Hayatın Kökleri - 1

İçindekiler
Önsöz
Giriş
Yalınlık Gerçeğin Belirtisidir
Bilgi
Başlangıç
Enerji
Değişme
Doğal Seçme
Embryogenesis
Kanser
Araştırma
Kitapta Kullanılan Terimler
ÖNSÖZ
Canlıların yaşamlarını düzenleyen kanunları anlamak
yolunda yapılan heyecan verici buluşlarda
etkin katkımın olması benim için büyük bir şans.
Aydınlatılan gerçeklerin yalınlığı ve güzelliği bana
mutluluk kaynağı olmuştur. Bu kanunları tıp öğrencilerine
öğretirken, bilimle uğraşmayan arkadaşlarıma
açıklarken, deney zevkinin birçok kişiyle
hatta fen eğitimi görmemiş kişilerle bile
paylaşılabildiğine inandım. Kitabımı kendisine
adadığım karım, bilginin paylaşılmasının tutkulu
bir savunucusudur. O, bilim insanlarının yaptıklarını,
konuları dışındakilere de açıklamak zorunda
olduklarını düşünür. Bu küçük kitabın yazılıp
biçimlenmesi de onun yoğun ısrarlarıyla
gerçekleşti.
Yüzyılımıza kadar bilim insanları, monarşilere,
zengin kişilere, hükümetlere, hayır kuruluşlarına,
bazan da kendi mütevazi kaynaklarına dayanarak,
genellikle bağımsız çalışırlardı. İnsanların her
yerde durmadan artan beklentileriyle bilimsel teknolojinin
artan maliyeti ve karmaşıklığı, bilim insanlarını
hükümetlerle ve halkla daha yakın ilişkilere
soktu. Bilgi biriktikçe, giderek insanı
ilgilendiren pratik konulara uygulanabilirliği arttı.
Günümüzde herkes bilim insanlarının yaptıklarıyla
daha çok ilgileniyor, bunların yararlarını, risklerini
bilmek istiyor.
Yine de bilimle uğraşmayanların, onun doğası
gereği anlaşılmaz ve esrarlı olduğunu düşünmeleri
beni şaşırtıyor. Bunda, profesyonel bilim insanlarının
kullandıkları dili günlük dile çevirmek
istemeyişlerinin etkisi olmakla beraber, fen bilimleri
dışındaki konularda eğitilmiş insanların entellektüel
tembelliklerinin ağırlığı daha büyüktür.
Aslında bu "bilim sevmeme" saplantısı doğal bir
düşünce biçimi değildir. Bilim, kendi içimizde ve
çevremizde olan bitene açıklama aramaktır. Anlaşılmaz,
karanlık, esrarlı olanı, temel kanunlar
keşfederek açıklama ve anlaşılır yapma işlemidir;
dizginlenmiş meraktır. Merak, insandaki en temel
dürtülerden biridir. Çocukken meraklarımızla, serbestçe,
hiç utanıp çekinmeden bir tür "bilim yaparız".
Yaşlandıkça, bize zevk veren, bilgi sağlayan
bir dürtümüzü bastırırız. Bu düşüncelerle bilimi
başkaları için de zevkli yapma çağrısını hoşnutlukla
kabulleniyorum.
Vinalhaven, 1999

Giriş
Bu kitap, her yerde biyolojide devrim olarak bilinen
yaşamın temel gerçeklerini sunuyor. Bu devrime
etkin katkısı olan bir kişi tarafından yazılmıştır.
Yalnızca gerçekleri anlatmakla kalmayıp,
yeni buluşlara katkıda bulunmanın sevincini, bu
sevinçten kaynaklanan estetik zevki ve bilimsel çalışmaların
yöntemini de incelikle çiziyor.
Bilimle uğraşmayanlar, bilimin, özellikle de
biyolojinin çok ince eleyip sık dokuduğundan,
ayrıntılarda çok karmaşık olduğundan ve konu
dışındakiler tarafından zor kavrandığından
yakınırlar. Diğer yandan, bilim insanları, toplumun,
temel araştırma bulgularının değerini çok
az takdir ettiğinden, çok az ilgilendiğinden söz
ederler. Her iki yakınma da yanlış düşüncelere dayanıyor.
Dr. Hoagland'ın kitabıyla aradaki duvarın
iki yüzü de onarılacaktır. Artık "canlı oluş" konusunda
açık ve net bilgiye sahibiz ve bu bilgi, sahip
olduğumuz kadarı ile oldukça anlamlıdır. "Sahip
olduğumuz kadarı ile" deyimi önemli bir değerlendirme.
Doğanın her yönüyle anlaşılmasından
henüz çok uzağız. Anlamayı gereksindiğimiz şeylerin
çoğu (örneğin insan düşüncesinin ve dilinin
doğası veya gelişmekte olan embryo hücrelerinin
doku mu yoksa organ mı olacağını yönlendiren mekanizmalar),
hala anlaşılamamış durumda ve gidilecek
yolumuz çok çok uzun.
