Yaşam nedir? Bu soru ilk bakışta basit gibi görünse de, yaşamı tanımlamak düşündüğünüzden çok daha karmaşık bir iştir. Üstelik yaşam kavramını kapsamlı biçimde tanımlama çabası, bir biyologdan değil, bir fizikçiden gelir.
Trinity College, Dublin’in merkezinde yer alır. Gri renkteki üç katlı neoklasik yapıları, çimenlikler ve spor alanları etrafında konumlanmıştır. Kampüsün doğu ucunda ise 1905 yılında, oldukça farklı bir tarzda inşa edilmiş başka bir gri bina bulunur.
Bu yapı, üzerinde taş kirişe derin harflerle kazınmış şekilde “Fizik Laboratuvarı” yazan Fitzgerald Binası’dır. En üst katında bir konferans salonu yer alır ve 1943 yılının Şubat ayının ilk Cuma günü, günün geç saatlerinde yaklaşık 400 kişi cilalı ahşap sıralarda yerini almıştı.
Schrödinger, Almanya’nın Avusturya’yı 1938’de işgal etmesinden sonra Dublin’e geldi. O dönemde Graz Üniversitesi’nde çalışıyordu. Ülkeyi aceleyle terk etmek zorunda kaldı. Bu sırada kendisine, Dublin’de yeni kurulan İleri Araştırmalar Enstitüsü’nde ona bir görev önerildi. Böylece kuantum mekaniğinin öncüsü Schrödinger, kendini İrlanda’da buldu.
Sağdan ikinci sırada oturan Schrödinger
5 Şubat 1943’te, Erwin Schrödinger, halka açık üç konferansın ilkini verdi. Konusu, bir fizikçi için alışılmadık sayılacak bir soruydu: “Yaşam nedir?”
Erwin Schrödinger’in Biyolojiye Yön Veren Dahiyane Fikri
Biyologlar için genlerin bu değişmez gibi görünen özelliği basitçe bir gerçekti. Ancak Schrödinger’in Dublin’deki dinleyicilerine açıkladığı gibi, bu durum fizikçiler açısından bir sorun oluşturuyordu. Schrödinger her bir genin yalnızca yaklaşık 1.000 atomdan oluşabileceğini hesapladı.
Böyle bir durumda genlerin sürekli titreşmesi ve değişiklik göstermesi gerekirdi. Yani genlerin belirsiz davranışlar sergilemeleri gerekirdi. Oysa deneyler, mutasyonların oldukça nadir gerçekleştiğini ve gerçekleştiğinde de genetik olarak doğru biçimde aktarıldığını gösteriyordu.
Fizik ilkeleriyle biyolojik gerçeklik arasındaki bu çelişkiyi açıklamak isteyen Schrödinger, dönemin en gelişmiş genetik kuramına yöneldi. Bu kuram, Nikolai Timoféef-Ressovsky, Karl Zimmer ve Max Delbrück tarafından ortaya atılmıştı.
1926 yılında Rus genetikçi Timoféef-Ressovsky, Amerikalı genetikçi Hermann Muller ile birlikte çalışarak X ışınlarına maruz kalmanın genlerde mutasyonlara yol açabileceğini gösterdi. Kısa süre sonra Timoféef-Ressovsky, ışınım fizikçisi Karl Zimmer ve genç Alman kuantum fizikçisi Max Delbrück ile yeni bir projeye başladı.
Bu üçlü, radyasyonun etkilerini inceleyen çalışmalarda hücreleri X ışınlarıyla bombardımana tuttular ve farklı mutasyonların ne sıklıkta ortaya çıktığını, radyasyonun frekansı ve şiddetine bağlı olarak incelediler. Üçlü, genin moleküler boyutta, bölünemez bir fizikokimyasal birim olduğu sonucuna vardı. Ayrıca bir mutasyonun, bu molekül içindeki bir kimyasal bağın değişmesiyle gerçekleştiğini öne sürdüler. Ancak tüm çabalarına rağmen genin doğası ve tam boyutu belirsizliğini koruyordu.
Yaşamın Ne Olduğunu Anlama Yolunda DNA Devrimi
Dublin’de kalıtımın doğasını dinleyicilerine açıklamaya çalışan Schrödinger, bir genin tam olarak ne içerdiğine dair bir açıklama getirmek zorunda kaldı. Schrödinger, yalnızca mantıksal çıkarımlara dayanarak kromozomların “bireyin gelecekteki gelişim sürecinin ve olgun halindeki işleyişinin tamamını içeren bir tür kod betiği barındırdığını” öne sürdü. Bu, genlerin bir tür kod içerdiğini ya da bizzat bir kod olduğunu açık biçimde dile getiren ilk öneriydi.
