7. Fizikçiler ve Kimyacılar Yaşamı Anlamaya Çalışırsa…

Termodinamiğin ikinci yasası bahsinde doğada kendiliğinden düzen oluşamayacağını, kendi haline bırakılan sistemlerin zamanla düzensizliğe doğru gittiğini görmüştük. O halde canlılık nasıl mümkün olabildi? Bu soru da çok tartışılmış.

Canlılar, iç düzenlerini zaman geçtiği halde sürdürebiliyor. Yaşamın tüm tarihine baktığımızda ise okyanustan kendini yağ dokudan oluşan bir zarla ayıran o ilk bir kaç parça molekülden itibaren, mikroorganizmalar, bitkiler, hayvanlar ve insanlar hem düzenli yapısını koruyor hem de milyonlarca yıl içinde bu düzeninin miktarı da artmış. Yani canlılar evrenin en temel yasasına uymuyor ve entropisini düşük tutabililiyor.

Bu soruya ilk yaklaşım fizikçi Schrödinder’den gelmiş. Sene 1944, Schrödinger, “Yaşam nedir?” adında bir kitap yayınlar (kitap, 1 yıl önce, 1943’te Trinity College’da verdiği hakla açık derslerin derlemesiydi): Kitapta biyolojiye dair iki ana mesele ele alınmıştı; organizmaların düzenli yapılarını korumak için nasıl enerji kullandıkları ve kalıtım.

Schrödinger, canlı sistemlerin bildiğimiz fizik yasalarının ötesinde bazı kurallarının olduğunu sezmişti. Yaşamın temellerini fizik kurallarıyla anlamaya dair çabaların yetersizliğini; canlıların, fizikçilerin uğraştığı sistemlerden çok daha karmaşık olduğunu, basit sistemlerin incelenmesiyle ortaya çıkan yasaların aynıyla canlılara uygulanamayacağını ifade etti. Elbette canlılar, cansızlarla aynı atomlardan, moleküllerden yapılmıştır özünde ama bunların düzenlenişi farklıdır.

Ayrıca kitabında “entropi oluşumu” ve “entropi akısı” terimleriyle canlı organizma metabolizmasını tartışır. Evrendeki sistemlerin entropisi (düzensizliği)nin zamanla arttığını biliyoruz. Oysa canlının düzenini sürdürmesi, bütünlüğünü, parçalarının biraradalığını koruyabilmesi için bu eğilime karşı durması gerekir. Schrödinger, bu durumu sağlayan “negentropi (negatif entropi)” terimini kullanır yani düzensizliğin tam tersi bir kavramı tarif eder. Yaşamın “negatif entropik akı”yla beslendiği sonucuna varır.

Schrödinger’in kuantum fiziğine katkıları bir yana bence asıl dehası biyolojiye yaklaşımındadır. Ortada gen kavramı henüz yokken, DNA keşfedilmemişken; canlıların bilgisini nesiller boyu neredeyse kusursuzca aktaran şeyin, binlerce atomdan oluşan karmaşık bir molekül olabileceğini ve birbirini tekrar etmeyen birimlerin dizilmesiyle oluşacağını öngörmüştü. Kalıtsal yapının devamlılığının ve düzenliliğinin sağlanması için atomları birbirine bağlayan kuvvetler önemliydi. 1950’de DNA’nın çift sarmal yapısını (ki Schrödinger’in öngördüğüne benziyordu) bulan Watson ve Crick daha sonra ondan esinlendiklerini söyleyeceklerdi).


DNA’nın ikili çift sarmal yapısı.
“İnformasyon, periyodik olmayan bir kristalde saklanmalıdır.” Schrödinger, 1944

Kitapta Schrodinger’in düşüncesi: “Yaşam, periyodik olmayan bir kristaldir” şeklinde geçiyor. Kristal nedir? Periyodik olan ve olmayan kristal ne menem şeylerdir? Atomlar kendini tekrar eden yapılar oluşturuyorsa katıda, ona kristal diyoruz, rastgele pozisyonlardaysalar ona da amorf (şekilsiz) yapı deniyor. Schrödinger, genetik bilgiyi saklayanın periyodik olmayan bir kristal olması gerektiğini ileri sürdü, böylece periyodik kristallerin aksine karmaşık bilgi depolayabilen bir yapı oluşmuş olacaktı. Daha anlaşılır bir cümleyle ana fikri tekrar edelim: Kalıtsal malzemenin, yapısında şifre saklı bir kristal olması gerektiğini söylüyordu Schrödinger.

Schrodinger’in kitabı; hem DNA’nın yapısını keşfedenlere ilham vermiş, moleküler biyolojinin doğumuna katkı yapmış hem de canlı sistemlerin termodinamiğine dair yepyeni sözler söyleyecek olan Belçikalı kimyacı Prigogine’i etkilemiştir.

Schrödinger’in “Yaşam nedir?” kitabının içeriği hakkında, ders verdiği yerde 50 yıl sonra çeşitli dallardan bilim adamları toplanıp anısına konferans düzenledi, biyolojinin temel meseleleri üzerine fikir yürüttüler ve bu da kitaplaştırıldı.
“Yaşam nedir?” adında üçüncü bir kitap da kuramsal kimyacı gözünden biyolojiye yaklaşımı anlatıyor ve 2012 tarihli. Schrödinger’den bu yana olan gelişmelerin ve oturmuş bilgilerin üzerinde yükselen, yaşama dair yeni ve ufuk açıcı bilgiler ve bir kuram önerisi var.

Buraya yakın zamanda “yaşamın başlangıcı” konusunda çalışan teorik fizikçi ve astrobiyolog Sara Walker’dan duyduğum bir yaşam tarifini de eklemek isterim; kendisi yaşamın popüler tarifleri olan ” Darwinyen evrim geçirme yeteneği olan ve kendini kopyalayan kimyasal sistemler” veya “Dışarıdan madde ve enerji alıp metabolize eden sistemler” gibi yaklaşımların tamamen dışında bir yaşam anlayışı sunuyor: “Yaşam -şu an tam olarak nasıl olduğunu ve kurallarını bilmesek de- informasyonun fizik dünyayla nasıl etkileşime girdiği ile ilgilidir.” Gelecekte sizce yaşamın başlangıcı ile ilgili hangi keşif/deneysel sonuç Nobel alırdı? diye sorulduğunda da “İnformasyonun -siz dışardan eklemeden- deney düzeneğinizde kendiliğinden doğduğunu kanıtlarsanız” bu Nobel alabilir, bence aradığımız şey bu.” cevabını veriyor.*

Bilimde büyük keşiflerin genellikle farklı disiplinlerin kesişim yerlerinden çıktığını söyler nörobilimci Kandel. Bu nedenle fizikçilerin, kimyacıların biyolojik problemleri ele alması verimsiz çabalar olarak kalmayacaktır ki Schrödinger’in yaklaşımı bunun en net örneğidir. Elbette dil ve terim uyuşmazlıkları, paradigma farklılıkları bu tür durumlarda ayağa takılır ama multidisipliner çalışmalar bunları halledecektir.

Hikayenin bir sonraki bölümünde gençliğimde çok etkilendiğim, şimdilerde bilim çevrelerinde, öne sürdüğü fikirler “yeterince açıklayıcı olmadığı ve öngörülerde bulunamadığı için” o kadar da önemsenmeyen Rus asıllı Belçikalı kimyacı Prigogine ile devam edeceğiz.

*Sara Walker’ın söyleşisi:


Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir