hayatın kökleri

mahlon b. hoagland

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.

romalıların dediği gibi "simplex sigillum veri: yalınlık gerçeğin belirtisidir."

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.

insanlar "tam" bir varlık olmak için 60 trilyon hücrenin uyumlu iş birliğine ihtiyaç duyarlar.

genler, her biri organizmanın belirli bir özelliğini içeren, kalıtımla yavruya aktarılabilen küçük bilgi paketleridir diyebiliriz.

bir birey yaşamının, ancak atalarından çocuklarına geçirdiği bilgi kadar önemi vardır. bazı güveler ağızsız doğarlar ve doğdukları andan başlayarak açlıktan ölüme mahkumdurlar. tek işlevleri, çiftleşip daha çabucak yumurtlayarak güve bilgisini gelecek kuşağa geçirmektir.

tavuğun bir milyar yıl gerilere giden soy ağacını incelersek; tüylü arkadaşımızı, hayal gücümüzü ne ölçüde zorlarsak zorlayalım adına "tavuk" diyemeyeceğimiz atalara bağlayan bir değişimle karşılaşırız. benim tahminim, bir milyar yıl önceki tavuk atasının herhalde, toplu iğne başından küçük ve okyanusta yaşayan bir yaratık olduğu. kendi soyumuzu gerilere doğru izlersek, yine buna benzer bir sonuçla karşılaşırız.

çoğu düşünceler yanlıştır ve insan yaşamı boyunca birkaç tane iyi düşünceye rastlarsa şanslıdır.

yıllar önce, pellagra denilen bir psikozun, b vitamini alınarak tümüyle ve sürekli olarak kaybolduğu anlaşıldı. araştırmayla, esrarlı bir akıl hastalığı, basit bir vitamin eksikliğine dönüşmüştü. araştırmacılar, başka bir ciddi ve çok yaygın şizofreni benzeri psikozun da bir antibiyotikle tedavi edilebildiğini buldular. bu psikozun sebebi frengi idi. yirmi yıl kadar önce de manik-depresif psikozun ortaya çıkmasının, ağızdan düzenli olarak alınan basit bir tuzla, lityum karbonatla önlenebildiği bulundu. ilginç bir noktayı belirtmekte yarar var; lityum, sodyumun çok yakın akrabasıdır ve sodyumun, beynin işlemesinde gerekli olduğu, bilim adamlarınca çok uzun zamandan beri biliniyor. ama henüz lityumun etkileme biçimini bilmiyoruz.

bugün canlı organizmalarda birikmiş bilgi (üç milyar yıllık evrimin birikmiş sonucu) bütün dünya şairlerinin şiirlerinin toplamından daha çok işlenmiş, daha incedir. bir harfte, bir kelimede, bir deyimde raslantıya bağlı değişmenin parçayı daha iyi yapması uzak bir olasılık; böyle raslantısal bir çarpmanın zararlı olması daha akla yakın. birçok biyo, nükleer silahların, nükleer reaktörlerin ve endüstride üretilen mutasyona neden olabilecek türden kimyasal maddelerin artmasından, bu nedenle korkmaktadırlar. dünyadaki dna stoku ölçülemeyecek kadar değerlidir. evrim hiçbir zaman tekrarlanmayacağı için de yok olursa bir daha yerine konulamaz. üç milyar yıllık evrimin eserine zarar vermek canavarca bir kötülük olur; dünyanın bütün sanatçılarının eserlerini yok etmekten çok daha büyük bir kötülük!

bir buluşun öyküsü

mahlon b. hoagland

bir hastalık bakterisini, laboratuvarda cam kabın dibinde, jöle gibi maddenin üzerinde üretiyorsunuz. bir sabah laboratuvara giriyorsunuz ve deney kaplarından bir tanesinin farklı göründüğünü saptıyorsunuz. aslında hepsinin şöyle görünmesi gerekiyordu: kaptaki noktaların her biri tek hücreden üremiş bir bakteri kolonisidir. ama bu kapların biri şimdi aşağıdaki gibidir: hiç bakterinin üremediği büyük bir açıklık var.

