Yaşam Nedir ve Canlıyı Cansızdan Ne Ayırır?

Cansızdan canlı nasıl çıkar diye şaşırmamızın nedeni yaşam nedir sorusunu yeterince düşünmemiş olmamızdır; çünkü yaşam bütün parçalar toplamından fazladır misali cansız maddeden oluşur. Atomlar ve moleküllerin örgütlenmesiyle inorganik maddeden türer. Oysa virüsler neden canlı sayılmıyor ama mantar sporları canlı kabul ediliyor diye sorunca iş değişir. Yaşam nedir sorusunun yanıtı basit değildir. Organik ve inorganik madde nedir? Bu soruları yanıtlamaya çalışalım; çünkü NASA’nın canlılık tanımı bile yapay zeka ve olası dünya dışı zekanın neye benzeyeceği karşısında yetersiz kalıyor.

Yaşam nedir anketi

Bir kaplumbağayı kayadan ayıran şey nedir? Akla gelen ilk yanıt kaplumbağanın canlı olduğu ama neden? Canlılığı nasıl belirliyor ve ölçüyoruz? Dahası kayaları neden cansız kabul ediyoruz? Bununla ilgili anket sonucunu aşağıda görebilirsiniz. İnsanların apaçık bir şekilde canlı kabul ettiği şeylerin canlılık oranı bile yüzde 80’le sınırlı kalıyor. Yalnızca ateş ve güneş seçenekleri yüzde 10’un üzerinde kalıyor.

Birazdan göreceğimiz gibi ateşin canlı kabul edilmesine şaşırmadım ama ana yıldızımızın Güneş Tanrı Ra misali hâlâ canlı kabul edilmesini beklemiyordum. Hiç mi Stargate dizisi izlemedik? Her durumda anket sonuçları biyologların canlılık ölçütleriyle uyuşuyor ve dolayısıyla örgün eğitimin en azından yaşamı öğretmekte başarılı olduğu veya sezgilerimizle biyolojinin genellikle uyuştuğunu söyleyebiliriz.

Sanırım ikincisi karamsar bir yaklaşım. 😊 Oysa fiziğe odaklanan bir bilim iletişimcisi ve eğitmen olarak yaşam sorusuna indirgemeci yanıtlar vermeye yatkınım (Bkz. Kuarklar nedir ve nasıl çalışır) ama biyologların konuyu fizikçilerden haliyle daha iyi bilmesinden yola çıkarak biyolojik canlılık listesiyle başlamak istiyorum. Bir şeyin canlı olması için şu özellikleri taşıması gerekiyor:

Örgütlenme, büyüme, çoğalma-üreme, bünyesi olma (metabolizma), homeostaz (dengeleşim, yani canlının fiziksel açıdan iç dengesini koruması), iç-dış uyaranlara tepki gösterme ve ortama uyarlanma… Öyle ki yaşam bir veya daha fazla hücreden oluşuyor, büyüyüp kopyalarını üretiyor, enerji çekerek çevresiyle etkileşime giriyor. Ayrıca değişikliklere tepki verip gerekirse uyum sağlıyor.

Daha çok canlılık listesi

Bu liste yaşamın ne olduğundan çok canlılık koşullarını sıralıyor ama bilimde işler böyle yürüyor. Örneğin fizikte enerjiyi iş yapabilme kapasitesi olarak tanımlıyoruz ve bu tanım hep işe yarıyor ama canlılık denetim listesi yalnızca genellikle işe yarıyor. En iyisi yaşam nedir sorusuna istisnai (ayral) örneklerle cevap arayalım. Kural dışı durumlar yaşamın sınırlarını çizmemizi sağlayacak:

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Yaşam nedir: Kaplumbağa

Kaplumbağalar yumurtadan çıktıktan sonra yavaş yavaş büyüyerek yetişkinlere dönüşüyor ki yumurtalar da anneden geliyor. Kaplumbağalar eşeyli üreyerek çoğalıyor, hücrelerden oluşuyor, çevresine tepki veriyor, yem yiyerek enerji kazanıyor ve evrim geçiriyor. Yaşamın bütün ölçülerini karşıladığı için kesinlikle canlı oluyor. Öte yandan bazı kayalar büyüyebiliyor (tortul kayalar, lav akıntısıyla oluşan bazalt vb.) fakat diğer 6 ölçütü karşılamadığı için canlı olmuyor.

Diğer örnekler bu kadar net değil. Özellikle de canlılık listesindeki bazı maddeler belirsiz olduğundan… Örneğin hücre ne demek? Cezaevi hücresi olmadığı kesin ama hücre otomatları teorisindeki yazılım hücreleri ile organik hücreleri kesin olarak ayırabilir miyiz? Peki biyolojik virüslerle bilgisayar virüslerini? Şimdilik bilgisayar virüsleri ilkel olsa da gelecekte yapay zeka insan kadar zeki olursa ne yapacağız? Peki büyüklüğü artan her şeyin çocuk gibi büyüdüğünü söyleyebilir miyiz?

Tepki göstermek ve uyarlanmak ne anlama geliyor? Bukalemunlar ten rengini değiştirerek kamufle oluyor ama dinamik kamuflaj materyalleri de var (görünmezlik pelerini gibi). Açıkçası dünyaya daha geniş bakmadan ve yanlı cevaplardan arınmadan canlılık listesini kullanamayız. Öyleyse siyah-beyazı bir kenara bırakıp griye bakalım. Canlılıkla cansızlık arasında kararsız kaldığımız örnekleri görelim:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Yaşam nedir: Sayılar oyunu mu?

Ateşi ele alacağız: Yangın çıkınca ateş büyüyor ve rüzgar eser ya da yağmur yağarken çevresine tepki veriyor. Hatta yakıt niyetine odunu, kömürü yakarken çevresinden enerji çekerek yanmayı sürdürüyor. Bu da listedeki 7 ölçütten çoğunluğu oluşturan 4’ünü karşılaması demek oluyor. Bu yüzden ankette ateşin yüzde 12 çıkmasına şaşırmadım fakat biyologlar ateşi canlı kabul etmiyor.

Peki yaşam basit bir sayılar oyunu mu? Canlılık kriterlerinin yarısını veya 5, 6’sını karşılaşan her şeyi canlı olarak kabul edebilir miyiz? Hayır. Kuantum fiziğinde özgür irade var mı yazısında anlattığım gibi canlılık niceliksel değil, niteliksel bir özelliktir ve bunu görmek için örneklere devam edelim: Covid 19 salgınına yol açan SARS-Cov-2 Corona virüsünü düşünün… Onlar da çevreye uyum sağlıyor ve hücreler aracılığıyla kendini kopyalayarak çoğalıyor ki bu da 7 ölçütün ikisini karşılamak anlamına geliyor.

Ateş kriterleri karşılama açısından daha iyi bir canlılık adayı ama yüzde 54’ümüz virüsleri canlı kabul ederken yalnızca yüzde 12’lik bir kesim ateş canlı diyor. Listede büyük bir tutarsızlık var. Dahası biyologlar arasında bile virüslerin canlı olup olmadığı tartışmaları sürüyor. Peki bu sezgilerimizin yaşamı saptamakta biyoloji listesinden daha iyi olduğu anlamına mı geliyor? Haydi test edelim:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Yaşam nedir testi

Şu ana dek gördüğümüz örneklerde kimyayı baz aldık. Bu kez de Conway’in ünlü yaşam oyununda olduğu gibi yazılım tabanlı dijital hücresel otomatlara bakalım. Bizzat John Conway yaşam oyununu pek ciddiye almamıştı ama insan kadar zeki yazılımların zamanı yaklaşır, özellikle de hücresel otomatlar kodlama yoluyla evrim simülasyonu yaparken kimyasal olmayan yaşamı düşünmenin zamanı geldi de geçiyor. Gelecekte robot haklarında karşımıza çıkacak canlılık sorununu ele almamız gerekiyor:

Diyelim ki eski Commodore 64 Basic programıyla ızgara üzerinde bir takım kare şekilli hücreler çiziyorsunuz. Bu hücreler aktif veya pasif olabilir ki ızgaradaki hücreler de oyunun kurallarına göre değişiyor. 1) Her turda pasif hücreler en az üç komşusu aktifse aktif oluyor ve 2) Aktif hücreler en az iki ya da üç aktif komşusu varsa aktif kalıyor. 3) Diğer hücreler sonraki tura kadar pasif kalıyor.

