler; böylece kendilerine bu farklı özellikleri veren genleri ürerken yavrularına aktarabilirler. İşte bu şekilde, adım adım bir genetik birikimle türler farklılaşır ve değişirler. Ki biz de buna Evrim diyoruz. *** Canlılığın Evrimi (3): "Genetik Yapıların Özellikleri ve İşleyişi" başlığı altında; "Genetik materyalin" ne kadar sıradan olduğundan ve nasıl bilindik bir şekilde çalıştığından bahsetmeye uğraştık. Bir sonraki Canlılığın Evrimi 4: "İlk DNA Nasıl Oluştu?" başlığı altında, "Genetik materyali" oluşturan ve "mükemmel" bir özellikte olmadığını bu yazımızda açıkça gördüğümüz DNA'nın nasıl oluşabileceğine değineceğiz. *** Kaynak: ÇMB (Evrim Ağacı)

*** Peki, genler bu adım adım karmaşıklaşan yapının neresindedirler? Genler, nükleotit dizilimlerinin anlam kazandığı bölgelerdir. Burada anlam kazanmaktan kasıt, yine bilim-dışı ya da doğaüstü bir "anlam" değildir. Canlıların, "canlılık özelliklerini" sürdürebilmeleri için üretmek zorunda oldukları çeşitli kimyasallar vardır. (aslında dediğimiz gibi, bu kimyasalların varlığının toplamına "canlılık" denir) Genler, bu kimyasalların salgılanma sırasını, biçimini, vb. özelliklerini etkiler ve bu bilgileri depolar. Bu da son derece mantıklıdır: ilk canlılar evrimleşmeye başladıktan sonra, bu canlılığı sürdürebilecek kimyasal sentez işlemlerini, bunların sırasını, biçimini ve şeklini saklayan bir diğer molekül biriminin, yani genlerin bulunması, canlılara avantaj sağlayacaktır. Kısaca bir kere genler oluştuktan sonra, canlılık kolayca sürdürülebilecektir. “Gen” denen yapı, aslında DNA’nın sadece belirli bir bölgesidir: Görebileceğiniz üzere genler, DNA sarmalının belirli kısımlarıdır. Bu kısımlar, anlamlı ifadeler halindedirler ve hücre tarafından gerektiğinde algılanır ve kullanılırlar. Bilgisayar benzetimimize dönecek olursak, bilgisayarların da 1′ler ve 0′lar ile “konuştuğunu” söylemiştik. Ancak bu 1′ler ve 0′lar tek başlarına hiçbir anlam ifade etmezler. Hatta çoğu zaman, bunların uzun dizilimleri de anlam ifade etmeyebilir. Ancak bunların belirli uzunluktaki dizilimleri, anlamlı bir hal alırlar. Örnek verecek olursak, bir bilgisayar için 11101010gibi bir dizilim anlam ifade etmeyebilir. Ancak aynı dizilimi içerisinde barındıran fakat biraz daha uzun bir hali, 1110101000011101 dizilimi, anlamlı olabilecektir, örneğin bu bilgi, klavyeden gelen bir komut sonucu ekranda “A” harfinin çıkmasını sağlayabilir. Bunu bilgisayalarda, 8-bitlik sistem (az önceki uzun sayıların her bir basamağı 1 bittir), 16-bitlik sistem, 32-bitlik sistem, 64-bitlik sistem, vs. şeklinde isimlendiririz. Yani anlam bütünleri, 8'er, 16'şar, 32'şer ya da 64'er kümeler halinde okunmaktadır. Örneğin az önce verdiğimiz kısa sayı 8 bitlik bir sayıdır, uzun sayı ise 16 bitlik bir sayıdır. Eğer kullanılan bilgisayar veriyi 16 bit olarak okumaktaysa, 8 bitlik bir sayı anlam ifade etmeyebilecektir. (ilki anlamsız olabilecektir) Ancak ikinci sayı, o bilgisayar için bir anlam ifade edebilir. Benzer şekilde, 8 bitlik verileri okumak üzerine özelleşmiş bir bilgisayar için bu iki sayı da anlamlıdır. İlk sayıyı okuyup bir işlemi yapan bu 8 bitlik bilgisayar, ikinci sayıyı okuduğunda önce ilk 8'liyi okuyarak bir öncekiyle aynı işi yapar, sonra ikinci 8'liği okuyarak bir diğer iş yapar. Kısaca bilgisayarların kendi birimleri içerisinde ve insanlarla anlaşması bu şekilde olmaktadır. ***

*** İşte bu DNA sarmalı, ökaryotlarda (zarla çevrili organelleri ve çekirdeği bulunan hücrelerde), upuzun bir şekilde hücrenin içerisindeki çekirdekte bulunur . Prokaryot (zarla çevrili organelleri bulunmayan ve çekirdeksiz) hücrelerde ise hücrenin içerisinde, genellikle ortada, ancak çekirdek bulunmadığı için daha dağınık bir vaziyette bulunmaktadır. Bu upuzun ve karmakarışık DNA sarmalı yapısına “kromatin ipliği” ya da “kromatin ağı” denir. Bunu da görelim: Yukarıdaki görsel son derece faydalıdır. En solda görülen spagetti tabağına benzeyen yapı, elbette ki bir tabak değildir, içindeki sarı yapı da spagetti değildir. Bu sarı yapı, upuzun olan bir DNA ağıdır. Burada, milyarlarca DNA bulunmaktadır. Karmakarışık bir ağ şeklinde. Mor renkli kap da, hücre çekirdeğidir. Gösterilmemiş olsa da, hücre çekirdeği de, hücre sıvısının içerisinde bulunur. Çıkarılan mavi oku takip ederseniz, DNA Heliks yapısına kadar geçişi görebilirsiniz. Ancak en nihayetinde, hatırlatmak gerekirse, olan tek şey, atomların dizilimidir. Aslında, bu karmaşık ağın içerisinde belirli bir düzen vardır. Bu düzen çok önemlidir, çünkü hücre bölünmesi sırasında genetik bilginin aktarımında bu özel birimler görev alırlar. Bu özel birimlerin adı “kromozom”dur. Kromozomlar, DNA’nın histon proteinleri tarafından sarılarak yoğunlaşması sonucu oluşan genetik birimlerdir. Kromozomlar da şu şekilde görülürler: Bu görsel de son derece açıklayıcıdır. Görebileceğiniz üzere hücre çekirdeğinin içerisinde özelleşmiş olarak bulunan bu DNA yapıları, kromozomlardır. Kromozomlardan yola çıkarak bazlara kadar yapılan açılımı, yukarıdaki görseli takip ederek bulabilirsiniz. Her canlıda, Evrimsel süreçleri sırasında edinilmiş farklı sayıda kromozom bulunmaktadır. Kromozomlar en büyük DNA gruplarıdır. Kromozomların toplamında bulunan, bir canlının tüm genetik bilgisine genom adı verilmektedir. Kısaca nükleotitlerin depolanması işlemi içerisindeki farklı genetik birimlere, farklı isimler verilmektedir. Bunlar, şimdilik bizim için çok da önem arz etmiyor; ancak Biyoloji'yi anlamak için elbette kritik öneme sahiptirler. ***

