Canlılık nedir? Virüsler ve Viroitler Canlı mı?

Virüsler ve viroitler nedir? Virüsler canlı mı ve neden birçok biyolog cansız olduğunu düşünüyor? Bu organizmalar canlı değilse nedir ve cansız bir şeyi nasıl öldürürsünüz? Peki cansızsa Covid19’a yol açan Corona virüsü nasıl evrim geçiriyor? Canlılık nerede başlıyor? Bunlar dil oyunu veya kavramsal felsefe soruları değil. Virüslerin canlılığını tartışmak biyolojinin en inatçı problemlerinden biridir.

Nitekim canlıyla cansız arasında sınır çizmek çok zor olup bizi neredeyse saçmalamanın kıyısına getirir. Gerçi bu da normal; çünkü insanların dar bakış açısından yaşam kulağa saçmalık ölçüsünde mucizevi gelebilir (Bkz. Herkes Nerede?). Yine de Dünya’da yaşamın nasıl ortaya çıktığını öğrenerek öte gezegenlerdeki olası egzotik canlıları sondalarla saptamak istiyorsak yaşamın daha kesin ve kapsayıcı bir tanımını yapmalıyız. Virüsler, viroitler ve hatta retrovirüslerle bencil genler bu soruları yanıtlamak için öncelikli hedefimizdir.

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

 

Canlılık nedir?

Virüsler dünyanın en korkunç asalakları olarak kabul edilir. İnsanları hasta etmekle kalmaz, aynı zamanda hücrelerini ele geçirip çoğalmakta kullanırlar. Virüsleri öldürmek için kimyasal maddeler ve morötesi ışıktan yararlanıyor ve bulaşıcılığı azaltmak için yeni aşılar geliştiriyoruz. Oysa virüsler bütün bu çabalarımızı boşa çıkarmak üzere evrim geçiriyor. Gerçi biyologların çoğunluğu virüsleri canlı olarak kabul etmediği için bunu tartışmak boşuna diyebilirsiniz ama o kadar kolay değil:

Asıl sorun yaşamın herkesin üzerinde anlaştığı tek bir kesin tanımının olmaması… Yaşamın 100’den fazla tanımı var! Elbette hayatın en ayırt edici özelliklerinden yola çıkan ve genel kabul gören tanımlar da var. Örneğin bir organizmanın metabolizma, yani bünyesinin olup olmaması önemli bir ayrımdır. Bünye derken organizmanın metabolizmayı çalıştırmak (yaşamak) için gereken enerjiyi üretmek üzere istikrarlı kimyasal süreçler yürütmesinden söz ediyoruz.

Organizmaların düzenli olarak, sıklık açısından değil de her seferinde aynı şekilde çoğalması veya üremesi de önemli bir canlılık belirtisidir. Buna mutasyonlar yoluyla doğal ve sosyal seçilimle evrim geçirmeyi, dolayısıyla soy genetiğini de ekleyebilirsiniz. Oysa yaşamın evrimden önce ortaya çıktığını kanıtlayan genç biyologlar artık evrimi canlılık için şart koşmuyor. Bunu ilk canlılar yazısında anlatmıştım ama virüsler ve viroitler açısından geri geleceğim.

Öncelikle virüslerin kendi bünyesi yoktur ve tek başına çoğalamazlar. Bunun için hücreleri ele geçirmeleri gerekir. Yine de virüslerin bu yüzden canlı olmadığını söylemek de problematiktir. Neden derseniz canlılığın en temel özelliklerine sahip olmasa da canlı kabul ettiğimiz bakteriler ve benzeri var. Şimdi bunları görelim:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Virüsler ve viroitler ile Wolbachia bakterileri

Bazı bakteriler kuraklık zamanında içindeki suyu boşaltarak atıl hale geçiyor ya da sporlar oluşturuyor. Bu bakteriler tekrar uyanana dek gelişip bölünerek çoğalmıyor. Buna karşın canlı olduklarını düşünüyoruz. Hatta “kış uykusuna yatma” özelliği sayesinde uzay boşluğunda veya Mars’ta kısa süre yaşıyorlar. Kastımız insan yaşamına düşman Mars’ta bile çoğalabilecek siyan bakteriler gibi ekstremofil prokaryotlar değil. Bunun yerine doğrudan kış uykusuna yatan bakterilerden söz ediyoruz.