Ama bir başlangıç yapıldı. Şimdi biyoloji alanında
canlı, istekli, önlerinde araştırma için engel
tanımayan bir sürü genç araştırmacı var. Heyecanlarının
kaynağı ve iyimserliklerinin temeli
olan canlı doğa, bu kitabın da konusunu oluşturuyor.
Lewis Thomas
Memorial Sloan-Kettering Kanser Merkezi Başkanı
İ. BÖLÜM
Yalınlık Gerçeğin Belirtisidir
Çok eskiden ıssız bir kumsalda babamla yaptığım
bir yürüyüşü hatırlarım. Deniz griydi, parça parça
bulutlar, erken esen soğuk kış rüzgarıyla sürükleniyordu.
Bir keşif günüydü o gün. Gelgit sınırında
yığılmış, çürüyen yosunlar arasında her boy
ve biçimde şişeler yatıyordu. ilerledikçe yavaş yavaş
bütün şişelerin kapaklı olduğunu gördük, kapaksız
bir tek şişe bile yoktu. Şişeler arasındaki bu şaşırtıcı
benzerliğe sonunda babam bir açıklama getirdi ve
keyifle beni bu olguda daha büyük bir anlam aramaya
zorladı. Sonuç, bilincime yaşam boyu sıkıca
yerleşen "evrim üzerine bir ders" oldu: Açıkça görülüyordu
ki, bunlar okyanus yolculuğuna dayanabilmiş
birkaç şişeydi, en uygun birkaç şişe.
İnsan eliyle denize atılan bir sürü boş şişeden, kapağı
tesadüfen kapatılmış birkaç tane; Raslantı,
bunlara batmazlık özelliğini sağlamıştı. Çok daha
büyük sayıdaki kapaksız kurbanlar, okyanusun
hırçınlığına dayanamayıp, çoktan derinleri boylamışlardı.
Bilimdeki yaratıcılık, biraz gençliğimdeki bu şişeler
buluşuna benzer. İşin püf noktası; basit bir
yasayı görmek veya karmaşık, anlamsız görünen
verileri düzene sokup, derleyip toplamaktır. Bir
yüzyıl önce Charles Darwin ve Alfred Russen Wallace'ın
yaptığı da buydu. Ayrı ayrı incelemeleriyle,
yeryüzündeki canlıların şaşırtıcı dağılımı ve
çeşitliliğinin henüz bilinmeyen açıklamısını
arıyorlardı. Vardıkları nokta, son derece yalın bir
kavram ve yaratıcı düşüncenin parlak bir atılımıydı.
Canlıların yapılarında rastlantısal değişmeler
ortaya çıktığını, bu değişmelerle çevrelerine
en iyi uyum sağlayabilen canlıların,
hayatta kalıp üreyebildiklerini düşündüler. Onların
buldukları bu açıklama, çok miktarda basit ve anlaşılır
biyolojik bilginin birikmesini sağladı.
Ama sezgilere dayalı esin, çok dikkatli ve titiz
gözlem olmazsa işe yaramaz. Titiz gözlemleri bile,
eğer araştırmacı gözlem üzerine fikir yürütemiyorsa
ve fikirlerini deney ile irdelemiyorsa
boşunadır. Ancak fikir iyi, deney de akıllıcaysa,
cevapların şimdiye kadar bilinmeyin şeyleri açığa
çıkartması olasıdır.
Din adamları ve filozofların bilinen geniş kapsamlı
sorular, yine kapsamlı oldukları ileri sürülen
ama ender olarak kanıtlanabilen ve evrensel kabul
gören yanıtlara yol açarlar. Halbuki doğaya doğrudan
ve açıkça yöneltilen sorulardan; tartışmasız,
herkesçe kabullenilebilen, yalın sonuçlar elde
etmek mümkündür. Bilim alanında bilgi birikimi
böylece aşağıdan yukarı kurulur. Her yeni deneyle
evrensel olarak kanıtlanabildiği için "gerçek" olan,
ufak fakat sağlam bilgi parçalarından oluşur. "Gerçeği"
bilim adamlarının kabul ettiği anlamda tanımlıyorum.
İnsan deneyimlerinin gerçeğin başka
çeşitlerini ortaya çıkaracağı ileri sürülecektir. Ama
bu "gerçeklerin" başkaları tarafından onaylanıp,
kanıtlanabilmesi beklenemez. Bunlar, bazı insanlar
için gerçek olsalar da bazılarına göre yalnızca kanaatlardır.
Bu kitap, canlı olma durumunu ve sürecini belirleyen
temel ilkeler üzerine yoğunlaşacaktır. Bu
yaşam yasaları, bütün Biyolojiyi ve Tıbbı aydınlatıp
canlı olmanın anlamını, görünüşteki bütün karmaşık
olguları anlamayı kolaylaştırmaktadır. Ayrıca
bu ilkelerin; insana hoş gelen bir estetik yanı da
vardır; Romalıların dediği gibi "Simplex sigillum
veri: Yalınlık gerçeğin belirtisidir."
