24 Ocak 2018 20:32

Kimyasal evrim

Dünyadaki yaşamın ortaya çıkışının ilk adımı kimyasal evrimdir.

Paylaş

Dünyada yaşamın yaklaşık 3,5 milyar yıl önce ortaya çıktığı varsayılıyor. Peki yaşam nasıl ortaya çıktı? Bu soruyu yanıtlamak için evrim sayfamızda, kimyasal evrimin basamaklarını inceleyeceğiz.

Bütün canlılar, fazlasıyla karmaşık bir yapıdadır. Kimyasal evrim ise, okyanuslardaki kimyasal reaksiyonlar yoluyla karbon, hidrojen, nitrojen, oksijen gibi basit inorganik moleküllerden bakteriler gibi karmaşık organik moleküller oluşması sürecidir. Dünyadaki yaşamın ortaya çıkışının ilk adımı kimyasal evrimdir. Evrim tarihinde, kimyasal evrim dönemi bir milyar yıldan daha kısa sürmüştür. Bugün kimyasal evrimin pek çok aşaması laboratuvarlarda tekrarlanarak gözlemlenebilir.

BASİT ORGANİK MOLEKÜLLERİN OLUŞUMU

Nükleotidlere benzer basit organik moleküller yaşamın temel taşlarıdır. Yapılan deneyler organik moleküllerin Dünyanın ilk zamanlarında atmosfde sentezlenmiş olabileceğini, okyanuslara yağmur şeklinde yağmış olabileceğini gösteriyor. Tüm yaşamın genetik materyali olan RNA ile DNA molekülleri ise sadece uzunca basit nükleotid zincirlerinden ibarettir.

ÇOĞALAN MOLEKÜLLERİN EVRİMLEŞEREK, DOĞAL SEÇİLİME UĞRAMASI

Bütün canlılar genetik materyalini yavrularına aktararak çoğalır. Bu nedenle, genetik bilgiyi kodlayan molekülleri çoğaltma kabiliyeti yaşamın ortaya çıkması için olmazsa olmaz. Bu kabiliyet muhtemelen ilk kez kendi kendini çoğaltan bir RNA’da ortaya çıkmış.

Birçok biyolog, bu adımın RNA'nın birçok iş yaptığı, genetik bilgiyi depoladığı, kendini çoğalttığı ve temel metabolik işlevleri yerine getirdiği bir “RNA dünyası”na yol açtığını varsaymakta. Günümüzde bu faaliyetler birçok farklı molekül (DNA, RNA, proteinler) tarafından gerçekleştiriliyor.

Kendini çoğaltma, doğal seleksiyonun yolunu açtı. Sürekli doğal seleksiyonun bu süreci sayesinde, yeni oluşan moleküller küçük değişimler birikerek sonunda istikrarlı, etkili bir çoğalma sistemi ortaya çıkardı.

ÇOĞALAN MOLEKÜLLERİN HÜCRE ZARIYLA ÇEVRELENMESİ

Genetik materyali çevreleyen bir zarı oluşturan evrim iki büyük avantaj sağladı: genetik materyallerin ürünleri artık yakında tutulabilmekte, iç ortamın dış çevreden farklı olabilmekteydi. Hücre zarı olan moleküller, olmayanlara göre daha avantajlıydı. Bunun sonucunda da modern bakterilere çok benzer bir organizma ortaya çıktı.

BAZI HÜCRELERDE MODERN METABOLİZMA SÜREÇLERİNİN OLUŞMASI

Bu noktaya kadar, çoğu yaşamsal faaliyet RNA’ya dayanıyordu. Ancak, bazı hücre veya hücre grupları, farklı işlevler için farklı molekül türlerini kullanmaya dönüştüğünde her şey değişti: RNA'dan daha kararlı olan DNA genetik materyal, genellikle RNA'dan daha etkili kimyasal reaksiyon başlatıcıları olan proteinler hücredeki temel metabolik reaksiyonlardan sorumlu, RNA ise hücredeki DNA'dan protein-yapı merkezlerine bilgi taşıyan haberci haline geldi. Bu yenilikleri içeren hücreler kolaylıkla RNA temelli eski hücreleri oyun dışı bırakarak, RNA dünyasının sonlanmasına neden oldu.

ÇOK HÜCRELİLİĞİN ORTAYA ÇIKMASI

İki milyar yıl kadar önce bazı hücreler bölündükten sonra ayrı yerlere gitmek yerine bir arada kalıp daha özelleşmiş işler yapmaya başladı. Dünyanın ilk çok hücreli organizmalarının soyunu başlatan 1,2 milyar yıllık kızıl alg fosillerinin fotoğrafını aşağıda görebilirsiniz.

Bu Bangiomorpha pubescens fosilleri 1,2 milyar yaşında. Soldaki fosilin alt ucuna doğru, bir alt tabakaya tutturulması için farklılaşmış hücreler var. Sağdaki fosilin üst kısmına yakından bakarsanız, modern bir kırmızı algde görülen türden yapılar görebilirsiniz.