ilk tepki, bekleneni yapmayan kabı atmak. önce bu beklenmedik ve sinirlendirici gözlemi zihninizde şöyle bir tartıyorsunuz. biliyorsunuz ki bakteriler bir nedeni olmadıkça kapta böyle bir boşluk bırakmazlar. öyleyse o boşlukta bakterinin üremesini engelleyen bir şey var. bu, bir gün önce kabın kapağını kaldırdığınızda içine düşmüş zehirli bir madde olabilir mi? pencerenin açık olduğunu, odanın biraz tozlu olduğunu hatırlıyorsunuz. kaba bir toz parçasıyla gelen zehir, kapta her yöne yayılarak, bakteri büyümeyen yuvarlak alanı oluşturabilir. bu fikri sınamak için, odanın çeşitli yerlerinden toz örnekleri alıp, yetiştirdiğiniz yeni bakterilerin kaplarının ortasına ufacık toz parçaları atıyorsunuz.

iki gün sonra bakterilerin normal geliştikleri görülüyor. yeniden başa dönmüş oldunuz. bu sefer dikkatinizi bir sıranın arkasında kalmış, çok eski küflenmiş bir fıstık ezmeli sandviç çekiyor. heyecanlanıp küflü sandviçten bir şeylerin kaba ulaşıp bakterileri zehirlediğinden kuşkulanıyorsunuz. fıstık ezmesinden ve ekmekten ufacık parçalar alıp, tozlarla denediğiniz gibi bunları da bakterili kaplara koyuyorsunuz.

iki gün sonra kabın görünüşü şöyle: nefretle kapları ve sandviçi kapıp çöpe atıyorsunuz. ellerinizi yıkayıp bu pis işten kurtulmayı düşünüyorsunuz. bu arada ellerinizden birinde, mutlaka küflü sandviçten bulaşmış, ufak, mavimsi yeşil bir leke dikkatinizi çekiyor. birden aklınız başınıza geliyor. acaba o kaba ekmeğin küfü mü bulaştı? çabucak sandviçin küflü kısmından ufak bir parça alıp, bunu bakterinin üzerine bir kaba koyuyorsunuz. bundan sonraki kırk sekiz saat geçmek bilmiyor. içinizde bir şeylerin olacağı gibisine bir his var. nihayet bir şeyler oluyor da. ekmek küfü, hastalık yapan bakterilerin üremesine izin vermiyor.

bu ufak öykü, bilimsel buluş yapmanın bazı özelliklerini örnekliyor. bunu burada keselim. olabilecek en iyi sonucu vermiş olan gerçek bir öykü var bizim öykümüze benzer. sir alexander fleming, bildiğimiz kadarıyla fıstık ezmeli sandviçlerle ilgili olmadığı halde, yukarda anlattığıma benzer bir şekilde penisilini buldu.

bağımlılık

mahlon b. hoagland

ozon, yeryüzünde bitki yaşamının sonucu olarak yavaş yavaş birikmiş bir oksijen tabakasıdır. bu tabaka ultraviyole ışınlarını geçirmez.

bitkiler, güneş enerjisi kullanarak karbondioksit ve su moleküllerini tüketip onları şeker moleküllerine dönüştürürler. oksijen bir atık olarak çıkartılır. şeker bitki içinde, bitki maddesi yapmak için, yanabilir enerji kaynağı olarak kullanılır. yani bitkiler büyümek için kendi şekerlerini yerler.

evrimin bir aşamasında, bitkilerden iki yoldan "yararlanan" canlı hayvan biçimleri gelişmeye başladı. bu hayvanlar, bitkileri içerdikleri besin (şeker) için yediler ve bitkilerin ürettikleri oksijenle nefes aldılar.

hayvanların bitkileri yiyerek elde ettikleri şeker, oksijenin varlığıyla yanar, atık olarak karbondioksit ve su çıkar. yanma işlemi hücreler için, hayvan maddesi yapımında kullanılacak yararlı kimyasal enerjiyi üretir. yani hayvanlar büyüyebilmek için bitkileri (şekeri) yerler.