Tabii bir de Wolbachia var: Bunlar birçok böcek türünün hücrelerinde yaşıyor ama hücre dışında uzun süre hayatta kalamıyor. Buna karşın virüslere cansız ve onlara canlı diyoruz. Siz de tamam, şimdi buldum diyebilirsiniz: Wolbachia ve atıl sporların virüslerden farklı yaşam için gereken bütün hücre mekanizmalarına, hücredeki organcıklara sahip olmalarıdır. Örneğin genleri okuyarak karşılık geldikleri proteinleri sentezlemek gibi… Maalesef o kadar kolay değil; çünkü bunu da yapan virüsler bulduk! 😮

1992’de keşfedilen minivirüsler aslında en büyük virüslerdir ki bunları standart optik mikroskoplarla bile görebilirsiniz. Mini dememizin sebebi ise mininin mikrodan bin kat büyük olmasıdır. 😉 Ne diyelim? Bilim insanları detayları seviyor. Bunlar çok büyük olduğundan ilk başta bakteri olduklarını sandık ama 2003’te virüs olduğunu fark ettik. Büyüklükleri bir yana bunlar 900 genden oluşan devasa bir virüs genomuna sahiptir. Gen sayısı bakterilere yakındır ki eskiden virüslerin en çok 200 gen içerebileceğini sanıyorduk ama en ilginç yanları inşaat makinelerinin olmasıdır:

Virüsler ve viroitler minivirüslere karşı

Minivirüsler bu makineleri (ribozomlar) kullanarak gelecek kuşak virüsleri üretiyor, üstelik protein sentezliyor. Elbette bebek minivirüsler üretmek için gereken her şeye sahip değiller. En basitinden kendi başına çoğalamıyor ve bunun için başka hücreleri ele geçirmeleri gerekiyor. İyi de Wolbachia da kendi başına çoğalamayan bir bakteri. Şimdi ne olacak? Dahası minivirüslerin protein üretmesine bakacak olursak eskiden bunu da yapıyorlarmış. O zaman bu virüsler bakterilerden mi türedi? Böyle şey olur mu? Aslında evet ve bunun için hücrelerimizdeki mitokondrilere bakalım:

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

Virüsler ve viroitler arasındaki ilişki

Mitokondriler bitkiler, hayvanlar ve diğer ökaryot hücrelerde bulunup bakterilere benzeyen enerji fabrikalarıdır. Kendi ribozomları (protein fabrikaları) ve DNA’ları vardır. Buna da şaşırmamak lazım. Yaklaşık 2 milyar yıl önce mitokondriler bağımsız bakterilerdi ama daha ilkel bir bakteri sayılan bir arke türü mitokondrilerin atasını yuttu. Buna karşın sindirmedi ve böylece mitokondrinin ataları arkelerin içinde yaşamaya başladı. Hatta yanal gen transfer baskısı yaparak arkelerin DNA’sını koruyan çekirdek zarı geliştirmesini sağladı. Böylece ökaryot hücreler ortaya çıktı.

Nasıl ki Wolbachia böcek hücrelerinin içinde yaşıyor, mitokondriler de ökaryot hücrelerin içinde yer alıyor. Öyleyse mitokondriler de canlıdır diyebilirsiniz ama yaşamın tanımını bu kadar geniş tutarsak narnavirüsleri de canlı kabul etmemiz gerekmez mi? Bunlar mantarlara bulaşır ve o kadar küçüktür ki protein kılıfı (hücre zarı değil), yani genetik materyalini saran bir kapsidi bile yoktur. Bunlar etrafta yüzen çıplak protein molekülleri ve genetik koddan oluşur. Bu yüzden virüslere bulaşan plazmitler veya viroitlere benzer.

Viroitlerde protein molekülü bile yoktur. Bunlar tam kapsamlı RNA da içermez ama virüs genlerine yapışan RNA parçalarından oluşur. Virüsler de bulaştığı hücrenin içinde çoğalmak isterken aslında viroitleri kopyalar. Kısacası virüslerin hücreleri ele geçirip daha çok virüs üretmekte kullanması gibi viroitler de virüsleri ele geçirir. Bu açıdan viroitlere bulaşıcı genler diyebiliriz ki mitokondriler canlıysa, narnavirüsler ve viroitler de canlı olacaktır.

Peki ya retrovirüsler?

Retrovirüsler de genlerini hücrelere kopyalar ama bunlar hemen aktif olmaz ve bulaştığı hücrelerde yıllar sonra çoğalmaya başlar. Biontech–Pfizer gibi mRNA tabanlı Covid 19 aşılarında buna benzer bir teknik kullanılır. Retrovirüsler kalıtsal ya da genetik hastalıkları, hatta bazı kanser türlerini iyileştirmek ya da önlemekte kullanılan gen aşısı mekanizmalarıdır. Retrovirüsleri kullanarak kişinin genetiğini değiştirip hatalı genlerini baskılayabilir ya da baypas edebilirsiniz. Gördüğünüz gibi canlıyla cansız arasındaki ayrım virüsler ve viroitlerden ibaret değildir ama bir de DNA’nızdaki bencil genler var:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Gen bencildir

Yine de bunu Richard Dawkins’in ezber bozan ünlü kitabıyla karıştırmayın. Kastettiğim DNA’nızdaki bencil genler. Bunlar kendi kendini DNA’dan kesip koparıp hücrede çoğaldıktan sonra DNA’da yeni yerler seçerek yapışır. Mass Effect Legendary Edition video oyunundaki Krogan gen hastalığı da (jenofaz) bu teknikle yaratılmıştı. Kesin olarak bilmiyoruz ama bencil genlerin, türlerin mutasyon yoluyla evrim geçirmesinde önemli bir rolü olduğunu düşünüyoruz.

Peki bencil genleri canlı mı, yoksa cansız olarak mı sınıflandıracağız? Artık bu noktada soru yaşamın hangi tanımını kullandığınız değildir. Hangi tanımı seçerseniz seçin gerçek dünyaya uyguladığınız zaman canlıyla cansız veya kimyayla biyoloji arasında kesin bir çizgi çekmeniz imkansızdır. Elbette birçok biyolog virüslerin yaşam ağacına eklenmesini doğru bulmuyor ve geleneksel tanımlar da genellikle işe yarıyor. Diğer araştırmacılar ise detayları araştırırken yeni tanımlar geliştiriyor ve bunları incelemek de biyolojiye bakış açımızı değiştirecektir. Oysa devam etmeden önce bir şeyi belirteyim:

Birincisi yenilikçi canlılık tanımlarına bu yazıda yalnızca genel olarak bakacağız. Detaylarını devam yazılarında ayrıca ele alacağız. Öte yandan hemen nüanslara dalmak istiyorsanız yazının sonundaki linkleri tıklayabilirsiniz. İkincisi yeni tanımlar genel kabul görmemektedir. Bunlar yalnızca biyologların yaşam tanımını yeniden düşünürken aklına gelen fikirlerdir. Üçüncüsü Dünya gezegeninde yaşamı tanımlamak öte gezegenlerde de işe yarayacaktır. Dünya dışı yaşam görsek de anlamayacağımız kadar farklı olabilir. Öte yandan Dünya’daki yaşamı anlamadan uzaydaki yaşamı da anlayamayız.

Öyleyse ilk yeni fikir nedir?

Virüslerin organizmaya bulaşan kısmına, yani aktif kısmına virion diyoruz. Nasıl ki bir kişiyi doğuracak yumurtayı dölleyen sperm o kişinin kendisi değildir, benzer şekilde virion da virüsün tamamı değildir. Buna karşın tıpkı embriyoda olduğu gibi yaşam döngüsünün bir parçası, deyim yerindeyse etkin maddesidir. Nitekim virüsler bir hücreye bulaşana dek cansız sayılır ama bir kez bulaşınca hücrenin metabolizmasını ele geçirip asalak olarak kendini çoğaltmak için kullanır. Dolayısıyla virüsler hücrenin içinde canlanır (?) ve evrim geçirir. Bu evreye yeni tanımda viro-hücre deriz. Peki bu nasıl bir yaşamdır?

İlgili yazı: Dünyadaki En Ölümcül 5 Toksin Nedir?

 

Virüsler ve viroitler arasında yaşam

Virüsler normal şartlarda bulaştığı canlıyı öldürmez. Sadece canlıyı yeterince tanımıyorsa Covid 19’a yol açan Corona virüsü gibi ölümcül risk yaratır. Yoksa insanlarda HPV gibi vücutta ömür boyu yaşayan virüsler vardır. Bu durumda insan hücreleri hem HPV’ye hem de insana çalışacaktır. Bu ortak yaşam, yani sembiyoz durumudur ama insanla virüsleri ayırmak zorundayız. Asalakla konağı birbirinden ayırmamak ve hastaları viro-bireyler olarak düşünmek yanıltıcı olur. Bu durumda virüslerle hücreler arasındaki temel fark hücre zarları ile kapsidler arasındaki fark ve ribozom sahibi olup olmamaktır.

Bu ilk bakışta geleneksel canlı cansız ayrımından farksız görünüyor. Canlı ve cansız arasındaki net ayrımı bize göstermiyor. Bu nedenle fikir sahibi biyologlar viroitlerden fillere kadar yaşamsal süreçlere katılan her bir organizma ya da unsuru canlılığın bir parçası olarak sayıyor. Biyologlar bilerek olabildiğince geniş bir tanımlama yapıyor ama meslektaşları deyim yerindeyse eşyalara bile canlılık atfetmeyi yersiz buluyor. Neden eşyalar dediğime gelince: Kalp pili veya pacemakerlar da insanların yaşamasını sağlıyor. Yaşamın tanımını bu kadar geniş tutarsak biyonik parçaları da canlı saymamız gerekir.

