|
|
|
|
28.05.10, 02:23
|
||||
|
||||
Yaşamın Başarı Öyküsü
Öncelikle yaşayan organizmaların ortak karakteristik özelliklerine ve evrensel yapılarına göz atalım;
-Tüm hayat hücreseldir. -Tüm canlılar bünyelerinde yuzde 50 il 90 arasında su bulundurur, su fotosentezde elektron ve oksijen kaynağıdır ve biyomoleküllerin çözünmesini sağlar. -Biyomoleküller karbon, hidrojen, azot, nitrojen ve fosfordan meydana gelir. -Tüm canlılarda evrensel yapıtaşlar ise aminoasitler,şekerler, nükleotidler, fosfolipitler, vitaminler, kozenzimlerdir. -Tüm canlılarda evrensel makromoleküller ise protein, karbonhidrat, yağlardır. -Tüm canlılar iki katmanlı lipit zar yapısına sahiptirler. -Organizmalar enerji gereksinimi ve akışı için genellikle ATP kullanır. -Metabolik reaksiyonlar için evrensel tepkime ağları glikoliz, krebs çemberi ve ETS ( Elektron Taşıma Sistemi) dir. -DNA, hücreye ait genetik bilgiyi taşır, hayatsal faaliyetleri yönetir, genetik bilginin nesilden nesile aktarılmasını sağlarlar. RNA ise genetik bilginin okunmasını, yazılmasını, taşınmasını sağlar. -Yetişkin tüm hücrelerde proteinin sentezlendiği yer ribozomdur. -Tüm canlılarda genotip(kalıtsal yapı), fenotip(dış görünüş) üzerinde doğrudan etkilidir. -Tüm canlılarda kimyasal tepkimelerin hızını artıran biyomoleküller enzimlerdir. şimdi gelelim basit monomerler inorganik moleküllerden nasıl meydana geldi, ilkel Dünya bu olay için uygun muydu? Galaksimiz 20- 30 milyar gezegeni içinde barındırmaktadır, içinde yaşadığımız evrende ise 100 milyar galaksi olduğu düşünülüyor. Bu deryanın içinde Dünyamız, Güneş sistemi oluştuğunda gaz kütlesi halinde kızgın bir yapıya sahipti. Kendi ekseni etrafında dönmesi ile dıştan içe doğru soğumaya başlamıştır.Böylece farklı katmanlar, farklı sıcaklıklara sahip olmuştur, iç kısımlar ise hala yüksek sıcaklığa sahiptir. 4.6 milyar yıl önce oluşan Dünya, 1 milyar yıl sonra basit, prokaryotik yaşam formlarını barındıran bir yer haline gelmiştir.Buradaki en önemli soru, dünyanın soğuması ile hayatın ortaya çıkması arasındaki dönemde ilkel dünyadaki olası atmosfer nasıldı?Hayat öncesi dönemde hangi bileşikler vardı? Yaşamın elverişli bir gelişim göstermesi için atmosferin indirgeyici (reducing) bir özelliğe sahip olması gerekiyor.İndirgeyici atmosferde bol miktarda hidrojen gazı bulunmalı, oksijen gazı ise kayda değer miktarda olmamalı, çünkü aminoasit ve nükleotidlerin oluşumlarını engellerdi, çünkü atom ve moleküller hidrojen atomundan çok oksijen atomlarıyla tepkimeye girer.Aminoasitler oluşsa bile, oksijenler aminoasitleri ayrıştırırdı.Canlılık meydana getirecek herhangi rasgele süreç sona ererdi. Peki veriler nasıl bir atmosfer modeli ortaya koyuyor? Bilimsel veriler ilk(el) atmosferde eser miktarda oksijen gazının olduğunu söylüyor, serbest oksijen oranının %0.1 veya daha az olduğu düşünülmektedir. Fotosentez yapan ilk canlıları(siyanobakterilere) oksijen gazının oluşumunu borçluyuz. Scince dergisinde 8 Nisan 2005'de yayınlanan A hydrogen-rich early Earth atmosphere isimli makalede bir grup bilim adamı , hidrojenin başlangıçta Dünya atmosferindeki sabit oranının %30 düzeyinde olduğunu gösterdi.Bu çalışma Bilim Teknik Mayıs 2005 sayısında da yer buldu. Ekibe göre dünya atmosferinde bolca bulunan hidrojenin, bazı modellerde savunulduğu gibi hızla uzaya kaçması için atmosferin en üst katmanlarının Güneş’ten gelen morötesi ışınımla yüksek derecede ısınmış olması gerekirdi.Hidrojen, moleküler ağırlığı düşük olduğundan uzaya kaçabilir. Bu kaçışta, başlangıçta yaydığı ışınım bugünkünün birkaç katı olan Güneş’in hidrojene sağladığı enerjinin payı da var. Ancak araştırmacıların hesaplarına göre, Atmosferin üst tabakaları üzerine düşen morötesi ışınımın, günümüzdeki değerden 2,5 kat, yanardağlardan çıkan hidrojen miktarının da günümüzdekinden 5 kat fazla olması halinde, hidrojenin atmosfere çıkış ve kaçış oranları, atmosferde %30 oranında bir derişimi sabit kılacak biçimde dengeleyebiliyor. Güneş’ten gelen ışınım bugünkünden beş katı bile olsa, atmosferdeki hidrojen oranı %10 düzeyinde dengelenebiliyor. Ayrıca, biliyoruz ki aktif volkanların bulunduğu ortamlarda indirgeyici ortamlardır. Yaşamın yapıtaşı için gerekli olan diğer önemli yapılar ise karbonlu bileşikler ve amonyaktır.Hücrenin % 70-95’i sudan ibaret olup, geri kalan kısmın çoğu karbon içeren bileşiklerdir. Yukarda bahsettiğim çalışmada ise bu sorunun göktaşı bombardımanı ile çözülebileceği söyleniyor. Verilerde ilginç bir şekilde dünyadaki en ağır meteor bombardımanın 3.8 milyar yıl önce, Dünyada yaşamın başladığı sanılan zamanla aynı dönemde meydana geldiğini gösteriyor.Meteorların dünyaya bugünkinden yaklaşık 1000 kat daha sık çarptığı tahmin ediliyor ve yaşamı tetikleyen potansiyelde oluşmuş oluyor. 1970'te dünyaya Murchison şehrine bir meteor düştü,yapılan incelemeler sonucunda amonyum, hidrojen, siyanür, aldehid ve keton gibi organik moleküllerin meteoritler üzerinde sentezlenebildiği görüldü.Bu meteorda 90'a yakın aminoasit bulundu, bu aminoasitlerin yarısının dünyada bulunmadığı görüldü.Glisin,glutamik asit, valin; önemli oranda bulunmuştur.Modern canlılarda bunlar protein sentezi için kullanılır. Ümit Sayın bu konuda şu yorumda bulunuyor. Son bulgular, pek cok organik maddenin uzaydan gelen tozda, meteorlarda bulundugunu ispatlamistir. Dunya’da okyanuslarda ve atmosferde amonyum, metan, karbon dioksit, amonyak’tan sentezlenebilen organik maddenin, uzaydan da gelebilecegi NASA’nin arastirmalarinin kesin bir sonucudur . Eger gunde 30 ton organik madde uzaydan dusen tozla dunyaya karismaktaysa (kuyruklu yildizlarla, meteorlarla gelenleri saymiyoruz) yilda, (10 uzeri 4) ton (10000 ton) cesitli organik madde dunyada okyanuslara karisir. Bu ilk bir milyar yil icin 10 uzeri 9 x 10 uzeri 4= (10 uzeri 13) ton (10′un yaninda 13 sifir) ya da 10 000 000 000 000 ton organik madde eder. Bu miktarda organik madde, dunyada girdikleri reaksiyonlar da isin icine katilirsa, kesinlikle ilk yasamin tohumlarini atabilir. Şimdi de hayatın kökeni sorusunun cevabı için yapılan deneylere göz atalım, Miller Deneyi Miller deneyini duymayanımız yoktur ve yaratılışcı kesimin en çok saldırdığı deney düzeneğidir. Hayatın ortaya çıkışyla ilgili Oparin ve Haldane isimli iki bilim adamı, amonyak,metan, karbondioksit ve hidrojenin ilkel atmosfer bileşenleri olduğunu iddia etti.1950'lerde ise öğrenci olan Miller bu tezi deney düzeneğine taşıdı.Hava geçirmez bir halde olan ortama yukarda saydığım gazları doldurduktan sonra elektrik enerjisini üzerlerinden geçirdi.Isı ve su buharını karşılayan su kabı da bulunuyordu.Bu düzeneğin o dönemde varsayılan atmosfer modeliyle benzer olduğunu düşündü, gazların bir hafta dolaşmasından sonra ortamın bir kısmında yoğunlaşmıs bir sıvı kütlesi olduğunu farketti.Sıvının analizi ise , bu sıvı içerisinde şeker, lipid ve nükleik asitlerin bazı yapıtaşlarının oluştuğu görülmüştür.Glisin, alanin, aspartik asit ve glutamik gibi temel aminoasitlerde bulunmuştur. Bu deneyle ilgili yaratışcılışcılarına argumanı ise deneyde kullanılan