bitkilerle hayvanların birbirine bağımlılığını sınayacak ufak bir deney yapabilirsiniz. bir sümüklü böceği, küçük bir su bitkisini ve biraz suyu bir test tüpüne kapatın ve güneşe bırakın. sümüklü böcek de, bitki de haftalarca sağlıklı kalacaklardır. sümüklü böcek bitkiyi yiyip karbondioksiti atık olarak çıkaracaktır. bitki karbondioksiti tüketip büyüyecek, oksijen üretecektir. sümüklü böcek de oksijeni, yediği bitkinin şekerini yakmak için kullanacaktır. tüpü karanlık bir yere koyarsanız sümüklü böcek de bitki de ölür.

kanser

mahlon b. hoagland

kanser, hücrelerin hastalanmasıdır.

gelin, cam kaplardaki normal hücrelerin ve kanserli hücrelerin davranışlarını inceleyelim. önce, bir kabın ortasına bir iki normal beden hücresi koyacak ve onları besleyici bir sıvıyla örteceğiz. birkaç günlük bir dönem süresince, sürekli camla ve birbirleriyle ilişkide olarak durmadan bölünürler. hücreler, kabın kenarlarına ulaştıkları zaman bölünmeyi durdururlar. bundan sonra hücreler, tek kat hücre derinliğinde bir tabaka halinde, dengeli, iyi komşuluk ilişkileri içerisinde kalırlar. hücrelerin ufak bir bölümünü camdan kazıyıp alırsak, yaranın yanındaki hücreler bölünmeye başlayıp kısa zamanda boşluğu doldururlar. boşluk tek tabaka hücreyle kaplanınca, hücre bölünmesi yine durur.

dikkat ederseniz bu davranış, yenileme yapan hücrelerinkine temelinde benziyor ama onlarınkinden daha basit. yenilenmede de bölünme, önceden belirlenmiş bir sınıra, orijinal organ büyüklüğüne ulaşana kadar hızla sürer. iki sistemde de bizi normal hücrelerin ne zaman durmak gerektiğini bildiklerine inandıran bir davranış var.

şimdi, kanser hücrelerinin davranışını gözleyelim. birkaç tanesini bir kaba koyup ne yapacaklarına bakalım. bölünüp kabı kaplamaya başlıyorlar, normal hücrelerden pek farkları yok. ama kabın kıyısına eriştikleri zaman, normal hücrelerle benzerlikleri kalmıyor. bölünmeye devam ediyorlar, öyle ki düzensiz bir biçimde, gittikçe daha çok hücre üst üste birikiyor. hücreler büyümeyi nasıl durduracaklarını unutmuşa benziyorlar. sürdürülen bölünmeye şimdi engel olabilecek tek şey, besin yokluğudur.

kanser hücrelerinin başka hiçbir hücrede bulunmayan bir özelliği var: ölümsüzmüşçesine sınırsız çoğalma yeteneği. gerçekten de bazı kanser hücreleri, kurbanlarının bedenlerinin dışında çok uzun bir süre yaşıyorlar. bu olgunun en ünlü örneği, 1951'de rahim kanserinden ölen henriette lacks'den ameliyatla alınmış kanser hücreleridir. kadıncağız daha sonra bu kanserden öldü; ama kanserli hücrelerinin bir kısmı cam kavanozlara konup bunlara besin verilmişti. bölünmeyi sürdürdüler. bugün, "hela" hücreleri olarak biliniyorlar, hâlâ canlılar ve bölünüyorlar! kanser araştırmasında yaygın olarak kullanılıyorlar.

kanserli hücreler bedende nasıl davranıyorlarsa, cam kapta da öyle davranıyorlar. normal hücrelerin uyguladıkları sınırlamalardan vazgeçiliyor. hücre bölünmesinin yasaklanması, hücreler belli bir boşluğu doldurduklarında veya önceden belirlenmiş bir toplam kütleye eriştiklerinde ortaya çıkar. bu yeteneğin kaybedilmesi kanserdir.

kanser mutasyonla mı oluşur? bir hücrenin bu önüne geçilmez özellikleri kazanmasının nasıl bir nedeni olabilir? tabii bunu henüz bilmiyoruz. dönüşümün tetiğini neyin çektiği büyük bir soru. ama bedende kanserin başlama biçimi üzerine birkaç şey, akla mutasyonu, başka bir deyişle, bir tek hücrenin dna'sındaki bir değişimi getiriyor.