Bu basit kurallarla laptop ekranında hayat olmaz diyebilirsiniz ama animasyona bakın. Gittikçe karmaşıklaşan bir etkinlik başlıyor ve bazı birleşimler kararlı olarak varlığını sürdürüyor. Birçoğu olduğu gibi kalıyor, diğerleri etkin-edilgin durumlar arasında gidip geliyor. Hatta bazıları canlılar gibi hareket etmeye başlıyor! Bu Conway’in OYUNCUSUZ OYUN dediği şey fakat dijital varlıklar gerçekten canlı olsa oyuncusuz olmazdı değil mi?

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Hücresel otomatlar

Ankete katılanların kriterlerine göre hücresel otomatlar canlı sayılmıyor ama bakın bu hücreler neler yapıyor:

• Büyüyor.
• Bilgisayarın enerjisini kullanıyor.
• Durumunu koruyor.
• Dijital ortama tepki gösterip uyarlanıyor.
• Hatta doğru birleşimi bulursanız çoğalıyor!

Aslında listemizdeki 7 ölçütü de karşılıyor. Öyleyse bunlara canlı mı diyeceğiz? Hayır, bu kuralları vermek istediğimiz mesaja uydurmak olurdu. Hayır, hücresel otomatlar canlı değil ama bize 1) canlığın çok daha kapsamlı bir nitelik olduğunu gösteriyor. Nitekim cansız saydığımız birçok şey canlı olabiliyor; başta kalsiyum, karbon, sodyum, demir, oksijen ve hidrojen atomlarından oluşan bizler olmak üzere… 2) Gelecekte inorganik maddelerden kendi canlılarımızı üretebileceğimizi gösteriyor (robotlar).

Yeri gelmişken organik bileşiklerin karbon-hidrojen bağları içeren moleküller olduğunu belirtelim. Yumuşak dokularımız karbondan ve bedenimizin yüzde 60’ını oluşturan su molekülleri de hidrojen içerdiğinden karbon-hidrojen, karbon-oksijen, karbon-azot kovalent bağlı molekülleri organik madde sınıfına sokuyoruz.  Tarihsel nedenlerle karbondioksit gibi birkaç ayral organik bileşik sınıfına girmiyor.

Organik bileşiklerin canlılar tarafından üretilip üretilmediği de dikkate alıyor ama birçok bileşikte ayrım net olmuyor. Örneğin organik bileşikler genellikle canlılar tarafından üretilen bileşikler mi ve yalnızca canlıların ürettiği karbonlu kovalent bileşikler var mı gibi… Oysa biyologların canlılık ölçütleri listesi RNA ve DNA gibi genetik kodu olan biyolojik hücrelere göre düzenleniyor. Peki bu ne anlama geliyor?

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Dünya’da yaşam nedir?

Dengeleşim kimyasal bir sistemi anlatıyor ve uyarlanma evrim süreciyle ilgili oluyor. Conway’in yaşam oyunu ise biyolojik yaşam değil ve bu yüzden liste kapsamına girmiyor. Sonuç olarak bu ayrımı yapmazsak şimdiki oyuncak robotları bile canlı saymamız gerekiyor. Özünde bu liste biyologların Dünya’da nereye bakarsa baksın yaşamı tanımasını sağlıyor ve gezegenimizdeki canlı türlerini sınıflandırmaya özgü oluyor. Oysa öte gezegenlerdeki yaşam tümüyle listeye uyacak diye bir kural yok:

İşçi arılara canlı diyoruz ama üreyemiyorlar; yani üremenin en azından bireysel düzeyde canlılık için şart olmadığını kabul ediyor ve listemizi daha Dünya gezegeninde esnetiyoruz. Acaba bu listeden başka ne atabiliriz? Yaşamın temel ölçütü nedir ve listedeki hangi ölçütler olmasa da olur? Üremenin dışında çoğalma da şart değil gibi. Ayrıca hücrelerden oluşmanın da evrensel olduğunu sanmıyorum.