Hücre Üzerinde Odaklaşma
Yaşam üzerinde yalın ve gerçek olan şeyler üzerinde
duracaksak hücre ile başlamalıyız. Çünkü
hücre her biçimiyle yaşamın en küçük örgütlenmiş
yapısıdır. Hücreden daha basit hiçbir canlı
yoktur ve hiçbir canlı, hücre aşamasından
geçmeden karmaşık bir yapıya ulaşamaz.
Bu önemli sözün doğruluğunu size kanıtlayabilmek
için, adım adım, sizin kendi canlılığınızın
özüne varmaya çalışayım. Bu öz, sizi
oluşturan yapının başka bütün canlılar da bulunan
vazgeçilmez kısmıdır.
1. Siz, kendinizin, çevrenizin, bu kitabı okumanız
da dahil ne yaptığınızın bilincindesiniz. Bilinç, çok
özel bir organın, yani beynin işidir. Bilincin varlığı
tek başına karmaşık, gelişmiş bir biyolojik olgudur.
Aslında bilincin nasıl çalıştığı hakkında hiçbir şey
bilmiyoruz. Belki daha uzun bir süre için de, belki
de hiçbir zaman bilemeyeceğiz. Ancak, canlı türlerin
büyük çoğunluğunun, beyinlerinin varlığının bilincinde
olmadıklarını sanıyoruz.
2. Bedeniniz bir organlar topluluğudur. Beyin,
kalp, akciğerler, karaciğer, böbrekler, kaslar, kemikler,
deri, endokrin bezleri vs. organlar hep birlikte
titizlikle ayarlanmış bir uyum içinde çalışırlar.
Beden ısınız normal olarak sürekli 37 derece civarındadır.
Beyniniz, sinirleriniz, adaleleriniz hareketlerinizi
ayarlar ve sizi tam dengede tutar, belli bir metabolik
denge içinde gıda ve oksijen alıp, atıkları
atarak toplam ağırlığınızı sabit tutarsınız. Hemen
hemen bütün memelilerde; kuşlar, kurbağalar ve
balıklarda böyle eşsiz bir uyumla işleyen organlar
vardır. Diğer yanda, çok daha basit bazı canlı türleri,
bunlarsız da pekala geçinip giderler.
3. Organlarınızın her biri ve dokularınız, özel işlevleri
olan kalabalık hücre topluluklarından oluşmuş
canlı parçalarınızdır. Beyin hücreleriniz iplik
gibi uzayıp bir yerden bir yere elektrik mesajları
iletme görevini yüklenirler. Deri hücreleri dayanıklı
ve esnek hale gelerek bedenin dış korunmasını sağlarlar.
Kemik hücreleri kendilerini sertleştirip bedeni
taşıyabilmek için içlerinde kalsiyum fosfat biriktirirler.
İşçi arılar ve asker karıncalar gibi özel
işlevi olan hücreler, bir bütün olarak, sizi oluşturmak
için belli bazı görevleri paylaşırlar. Çocuklarınızda
kendinizi yeniden yaratmak, yani
üretmek işi de vücudunuz da özel bir hücreler topluluğunun
önemli bir görevidir. Hücrelerin uzmanlaşması
(özelleşmesi), bitkiler ve denizlerdeki
daha basit yaşam biçimleri dahil, bütün çok hücreli
canlı varlıklar arasında çok yaygındır. Ama bir sürü
ufak tefek yaratıklar da başka hücrelerle birleşmez
ve uzmanlaşmazlar. Harikulade bir beceriklilikle
üreme ve çok basit maddelerle beslenmek gereksinimlerini
bağımsızca karşılayabilirler.
4. Yaşamaya başladığınızda, tıpkı tek hücreli
basit yaratıklar gibi sizin kendi hücreleriniz de
özerkti, kendi kendilerine yetip özgürce bölünüp
artıyorlardı. Ana rahminin duvarına yerleştiğiniz
zaman durum buydu. Bu hücrelere bakınca size
benzer hiçbir yanları yoktu ama sizi oluşturmak
için gerekli bütün bilgiyi taşıyorlardı. Döllenmiş bir
yumurtanın bölünmesiyle oluşan o ufacık hücre
kütlesi içindeki her bir hücre bir reçeteyi içeriyordu.
Ve siz daha ortada yokken ileri de sizi oluşturacak
projenin yapımına çoktan başlanmıştı.
Annenizin vücudunda yaşamınıza başladığınız
zaman ki durumunuz, bütün diğer yaratıklarla a
krabalığınızı ortaya çıkaran ortak odak noktasıdır.
Sizin yaşama başlangıcınızın, bu kitaptaki
incelemelerde özel bir anlamı vardır. En
gelişmişinden en ilkeline kadar her canlı varlık,
kendi kendisinin kopyasını yaratmak için bölünebilme
yetkisine sahip bir hücreydi veya
hücredir. Daha karmaşık "gelişmiş" çok hücreli
yaratıklar, kendi kopyalarını oluşturmak istediklerinde
tek hücreler yapmak zorundadırlar
(yumurta veya sperm). Değişik yaratıkların bu tür
hücreleri arasındaki en büyük fark, bunların ileri de
bakteri mi, sivrisinek mi, kurbağa veya insan mı
olacağını belirleyen iç mekanizmayı anlatan
"bilgi'yi içermeleridir.
