Le Chatelier İlkesi Abiyogenez Önünde Engel Midir, Onu Çürütür Mü?

Yazdır Le Chatelier İlkesi Abiyogenez Önünde Engel Midir, Onu Çürütür Mü?

Hepimizin lisede, hatta orta okulda öğrendiği "Le Chatelier İlkesi"nin, alanlarında çığır açan kimya profesörleri ve biyologlar tarafından bilinmediği şeklindeki bir hayal dünyasında yaşayan bilim düşmanları, aralıklarla bu ilkenin abiyogenezin imkansız olduğunu, yaşamın suda kendiliğinden başlaması önünde büyük bir engel olduğunu iddia ederler. Bu kişilerin uzman bilim insanlarının emek, bilgi ve donanımlarını hiçe sayarak bilimsel ilerleyişe hakaret ediyor olmaları bir yana, konu hakkındaki bariz cehaletleri sayesinde halkı bile bile kandırma yoluna giderek daha büyük bir suçu da işlemekten geri durmamaktadırlar. Peki, bu basit (ama önemli) lise bilgisi gerçekten de bilim tarihinin oldukça güçlü teorilerinden biri olan ve yaşamın cansızlıktan, tamamen doğal süreçlerle (hiçbir dış müdahale olmaksızın), kendiliğinden başlayabileceğini ortaya koyan Abiyogenez Teorisi önünde bir engel midir?

Bu soruyu yanıtlamak için, öncelikle Le Chatelier ilkesini hatırlamamız gerekiyor. Henry Louis Le Châtelier ve Karl Ferdinand Braun tarafından, birbirinden tamamen bağımsız olarak keşfedilen bu "denge ilkesi", kimyasal dengeye ulaşmış olan kimyasalların bulunduğu ortamdaki değişimlerin, kimyasalların dengesine nasıl etki edebileceğini tahmin etmemizi sağlayan bir ilkedir. Basitçe, şu şekilde izah edilebilir: Eğer ki denge halindeki kimyasalların bulunduğu ortam yoğunluk (derişim), sıcaklık, hacim veya basınç gibi değişkenler bakımından denge halinden uzaklaşacak olursa, sistem kendini buna göre değiştirerek dengeyi geri sağlamaya (ya da yeni bir denge haline ulaşmaya) çalışacaktır. Bu, aslında kimya ile sınırlı bir kural değildir ve evrimsel biyolojinin içerisinde de kullanılır: Eğer ki evrimsel denge halinde bulunan canlıların ortamı değişecek olursa, canlılar eski evrimsel denge haline veya yeni bir evrimsel denge haline ulaşacak şekilde değişeceklerdir. Hatta ve hatta bu ilke, politikada bile geçerlidir: Statükoda meydana gelen her değişim, statükoyu korumak veya yeni bir statüko inşa etmek amacıyla karşıtlarını doğuracaktır. Uzun lafın kısası Le Chatelier İlkesi bırakın abiyogenez ile çelişmeyi, halihazırda zaten bilimin kalbinde yatmakta olan ilkelerden sadece bir tanesidir.

Bu durumda, bilim düşmanı gericilerin abiyogenez ve Le Chatelier İlkesi ile ilgili iddiaları nedir? Eğer ki yaşam bilim insanlarının tahmin ettiği gibi su içerisinde başladıysa, proteinlerin oluşumu sırasında açığa su çıktığı için ortamın halihazırda bol su içeriyor olması protein üretimine engel olurdu. Bu durumda, su içerisinde protein sentezi yapılamaz ve yaşam da kendiliğinden başlayamaz.

Bu argümanın neresinden tutsanız elinizde kalır; ancak en basitinden, hücrelerimizin en az %60'ı sudur. Buna rağmen proteinler normal şekilde bu ortamda halihazırda sentezlenebilmektedir. Bu son derece mantıklıdır, çünkü Le Chatelier İlkesi, kafamıza göre eğip bükebileceğimiz, her şeyi kapsayacak şekilde genişletebileceğimiz bir ilke değildir. Son derece spesifik bir kimyasal koşulla ilgilidir: denge hali! Le Chatelier İlkesi, sadece ve sadece denge halindeki ortamlar için geçerlidir. Eğer ortamda denge yoksa veya denge haline ulaşmak mümkün değilse (sürekli yapım-yıkım süreci veya kimyasal dinamizm nedeniyle), bu ilkeyi uygulamamız mümkün değildir.

Bugün birçok farklı açıdan sahip olduğumuz verilerin gösterdiği üzere yaşam, okyanus dibindeki volkanik bacaların etrafında ve onların içerisindeki mikroodacıklarda başladı. Bu ortam, yeryüzünün derinliklerinden gelen magma buharının yüzeye ulaştığı, son derece kaotik ama aynı zamanda yerel (lokal) olarak düzenli bir ortamdır. Ne var ki böyle bir ortamda sabit bir dengeden söz etmek mümkün değildir; çünkü daha önceden de sözünü ettiğimiz sıcaklık, basınç, derişim gibi parametreler sürekli olarak değişmektedir. Ancak düzenli yapıların oluşması için sadece denge tepkimelerine ihtiyaç bulunmamaktadır. Aslında tam tersine, karmaşık yapılar için karmaşık ama döngüsel tepkimeler gerekiyor.