gazların ilkel atmosferle alakası olmadığı , Miller'ında sahtekarlık yaptığıdır. Böyle bir durum söz konusu değil, yukarda gösterdiğim gibi veriler hidrojence zengin, oksijence zayıf bir model ortaya koyuyor ve bu yeni çalışmanın sahiplerinden Owen Toon şöyle bir yorumda bulunuyor; Bu yeni senaryo ile primitive (ilkel) atmosferde organik maddeler verimli olarak üretilebilmektedir, bu da bizi organik maddelerce zengin okyanus çorbası kavramına yeniden götürür... Sanıyorum ki, Miller ve diğerlerinin deneylerini yeniden geçerli kılar. Referanslar Delano, J. W. 2001. Redox history of the Earth's interior since ~3900 Ma: Implications for prebiotic molecules. Origins of Life and Evolution of the Biosphere 31: 311-341. A hydrogen-rich early Earth atmosphere. Science 308: 1014-1017 Turner, G. 1981. The development of the atmosphere. In: The Evolving Earth, ed. L. R. M. Cocks. London: British Museum, 121-136. Miller'ın deneyi tüm dünyada yankı uyandırdı, bilim meraklıları ve bilim adamları farklı bileşimler,farklı enerji kaynakları kullanılarak ilkel atmosfer modelleri hazırladı,ortaya çıkan sonuclar biyomoleküllerinin elde edilemeyeceği mitini tarihe gömdü, aminoasit, dna ve rna'nın yapısını oluşturan pürinlerin, primidinlerin kendiliğinden (spontane) oluşabileceği su götürmez bir gerçek haline geldi. Houston Üniversitesinden İspanyol biyokimyacı Juan Oró Florensa (1923-2004) 60'lı yıllarda yaptığı bir dizi deneyle hücrelerdeki metabolik süreçleri yürüten , hücre metabolizmasına çok önemli destekleyici görevleri olan nükleotidlerin temelini oluşturan bazlardan Adeninin kendiliğinden meydana gelebileceğini gösterdi, şöyle ki Hidrojen siyanurü (HCN) birkaç gün ısıtmış ve ortaya Adeninin çıktığını görmüştür. (HCN zehirli bir bilesiktir, kuyruklu yıldızlarda fazlaca gözlenir, amonyak ve metan karışımına elektriksel deşarj uygulanması yoluyla kolayca üretilebilen bir kimyasal maddedir.) Timin ve sitozin pirimidinlerinin , adenin gibi pürinlere göre yapımı daha zordur. En son nükleotitlerin ribozları formaldehitten başlayan bir reaksiyon ile kademeli olarak elde edilmiştir. Millerda basit tepkimelerden hücre için bu kadar önemli yapıların ortaya çıkması karşısında oldukça etkilenmiştir.Bunu takip eden yıllarda benzer deneyler ile diğer nükleik asitler, bazlar ve riboz gibi RNA’yı oluşturan şekerler elde edildi. Örneğin İngiliz kimyacı Leslie Eleazer Orgel (1927-2007) metan ve nitrojen'e elektrik desarjı yaptığında Cyano-acetylene elde etmistir, Cyano-acetylene ilkel atmosferde bulunan üre ile ısıtıldığında ise sitozin olusmustur. Ayrıca, radyasyon gibi farklı enerji kaynakları ile pentoz, heksoz gibi 5 karbonlu bileşiklerde elde edilmiştir.Bazı bilim adamları ise labaratuvarda elde edilen bu bileşimlerin uzaydan gelebilme ihitmaili olduğunu söylüyor, çünkü yıldızlararası ortamın bileşiminden hareketle evrenin önemli derecede organik olduğu biliniyor. Görüldüğü üzere gerekli monomerlerin, ham maddelerin oluşumu ile ilgili bir sorun yok, sıra yaşamın nasıl polimerleştiği, nerede, nasıl başladığıda sorusunda-sorununda.. Referans Nature 375, 772 - 774 , An efficient prebiotic synthesis of cytosine and uracil Not: Devamı var. Sağlam kaynaklarla anlatılmış sitelerden alıntıları bir araya getirmeyi planlıyorum. Konu, lisede öğretilen kimya ve biraz da merakla anlaşılabilir şekilde anlatılmış. Merak ettiğiniz, yanlış olduğunu düşündüğünüz veya özellikle sormak istediğiniz noktalar varsa yanıtlamaya çalışırım. saygılar. 
|
| Teşekkür Edenler: | ||
| Sponsor |