Hücreler Nelerden Yapılmışlardır
Öyleyse dikkatimiz, canlılık niteliği taşıyan en
küçük, en basit düzen olarak hücre üzerine odaklaşmalıdır.
O halde hücrenin nelerden oluştuğu
üzerinde açık bir fikrimiz olması gerekir. Bunlar
artan karmaşıklık sırasına göre şöyledir:
1. Atomlar: Bilmemiz gereken beş temel atom
şunlardır: karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen ve fosfor.
Daha küçük miktarlarda bir sürü başkaları da
vardır. Atomlar evrenin doğal elemanlarıdır ve hayatın
oluşturduğu en küçük varlıklardır. Canlıların
bu beş temel atomununun ortalama ağırlığı 15 atom
ağırlığı birimidir. Öyleyse bunların büyüklüğüne
"15" deyip biraz sonra sözedeceğim daha büyük moleküllerden
ayıralım.
2. Basit moleküller: Bunlar atomların birleşimidir.
Bazan canlı hücrelerdeki moleküllere organik
moleküller de denir. Hücreler içinde yüzlerce
farklı türden molekül vardır. Ortalama olarak bunlar
150 büyüklüğünde, yani atomlardan on defa
daha büyüktür.
3. Zincir moleküller: Bunlara da "molekül" deniyor.
Zincirler oluşturacak şekilde birbirine eklenmiş
basit moleküllerden oluşuyorlar. Bu zincirlerin
en önemlileri ortalama 75.000 büyüklüğündedir.
Basit moleküllerden 500 defa,
atomlardan 5000 defa daha büyüktürler. Birkaç
milyon birime ulaşabilen zincir moleküllerin en büyükleri,
en güçlü elektron mikroskoplarıyla görülebilirler.
4. Strüktürler: Bunlar hücre içinde bir mimari
düzeni olan, birbirine bağlı zincir moleküllerdir.
Strüktürlerin en küçüğü 7.5 milyon büyüklüğünde,
başka bir deyişle ortalama zincir moleküllerden 100
defa daha büyüktür. En büyük strüktürler bundan
10 kat ya da daha büyüktür. Sıradan ışık mikroskoplarıyla
görülebilirler.
5. Hücreler: Bunlar, daha önce de söylediğimiz
gibi, en küçük canlı strüktür örgütlenmeleridir
(organizasyon). Çoğu hücreler gözle görülemeyecek
kadar küçüktür ama basit bir mikroskopla, hatta iyi
bir büyüteçle de kolaylıkla görülebilirler.
6. Organlar: Özel bir işlevi yerine getirmek için
organizma içinde ortaklaşa çalışan hücre gruplarıdır.
7. Organizmalar: Belirli bir canlı formunun tam
işlemesini sağlamak için gerekli en küçük hücreler
düzenidir. Bir bakteri hücresi veya maya hücresi de
bir organizmadır. Çünkü bu yaratıklar için tek bir
hücre, kendi kendilerine yeterek yaşamları ve özellikle
de üremeleri için kafidir. İnsanlarsa "tam" bir
varlık olmak için 60 trilyon hücrenin uyumlu işbirliğine
ihtiyaç duyarlar.
Kargaşa (Kaos) İçinde Düzen
Atomları bir araya getirip molekül, molekülleri
ekleyip zincir, zincirleri düzenleyip strüktür,
strüktürleri düzenleyip canlı hücre yapmak, çok
büyük bir örgütlenme (organizasyon) işidir. Bu iş
insanların beyinleri, elleri ve bilgisayarlarıyla
başarabileceklerinden kat kat daha büyüktür. Ama bu
inanılmaz olay, her an dünyanın her yanında yaşanıyor.
Kuşkusuz yaşamın temelinde, canlı hücrelerin
sürekli olarak yaratmaya, düzeni sağlamaya,
örgütlenmeye, karmaşıklığa adanması vardır.
Fizikçilerin bize bildirdiğine göre, cansız evren
sürekli olarak düzenini yitiriyor. Herşey milyarlarca
yıllık zaman ölçeğinde kargaşaya (kaos) doğru
gidiyor. Termodinamiğin İkinci Kanunu, entropinin
(düzensizliğin fizikteki adı) evrende her yerde sürekli
arttığını belirtir.