Volkanik bacalardaki mikroodacıklar denen boşluklar bunun için adeta "biçilmiş kaftan"dır. Her bir odacık, bacanın içerisindeki konumuna, okyanus sularıyla temas miktarına, alttan gelen sıcak gazların basıncına, vb. parametrelere göre farklı tepkimelere izin verecek yapıdadır. Bu sayede çok çeşitli yapılar oluşabiliyor ve bunlar, yaşamın başlangıcını mümkün kılmaktadır. Odacıkların bazıları diğerlerine göre daha dengeli veya daha dengesiz olabilir. Bu çeşitlilik, farklı kimyasalların oluşumuna izin vermektedir.

Bio Balance isimli biyoteknoloji firmasının baş bilim insanı Richard Lanzara, yaşamı tanımlarken "bulundukları denge hallerindeki net değişimleri tespit edebilen dinamik denge halleri" sözlerini kullanıyor. Birbiriyle ilişki halindeki dinamik sistemlerdeki net değişimler, onların organize halleriyle ilişkilidir ve bir bölgedeki değişim, diğer bölgelere yayılarak denge halen korunabilir. Örneğin, Le Chatelier İlkesi'nin öngördüğü denge halinden net bir miktarda sapan iki veya daha fazla sayıdaki kimyasal, bu değişimi bir kimyasaldan diğerine aktararak sönümleyebilir. Bu, şu anda var olan ve ataları abiyogenez sayesinde cansızlıktan evrimleşmiş kimyasallarda da gördüğümüz bir durumdur. Örneğin, G proteiniyle çiftlenmiş hücre reseptörleri, değişken çevre şartları altında bile birbiriyle ortak çalışma sonucunda denge halini korumayı başarmaktadırlar.

Ancak unutmayınız ki bu açıklamalar, söz konusu geçersiz iddiaları çürütmek için gerekenden fazla olabilir. Çünkü izah ettiğimiz üzere, yaşamın başlangıcında, bugün etrafımızdaki varlıklarda gördüğümüz (ve kimi zaman yanıltıcı olabilen) denge halini görmemekteyiz. Aslına bakarsanız, hücreler kendi dinamiklerini ve düzenlilik hallerini (entropilerini) korumak adına, etraflarındaki entropiyi (düzensizliği) arttırmaktadırlar. Her canlı beslenirken, etraflarında bulunan daha düzenli unsurları (besinleri) parçalayarak daha düzensiz hale getirirler. Bu süreçten açığa çıkan enerjiyi, kendi düzenlerini ve dengelerini korumak için kullanırlar. Dolayısıyla inorganik kimyasalların özellikleriyle, canlılığın temellerini atan kimyasalların özelliklerini birbiriyle karıştırmak da bu şekilde hatalı yorumlara neden olabilmektedir.

Bu konuda atlanan bir diğer nokta, Le Chatelier İlkesi'nin yeni kimyasalların ortama dahil olmasıyla yeni bir denge haline ulaşabilmesidir. Örneğin, amilopektin ve maltodekstrinin oluşturduğu denge hali, jelatinin varlığında daha da desteklenmektedir (daha da dengeli hale gelmektedir). Aslına bakarsanız bu, kimyasal evrimin öngörüleriyle tamamen uyuşan bir durumdur. Düşünün: Çok çeşitli ortamlarda, sürekli birbiriyle etkileşime geçen kimyasallar var. Bunlardan sadece bazıları çeşitli denge hallerine ulaşabiliyor, diğerleri ise sürekli kaotik kalıyor. Yaşama giden yolda elbette ki "seçilecek" olanlar denge hallerini bulabilenler olacaktır. Bu noktadan sonra, söz konusu kimyasal olarak "seçilmiş" denge halleri içerisinden, yeni denge hallerine ulaşabilenler avantajlı olacaktır. Bunun birçok nedeni olabilir; ancak en önemlisi, eğer ki yeni kimyasalların ortama dahil olmasıyla daha karmaşık ama yine de dengeli (kendini sürdürebilir) basamaklara ulaşanlar, daha karmaşık kimyasal süreçleri de başarabileceklerdir (tıpkı daha karmaşık canlıların, daha karmaşık davranışlar sergileyebilmesi gibi). Bu da, kimyasal çeşitliliği arttıran ve seçilimi tetikleyen bir durumdur. Sürekli değişen denge halleri (varyasyon) ve bu çeşitlilik üzerine etki eden seçilim, yaşamın cansızlıktan kendiliğinden, kimyasal evrim süreciyle başlayabilmesi için tam da beklediğimiz şartları sağlayan bir bütündür!

Uzun lafın kısası, elbette ki alanlarında uzman olan bilim insanları, lisede her birimizin öğrendiği Le Chatelier İlkesi'nin abiyogenez üzerindeki etkilerini (veya etkisizliğini) bilmektedir ve bundan haberdardır. Ayrıca yine unutmamak gerekiyor ki, yaşamın başladığı tek nokta okyanusların dibi değildir. Evet, ilk hücreler muhtemelen okyanus diplerinde başladı; ancak bu sürece katılacak kimyasalların istisnasız hepsi sularda oluşmadı! Karalarda veya kara-su birleşiminin yaşandığı noktalarda da birçok kimyasal oluştu ve bunlar, okyanus diplerine çökerek yaşama dahil oldu. Dolayısıyla yaşamın başlangıcı gibi karmakarışık bir olayı, basit bir Le Chatelier İlkesi'ne indirgemek büyük bir hata olacaktır.

Kaynaklar ve İleri Okuma:

  1. Mathematical and Computer Modelling
  2. International Journal of Astrobiology
  3. Origin of Life
  4. Artificial Life
  5. NAP
  6. Quanta Magazine
  7. Food Polysaccharides and Their Applications
6 Yorum