*** Nükleotit dediğimiz molekül tipleri, sadece genetik materyalimiz ile sınırlı değil. Örneğin size bir diğer nükleotit örneği verelim: ADP. Yani Adenozin Difosfat. Bu da bir nükleotittir; ancak kimyasal evrim sırasındaki ardı arkası kesilmeyen seçilim sırasında, genetik materyali kodlayacak şekilde özelleşmemiştir. Yani cansızlıktan, canlılığı evrimleştirecek olan yapılar içerisinde görevi bu olmamıştır. Dolayısıyla günümüzde de bu yapı, herhangi bir genetik bilgi kodlamaz, enerji ile ilgili işlerde görev alır. Ancak yapısal olarak oldukça benzerlerdir: Buradan anlaşılması gereken şudur: Canlılık, bir "cansızlık çorbası" içerisinde, kimyasalların farklı şekillerde birbirlerine bağlanması, kırılması, birleşmesi, ayrılması sonucunda, 600 milyon yıl süren bir deneme-yanılma ve seçilim süreci sonucunda oluşmuştur. Bu süre zarfında pek çok çeşit "canlı-benzeri bileşim" oluşmuş olabilir. Ancak bunlardan sadece birkaçı dayanıklı olmuş ve seçilmiştir. İşte günümüzdeki her canlının atası olan bu canlıların yapısındaki kimyasal özellikler, günümüzdeki her canlının hücrelerindeki kimyasal özellikleri temsil etmektedir. Eğer onlar farklı şekilde hayatta kalabilseydi, günümüz canlı formlarının hücreleri de farklı yapıda olabilecekti. Bunlara gelecek yazılarımızda zaten döneceğiz. Bir diğer görselle devam edelim. Nükleotitlerin kimyasal yapılarının basit çizimle gösterimi şu şekildedir: İşte nükleotitler, kimyasal özelliklerinden dolayı bağ kurmak zorunda oldukları diğer nükleotitler ile birleşirler ve bu birleşimin tümü, DNA'yı oluşturur. DNA sarmal (heliks) yapısının, bu nükleotitlerin de gösterilerek çizilen hali şu şekildedir: Bu DNA sarmalının en altında dikdörtgene alınmış kısımda, fosfat-şeker-baz üçlüsünü ve dolayısıyla nükleotitleri görebilirsiniz. ***

*** Tüm bu açıklamalardan sonra, şimdi tekrar konumuza dönelim: Peki, DNA'daki bilgileri taşıyan yapıtaşları, daha doğrusu "harfler" dediğimiz yapı taşları nelerdir? Bu harfler, nükleotit denen DNA’nın küçük parçalarının, bildiğimiz, kimyasal bir madde olan “baz” kısmında bulunan bir dizilimdir. Bu dizilimde karbon, hidrojen, vb. atomlar bulunur. Bu atomlar belirli bir şekilde dizilirse, ona Adenin (A) deriz. Başka bir şekilde dizilirse Timin (T) deriz. Başka bir şekilde dizilime Guanin (G), bir diğerine ise Sitozin (C, İng: Cytosine) deriz. Ancak biz onlara ne dersek diyelim, aslında bunlar sadece sıradan birer baz grubudur. Birer kimyasaldır. Ancak bu kimyasallar, bizim genetik yapımıza sahiptirler. Aşağıda, bu kodlayıcı “harflerin” ya da kimyasal moleküllerin yapısını görebilirsiniz. Görebileceğiniz üzere sadece sıradan atomların farklı dizilimleri sonucu bu moleküller oluşmaktadır: Ne kadar da birbirlerine benziyorlar değil mi? Tek değişen, atomlarının dizilimi. Ancak bu dizilimlerin farklı farklı olması, bu moleküllerin farklı kısımlarının aktif hale gelmesine ve farklı moleküllerle, farklı tepkimelere girebilmelerine sebep oluyor. bu farklı tepkimelerin toplamı da, bir varlığı "canlı" ya da "cansız" kılıyor. İşte fark burada! Ve anlaşılması gereken nokta da bu! Devam edelim. Nükleotitler, işte bu bazlarına göre isimlendirilirler. Peki bir nükleotitin yapısı nedir? Elbette ki, tıpkı evrendeki diğer tüm maddeler ve varlıklar gibi; atomlardan oluşan sıradan dizilimler. İşte bir nükleotit dizilimi: Gördüğünüz gibi, nükleotit denen ve çocuğunuzun neye benzeyeceğine karar veren moleküller, son derece sıradan atom dizilimlerinden fazlası değil! Bir fosfat (phosphate) grubu, bir şeker (sugar) grubu ve bir baz (base) grubu! Daha fazlası yok. ***

