Yaşamın Kökeni: Dünya ve Atmosferin Oluşumu

 Yaşamın kökeni gibi bazı sorular insanın hayal gücünü çalıştırır. Din, mitoloji ve felsefenin bu konu için önerdikleri cevaplarda büyük bir çeşitlilik vardır. Bunların çoğu, olayı, doğanın dışında bir yaratıcıya atfetme varsayımını paylaşırlar. Yaygın bir kanı olarak, tür çeşitliliği, yaratıcının ayrı ayrı, önceden düşünülmüş işlerinin bir sonucu olarak tanımlamıştır. 

On dokuzuncu yüzyılın sonralarına kadar, türlerin kökenini açıklayabilen gerçek bilimsel (yani test edebilen) bir açıklama olan doğal seçilim yoluyla evrimleşme teorisi yoktu. Yirminci yüzyılın bilimi, yaşamın kökeni konusunda aynı şeyi yapabilir mi?

Yaşamın Kökeni

Biyogenez hipotezinde canlının ancak bir canlıdan oluşabileceği ilkeleri bulunmaktadır ve bu ilkenin kanıtı olarak Pasteur‘un klasik deneyi örnek verilir. Pasteur’ün çalışmaları, o zamana kadar birçok biyoloğun uzun yıllar savunduğu kendiliğinden oluşum düşüncesini bir kenara itti. Artık bilim adamları, ciddi olarak, kurtçukların bozulan etten oluştuğu ya da toprak solucanlarının şiddetli bir yağış sırasında topraktan oluştuğu ile pek ilgilenmemektedir. Farelerin karanlık ve buğday serpilmiş bir köşeye bırakılan nemli bir gömlekten oluştuğu, ya da hatta mikroorganizmaların kaynamış et suyundan kendiliğinden ortaya çıktığı şeklindeki düşünce tarzı ile de daha fazla ilgilenemezlerdi. Dolayısıyla, yirminci yüzyılın son çeyreğinde, kendiliğinden oluşumun, biyolojide başlıca ilgi noktalarından biri olması şaşırtıcı gelebilir. Ancak, zamanımızdaki kendiliğinden oluşum düşüncesi ile Pasteur zamanındaki kendiliğinden oluşum düşüncesi arasında çarpıcı bir farklılık vardır. Günümüzün kuramcıları, dünyada, bugünkü koşullarda yaşamın kendiliğinden oluşabileceğini savunmamaktadırlar. Kendiliğinden oluşumcuların asıl savundukları, başlangıçta dünyada hüküm süren koşullarda, canlılığın cansız maddeden oluşabileceği ve de oluştuğu ve dünyada var olan tüm yaşam formlarının böyle bir kökten türediğidir.

Bilim çevrelerince yaygın olarak kabul edilen, yaşamın kökenine ilişkin bir teoriyi açıklığa kavuşturalım. Bu teorinin temeli ilk olarak 1936’da Rus biyokimyacı A. I. Oparin tarafından açık ve etkin bir biçimde dile getirilmiştir. Teori birçok kanıtla oluşturulmuş olmasına karşın, birçok ayrıntısı tartışılabilir. Çünkü, yaşamın kökeni ile ilgili doğrudan kanıt yoktur.

Dünya ve atmosferinin oluşumu Güneş sisteminin nasıl oluştuğu konusunda yapılan açıklamalarda doyurucu değil; sadece bazı hipotezlere sahibiz. Fakat, astronotlar, evrenin sırlarının derinliklerine inip daha fazla kanıt topladıkça, bu hipotezlerin bazılarının inandırıcılığı giderek artmaktadır. Günümüzde en yaygın kabul gören teorilerden birine göre, evren 20 milyar yıl yaşındadır ve güneş ve gezegenleri dört buçuk-beş milyar yıl önce kozmik gaz ve toz bulutlarından oluşmuştur. Bu maddenin çoğu, termo-nüklear reaksiyonları başlatan ve yoğunlaşmış kütleyi bir güneşe çeviren, çok yüksek sıcaklık ve basınç üreten tek bir kütle halinde yoğunlaştı. Yeni oluşan güneşin çekim alanında bir disk oluşturan arta kalan gaz ve toz bulutu içinde, daha küçük bulutlar yoğunlaşmaya başladı. Bu küçük bulutlar, dünya ve diğer gezegenleri oluşturmuştur. Sonuçta, Pluto’nun yörüngesinden daha dışarıda, çapları birkaç kilometreye varan milyarlarca hatta trilyonlarca “kirli kartopunun” güneş sistemini kuşattığı düşünülür. Oort bulutu olarak adlandırılan bu uzak cisim kümesi, çok sayıda araştırmacının evrimin seyrini şiddetli olarak değiştiklerine inandıkları kuyruklu yıldızların kaynağıdır.