Schrödinger, varsayımsal kod betiğinin nasıl işlemiş olabileceğini açıklamak için, basit matematiksel bir yaklaşıma başvurdu. Bu kod, organizmanın “gelecekteki tüm gelişimini” içereceği için son derece karmaşık olmalıydı. Schrödinger, bir biyolojik molekülün 1 ile 25 harf uzunluğunda, beş farklı harften oluşan bir kelimeyle temsil edildiğini varsaydı. Bu durumda oluşacak kombinasyon sayısı 372.529.029.846.191.405 olurdu. Bu, bir genin bir tür kod içerdiğini kamuya açık şekilde dile getiren ilk öneriydi.
Schrödinger, kamuoyunun görüşlerine ilgi göstereceğini düşündü. Bu nedenle konferanslarını bitirir bitirmez bunları kitaba dönüştürmeye başladı. Kitap, geniş kitlelerce okundu ve o tarihten bu yana baskısı tükenmedi.
Ancak Yaşam Nedir? kitabının ticari başarısına rağmen, bu Schrödinger’in biyolojiye yönelik tek ciddi girişimi olarak kaldı. 1953 yılında genetik kodun varlığı keşfedildikten sonra bile, bu konuda bir daha kamuya açık yazı yayımlamadı.
Yaşam Nedir? genç bir bilim insanı kuşağına ilham verdi. DNA’nın yapısı üzerine çalışmalarıyla Nobel Ödülü kazanan üç bilim insanı —James Watson, Francis Crick ve Maurice Wilkins— bu kitabın, çift sarmal keşfine giden kişisel yolculuklarında önemli bir rol oynadığını açıkça ifade etti.
DNA’daki Bilgi Sorunu Çözüyoruz
Aslında Schrödinger’in “kod betiği” kavramı, bugünkü “genetik kod” anlayışımızla aynı şey değildi. Schrödinger, genin her bir bölümünün belirli biyokimyasal süreçlerle bire bir örtüştüğünü varsaymıyordu. Oysa bugün “kod” dediğimizde, bu tür doğrudan eşleşmeleri kastediyoruz. Ayrıca Schrödinger, bu betiğin tam olarak ne içerdiğini de netleştirmemişti.
Bugün bir biyologa genetik kodun ne içerdiğini sorduğunuzda alacağınız yanıt nettir: bilgi. Ancak Schrödinger, bu kavramı ne kullandı ne de ima etti. Çünkü o dönemde “bilgi” kelimesi, bugün taşıdığı soyut ve sistematik anlamı henüz kazanmamıştı.
Genin bilgi taşıdığı fikrini ilk ortaya atan kişi, sibernetiğin kurucularından John von Neumann’dı. 1948 yılında geni, organizmayı programlayan bir “bant” olarak tanımladı. Ardından 1950’de genetikçi Hans Kalmus, kalıtımı açıklamak için bilinçli biçimde sibernetik düşünceyi kullanarak, genin bir “mesaj” olduğunu öne sürdü.
Sibernetik, kısa sürede büyük ilgi gördü. Dünyanın dört bir yanındaki gazetelerde yer buldu ve biyologları canlılarda geribildirim mekanizmaları aramaya yöneltti. 1948’de Claude Shannon’ın, Warren Weaver ile birlikte yayımladığı Bilgi Kuramı adlı çalışmayla birlikte “bilgi” kavramı bilimsel literatüre teknik bir anlamla girdi. Böylece bilgi, yalnızca soyut bir düşünce değil, genetik gibi karmaşık sistemleri açıklamak için kullanılan bir araç haline geldi.
Schrödinger’in sezgisel önerisinden yaklaşık on yıl sonra, Watson ve Crick 1953’te DNA’nın yapısıyla ilgili yayımladıkları ikinci makalede biyolojiyi modern çağa taşıyan şu ifadeye yer verdiler. “Bazların kesin diziliminin, genetik bilgiyi taşıyan kod olduğu oldukça muhtemeldir.” Bu ifade, sibernetikten beslenen yeni bir dilin biyolojide yerleşmeye başladığını gösteriyordu.
Sonuç olarak
Bir dönemin sarsıcı keşifleri, biyoloji ile hesaplama bilimini buluşturdu. Schrödinger’in öngörülerini temel alarak yaşam anlayışımızı kökten değiştirdi. Artık yaşam, bilgiyle tanımlanıyordu. Genler bu bilginin taşıyıcısıydı. Ayrıca küçük ama karmaşık bir kod aracılığıyla aktarılıyordu. Sonucunda tüm bu dönüşüm, Dublin’de bir konferans salonunda atılan ilk adımla başladı.
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- A Biologist Explains: What Is Life? ; Bağlantı: A Biologist Explains: What Is Life? (forbes.com) ; Yayınlanma tarihi: 27 Mart 2019
- Stuart M. Marshall et al. ; Identifying molecules as biosignatures with assembly theory and mass spectrometry. Nature Communications. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-23258-x
- Genes Before DNA. Yayınlanma tarihi: 23 Temmuz 2015. kaynak site: Discover. Bağlantı: Genes Before DNA
Matematiksel
