Yaşam nedir? Bu soru ilk bakışta basit gibi görünse de, yaşamı tanımlamak düşündüğümüzden çok daha karmaşık bir iştir. Nefes almak, büyümek, beslenmek ya da üremek ilk akla gelen özelliklerdir. Ancak bunların hiçbiri tek başına yeterli değildir.
Kısır bir insan üreyemez ama canlıdır. Ağaçların akciğerleri ya da kan pompalayan kalpleri yoktur ama onlar da yaşar. Bilinç de güvenilir bir ölçüt değildir; çünkü canlıların büyük bölümünde bizim anladığımız anlamda bir bilinçten söz edemeyiz.
Aslında günlük yaşamda neyin canlı, neyin cansız olduğunu ayırt etmekte pek zorlanmayız. Bir kedinin canlı, bir sandalyenin cansız olduğunu biliriz. Zorluk, bu sezgisel ayrımı bütün canlıları kapsayan tek bir tanıma dönüştürmeye çalıştığımızda başlar.
Biyoloji yaşamı inceleyen bilim dalıdır ama biyologlar bile yaşamın kesin tanımı konusunda uzlaşmış değildir. Bu nedenle ders kitapları çoğu zaman bir tanım vermek yerine canlıların ortak özelliklerini sıralar. Hücrelerden oluşmak, metabolizma gerçekleştirmek, büyümek, çevreye tepki vermek, uyum sağlamak ve üremek bunların başında gelir.
Ne var ki doğa, bu ölçütlerin hemen her biri için istisnalar üretir. Bu yüzden “Canlıların ortak özellikleri nelerdir?” sorusunu yanıtlamak, “Yaşam nedir?” sorusunu yanıtlamakla aynı şey değildir.
Bir fizikçi “Yaşam nedir?” diye soruyor
20. yüzyılın ortalarında bu zor soruya alışılmadık bir isim yöneldi. Erwin Schrödinger o sırada kuantum mekaniğinin kurucularından biri ve çağının en önemli fizikçilerinden biriydi. 1933’te Nobel Fizik Ödülü’nü almış, adını taşıyan denklemle atom ölçeğindeki dünyanın anlaşılmasına büyük katkı sağlamıştı. Ancak Schrödinger’in merakı yalnızca atomlarla sınırlı değildi.
1940’ların başında dikkatini canlılara çevirdi. Onu ilgilendiren temel soru şuydu: Canlı sistemleri cansız maddeden ayıran fiziksel özellik nedir? Schrödinger bu soruya verdiği yanıtları 1944’te yayımlanan What Is Life? yani Yaşam Nedir? adlı kısa kitabında bir araya getirdi.
Yaşam Nedir? kitabında Schrödinger, canlı sistemlerin neden cansız maddeden bu kadar farklı davrandığını açıklayabilecek temel fiziksel ilkeleri aradı. Fizikte doğanın temel yasalarını nasıl ortaya koyduysak, yaşam için de benzer “yasalar” bulunabileceğini düşünüyordu.
Schrödinger’e Göre Yaşamın İki Temel Sorunu
Schrödinger yaşamı fizik açısından düşündüğünde iki temel sorunla karşılaştı. İlki, canlıların kendi iç düzenlerini nasıl koruduğuydu. İkincisi ise bu düzenin kalıtsal özelliklerle birlikte kuşaktan kuşağa nasıl aktarılabildiğiydi.
İlk sorun termodinamiğin ikinci yasasıyla ilgiliydi. Bu yasa, kapalı bir sistemde entropinin zamanla artma eğiliminde olduğunu söyler. Canlılar ise son derece düzenli yapılardır. Hücreler sürekli kimyasal tepkimeler gerçekleştirir, hasarları onarır, enerji kullanır ve karmaşık yapılarını uzun süre korur.
Bunun nedeni canlıların kapalı sistemler olmamasıdır. Çevrelerinden sürekli madde ve enerji alır, karşılığında ısı ve atık verirler. Böylece kendi iç düzenlerini korurken toplam entropinin artışını engellemezler. Schrödinger bu durumu “negatif entropi” ya da “negentropi” kavramıyla açıklamaya çalıştı.
Schrödinger, yaşamın moleküler ölçekte nasıl işlediğiyle de ilgilendi. Burada özellikle ileri görüşlü bir fikir ortaya attı. Hücrelerin içinde, kalıtsal özelliklerin bir kuşaktan diğerine aktarılması için gerekli bilgiyi taşıyan kararlı bir yapı bulunması gerektiğini düşündü ve buna “aperiyodik kristal” adını verdi.
Schrödinger’in kastettiği yapı bir yandan yeterince kararlı olmalıydı; aksi hâlde kalıtsal bilgi korunamazdı. Öte yandan tamamen düzenli ve sürekli tekrar eden bir kristal de olamazdı, çünkü böyle bir yapı karmaşık biyolojik bilgiyi kodlamak için yeterli çeşitliliği sağlayamazdı.
Bu nedenle yapı hem kararlı hem de kendi içinde değişken bir düzene sahip olmalıydı. Bu sayede organizmanın özelliklerini belirleyen bir tür “kod betiği” taşıyabileceğini düşünüyordu.
O dönemde DNA’nın kalıtımdaki merkezi rolü henüz tam olarak anlaşılmamıştı. Ancak 1953’te DNA’nın çift sarmal yapısının ortaya çıkarılması, Schrödinger’in birkaç yıl önce tarif ettiği özelliklerle dikkat çekici biçimde örtüştü. DNA hem kimyasal olarak yeterince kararlıydı hem de baz dizilimindeki farklılıklar sayesinde büyük miktarda biyolojik bilgiyi taşıyabiliyordu.
Francis Crick ve James Watson da Yaşam Nedir? kitabının kendi düşünceleri üzerindeki etkisini daha sonra açıkça dile getirdi.
Yaşam Bir Bilgi Akışı mı?
Bugün bazı araştırmacılar yaşamı anlamak için yalnızca moleküllerin ne olduğuna değil, aralarındaki bilgi akışına da bakılması gerektiğini ileri sürüyor. Bir hücrede genlerin ne zaman etkinleşeceği, hangi proteinlerin üretileceği ve çevresel değişimlere nasıl tepki verileceği sürekli bir düzenleme ağı içinde belirlenir.
Paul Davies, Sara Walker ve Lee Cronin gibi araştırmacılar bu nedenle canlılığı yalnızca atomların ve moleküllerin davranışlarına indirgemememiz gerektiğini savunuyor. Canlıları oluşturan maddeler fizik yasalarına uyar; ancak bu parçalar belirli biçimlerde örgütlendiğinde tek tek bileşenlerde bulunmayan yeni özellikler ortaya çıkar. Bilimde bunlara “beliren özellikler” denir.
Schrödinger, aperiyodik kristal fikriyle bilginin yaşam için önemini erken dönemde fark etmişti. Günümüzde ise odak yalnızca bilginin nerede saklandığı değil, nasıl aktarıldığı, işlendiği ve kullanıldığı üzerinde.
Bu nedenle “Yaşam nedir?” sorusunun yanıtı tek bir molekülde ya da tek bir fizik yasasında yatmıyor gibi görünüyor. Yaşam, madde ve enerjinin yanı sıra bu parçaların örgütlenme biçimi ve aralarındaki bilgi akışıyla da şekilleniyor.
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-xA
Matematiksel