*** İşte nükleotitlerin farklı dizilimleri sonucu oluşan "anlamlı bütünler" ise (bunlara "gen" diyeceğiz), farklı işlemleri yapmak için özelleşmiş kodlar gibidir. Buna az sonra geleceğiz, öncelikle bir noktayı aydınlatalım: Tabii ki bilgisayarlar, insanlar tarafından "tasarlanan" makinalar olduğu için, canlılığı betimlemekte kullanmak çok da doğru değildir. Zira canlılık, insan zekası tarafından son 50-60 yılda var edilen bilgisayarın aksine, yaklaşık 600 milyon yıl boyunca, akıl almaz sayıda denemeler sonucunda, adım adım evrimleşerek, elenerek, seçilerek oluşmuştur. "Hurdalıktaki Boeing" benzetmesine ya da "İşte, bilgisayarın da bir yaratıcısı var, canlılığın da olmalı!" iddiasına bir diğer yazımızda zaten değineceğiz, o yüzden aklınızdan geçiyorsa bir miktar sabretmenizi rica edeceğiz. Zaten bu yazımızda da bunlara az sonra, kısaca değineceğiz. Bilgisayarda olduğuna benzer bir şekilde, canlılar da da 4 harften oluşan bir dil kullanır ve her bir harf, bir nükleotit tipini temsil eder. Bu harfler, “A” (Adenin), “T” (Timin), “C” (Sitozin) ve “G” (Guanin)'dir. Elbette ki aslında gerçekte hiçbir kimyasal üzerinde böyle harfler bulunmamaktadır. Bu isimleri onlara biz, sonradan verdik. Zira bu bahsedilen harfler, yalnızca kimyasal bazı yapılardır ve bir önceki yazıda açıkladığımız gibi, aslında önceden belirlenmiş bir "görev"leri bulunmaz. Bilgisayar benzetmesinin kötü bir benzetme olmasının bir nedeni de şudur: Canlılara "bilgisayar" olarak baktığınızda, bir grup mühendisin oturup tasarladıkları bir makina olarak düşünürsünüz ve bu sizi yanlış düşüncelere iter. Çünkü bilgisayarları oluşturan parçalar canlılık özellikleri taşımazlar ve dolayısıyla canlıların etkilendiği unsurlardan aynı şekilde etkilenmezler. Ve çünkü bilgisayarlar biyolojik bir evrim geçirmemişler, mühendisler tarafından tasarlanmışlardır. Bu açıklama bile tam olarak doğru değildir, çünkü Evrim aslında her yerdedir: Aslında "teknolojinin evrimi" olarak düşünüldüğünde, binlerce yıllık bir geçmiş sonucunda, minik adımlarla bugün "bilgisayar" dediğimiz makinalara ulaştığımızı görürsünüz. Hiçbir ürün, basit adımlar atmadan, olduğu son şekliyle var olamaz. Canlılık da bu şekildedir. Canlılar, bu yazı dizimizde anlatacağımız başlangıçtan, milyarlarca yıllık seçilim ve değişim sonucunda günümüzdeki halini almışlardır. Düşüncelerinize kulak verelim: "Şimdi telleri, dirençleri, transistörleri koysak, milyarlarca yılda bir bilgisayar oluşabilir mi?" diye soracaksınız. Dediğimiz gibi, bunu diğer yazılarımızda ayrıntısıyla inceleyeceğiz. Ancak unutmayınız ki, direnç, transistör vb. varlıklar bizim "canlı" dediğimiz organizmaların oluşmasını sağlayan kimyasal yapıya sahip değillerdir. Dolayısıyla "üreyemezler" ve kendilerindeki bilgiyi yavrularına "aktaramazlar". Bu bilgiyi aktarabilecekleri bir yapıları (yazımızın ana konusu olan "nükleotitleri") bulunmaz. Bu sebeple daha sonra açıklayacağımız 'Evrim Mekanizmaları'nın hiçbiri işleyemez. İşte tam olarak bu sebeple, Evrim geçirmezler ve asla bir bilgisayar oluşturmazlar. Ancak eğer ki bu şartları sağlayabilecek kimyasal yapıları olsaydı, üzerlerinde seçilim işleyecekti ve belki de, şu anda düşününce komik gelse de, hiç beklemediğiniz mekanizmalar üretebileceklerdi. Ancak cansızları kullanarak, canlılığı betimlemek, cansızların tanımsal olarak "canlılık" özelliklerini taşımadıkları için doğru değildir. Eğer yukarıdaki açıklamalarımız doğrultusunda canlılık ve cansızlık doğru tanımlanırsa, düzgün betimlemelere ulaşmak daha mümkün olacaktır. Buradan anlaşılması gereken şudur: Evrim'i ve canlılığın başlangıcını anlayabilmemiz için, belli bir grup kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip molekül gruplarından bahsetmemiz gerekir. Aklımıza gelen her atom, molekül ya da yapı, canlılık ile paralellik göstermeyecektir. Yoksa tek tip değil, binlerce farklı tipte canlı olurdu, her birinin "canlılık" özellikleri farklı olurdu. Ancak var olmuş, var olan ve var olacak her canlının ortak bir atası vardır ve o ata, var olan Evren'imizin kuralları dahilinde, var olan Dünya'mızın şartları çerçevesinde bizlerin yukarıda saydığımız "canlılık" özelliklerini kazanabilmiş ve aktarabilmişlerdir. Her canlının DNA'sı benzer yapıdadır, her canlının hücreleri üç aşağı beş yukarı birbirini andıracaktır. (hatta her canlının genomu, belli bir miktar diğer herhangi bir canlıyla ortaktır, bu da ortak bir atadan geldiğimizi gösterir) Ancak bizi ilgilendiren "canlılık molekülleri", yani canlılığı değerlendirmemiz için kullanabileceğimiz bileşikleri oluşturan moleküller; Karbon ©, Oksijen (O), Hidrojen (H), Nitrojen (N), Fosfor (P), Kükürt (S) ve birkaç diğer atomun farklı bileşimleriyle oluşan sayısız moleküldür. Periyodik cetvelde önünüze gelen her atomla, canlılıktan bahsedemezsiniz. Yani aklımızda şunu tutmamız gerekiyor: Dünya üzerindeki cansızlık 4.5 milyar yıl önce Dünya'nın oluşumuyla başlamıştır. Günümüzdeki canlıların da, cansızların da yapısındaki her şey ama her şey, bu ilk başlangıçta (veya süreç içerisinde) Dünya üzerine yerleşmiştir, bir kısmı da sonradan canlılara ya da cansızlara ait tepkimeler aracılığıyla üretilmiştir. Bu varlıklardan bir grup, daha önce açıkladığımız ve gelecekteki yazılarımızda açıklayacağımız kimyasal bütünlüğünden oluştukları için, daha doğrusu maddeler bu şekilde birleştiği için bugün "canlılık" olarak tanımladığımız varlık grubuna evrimleşeceklerdir. Bir kısmı ise, daha farklı yapıda oldukları için bugün bizim "canlılar" dediğimiz varlıkların özelliklerine sahip olamayacaklardır. Burada bir "üstünlük"ten bahsetmek anlamsızdır. Sadece iki farklı varlık grubundan bahsetmek gerekir. İki grup da tamamen benzer atom ve moleküllerden oluşmaktadır. Sadece bu atom ve moleküllerin dizilimi, içerikleri ve son 4 milyar yılda geçirdikleri kimyasal evrim birbirinden farklıdır. ***

*** Peki DNA, en küçük kalıtsal yapıtaşımız mıdır? Elbette hayır, DNA zinciri de daha küçük parçalara bölünebilir. Bu daha küçük parçalara “nükleotit” denir (ki nükleotitler, daha önce de söylediğimiz gibi "Hayat Molekülleri" arasında yer alır) ve bu moleküller, DNA sarmalını bir merdivene benzetecek olursak, merdivenin basamaklarını oluşturur. Nükleotitler, kalıtım bilimi için oldukça önemlidirler. Çünkü temel olarak, bilgiyi "taşıyan" parçalar nükleotitlerdir. Nükleotitlerin farklı dizilimi, farklı anlamlar ifade eder. Dolayısıyla nükleotitleri, eğitim hayatımızda da ezberlettikleri gibi "harfler" olarak düşünebiliriz. Bu harfler, farklı şekillerde dizilerek, farklı kelimeler, farklı anlamlar ifade ederler. Tıpkı bizim günümüzde kullandığımız son derece kompleks bilgisayar yazılım dilleri gibi, genetik olarak hücrelerimiz de bir şifreleme kullanırlar. Bu şifreleme dilindeki harf sayısı, günümüz modern dillerine göre çok çok az olmakla birlikte, bu az sayıda harfin kodlayabileceği komut sayısı sınırsızdır. Bunu bilgisayar üzerinden örnek vererek anlatabiliriz: Bilgisayar programcıları, bilgisayarları programlamak için C, C++, Basic, vb. diller kullanırlar. Bu diller, İngilizce’ye oldukça benzerler, çünkü bu programlama dillerini yazan programcılar tarafından, günlük konuşma diline oldukça yakın olacak şekilde ayarlanmışlardır. İlk bilgisayar yazılımları, kesinlikle böyle basit bir dil kullanmamaktaydı ve mühendisler tek tek "1" ve "0"ları kullanarak programlama yapmaktaydılar. Sonrasında, "bilgisayarların evrimi" sırasında yeni programlar yazıldı. Bu programlar, "programı programlamaya" yarıyordu. Temel olarak yaptıkları şuydu: İngilizceye benzer kelimeleri kullanabileceğiniz bir arayüz sağlamak. Programcı, bu arayüze kolay kelimeleri yazmaktadır; arka planda ise program bunu yine "1"ler ve "0"lara çevirip işlemciye gönderir. Örneğin klavyede yazdığınız bir kelimenin ekranda çıkabilmesinin tek nedeni, bastığınız her bir tuşun bilgisayara elektriksel sinyal olarak bir “komut” göndermesi ve bilgisayarın monitörde bulunan küçük, ışık saçan LED’lerden birini, uygun renkte yakmasından ibarettir. Bilgisayar ekranını güçlü bir büyüteçle incelerseniz, ne demek istediğimi anlayabilirsiniz. Klavyenizden giden elektrik sinyalleri, öncelikle bilgisayarınızın işlemcisinde değerlendirilirler (içerisindeki kod dahilinde) ve işlemci, ekrana yapması gereken işi bildirir. Tüm bunlar, programcıların işlemciye bahsettiğimiz dilleri kullanarak yazdıkları programların, yani "bilgisayarların genetik materyali" dahilinde olmaktadır. ***