Evren neden düzensizliğe yönelmektedir? Bu, ilk
bakışta görüldüğü kadar garip değildir. Şöyle bir
örnek düşünelim: Sulandırılmış biraz mavi, biraz da
sarı boyanız var ve bu iki boyayı aynı kaba boşalttınız;
boya molekülleri, moleküllere özgü zıplamalarla,
düzgün bir yeşil karışım oluşana kadar
hareket edeceklerdir. Moleküller tümüyle rasgele
düzensiz dağılmışlar, ama kendileri için olabilecek
en dengeli biçimi almışlardır. Eğer işlemi tersine
çevirmek; düzenli, raslantısal olmayan bir durum,
yani ayrı ayrı mavi ve sarı sıvılar elde etmek isterseniz
(diyelim ki altta mavi, üstte sarı olmak
üzere ayırmak istiyorsunuz), sistemin karışmaya,
rasgele, dengeli ve düzensiz yeşil haline varmaya
yönelen çok güçlü "isteğine" karşı savaşmak zorunda
kalabilirsiniz.
Evrendeki bütün atomlar ve molükeller için bu
böyledir. Raslantısallığın Nirvana'sını, tam anlamıyla
düzensizliği, erişilebilecek en son dengeyi
ararlar. Kumdan yaptığımız kale yavaş yavaş bozulur,
özelliğini yitirip dümdüz olur. Yanardağlar,
tekdüzeliğin dengesini aramada dünyanın gürültülü
sözcüleridir. Kayalar biz farketmeden
kuma; kum da denizdeki tuza dönüşülür. Kaçınılmaz
bir şekilde evrende herşey son dengeye
doğru ilerler.
Şimdi; rasgele karmaşıklık durumu ile denge,
cansız maddeler için aym şey olduğu halde, biz insanlar
bu iki özelliği özdeş görmeyi sezgilerimize
göre zor buluyoruz. Bu da çok doğal, çünkü yaşayan
organizmanın bütün yönlendirmesi (dürtüsü), cansız
doğanın raslantısallık güdüsüne karşıdır. Canlı
varlık, sürekli olarak "dengesizlik" durumunu yaratmaya
çalışır, Yaşam, raslantısallık karşısındadır
ve düzen yaratır. Çok çok büyük ölçekte, sürekli
olarak yeşil boyayı ayrıştırma yönünde çalışır.
Düzeni Sağlamak İçin Enerji Gerekir
Cansız doğanın düzensizliğe itmesine karşı, durmadan
düzen kurmaya çalışan bir işlem ancak yardımla
başarılı olabilir; "enerji"
biçimindeki yardımla. Ufacık bir hücrenin olağanüstü
karmaşık, zarif iç yapısının oluşumu enerji
gerektirir. Enerji güneşten gelir. Bitkiler güneş ışığını
emerler. Bu ışık karbondioksidi şekere dönüştürmekte
kullanılır. Şeker, karbondioksitten
daha karmaşıktır (komplekstir), yani daha düzenlidir.
Başka bir deyişle, güneş ışığı şeker yapma
makinesini çalıştıracak düzeni yaratır. Şekeri yapmak
için enerji (güneş ışığı) gerektiğine göre, şekerin
çözülmesi de enerjiyi geri verecektir.
Bitkiler ve hayvanlar, şekeri oksijenle "yakarak"
çözerler, böylece karbondioksit serbest kalır. Bu
üretilmiş enerjiyi, hayvan ve bitkiler kendi öz maddelerini
yapmakta kullanırlar. Canlı hücreler,
bütün karmaşık strüktürlerini bu enerji ile yaparlar.
Öyleyse şeker, düzenli yapısı nedeniyle çok daha
fazla canlı düzen yaratmakta kullanılacak enerjiyi
sağlar. Canlı bir hücrenin düzeni, şeker moleküllerinin
düzeninden binlerce defa daha büyüktür.
Enerji dengesini sağlamak için canlı nesneler,
kendilerini oluşturmak için binlerce şeker
molekülü tüketmek zorundadırlar.
Canlı olmanın anlamı, yalnızca düzen, organizasyon
(örgüt), karmaşıklık (komplekslik) değildir.
Daha önemlisi; kendisine karşı çalışan düşman
bir çevrede yaratma yeteneği, düzeni kurma,
organizasyonu sağlama demektir. Bir bakıma yeni
bir hayatın yaratılması mucize niteliğindedir.
Düzeni Yaratmak İçin Plan Gereklidir
Hayat, evrende gerçekten düzen oluşturabilen
tek şey midir? Cansız örneklere bakalım: Su soğuyunca
katı olur. Buz molekülleri kendilerini çok
güzel, narin ve karmaşık biçimlerde düzenleyebilirler.
Çözelti içindeki bir tuz, çözeltiden
ayrışarak kristalleşebilir ve bu işlem tuz molekülleri
arasındaki düzeni arttırır. Bu türden bir
çok izole örnek olmakla beraber, bunlar en basit
hücrenin başarılarıyla karşılaştırılınca tek başlarına
hiç de etkileyici değildir. Dahası, canlı hücrelerin
düzen kuruşu, temelde bu kristalleşme işleminden
farklıdır. Hücreler, daha önceden var olan
bir planı izleyerek düzen kurarlar.
Boşlukta nesnelerin bir düzene girmeleri için,
önce bir planın bulunması gerektiğini düşünmek
akla yakındır. "Birşeyler"in gerçekleşecek düzen
hakkında bir "önbilgisi" olması gerekir.