Gerçi termodinamik yasaları gereği yaşam kapalı bir sistem olmalı. Dışarıya kapalı olmadan fiziksel ve kimyasal iç dengenizi koruyamaz, vücut ısısını korumak gibi açılardan bünyenizi düzenleyemezsiniz. Ayrıca kapalı sistemlerin dengeleşimi beslenme, ısınma gibi yollarla enerji tüketmeyi gerektiriyor. NASA bu yüzden canlılık tanımına tepki verme ve uyarlanma kriterlerini katıyor.

Oysa yaşam nasıl oluştu ve hayat neden var yazılarında belirttiğim gibi yaşam evrimden önce gelişmiştir. Yaşam için evrim geçiren kendi içinde kapalı kimyasal bir sisteme ihtiyacımız bulunmuyor. Ortam değişikliklerine uyum sağlayamadığı ve kodunu genetik olarak kopyalarına aktaramadığı için ilk canlıların soyu günümüze kalmadı ama 4 milyar yıl önce yaşayan son evrensel ortak atadan (LUCA) en az 300 milyon yıl önce Dünya’da hayat vardı! İşte bu yüzden bize yeni bir canlılık tanımı gerekiyor.

İlgili yazı: Virüsler Canlı mı ve RNA Yaşamın kökeni mi?

 

Biyolojik olmayan yaşam nedir?

Biraz da sizi yönlendirdiğim için aklınıza hemen yapay zeka ve robotlar gelebilir ama şart değil. Stargate ve Uzay Yolu bilimkurgu dizilerinde olduğu gibi inorganik kristallerden oluşan canlı türleri de olabilir. Örneğin Uzay Yolu TNG’nin Déjà Q bölümde uzayda dolaşan iyonize gazdan oluşan canlı bulutsular vardı ve bunlar elektrikle yaşıyordu. TNG, Home Soil bölümünde ise kristalize canlılar görüyoruz ki onlar da bizi pis su torbaları olarak görüyordu. Yıldız Savaşları KOTOR video oyunundaki HK-47 kod adlı katil droitin de insanlara et torbası dediğini unutmayalım.

Şimdi diyeceksiniz ki ama hocam bunlar gerçek değil, bilimkurgu… Yine de Uzay Yolu’nun geleceğe aşırı iyimser bakışının gerçekleşmesini isterim. Ayrıca bilimkurguda anlatılan olasılıklar yarın gerçek olabilir. Her ne kadar herkes nerede diye sorsak da evren çok büyük. Peki yaşamın organik kimyadan oluşması şart değilse canlılığı nasıl tanımlayacağız? Tüm kapıları açık tutan evrensel bir tanım var mı?

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

 

Özünde yaşam nedir? Entropi

Yaşam kargaşadan (kaos) değil ama karmaşıklıktan (kompleks sistemler) çıkıyor. Yeterince karmaşık olup varlığını sürdürebilen organizmalar ister et ister demir ister enerjiden yapılsın canlı olacaktır. Enerjiden mi diye şaşırmayın: Görelilik teorisinde uzayda belirli bir alanda sınırlanmış enerjiye madde denir. Bizler de enerjiden oluşan varlıklarız. Aksi takdirde yakıt niyetine besin tüketip bazen de kilo alarak ortamdan nasıl enerji çekerdik? Işığı meydana getiren fotonlardan oluşsak bile maddi olurduk.