*** Şimdi, başlıkta da belirttiğimiz molekülleri tanıtmaya ve incelemeye başlayalım, böylece ne demek istediğimizi kolaylıkla anlayacaksınız. Madem DNA'ya değindik, öncelikle herkesin popüler olarak bildiği bu kimyasal madde ile tanışalım: DNA dediğimiz moleküller zincirinin uzun adı; Deoksiribo Nükleik Asit’tir. Kimya konusunda bilgisiz olan biri ilk bakışta anlayamayabilecek olsa da ve bu ismin çok gizemli ve özel bir anlama geldiğini sanacak olsa da, DNA son derece sıradan, kimyasal bir moleküldür. Kimya bilimi dahilinde bütün moleküller bu şekilde uzun, tanımlayıcı ve bir miktar da "artistik" sayılabilecek isimler alırlar. Örneğin sıradan bir kimyasal olan bir diğer maddenin adını verelim: Trifluoromethanesulfonate. Hele ki eğer DNA'nın adını karmaşık buluyorsanız, bir de her gün yudumladığınız kahvenizin içerisinde bulunan "kafein"in kimyasal adını deneyin: 3,7-dihydro-1,3,7-trimethyl-1H-purine-2,6-dione! Yani DNA, ne özel bir isimdir, ne de özel bir artısı vardır. DNA’yı belki de "özel" kılan tek şey, her kimyasal maddenin kendine ait bir özelliği olduğu gibi, DNA’nın da kendine ait bir özelliği olması ve bu özelliğin, bizim ilgimizi çeken bir şekilde, kalıtım alanında "görev alması"dır. (bir önceki yazımızdaki "görev" tanımını hatırlayınız). Yani örneğin gözlerinizin ıslak kalmasını sağlayan gözyaşınızın da kimyasal bir formülü bulunur. Tek fark, gözyaşınızın gözlerinizi korumak ve duygularınızı belli etmek gibi görevleri varken, DNA’nın bir sonraki kuşağa aktaracağınız bilgileri taşıma görevi olmasıdır. DNA’yı spot ışıklarının karşısına koyan bu kalıtımsal özelliğidir; ne daha azı, ne daha fazlası. Aslında düşünüldüğünde, bunun da "özel" olmadığı görülecektir. Çünkü zaten "kalıtım" dediğimiz olay da, biyokimyasal bir tepkime sonucunda, bir molekülün kendisini eşlemesi ve çoğalması demektir. Bunun da herhangi bir özel yanı bulunmamaktadır. Aşağıda, temsili ve en sık karşılaşabileceğiniz DNA çizimini görüyoruz. Gördüğünüz gibi DNA, ikili bir sarmaldan oluşur. Yani iki farklı doğru, birbiri etrafında kıvrılarak heliks bir yapıya bürünür: Bu yapı, tamamen fizik ve kimya yasaları etkisi altında bu şekilde olmaktadır. Nasıl ki, daha önce de kısaca değindiğimiz gibi yağlar, su içerisinde mecburen küresel bir yapı oluşturuyorlarsa, bu yapıdaki kimyasal da mecburen heliks (sarmal) yapısı oluşturmaktadır. Dolayısıyla şekil açısından da DNA'nın diğer moleküllerden bir farkı yoktur. Bu çizim her ne kadar genel yapı hakkında bilgi verse de ve bu şekilde çizilmesi çizerler için oldukça kolay olsa da, molekülleri sanki özel ya da başka varlıklardan farklıymış gibi göstermesinden ötürü, biz bu "kapalı çizim" yöntemini tercih etmiyoruz. Aşağıdaki resmi incelerseniz, farkı anlayacaksınız. Aşağıdaki çizimde, DNA’nın gerçek yapısı görülmektedir. DNA da, Evren içerisindeki diğer bütün varlıklar gibi, yalnızca ve yalnızca sıradan atomlardan ve bunların farklı kombinasyonları olan moleküllerden oluşur. Bu atomlar temel olarak Karbon ©, Hidrojen (H), Azot (N), Fosfat (P), Oksijen (O) ve benzeridir ve her bir atom, aşağıda farklı renklerle gösterilmişlerdir: Görüyorsunuz… DNA, sadece arka arkaya, birbirlerine zayıf veya kuvvetli kimyasal bağlar ile bağlanmış atomlardan ibarettir. ***

*** İşte canlılık ile cansızlık arasında bir fark olmadığını anlayabilen biri, geri kalan pek çok şeyi kolaylıkla kavrayabilecektir. Bunların başında da, canlıları "canlı" yapan moleküller, bunların yapıları ve görevleri gelmektedir. Dediğimiz gibi canlıları ayırt eden en önemli özellik, hayatta kalmak ve üremek amacıyla organizasyonları dahilinde aktivite gerçekleştirebilmeleridir. Üreme, basitçe organizasyonun sayıca çoğalabilmesi ve kendilerindeki bilgiyi yavrularına aktarabilmesi olarak tanımlanır. İşte tüm bu organizasyon içi aktiviteler ve üremenin aşamaları, genetik materyal olan nükleotitler ve bunların oluşturduğu daha büyük kimyasallarla düzenlenmekte ve kontrol edilmektedir. Bu olay, insanı var olduğundan beri etkilemektedir ve birikerek günümüze gelen bu "büyüleyicilik", günümüz insanlarının genetik materyallere ve genel olarak hücreleri meydana getiren kimyasal moleküllere olduğundan fazla anlam yüklemesine sebep olmaktadır. Kişiler DNA'nın "mükemmel" bir molekül olduğunu sanmakta, DNA tarafından üretilen enzimlerin "ulaşılamaz" bir iş yaptıklarını düşünmekte, hücrenin içinin "gerçek olamayacak kadar karmaşık" olduğunu iddia etmektedirler. Bunlar, bir yere kadar doğru olsa da, bilimsel olarak açıklanamayacak kadar "mükemmel", "ulaşılamaz" ya da "karmaşık" olan hiçbir yapıya doğada rastlanmaz. Zaten bilim, doğayı anlama sanatıdır ve doğada izah edilemeyecek bir şey bulmayı beklemek anlamsızdır. ***