Örneğin kareler, çemberler ve üçgenlerin,
rasgele olmayan herhangi bir şekilde düzenlenmesi
istenirse, birilerinin veya birşeylerin ne
yapılması gerektiğini bilmesi gerekir. Plan olduğu
zaman, teorik olarak iş başarılabilir. Daha önce belirttiğimiz
gibi yalnızca enerjiye gerek vardır.
Bir hücreye, tam bir canlı hücre olması için,
atomlarını, moleküllerini, zincirlerini, strüktürlerini
hatasız olarak düzenlemesini öğreten ve
bu sürecin devamlılığını sağlamak üzere gelecek
kuşaklara aktarılan bilgi nasıl birşeydir? Bunun
açıklamasını bilmemiz bana çok huşu verici geliyor.
Açıklama hem de çok akıllıca ve basit. Biyolojik bilginin
özelliğinin açığa çıkartılması kuşkusuz modern
biyolojinin en heyecanlandırıcı yönüdür. Bilim
tarihinin en önemli olaylarından biri olan bu buluşu
önümüzdeki bölümde tartışacağız.

İİ. BÖLÜM
Bilgi
Çocuklarımızın yüzüne aynaya bakar gibi bakıyoruz.
Onlar bizim yeniden dirilişimizdir. Kendileri
tıpkı bize benzer yapabilmeleri için hücrelerinde
bulunan, bizim fiziksel yapımızı belirleyen
bilgiyi, onlara sperm ve yumurta olarak veriyoruz.
Bu bilgi bizim geleceğe armağanımızdır.
Hücre yapımı için gerekli bilgi; harita, plan veya
taslak niteliğindedir. Bir rehber, bir kitap, bir broşür
gibi de denebilir. Bu rehber çok özel bir yaratmayı
gerçekleştirecek olan aracının veya makinenin,
canlı üretme makinesinin, "anlayacağı"
eksiksiz bir bilgi anahtarı olmalıdır.
Genler
Genetik bilimi, her canlının özelliklerinin (örneğin
göz rengi) kalıtımla geçtiğini, yani yavruda
hassas bir şekilde yeniden ortaya çıktığını göstermiştir.
Kişisel özelliklerini düzenleyen bilgi,
"genler" denilen özel varlıklarla nesilden nesile
geçer. Her belirgin kalıtımsal özelliğin ayrı bir geni
vardır. Genetik bilimin kurucusu Gregor Mendel
1860'larda, genlerin kalıtımla gerçek şeyler gibi;
sulandırılmadan; bölünmeden, karışmadan aktarıldığını
açığa çıkardı. Öyleyse genler, her biri organizmanın
belirli bir özelliğini içeren, kalıtımla
yavruya aktarılabilen küçük bilgi paketleridir diyebiliriz.
1920'lerde büyük genetikçi Thomas Hunt Morgan,
genlerin hücre içindeki yerlerini buldu. Bütün
hücrelerde, çekirdek dediğimiz kapalı bir kap vardır.
Hücre bölünüp iki hücre haline gelirken, ilk
önce bu çekirdeğin bölündüğü, dolayısıyla hücre
içinde önemli bir rolü olduğu daha önce de biliniyordu.
Yani, tek hücrenin servetini yeni hücrelere
eşit bölüştürme işlemi, çekirdekte başlıyordu.
Dahası; mikroskop, çekirdeğin içinde kromozom
denilen iplik gibi strüktürleri açığa çıkardı. Bu
strüktürler, çekirdek bölünmeden kendilerini bir
kat artırıyorlar ve her kromozom dizini, bir yeni
"yavru" hücrenin içine yerleşiyordu. Bu düzenleme
yüzünden, kromozomların genlerin yuvaları olmalarından
kuşkulanıyorlardı. Morgan, adi meyve
sineklerini deney hayvanı olarak kullanarak bunun
gerçekten de doğru olduğunu, bir dizi ince deneyle
kanıtladı. Bu iş tamamlandığında, genlerin kromozom
ipliklerinin etrafında top top sarılmış oldukları
artık biliniyordu.
Genler Neden Yapılmışlardır?
Bu 1830'larda öğrenildi. Çok geçmeden bilim
adamlarını heyecan verici bir soru sarmıştı; Kromozomlar
(genler) neden yapılmışlardı?
Biyolojide kuşkusuz çok önemli bir yeri olan Oswald
Avery'nin deneyleri, bu soruya çok açık ve
parlak bir yanıt getirdi. Çalışmaları, şimdi "moleküler
biyoloji" dediğimiz modern çağı açtı.
1940'ların başında Avery, iki taraflı zatürreye (akciğer
iltihabı) neden olan bakteriyle uğraşıyordu
(penisilin bulunmadan önce, en büyük ölüm nedenlerinden
biriydi bu hastalık). Yaptığı deneylerde
açıklayamadığı şaşırtıcı sonuçlar buldu. Ölü zatürree
bakterileri, kötü niteliklerini, zatürree yapmayan
türden canlı bakterilere geçirebiliyorlardı.
Bu, tehlikeli ölü bakterilerin, canlı ve zararsız bakterileri
tehlikeli hale getirebilmeleri demekti. Bu
nitelik bir defa geçirilince artık kalıcı oluyor ve bir
zamanlar iyi huylu olan bakterilerin gelecek kuşaklarına
kalıtımla geçiyordu. Hastalığa neden olabilme
kapasitesi, bir veya bir grup özellikten kaynaklanır.
Bu özellikler, genler tarafından kontrol
edilir ve kalıtımla geçirilirler. Avery, ölü bakterilerin
parçalandıklarını, vücutlarının bilgi taşıyan
kimsayal maddeler çıkardığını, canlı bakterilerin
de bunları besin olarak kullandıklarını
düşündü. Yani genler, canlı bakterilere girip onların
kalıtımlarını belirliyorlardı. Avery ve arkadaşları,
bu gene benzer maddeyi kesin olarak belirlemek
üzere çalışmaya başladılar.
İnsan, Tıp bilimi için, genlerin kimyasal özelliklerinin
bulunmasından daha önemli bir problem
olabileceğini düşünemez. Ancak bu kesinlikle insanlar,
hatta hayvanlar üzerinde de incelenebileck
bir problem değildi. Neyse ki zatürree yapan bakteriler,
Avery'e uygun bir sistem getirdiler. Bu iyi ve
değerli bir model-deney sistemi örneği oluşturuyordu.
Aslında, bütün genetik bilgi birikimi,
100 yıl önce Gregor Mendel'le başlangıcından bugünkü
araştırmalara kadar, büyük ölçüde basit
deney modellerine dayanır. Bezelyeler, meyve sinekleri,
ekmek küfü ve bakteriler... Avery'nin üzerinde
çalıştığı bakteriler genetik olarak birbirinin
tıpkısıydı. Başka cinslerle karışmamış, safkan bakterilerdi
bunlar. Hızla üreyebiliyorlardı, öyle ki kalıtım
özelliklerini birçok kuşağın üzerinde izlemek
olanaklıydı. Zatürreeye neden olma yetenekleri, farelere
verilerek kolayca ölçülebiliyordu. Avery'nin
yaptığı önemli deneylerden biri, probleme açık bir
yanıt getirdi. Ölü bakterilerden dağılan bir molekül
karışımını aldı ve içine DNA'yı "bozan" bir enzim
ekledi. DNA'nın bozulması, karışımın zararsız bakterileri
zararlı bakteriye çevirebilme yeteneğine bir
son verdi. Buna ek bir deneyle Avery ve arkadaşları,
zararsız bakterileri hastalık yapan bakteriye çeviren
maddenin, "deoksiribonükleik" asit veya DNA
olduğunu kanıtladılar.
DNA: Deoksiribonükleik Asit
Aslında, DNA'yı Avery bulmamıştır. Bu iş,
Avery'den altmış yıl önce Friedrich Miescher adında
bir araştırmacı tarafından yapılmıştı. O ve onu izleyen
bilim adamları bu konuda bir sürü kimyasal
bilgi toplamışlardı. DNA'nın; zincir şeklinde birbirine
bağlı, büyük miktarlarda fosforik asit içeren
"nükleotid" denilen moleküllerden oluştuğu biliniyordu.
Bunlar, o zamana kadar hücrede bilinen
en büyük moleküllerdi. Avery, DNA'nın kalıtımın
temel maddesi olduğunu gösterdi. Başka bir deyişle,
"bir şeyi kalıtımla geçirmek demek, bir parça DNA
aktarmak demektir". Genler DNA'dır. Bilgi
DNA'dır ve DNA bilgidir.
Avery'nin ispatından beri, DNA konusunda bilinenler
öyle şaşırtıcı bir hızla arttı ki, 1960'larda
artık bilginin DNA'da nasıl kodlandığını bu bilginin
nasıl hücre maddesine dönüştüğü ve DNA'nın gelecek
kuşakla paylaşılmak üzere nasıl kopya edildiğini
biliyorduk. Bu zorlu yarışa bir çok bilim
adamı katıldı, ama James Watson ve Francis
Crick'in DNA'nın doğru yapısının ikili sarmal, yani
içiçe dönen iki zincir olduğunu düşünüp bulmaları
en büyük aşamalardan biridir.
Öyleyse, işte DNA'nın temel özellikleri.
1. Zincir moleküldür. (Değişik basit molekül çeşitlerinin
birbirine eklenmesinden oluşmuş zincir
şeklinde bir madde).
2. Olağanüstü uzun ve son derece incedir. Hücrenin
çekirdiği 100 defa büyütülseydi aşağı yukarı
iğne ucu büyüklüğü civarında olacaktı, yani gözün
ancak seçebileceği kadar. İşte bu küçücük çekirdek
içinde katlanmış durumda bulunan DNA açılırsa,
boyu, bir futbol sahasının boyu kadar olur.
