İlk hücre'nin yapısı

Bu başlıkta ilk hücre yapısının nasıl olabileceğini kavramsal olarak anlatmaya çalışacağım.

Daha sonra somut örneklere geçeceğiz.

Canlılara bakınca ilk göze çarpan nedir ?

Bu, o kadar göz önünde olan bir şey ki, üstünde yeteri kadar durulmuyor.
İlk görülen şey: bütün canlılar hücrelerden oluşur. Hepsi.
Tekrar edelim:
Bakteriden insana kadar, bütün canlılar hücrelerden oluşur.

Hücre yapısında önemli olan nedir ?
Sadece içindeki mi? Hayır.
İçindeki kadar, hücre zarı da önemlidir.
Hücre, bir zar içinde korunan bir ortamdır ve hücre metabolizması ancak bu zarla korunan ortam sayesinde vardır.

Yaşamın oluşmasının imkansız olduğunu söyleyenler hep protein, RNA, DNA ... dan bahsederler.
Önemli olan canlıların hangi moleküllerden oluştuğu değil.
Önemli olan, canlıların yapısının, hücrelerden, yani keseciklerden oluşmuş olması.
Bir yapı çoğalmayı başarabilirse, devamlı daha iyiye doğru gidecektir. Daha iyi işleyen yapılar daha çok çoğalacak (doğal seçilim kavramı ne kadar basit değil mi), yavaş yavaş hücre mekanizmaları iyiye, karmaşık süreçlere doğru evrilecektir.
Başlangıçta şu veya bu molekül olmuş, önemi yok. Şu olmazsa bu olur.

Özetleyelim.
Çoğalmayı sağlayan en önemli unsur, moleküllerin DNA,RNA,protein filan olması değil, kesecik şeklinde yapılanmadır. Bu o kadar basit bir olay ki, gözden kaçıyor.
Çoğalabilmek için, önce sınırlı olmak lazım. Sınırlı olmayan bir şey çoğalamaz. Doğal ortamda ise sınırlılığı sağlayan molekül yapıları zarlardır. Hücrelerin zarları.

Şimdi en basit, çoğalabilen keseciklerin nasıl oluşabileceğine bakalım.

Dünyada yaşam suda oluşmuş.
Moleküllerin bir kısmı suda erir (suyu sever), bir kısmı suda erimez (suyu sevmez); bazı moleküllerin ise bir ucu suyu sever, bir ucu sevmez.
Bu moleküller yaşam için çok önemlidir.

Bir molekül düşünelim.
Mavi uç suyu sevsin, kırmızı uç sevmesin.
Not: Bu "sevip sevmemek" deyimleri, insan kafasının bir benzetmesidir, ve tabii ki bilinçli değildir. "Sevmemek" deyimiyle söylenmek istenen, moleküllerin o ucunun su moleküllerini itmesidir.



Bu moleküller suyun içinde çift katlı bir zar şeklinde toparlanırlar; bu şekilde suyu sevmeyen uçlar, kenardaki moleküller hariç, suyla temas etmez. 


Bu zarların oluşturduğu daha da kararlı yapılar kesecik şeklinde olanlardır. Bu kesecikleri oluşturan zarlarda, hiçbir molekülün suyu sevmeyen ucu suyla temas etmez.
Bu moleküllerin bulunduğu bir sulu karışımı karıştırırsanız, bu kesecikler kendi kendilerine oluşur.



Bu zorunludur, tesadüf değildir. Bu kesecikler küçük veya büyük olur, önemli değil.

Keseciklerimiz oluştu. Şimdi kesecikleri oluşturan zarların özelliklerine bakalım. Bu zarlar bazı molekülleri geçirir, bazılarını geçirmez. Genelde küçük moleküller daha kolay geçer, büyükler daha zor geçer, veya geçmez.


Soru: bu zardan geçen moleküller ne taraftan ne tarafa geçer?
Cevap: ne tarafta daha çok varsa, o taraftan öteki tarafa doğru bir geçiş olur. Daha doğrusu iki yönde de geçiş vardır ama, moleküller daha yoğun oldukları taraftan daha seyrek oldukları tarafa doğru daha çok geçerler.

Bunlar basit mekanizmalar. Şimdi önemli noktaya geliyorum:

Bu ufak moleküllerin birleşmesi sonucunda büyük moleküller oluşuyor diyelim.