Dünya yoğunlaştıkça bileşenleri bir tabakalaşma gösterir. Demir ve nikel gibi ağır elementler merkeze doğru kaymış ve hafif maddeler daha çok yüzeye yakın yoğunlaşmışlardır. Hafif maddelerden hidrojen, helyum ve asal gazlar ilkin atmosferi oluşturmuş olmalıdır. Fakat, Jüpiter ve Satürn gibi büyük gezegenlerden farklı olarak, Dünya çok küçük ve Dünya’nın çekim alanı ilkin atmosferi tutamayacak kadar zayıftı; sonunda, tüm gazlar, okyanusları ve de atmosferi olmayan, geride çıplak kayalık bir dünya bırakarak uzaya kaçmışlardır. Ancak zamanla dünyada gravitasyonel basınç ve   radyoaktivitenin azalması ile birlikte çok yüksek derecelerde ısı oluştu ve dünyanın içi ergimeye başladı. Bunun etkisi ile en içte demir ve nikel bir çekirdek, onun üzerinde yoğun demir ve magnezyum silikatlarından oluşmuş yaklaşık 4700 km kalınlıkta bir manto ve esas olarak hafif silikatlardan oluşan 8-65 km’lik bir dış kabuk oluştu. Aynı zamanda, dünyanın iç kısmındaki yoğun ısı, öncelikle volkanik faaliyetlerle oluşmuş olan çeşitli gazları dışarıya atma eğilimindeydi. İşte bu gazlar dünya için ikinci bir atmosfer oluşturdu.

Canlılığın oluştuğu koşulları anlamak için bu ikincil atmosferin olası ilk bileşimi hakkında bir şeyler bilmek gerekir. Günümüz atmosferi, yaklaşık %78 moleküler azot (N,), % 21 moleküler oksijen (02), % 0,33 karbondioksit (CO2) ve az miktarda helyum ve neon gibi nadir gazlar içerir. Fakat edinilen veriler, atmosferin oluştuğu ilk dönemde, hemen hemen hiç serbest oksijen içermediğini ve bu nedenle şimdiki atmosfer gibi oksitleyici bir niteliğe sahip olmadığını göstermektedir. Son yıllarda, ilkin atmosferin bileşimi ile ilgili iki ana model kurulmuştur; her iki model de yaşamın kökeni ile ilgili çağdaş hipoteze uygundur.

Oparin’in modeline göre, ilkin atmosfer fazla miktarda hidrojen (H2) içeren indirgeyici bir atmosferdi. Sonuç olarak atmosferik azotun bir kısmı büyük bir olasılıkla amonyak (NH3); oksijen su buharı (H20) ve karbon ise öncelikle metan (CH4) formunda bulunmaktaydı.
Güneşten gelen morötesi ışınlar, atmosferik amonyağın, hidrojen ve azot gazlarına ayrılmasına neden olabilir. Metanın basit bir hidrokarbon (organik bir bileşik) olduğuna dikkat edin. Zaten eğer bu model doğru ise, dünyanın ilk atmosferi, herhangi bir organizma var olmadan çok önce organik moleküller içeriyordu.
Daha yaygın olarak benimsenen ikinci model, dünyanın ilkin atmosferinin esas olarak yanardağların çıkardığı gazlardan oluştuğunu varsayar. Bu gazlar H2O, CO2, N2, H2S ve H2’dir; böyle bir karışımda hidrojen siyanit (HCN) ve formoz (H2CO) kolayca oluşur ve atmosferde bulunabilir. İlk model gibi bu modelin de hiç ya da çok az serbest oksijenin olduğu bir atmosferin oluğunu varsaydığına dikkat edin. Ancak, serbest hidrojeni az olan böyle bir atmosfer indirgeyici olamazdı.

Başlangıçta, dünya suyunun çoğu, büyük olasılıkla atmosferde şiddetli yağışlara yol açan su buharı halinde bulunmaktaydı. Bu buhar daha sonra, su halinde yeryüzündeki çukurları doldurulmuş ve ilkin okyanusları oluşturmuştur. Nehirler yamaçlardan aşağı doğru akarken, birlikte tuz ve mineralleri (demir ve uranyum, he ikisinin de özel bir önemi vardır) çözmüş, denizlere taşınmış ve bu mineraller yavaş yavaş denizlerde birikmiştir. Büyük olasılıkla atmosferik gazlar da yeni oluşan okyanus sularında çözünmüştür. Atmosferde bulunabilecek tüm serbest oksijen, okyanusta çözülmüş iyonlar tarafından hızlı bir şekilde oksitlenerek uzaklaştırılmaktaydı. Bu zamandan kalan zengin uraninit (UO2) yatakları bu yolla oluşmuş olmalıdır.

Kaynakça:
https://www.sciencedirect.com