3. Zincirde dört çeşit halka vardır (nükleotid denilen
moleküller). İsimleri adenilik asit, guanilik
asit, sitidilik asit ve timidilik asit; kısaltmaları A,
G, C ve T.
4. Bu dört tür halkanın bağlanma biçimi, adi bir
zincirin halkaları gibi birbirinin aynıdır.
5. Halkaların şaşmaz bir düzeni vardır, bu kitaptaki
harflerin düzeni gibi.
Bundan sonra, zincirler üzerine söyleyecek çok
şeyimiz olacak. Bir zinciri her resimleyişimizde,
buradaki beş biçimden hangisi en uygun, en açıklayıcıysa
onu kullanacağız. Kuşkusuz, gerçek zincirler
bizim resimlerde gösterdiklerimizden çok
daha uzundur.
DNA=Dil=Bilgi
Şimdi, dört çeşit halkası olan bir zincirimiz olsa
ve bunun yeni bir bireyin oluşması için gerekli
bütün bilgiyi içerdiğini bilsek, bu sırrın halkaların
sıralanmasında veya düzeninde yattığı sonucunu
çıkarmamız gerekir.
Zincirin bu kadar çok anlam taşımasının başka
bir açıklaması olamaz. Bilgi, böylece harita veya
plan olmak yerine, düz bir yüzey üzerinde iki boyutlu
bir şeye, daha doğrusu tek boyutlu "yazılı"
talimat dizinine dönüşür. Burada dille-benzetme
(analoji) yapılabilir. DNA alfabesinin dört harfi var,
ama bunlarla yazılabilecek mesajların sayısı sonsuzdur.
Tıpkı iki harfli Mors alfabesiyIe (nokta-çizgi)
söylenebileceklerin sınırı olmadığı gibi.
Kitaplardaki harfler kağıt üzerindeki yerlerine
göre diziler halinde bağlanmışlardır. DNA içindeki
dört nükleotid halkası ise gerçek kimsayal bağlarla
dizi halinde bağlanmıştır. Belli bir organizma içindeki
toplam DNA'da bir kitap gibi düşünülebilir. Bu
kitapta; bütün harfler, sözcükler, deyimler, cümleler
ve paragraflar bir zincir oluşturacak biçimde
birbirine eklidir. Organizmanın bütün bölümleri ve
bütün işlevleri böylece tanımlanır. Bu organizmanın
özdeş bir ikizi varsa, o da aynı DNA'ları
içerir, aynı kitaptan bir tane daha diye düşünülebilir;
ne bir harf, ne bir sözcük farklıdır ikisi
arasında. Aynı türün başka bir organizması da,
gramerde sık sık ve göze çarpıcı farklar olduğu
halde, benzer bir kitabı oluşturur. Değişik türlerin
kitapları, içlerinde bir sürü benzer cümleler de olsa
oldukça değişik öyküler anlatırlar.
Yukarıdaki benzetmede zincirin parçaları olan
genler, aşağı yukarı cümlelerin karşılığıdırlar. Bir
gen, organizmanın belirli bir yapısını oluşturan
veya işlevini gören bir harf (nükleotid) dizidir. Genler,
çok uzun bir DNA molekülünde arka arkaya
eklenmiş cümleler gibidirler.
Bir İnsanın Oluşması İçin Ne Kadar Bilgi Gerekli?
Bilginin ne olduğunu gördükten sonra isterseniz,
canlıları oluşturmak için ne kadar bilgi gerektiği
üzerine kabaca bir fikir edinelim:
1. Bir bakteri, canlı yaratıkların en basitlerindendir,
2000 civarında geni vardır. Her gen
100 civarında harf (halka) içerir. Buna göre, bir
bakterinin DNA'sı en azından iki milyon harf uzunluğunda
olmalıdır.
2. İnsanın, bakteriden 500 kat fazla geni vardır.
Öyleyse DNA en azından bir milyar harf uzunluğundadır.
3. Bir bakterinin DNA'sı bu hesaba göre, her biri
100.000 kelimelik 20 ortalama uzunlukta romana,
insanın ki ise bu romanlardan 10.000 tanesine eşittir!
Dilden Maddeye
DNA dilinin anlamı, belirli bir canlı organizmayı
tanımlamasındadır. Başka bir deyişle genler; maddenin,
yaşamın gerçek özünün, gerçek canlı unsurun
yaratılması için gerekli bilgiyi verirler. DNA
dili fizik olarak yaşamaya, nefes almaya, hareket
etmeye, et üretmeye nasıl çevrilebiliyor? Bu soruyu
yanıtlamadan önce, nelerden yapılmış olduğumuzu
bilmemiz gerekir.
Proteinler
Bu konu zor görünebilir ama aslında öyle değil.
Bizi oluşturan en önemli malzeme proteindir denilebilir.
Diğer yapı maddelerimiz (su, tuzlar, vitaminler,
metaller, karbonhidratlar, yağlar, vb.),
proteinlere destek olmak üzere bulunurlar. Proteinler
yalnızca kütlemizin (suyu saymazsak) çoğunu