Keseciğin içinde oluşan büyük moleküller kesecikten çıkamaz.
Bu büyük moleküllerin yapıtaşları olan küçük moleküller devamlı kullanıldığı için, keseciğin içindeki yoğunlukları azalır. Dışarıda yoğunluk daha fazla olduğu için de devamlı keseciğin içine süzülürler.



Şimdi elimizde içinde büyük moleküller oluşan ve dış ortamdaki küçük molekülleri emen bir kesecik var. Bu durumda kesecik büyür, büyür, küçük moleküller keseciğe dolar, kullanılır.... kesecik şişer, şişer ... ve patlar.
PIT.
Patlayınca ne olur?
Hiç elinizde bir sabun köpüğünü şişirip, balon yapıp patlattınız mı?
Bir deneyin.
Patlar ve bir sürü küçücük baloncuk oluşur.



Ne oldu?
Çok basit, mekanik bir mekanizma sayesinde, bir kesecik büyüdü, şişti, patladı ve bir sürü küçük kesecik oluştu.
Yani .... kesecik sayısı çoğaldı.

İşte size çok basit bir mekanizma ile çoğalabilen bir ilkel hücre.

- Hücre zarlarını oluşturan moleküller: yağ asitleri. Bunların dünyanın ilkel ortamında oluşabildiği kanıtlandı.
- Yapı taşları olan küçük moleküller: amino asitler, nükleik asitler .... Bunların dünyanın ilkel ortamında oluşabildiği kanıtlandı.
- Keseciğin içinde oluşan büyük moleküller: peptidler (küçük protein zincirleri, bunların içinde kendi kendilerini kopyalayanları da var), RNA zincirleri ....

Anlaşılması gereken nokta, bu çoğalabilen ilkel hücre ilk oluştuğunda, işin içinde hangi moleküllerin olduğunun önemli olmaması. Çoğalma başladıktan sonra, yani doğal seçilim devreye girince, devamı çorap söküğü gibi gelir.

Doğal seçilim sürecinin başlamasıyla, daha iyiye doğru evrim başlıyor. Sonunda, dünyaya hakim olan hücre yapısı daha iyi, daha hızlı metabolizmayı sağlayan moleküllerden oluşan yapı. Bu bizim için yağ asitleri, DNA, RNA ve proteinler olmuş.

İlkel dünyada yaşamın temeli olan moleküllerin oluşması.
Miller - Urey deneyi.

Stanley Miller, Harold Urey'le 1953'de Chicago Üniversitesinde, artık klasiklesmis ünlü deneyini gerçeklestirdi. Miller bir düzenekle, metan, amonyak, hidrojen ve suyu bir arada tutarken, 150-200 bin voltluk bir akımı (yıldırım) bu karışımdan geçirdi. 24 saat sonra, sıvının renginin değişmiş olduğunu gördü. Bu karışımı incelediğinde, basit yağ asitleri, formik asit, asetik asit, propionik asit, en önemlisi yaşamın temeli olan amino asitler glisin, alanin ve aspartik asit ve glutamik asit buldu.(3)
Daha sonra yapılan araştırmalarda, mor ötesi ışığın da (o zaman atmosferde ozon tabakası olmadığından, mor ötesi ışık yeryüzüne ulaşabiliyordu), hatta yıldırımdan daha çok, bu yaşam yapıtaşlarının oluşmasını sağladığı bulundu (2)




Bilindigi gibi, amino asitler, peptid ve proteinlerin yapı taşlarıdırlar. Deney Pavlovskaia ve Paynskii tarafindan Rusya'da; Heyns, Walter, Meyer tarafından Almanya'da; Abelson tarafindan Amerika'da çok farklı bileşimler ve gaz ortamlarında tekrarlandı. Hepsinde organik bileşikler oluştu.

İlkel dünyada olduğu varsayılan ortamlarda şimdilik 11 amino asit ve RNA ve DNAnın yapı taşları olan nükleik asitler üretildi.
Nükleik asitlerden başka RNA ve DNAnın iskeletini maydana getiren şeker molekülleri ve hücre zarını oluşturan yağ asitleri de üretildi. (1)(2)

not:
Bu maddelerin oluşabilmesi için oksijensiz bir ortam gerekiyor. Dünya oluştuğunda, demirin oksitlenmesi atmosferdeki oksijeni yok etti. Oksijen, fotosentez yapmaya başlayan bakterilerin oluşmasından sonra tekrar atmosferde birikti.