*** Atom, bir maddeyi meydana getiren nano-boyuttaki temel parçacıkların adıdır. Temel olarak, periyodik cetvelde element olarak gösterilen bağımsız madde parçacıklarının her biri olarak düşünülebilir. Her bir elementten Evren'de bildiğimiz hiçbir sayıyla kıyaslayamayacağımız fazlalıkta atom bulunmaktadır. Sadece Dünya'da bile akıl almaz sayıda atom bulunmaktadır. Basitçe şöyle düşünelim: İnsan vücudunda trilyonlarca hücre bulunur. Her bir hücrenin içerisinde yüzbinlerce organel ve yapı bulunur. Her bir organel ve yapı, trilyonlarca kimyasalın birleşiminden oluşur. Ve her bir kimyasal çoğunlukla milyarlarca, trilyonlarca atomdan oluşur. Dünya'da 7 milyara yakın insan bulunur. Ve insanlar, sadece Dünya üzerinde bilinen biyokütlenin çok çok küçük bir kısmına sahiptirler. Örneğin sadece ekili bitkilerin biyokütlesi, insanlardan 20 kat fazladır. Sadece evcil hayvanların biyokütlesi insanların 7 katıdır. Sayıları birbiriyle çarpıp toplayınca elde edebileceğiniz değerlerin devasalığını düşünmeyi size bırakıyoruz. Veya Evren'de bulunan atom sayısı, her zaman Fizikçileri cezbetmiştir. Yapılan hesaplamalar, sadece gözlenebilen Evren içerisindeki atom sayısının 4x10 üzeri 79 ila 4x10 üzeri 81 arasında olduğunu düşündürmektedir. Fiziksel olarak yapılan hesaplamaların gösterdiği üzere, gerçek Evren'in büyüklüğünün, gözlenebilir Evren'in büyüklüğünden 10 üzeri 23 kat fazla olduğunu belirtmek isteriz. Unutmayın ki 10 üzeri 23, 1'in yanına 23 tane sıfır koymak, 10 üzeri 81 ise 1'in yanına 81 tane sıfır koymak demektir. "Katrilyon" sayısının 1'in yanına 12 sıfır koyarak oluştuğunu söylersek, bahsettiğimiz sayıların ne denli büyük olduğu anlaşılabilecektir. Tüm bunları anlatma sebebimiz; Evren içerisindeki, hatta sadece Dünya içerisindeki atomların inanılmaz sayısıdır. Bu sayıdaki atomun sürekli etkileşimi düşünüldüğünde, birçok bileşiğin yeteri kadar zaman verildiğinde kendiliğinden ve envai çeşitte oluşabileceğini düşünmek son derece kolay ve mantıklıdır. Ancak insanların çoğu hayata dümdüz baktıkları için, bu sayıların anlamlarını kendi istedikleri gibi çarpıtmaya meyillidirler. Sonuç olarak biliniz ki; atomların sayısı, birçok kimyasalın oluşabileceği kadar fazladır. Tabii bu oluşumda yıldız patlamaları ya da yüksek radyasyon gibi hızlandırıcı unsurların da etkisi unutulmamalıdır. Her bir atomun, kendine has fiziksel ve kimyasal özellikleri vardır. Bu özellikler doğrultusunda normalde Kimya dahilinde aynı elementlere ait atomların bir araya gelerek oluşturdukları daha büyük parçalara molekül denmektedir. Eğer farklı elementlere ait atomlar bir araya gelerek daha büyük bir yapı oluşturuyorlarsa buna Kimya'da bileşik denir. Ne var ki biz bu detaylara girmemek adına, "bileşik" ile "molekül" sözcüklerini eş anlamlı olarak kullanacağız ve hepsine birden "molekül" diyeceğiz. Fakat yine de siz ikisi arasındaki farkı aklınızda tutunuz. Ayrıca tüm bu atom ve molekül açıklamalarını yapmamızın bir diğer sebebi; Daha önce de net bir şekilde açıkladığımız üzere, "canlılığın" "cansızlıktan" başlaması oldukça anlaşılır ve mantıklı olduğunu görebilmenizdir. Çünkü aralarında bir fark zaten en başından, atomik düzeyden itibaren bulunmamaktadır. Her varlık, daha önce açıkladığımız kimyasal evrim etkisi altında farklı yönlere doğru değişerek, farklı özellikler kazanabilmektedirler. Bu özelliklerin bir kısmı belirli moleküllere yapılara özelken, bazı özellikleri tüm moleküller paylaşmaktadırlar. Örneğin 'karbon', yüksek basınç altında Dünya'nın en sert malzemesi olan elmasa dönüşür. Bunu hangi canlı, varlığını koruyarak yapabilir? Hiçbiri... Peki neden canlılık bu kadar göz önünde, ön plandayken, karbon elementi bu özelliğinden ötürü el üstünde tutulmamaktadır? Hangisinin daha "önemli" olduğuna nasıl karar vereceğiz? İşte, aslında hiçbiri önemli değildir. Önem sırası, insanlar tarafından rastgele belirlenir ve esasında doğa açısından geçersizdir. Kategorizasyonu insanlar yaptığı için, kendilerini ve kendilerine benzer olan varlık gruplarını el üstünde tutarlar, diğerlerini ise yüzyıllardır göz ardı ederler. Bu sebeple, çok eski yıllarda yapılan "canlılık sınıflandırmaları" hep cansızları canlıların alt basamaklarına itmiştir. Halbuki doğada böyle bir hiyerarşi yoktur! ***

*** GİRİŞ; Canlılığın Evrimi (1): ve Canlılığın Evrimi (2): Başlıklarında, "canlılık" ve "cansızlık" kavramları arasındaki farksızlıktan ve "Hayat Molekülleri" dediğimiz, kategorizasyon açısından kolaylık sağladığı için öyle isimlendirdiğimiz "canlı" yapılarda bulunan kimyasallardan bahsettik. Bu yazımızda ise, geçen yazımızda belirttiğimiz gibi, Hayat Molekülleri içerisinde çok büyük öneme sahip olan bir diğer yapı, nükleotitlerden ve bu nükleotitlerin oluşturduğu dev moleküller olan genetik materyalden bahsedeceğiz. Ayrıca bunu yaparken, birçok diğer konu ve kavrama değinecek, akıllardaki bilim dışı düşünceleri silmeye çalışacağız. Bu noktada, daha fazla ilerlemeden anlam bütünlüğü açısından atom ve molekülün yazımız kapsamında ne anlamda kullanıldığını açıklayalım: ***

İnsanı inançları ile algılamak İŞTE bu! "O Kadın"... "O Kadın" dediğiniz insan doğaya karışmak istiyor... Sizin Ritüelleriniz önce Cami sonra toprak altı olabilir... Ama sevgili "Meral" denize serpilmek istemiş... Siz ne..!? Zaten bu hakkını kanunen mümkün olmasına karşın mahalle baskısı ile gasp etmişsiniz... En azından ölüsüne saygı duyun!... Olmaz değil mi?... Olmaz çünkü sizin inanç ve ritüelleriniz ile uyuşmuyor!