Öyleyse listeden geriye sadece iki madde kalıyor: Bünye ve dengeleşim. Metabolizma ve homeostaz. Yaşamın varlığını sürdürmek için karmaşık ve düzenli bir süreçle çevreden enerji çekerek kullanması gerekiyor. Nitekim bu yaşamsal düzeni gören Erwin Schrodinger yaşamı evrende sürekli artan amansız entropiye karşı verilen ezeli savaşım olarak tanımlamıştı. Peki entropi nedir?

Örneğin bardaktaki su moleküllerden oluşuyor ama bunların uzaktan bakıldığında aynı su bardağına karşılık gelecek çok sayıda farklı yapılandırması var. Bardağın entropisi molekül konfigürasyon sayısına eşit olduğundan suyun entropisi yüksek olduğunu söylüyor fakat bardağın tam olarak nerede olduğu ve formunu da biliyoruz. Su açısından entropi yüksek ama bardak açısından entropi düşük oluyor.

Bazen düşük entropiyi düzen ve yüksek entropiyi düzensizlik olarak adlandırıyoruz ama bu düzen dağınıklık anlamında değil. Düzen su moleküllerinin diziliminin daha az rastlantısal olması: tıpkı küp şekerin düzenli ama çayda çözülünce düzensiz, yani moleküler dağılımın fazlasıyla rastlantısal olması gibi. Termodinamiğin ikinci yasasına göre canlı organizmalar gibi kapalı sistemlerde entropi zamanla artıyor ve sistem gittikçe rastlantısal bir hal alıyor. Bunu evrendeki yaşam açısından görelim:

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

Süper zeki yaşam nedir?

Büyük patlamadan beri genişliyor olmasına karşın evren yerel olarak kapalı bir termodinamik sistem ve yaşam da evrenin parçası olarak termodinamiğe uyuyor. Örneğin bakteriler küçücük birer enerji paketi. Bakterinin içinde gerçekleşen kimyasal tepkimeler karmaşık ama son derece düzenli… Sonuçta bakteri olarak çalışabilecek pek az molekül birleşimi var.

Bununla karşın bakteri içindeki entropi artışını önlüyor. Bunu dışarıya atık madde ve atık ısı göndererek yapıyor. Koşu egzersizi yapan bir insanın ısınarak terlemesi gibi de bakteri de bir klimaya benziyor: Kendini soğutarak ideal sıcaklığını koruyor ama karşılığında dışarıyı ısıtıyor. Peki canlılık açısından bu ne anlama geliyor? Yanıtı kime sorduğunuza bağlı. Canlı ve cansız şeyleri birbirinden ayırmak çok zor ama bütün parçalar toplamından fazladır önermesinden hareket etmemiz gerekiyor.

Canlılık cansız maddenin belirli bir biçimde örgütlenmesi (organizma) ve dengeleşim (homeostaz) yoluyla işleyen bünyesi üzerinden (metabolizma) iç süreçlerini düzenlemesi anlamında cansızdan türeyen bir özellik. Ancak yaşamın tanımını geniş tutarsak insan kadar zeki yapay zeka geldiğinde onu canlı kabul edebiliriz. Peki Dünya dışı zeka neye benziyor? Onu da şimdi okuyabilir ve karbon yerine silikon tabanlı uzaylıları görebilirsiniz.

Yapay zeka ile insan zekası arasındaki 10 farka bakarak yapay zeka süper zeki olacak mı diye sorabilir ve yaşamın kimyasını kuantum biyolojide inceleyebilirsiniz. Hayat için su neden gerekli ve yaşam uzaydan mı geldi diye merak ederek Dünya’ya virüs taşıyabilecek asteroitleri analiz edebilirsiniz. Öte gezegenlerde yaşam aramanın 5 yoluna göz atıp kozmik sicimler sayesinde yıldızların içinde yaşam var mı diye sorabilirsiniz. Sonsuz olanakları keşfedeceğiniz bilimle kalın. 😊

Yaşamın molekülleri

¹Origins of Life: A Problem for Physics
²Thermodynamic Functifon of Life
³The differences between natural and artificial life. Towards a definition of life
⁴Philosophy and problems of the definition of Extraterrestrial Life