1. kanser, her zaman bir tek hücrede ani bir değişmeyle başlar görünüyor.

2. hücre bir defa hastalanınca, ondan üreyenlerin hepsi hastalıklı oluyor. yani, kötü özellik hücreden hücreye geçiyor.

3. kanserli hücreler, kendisinden üredikleri normal hücreye göre bir seçilme avantajı elde etmişe benziyorlar.

4. kanser yapan nedenlerin çoğu, örneğin kimyasal maddeler, x-ışınları ve ultraviole ışınları, aynı zamanda mutasyona da neden oluyorlar.

öyleyse, kanserin çok rastlanan, olabilecek nedenlerinden biri de dna'da değişme, yani mutasyon.

bakteriler

mahlon b. hoagland

bakteriler, evrimsel değişmeyi (doğal seçmeyi) incelemek için çok uygun deney modelleridirler. hepsi safkandır, nüfusun bütün bireyleri birbirinin aynıdır, çünkü hepsi aynı bakteriden üremişlerdir. her yarım saatte bir yeni bir kuşak doğar, böylece kuşaklar üzerinde nüfus durumunu makul bir süre içinde izleyebilirsiniz.

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. insanlarsa "tam" bir varlık olmak için 60 trilyon hücrenin uyumlu iş birliğine ihtiyaç duyarlar.

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. insanın, 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!

hayvan ve bitkiler öldükleri zaman, protein, dna ve rna zincirlerinin son derece karmaşık bir organizasyonu olan vücutları çürür. şimdi sıra diğer organizmalarda, daha çok da bakterilerdedir. yaşamın daha önce yarattığı düzenin ziyafetine konarlar, onu yakarak kendilerini çoğaltırlar.

şimdi ana atık madde karbondioksittir ve karbondioksit bitkilerin onu yeniden kullanabilmesi için atmosfere döner. atmosferdeki karbondioksitin çoğu çürüyen bitki ve hayvanlardan gelir. eğer çürüme olmasaydı, cesetleri ne yapacağımızı düşünmemize gerek olmayacaktı ve bir kaç yıl içinde bütün yaşam yok olacaktı.

regenerasyon

mahlon b. hoagland

bir kurbağa yavrusunun kuyruğunu kesip onu yeniden suya bıraksam, yara çabucak iyileşir ve ondan sonraki üç haftada gerçekten çok ilginç olaylar olur: yaradan tümüyle yeni bir kuyruk ürer. tam ve mükemmel bir kuyruk. bir semenderin de buna benzer biçimde ayağını koparsam yerine yenisini yapar. deniz yıldızı ve ıstakoz da öyle. bu olguya regenerasyon (yenilenme) denir.

bunun kendi bedenimizde de örneği vardır. kopunca kollarımızı, bacaklarımızı yerine getiremeyiz ama karaciğerimiz bir kazada zarar görse, bir parçasının ameliyatla alınması gerekse karaciğer bir iki gün içinde eski büyüklüğüne erişir.

bu özel durumun, laboratuvarda benzerini yapabiliriz. ameliyatla bir farenin karaciğerinin üçte ikisini alabilirim. fare anesteziden birkaç dakikada ayılır, bir iki saat içinde yemeye başlar ve üç gün sonra karaciğerinin eksik üçte ikisi, normal ve sağlıklı olarak yerine gelmiştir. bir karaciğerin yapması gereken her şeyi yapmaktadır. bütün bu olaylarda iki dramatik nokta görülür:

birincisi: hayvanın bir parçasının ayrılması, eskiden her şeyin sakin olduğu bu bölgede çok hızlı bir hücre bölünmesine yol açar.

ikincisi: bu parça yerine gelince hücre bölünmesi durur. şaşırtıcı olan, bu bölgedeki hücrelerin bölünmeye gerek olduğunu ve iş bitince durmak gerektiğini bilmeleridir.

bu hücrelerin içinde, onlara bölünmeye başlamalarını ve eksik organı tamamlamak için yeterince bölündükleri zaman durmalarını söyleyen nedir?