*** Bir Molekülün "Göreve" Sahip Olması Ne Demektir? Bu moleküller, sonraki yazılarımızda inceleyeceğimiz üzere bazı sözde “görevlere” sahiptirler. Aslında, hiçbir molekülün, hiçbir “görevi” yoktur. Onlar, fiziksel yasalar dahilinde hareket ederler, değişirler, gelişirler, vs. Ancak bunu sağlayan bir bilinçleri ya da amaçları yoktur. Yine de bunların "rastlantısal gibi gözüken" bu hareketleri, bizi "canlı" yapar. Daha doğrusu bizlerin böyle isimlendirme yapmamıza sebep olur, peki ama neden? Aslında cevap, bu sorunun içerisinde gizlidir. *Doğaya, olaylara ve olgulara bakarız ve bu sırada beynimizdeki moleküller çeşitli tepkimelere girerler ve bunun total sonucuna “düşünme” deriz. *Baktığımız sistem, bazı kimyasalların, bazı diğer kimyasallarla parçalanması ile ilgiliyse ona “sindirim” deriz. *Bunda görev alan moleküllerden oluşan hücrelere “sindirim hücreleri” deriz. *Halbuki onlar “sindirme göreviyle” donanmış askerler değillerdir. Onlar, sadece fiziksel ve kimyasal yasaların gereksinimlerini yerine getiren bilinçsiz atomlar ve atomlardan oluşan moleküllerdir. *Ancak bunların bütünü bizi var ettiği için, biz bunları algılarız, algıladığımızı sanarız. Halbuki “algılama” dediğimiz bile sadece kimyasal bir etkileşimdir ve tamamen atomlar ve moleküller aracılığıyla olur. Bunlara daha başka yazılarımızda zaten değineceğiz. Ancak burada bilmemiz gereken, moleküllerin görevleri olduğu yanılgısını biz yaratırız; aslında hiçbir molekül bir "görev" yerine getirmez; sadece, Fizik ve Kimya yasaları etkisi altında yapmak zorunda olduğu olayı yapar: kimyasal tepkimeye girer, itilir, çekilir, parçalanır, birleşir ve benzeri. Bunlar, bir molekülün görevi değildir. Bir atomlar yığını olarak, zaten başka yapabileceği bir şey yoktur. Ancak bir molekül yığınına, dışarıdan müdahale ile belli atomları ve molekülleri eklerseniz (ya da yapısından çıkarırsanız), yaptığı "iş"in tamamen değiştiğini göreceksiniz. Çünkü bu ekleme-çıkarma işi, onun kimyasını ve fiziğini değiştirmiş; bu da üzerindeki yasaların farklı işlemesine sebep olmuştur. Dolayısıyla kimyasalların "görev"ini onların yapısı belirler. Ve bu yapı, doğaüstü bir güç tarafından, bilim dışı bir şekilde değil; yukarıda açıkladığımız şekillerde temel fizik ve kimya yasalarının etkisi altında belirlenmektedir; değişime açıktır ve sürekli olarak değişmektedir de. Kısacası, tüm bu olaylara sebep olanlar, canlıları "canlı", cansızları "cansız" kılanlar Fizik ve Kimya yasalarıdır. Bu yasaları da Evren'in var oluş biçimi belirler. *Belki başka bir Evren oluşsaydı bu yasalar oluşmayabilirdi. O zaman da "o Evren"in yasaları dahilinde bazı varlıklar gelişecekti veya belki de"o Evrenler"de, bizim kendi Evrenimiz içerisinde kullanabildiğimiz sıfatlarla tanımlayamayacağımız kadar farklı "varlıklar" gelişecekti. *Belki "canlı" kavramı "o Evren"de geçerli olmamakla birlikte, belki de hiçbir şey en başından var olamayacaktı. Bu tamamen Evreni başlatan patlama ve bu başlangıçtan doğan parametreler ile ilgilidir. Bunlar, alanımızın çok dışında olduğu için şu anda girmeyeceğimiz; ancak canlılığa bakış açımızı kökeninden değiştirebilecek önemli Fizik gerçekleridir. *** Canlılığın Evrimi (2): “Hayat Molekülleri” Nedir? başlığı altında; Hayat Moleküllerinin, ya da diğer bir ismiyle organik moleküllerin canlılığın var olabilmesi ve varlığını sürdürebilmesi için gereken kimyasal molekülleri ele alarak, canlıları "canlı", cansızları "cansız" kılanın Fizik ve Kimya yasaları olduğunu anlatmaya çalıştık. Bir sonraki Canlılığın Evrimi (3): "Genetik Yapıların Özellikleri ve İşleyişi" başlığı altında; "Genetik materyalin" ne kadar sıradan olduğundan ve nasıl bilindik bir şekilde çalıştığına değineceğiz. *** Kaynak: ÇMB (Evrim Ağacı)

*** Peki nasıl? Daha sonra ayrıntısıyla açıklayacağımız üzere; Canlılığın başladığı dönemlerde, 600 milyon yıllık bir süreçte Dünya'nın atmosferik ve çevresel koşulları bugünkünden oldukça farklıydı. Her şey çok daha kaotikti ve ısı, ışık, radyasyon gibi etmenler bugünkünden çok daha şiddetli ve farklı etkiyordu. Henüz ozon tabakası bile tam olarak oluşmamıştı. -ki bir miktar delindiğinde iklimin nasıl değiştiğini görebiliyoruz- İşte bu durum, kimyasal tepkimelerin doğasını da değiştirmekteydi. Bunun gerçekliğini Miller-Urey Deneyi ile gözleyebildik: Normalde yapıtaşları ve gereken atomlar ile moleküller bir arada bulunsa belki de asla oluşmayacak olan aminoasitler, şekerler ve diğer moleküller, ilkin Dünya koşullarında çok daha hızlı bir şekilde oluşabilmektedirler. Örneğin Miller-Urey Deneyi sayesinde 1-2 hafta gibi kısa sürelerde, bu "Hayat Molekülleri"nin ilkin basamaklarının oluşabildiğini, proteinleri oluşturan aminoasitlerin büyük bir kısmının kendiliğinden oluşabildiğini gördük. Bu, bilimin açıklayıcı gücü adına büyük bir zaferdir. İlk başta bu tepkimelerin nasıl hızlandığına, yeri gelince zaten bu yazı dizisi içerisinde değineceğiz; Günümüze bakacak olursak, bu tepkimeler oldukça kolay bir şekilde gerçekleşmektedir; hem de Dünya koşulları tamamen değişmesine rağmen. Bu nasıl olmaktadır? Günümüzde, çoğunlukla protein yapılı olan (ancak kritik bir şekilde, belli tipleri nükleotit yapılı olan; buna daha sonra geleceğiz), enzim isimli kimyasallar bulunmaktadır. Bu kimyasallar da diğer moleküller gibi son derece sıradandırlar ve proteinlerin değindiğimiz yapılarına tamamen benzemektedirler. Ancak bir özellikleri, onları değerli kılmaktadır: enzimler, ortamda bulunan ve kendileriyle ve birbirleriyle uygun olan moleküllerin kendi aralarındaki tepkimelerini hızlandırırlar. Kimi enzim bu tepkimeleri 5 kat, 10 kat, milyon kat, milyar kat hızlandırabilmektedir. Dolayısıyla başlangıçta 600 milyon yıllık bir deneme-yanılma ve bekleme süresi sonucunda oluşacak enzimler, bir defa "uzun bekleme" sonucu oluşabildikten sonra, kolaylıkla diğer tepkimeleri hızlandırabileceklerdir ve canlılığın gelişimi eksponansiyel olarak (katlı bir şekilde hızlanarak) artabilecektir. Ki canlılığın oluşumu sırasında gördüğümüz durum da budur, buna yine bu yazı dizimiz içerisinde döneceğiz. ***

*** Bu yapılar nasıl kendiliğinden oluşmuş olabilir? Sorunun bilimsel cevabı oldukça basittir: Kimyasal bağlar. Her ne kadar canlılığa özel misyonlar yüklemeye çalışarak, bizi oluşturan yapıların kendiliğinden oluşabildiği gerçeğini ısrarla ve elimizin tersiyle itsek de, ne yazık ki gerçekler, bizim istediklerimiz yönünde olmak zorunda değildirler. Ve bilimsel araştırmalar göstermektedir ki, canlılığı (ya da cansızlığı) oluşturan yapılar, kendiliğinden, daha doğrusu Evren'in (en azından Dünya'nın) bildiğimiz her noktasına etki eden Fizik ve Kimya yasaları etkisi altında oluşabilmektedirler. Dolayısıyla, her ne kadar hayal gücümüzü ve fantezilerimizi tetikliyor olsa da, canlılığı oluşturan yapıların arkasında bir gizem, bir sır aramak hatalı olacaktır; çünkü böyle bir sırra ve hatta bu sırrın gerekliliğine bilimde asla rastlanmamıştır. Bunları biraz açalım: Canlılığı (ve cansızlığı) oluşturmaktadırlar! Kovalent bağlar, iyonik bağlar, hidrojen bağları, Van der Waals kuvvetleri ve daha nicesi, sürekli olarak, aralıksız yeni moleküllerin oluşmasını sağlamakta ve kimyasal tepkimeleri tetiklemektedir… Eğer belli atomlardan yeteri miktarda bir kaba koyarsanız ve yeterince beklerseniz, kimyasal yapılarından dolayı bu atomlar arasında bağlar oluşmaya başlayacaktır. Hep verdiğimiz örnek olarak demir atomlarından oluşan bir yapıyı, oksijen zengini bir ortama bırakırsanız, bir süre sonra siz hiçbir şey yapmasanız da, tıpkı "sihir" gibi gelse de kendiliğinden, kimyasal tepkimelerin etkisi altında, kimyasal bağların oluşumu ile demir atomları "paslanmaya", daha doğru tabiriyle "oksitlenmeye" başlayacaklardır. Bu tepkimede bir doğa üstü aramak, hayal gücüne değil, bilgi eksikliğine işaret edecektir. Çünkü arkasında hiçbir gizem bulunmamaktadır. Bahsettiğimiz tepkime ya da aklınıza gelebilecek herhangi bir diğer kimyasal tepkime, tamamıyla elektron yapılarından kaynaklanır. Eğer yörüngelerindeki elektron sayısı gereği bunları “paylaşmaya” meyillilerse (daha doğrusu elektron yapılarından ötürü üzerlerine etkiyen kuvvetler elektron paylaşımını dikte ediyorsa) “kovalent bağlar”; Eğer yörüngelerindeki elektronlardan bazıların alıp vermeye meyillilerse (daha doğrusu elektron yapılarından ötürü oluşan kuvvetler, elektronların yörüngelerinden çıkmasını sağlayacak kadar kuvvetli ise) “iyonik bağlar” oluşur. Flor (F), Oksijen (O) ve Azot (N) atomları ile Hidrojen (H) atomu arasında, bu atomların elektronegativite (elektron alma isteği, yatkınlığı) sebebiyle Hidrojen Bağı denen ve hayatın oluşmasında (daha doğrusu bu moleküllerin işlevsel olabilmelerinde) çok önemli rol oynayan bir bağ vardır. Öte yandan Van der Waals Bağları ise daha zayıf bağlardır ve basitçe, eksi yükler ile artı yükler arasındaki çekim ve eksi yükler ile eksi yükler veya artı yükler ile artı yükler arasındaki itim kuvvetlerinden doğmaktadırlar. Geçici ya da kalıcı olabilecekleri gibi, güçlü bağlar değillerdir. Bu kimyasal maddeler arasında oluşan bağların kimini koparmak son derece kolayken, kimini koparmak için oldukça fazla enerjiye ihtiyaç duyulur. Kimi birbiriyle çok hızlı ve kolay şekilde bağ kurar, kimi ise ne kadar zorlarsanız zorlayın birbirine bağlanmaz. Bunlar da, tamamen elementlerin kimyasal ve elektronik yapılarından kaynaklanır. İşte bu sebeple, bazı kimyasal bileşikler çok kararlı yapıdayken, bazıları oldukça dengesizdir ve kolayca parçalanabilir. Benzer şekilde, dev bir molekülün bir kısmı belli kimyasal tepkimelere açıkken, bir kısmı bir diğer tipe açık olabilir, bir kısmı ise son derece kararlı olduğundan tepkimeye hiç girmeyebilir. İşte bu sebeple, oluşabilecek moleküllerin ve bu moleküller arası ilişkilerin sayısının bir sınırı yoktur; sonsuz sayıda olasılık düşünmek mümkündür. Burada sorun, çoğunlukla büyük moleküllerin oluşabilmesi için gereken tepkimelerin "aktivasyon enerjisi"nin çok yüksek olmasıdır. Yani yapıtaşları bir arada bulunsalar bile, kendiliğinden birbirlerine bağlanabilmeleri olanaksıza yakındır ya da en azından çok düşük bir ihtimaldir. Ancak belli ki canlılığın başlangıcında bu olabilmiştir. ***

*** Poteinlerin de sıradan kimyasal yapılar olduğunu anladıysak, şimdi bir de lipit (yağ) moleküllerinin yapıtaşlarına bakalım. Lipitlerin diğerlerinden farklı olarak iki tip yapıtaşı vardır: gliserol ve yağ asitleri. Gliserolün yapısı aşağıdadır: Görüldüğü gibi bu da, artık tahmin edebileceğiniz gibi, son derece sıradan bir moleküldür. Yağ asitlerinin yapısı da şöyledir: Bunların ikisinin birleşimi, yağ moleküllerini oluşturmaktadır: Yağ molekülleri, canlılık için son derece önem arz etmektedir; buna ayrı bir yer ayıracağız. Ancak şimdiden bilinmesi gereken, yağ moleküllerinin yapısından ötürü su içerisinde küresel, çift katmanlı bir zırh oluşturabildikleri gerçeğidir. Bu zırh, tamamen fizik yasaları etkisi altında olmaktadır ve oldukça istikrarlıdır. İlk hücresel yapıların bu zırh içerisinde başladığı düşünülmektedir ve bu düşünce, günümüzdeki bütün hücrelerin zar yapılarının yağ temelli olmasıyla desteklenmektedir. Nükleotitlere burada girmeyeceğiz, bir sonraki yazımıza saklıyoruz; çünkü orada, akla takılabilecek birçok soruya cevaplar vereceğiz ve buraya doldurmak istemiyoruz. Ancak temel olarak bilmeniz gereken, nükleotitlerin de diğer moleküllerden bir farkı olmadığı, benzer şekillerde yapıya sahip olduklarıdır. Bunlara zaten yeri geldiğinde yeniden gireceğiz. Şimdi başka birkaç soruya cevap arayalım: ***

*** Şimdi de canlılar için genellikle “kritik önemdeki molekül” sayılan proteinlere bakalım. Proteinler, aminoasit denen daha ufak moleküllerin uç uca, üst üste, yan yana eklenmesi sonucu oluşan bir atom kompleksidir. Aşağıda günümüze kadar süren evrimsel süreçte oluşmuş 20 temel aminoasidi ve bunların kimyasal yapısını görmektesiniz: Görülebileceği üzere, bir aminoasidin de yapısında diğer moleküllerden farklı bir özellik yoktur. Tek gördüğümüz, karbonlar, oksijenler, hidrojenler ve azot. Bu arada, orada “R”("Radikal" kelimesinin ilk harfidir) ile gösterilen yer, değişken bir gruptur. Oraya da değişik atomlar bağlanarak, değişik aminoasitleri oluştururlar. Bu aminoasitler, farklı şekillerde uç uca birleşerek sonsuz sayıda protein oluşturabilirler. Çünkü yukarıdaki 20 aminoasitten 3-4 tanesi bir araya gelerek bir proteini oluşturabilecekleri gibi, aynı 20 aminoasitten yüzlercesi bir araya gelerek dev proteinleri de oluşturabilirler. Bu da sonsuz sayıda kombinasyon demektir. Örneğin aşağıda bir G-Proteini görüyorsunuz: Bu protein yapısında yüzlerce aminoasit, farklı sıra ve sayılarda kullanılmaktadır. Bu sıraların ve sayıların değişmesi, farklı özelliklerde proteinlerin üretilmesi, bu da farklı protein moleküllerinin farklı işlevlere sahip olabilmesi demektir. Proteinler, temel olarak her yerde kullanılabilen, çok önemli, son derece istikrarlı (stable) moleküllerdir. En önemli görevleri arasında enzimleri oluşturmak ve diğer tepkimelerin hızlarını kat be kat arttırmak bulunur. Bu konuya ileride tekrar döneceğiz. ***

*** Bu şeker molekülleri, farklı sıra ve biçimlerde bir araya gelerek, daha büyük bileşikleri oluşturabilirler. Örneğin yukarıdaki glukoz ve fruktoz bir araya gelerek, sukroz isimli bir diğer şekeri oluşturabilirler: İşte bu şeker molekülleri, daha farklı şekillerde birbirlerine bağlanarak, devasa şeker bileşiklerini oluşturabilirler. Örneğin aşağıda sadece glukozların bir araya gelmesinden oluşan bir glukojen bileşiğini görüyorsunuz: Görselin üst kısmında bağların nasıl kurulduğu gösteriliyor. Alt kısımda ise, kapalı bir çizim örneği verilmiş glukojen için. Bu bileşikler, canlıların yapıtaşı olan hücrelerin pek çok farklı bölgesinde kullanılabilirler. Örneğin enerji üretmek üzere oksijen ile tepkimeye sokulabilirler, bir diğer "hayat molekülü" olan proteinlerle birleşerek hücre zarının yapısına katılabilirler, vs. Örneğin glukoz, hayvanların çoğunun temel enerji kaynağıdır ve hayvanlarda glukoz karaciğerde yukarıda verdiğimiz glukojen şeklinde depolanır. Ancak aynı glukoz, farklı bir bağ yapısı kurarak bitkilerin güçlü hücre duvarını oluşturan selülozu oluşturabilirler. Ya da bir diğer biçimde kimyasal bağ kurarak, böceklerin dış kabuklarında bulunan sert kitin yapısını oluşturabilirler. Kısaca her şey kimyasal bağlar ve bunların tipleri ile ilgilidir. Aynı temel bileşikler (ya da "hayat molekülleri"), farklı kimyasal bağların etkisi altında farklı yapılara katılabilirler. Zaten hücrelere bakacak olursanız, "hayat molekülleri"nin farklı bileşimlerinden başka bir şey olmadıklarını göreceksiniz. Kısaca farklı bağlar, farklı ürünler demektir. Bu kadar farklı olasılığın, farklı şekillerde yapıya katılması ve milyarlarca yıldır süren Evrim etkisiyle günümüzdeki canlılık çeşitliliğine ulaşırız. ***

*** Gelin şimdi, lafı daha fazla uzatmadan, sizlerle bu “hayat moleküllerinin” yapılarına bakalım. Aşağıda, canlılarda en çok kullanılan iki karbonhidratın (şekerin) kimyasal yapısını görüyoruz: Glukoz (glucose) ve fruktoz (fructose, meyve şekeri) canlılar için en hayati öneme sahip şekerlerdir. “Monosakkarit”tirler (basit/tek şeker) ve canlıların yapısında bulunabilen birçok kompleks şeker molekülünün (nişasta, glukojen, kitin, selüloz, vb.) temelini oluştururlar. Bunların hepsi canlılık dahilinde yapıtaşı olarak ve daha önemlisi, enerji kaynağı olarak kullanılmaktadırlar. Enerji üretemeyen bir canlının, hayatta kalmak ve üremek için bir aktivite sürdürmesi ve organizasyonunu aktif olarak koruması beklenemez. Dolayısıyla enerji, canlılık için hayati bir kavramdır. Canlılar için bu kadar önemli olan bu molekülleri incelediğimizde, belki de umduğumuzun aksine, pek de sıradışı bir yapı görmüyoruz: 6 adet Karbon atomu ©, 12 adet Hidrojen (H) atomu, 6 adet de Oksijen (O) atomu bir araya gelerek canlıları "canlı" kılan moleküllerden biri olan şekerleri üretebiliyor. ***

*** Şimdi, bu noktada, “canlılık” tanımına yeniden göz atmakta fayda var. Kimyada “organik moleküller”, canlıları cansızlardan ayırmak için kullanılırlar (bu da bir diğer kategorizasyon metodudur). Canlılarda, inorganik moleküller de elbette bulunmaktadır ancak canlı vücudunun büyük bir kısmı organik moleküllerden oluşmaktadır. Yani organik moleküllerin bulunması, bir varlığın “canlı” olarak adlandırılması, en azından canlılık barındırmış ya da barındırıyor olduğunu düşünmek için iyi bir sebeptir (ancak çoğu zaman yeterli değildir, yine de iyi bir işarettir). Peki “organik moleküller” hangi atomlardan oluşur? Karbon ©, Hidrojen (H), Oksijen (O), Nitrojen (N), Fosfor (P) ve Sülfür (S). Yani bir canlıya "canlılık" özelliğini katan molekülleri oluşturan atomlar, tam da bekleneceği gibi periyodik cetvel üzerinde bulunan sıradan atomlardır. Bu da bize canlılığın cansızlıktan bir farkı olmadığını yeniden göstermektedir. Oldukça kesin olan bir gerçek vardır: Evrim çoğu zaman basitten karmaşığa doğru gerçekleşmektedir; çünkü fizik temelli enerji yasaları istikrarlı bir ilerleme için bunu zorunlu kılar. Bunun temel sebebi; Evrim'in yeni bir materyal "yaratamaması" (yoktan var edememesi ); ortada halihazırda var olan materyali değiştirerek kullanması gerekliliğidir. Dünya üzerinde bulunabilecek en basit yapıtaşları, atomaltı parçacıkları göz ardı edecek olursak, atomlardır. Bu atomlar, fizik yasaları etkisi altında, farklı çevresel koşullarda, farklı şekillerde bir araya gelerek atomlardan daha karmaşık olan molekülleri oluştururlar. Daha sonra bu moleküller, yine farklı şekillerde birleşerek, daha büyük ve envai çeşit "dev" molekülü (büyüklük son derece göreceli bir kavramdır) oluşturabilirler. Bunlar, çevre şartları altında bir nevi "sınava" tabi tutulur, ki biz buna basitçe "Doğal Seçilim" demekteyiz. En uygun yapıda, ortama en dayanıklı ve en istikrarlı olanlar parçalanmadan kalırlar. Diğerleri ise dengesiz oldukları için, diğer molekül ve atomların etkisiyle, radyasyon-ısı-ışık gibi fiziksel faktörlerden ötürü parçalanırlar ve dağılırlar. İşte bu şekilde, her seferinde bir adım olmak üzere, sadece atomlardan yola çıkarak, önce karmaşık yapıdaki kimyasal moleküller, sonrasında ise 4 milyar yıl gibi devasa bir zaman dilimi içerisinde içerisinde trilyonlarca hücreyi bir arada bulundurabilen karmaşık yapılara doğru bir evrim gerçekleşmiştir. Dolayısıyla bir protein molekülü, yağ molekülü, nükleotit molekülü, vb. oluşmadan önce, bunları oluşturan yapıtaşları oluşmalıdır ki bunlar daha küçük, daha basit yapıda moleküllerdir. Biri daha da derinlere inerek molekülleri oluşturan yapılara bakarsa, beklendiği gibi atomları görecektir. Daha da derinlerde atomaltı parçacıklar yatar; Ancak bu konu bizi şu anda ilgilendirmiyor; Bilmemiz gereken nokta, atomların bir araya gelmesiyle envai çeşit molekülün oluşabildiği ve bu moleküllerden "Hayat Molekülleri" olarak isimlendirilen bir grubun bazı varlık formlarının "canlılık özellikleri" olarak verdiğimiz özelliklere sahip olmalarını sağladıklarıdır. ***