Kısacası bu tanım canlıyla cansız arasında bir ayrım yapmadığı ve canlılığı sadece yaşamsal süreçlere katılma işlevine indirgediği için işe yaramıyor. Sınır çizmek zor diye hiç sınır çizmiyor. Bu yüzden patlıcan patlıcandır demek gibi oluyor. En genel tanımlar aslında hiçbir kavramı anlatmaz. Oysa canlıyla cansız arasına çizgi çekmeye kalktığımız zaman da bulanıkla karşılaşıyoruz. Bu durumda ne yapacağız?

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

2016’da virüsler ve viroitler

İki radikal araştırmacı 2016’da yayınladıkları makalede konuya bambaşka bir açıdan yaklaştılar. Dediler ki viroitler gibi en aşırı uçlardan tutun da insanlardan virüslere kadar bütün biyolojik varlıklar replikonlardan oluşur. Bunlara üreme/çoğalma birimi deriz. Replikonlar içinde virüsler ve insanlar gibi tümüyle ya da kısmen otonom olanlara da replikatör deriz (öz kopyalayıcı, kendini kopyalayan birimler).

Replikonlar replikatör olmak için organizma olmak zorundadır. Örneğin viroitler RNA parçası olarak replikon, virüsler cansız organizma ve hücreler de canlı organizmadır. Yeni tanım bu ayrımı yapmıyor ama bunu geleneksel yaşam tanımına çevirsek sıraladığım şekilde olurdu. Peki bir replikonu replikatöre çeviren şey nedir? Bir tetikleyici unsur veya mekanizma olmalı. Bu öyle bir sinyaldir ki replikatörü ortamdan bağımsız olarak çoğalmaya iter. Şimdi dikkat:

İnsan kromozomları gibi dev moleküllere ilişik bencil genler replikatör olamaz; çünkü kromozomdan bağımsız olarak çoğalamazlar. Öte yandan virüsler replikatör olur. Virüsler de hücre olmadan çoğalamaz ama bunlar hücrelerin dışında bulunan ve hücrelere bulaşma yetisine sahip olan kapsamlı organizmalardır. O zaman hücre ve virüs replikatörleri arasındaki fark kendi enerjisini üreten metabolizmaya sahip olup olmamaktır. Hücrelerin metabolizması var ama virüslerin yoktur. Artık bu tanımın asıl yararını görebiliriz:

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Replikatör ve replikonlar

Replikonlar birleşip virüs olabilir veya genler birleşerek hücre olabilir. Canlı organizmalar da birleşerek çokhücreli canlıları oluşturabilir. Bu tanım bize canlı ile cansız arasındaki kesin farkı vermez, tabii ki veremez; çünkü eski tanımların sınırlamalarına tabidir. Öte yandan canlıların cansızlardan nasıl türediğini, cansızlıktan canlılığa nasıl geçiş yaptığımızı gösterir. Böylece viroitlerden genlere ve fillere kadar bütün basamakları sistemi bozmadan tırmanabiliriz.

Durun daha bitmedi! Bu tanım bize biyonik insan, insan gibi düşünebilen geleceğin yapay zekası ve robotları gibi konularda da yardım eder. Robotları ne zaman canlı kabul edeceğimizi söyler. Zaten canlıdan cansızın nasıl çıktığını sadece canlı tanımını baz alarak gösteremeyiz. Mutlaka cansızlık tanımını da kullanmalıyız. İnsan organik bir makinedir derken zaten bunu yapmıyor muyuz?

Yeni tanım bize virüsler ne ölü ne canlı ama Schrödinger’in kedisi gibi hem ölü hem canlı der. Virüsler hücreye bulaşana dek cansızdır ama hücrenin içinde canlanır. Neden bu kadar uğraşıyorsunuz hocam derseniz virüslerin canlı ekosistemin kritik bir parçası olduğunu belirtelim. İnsan kanı nasıl evrim geçirdi yazısında belirttiğim gibi hastalıklara bağışıklık kazanmamızı bile DNA’mızın küçük ama önemli bir kısmını oluşturan on milyonlarca yıllık virüs genlerine borçluyuz. Tabii ki virüs deyip geçemeyiz!

Virüsler ve viroitlerin yaşamsal rolü

Peki virüsler yaşamın kökeni mi? Olabilir… 1) Klasik virüsler yaşamın kökeni olamaz; çünkü bunlar asalak olup bir canlıya bulaşmaları gerekir. İlk canlılar virüs olsa neye bulaşacaklardı? 2) Oysa virüslerin temel özelliği olan bulaşıcılığa sahip viroitler kendini kopyalayan RNA parçalarından ibarettir. Bugün bunu virüslere bulaşarak yapıyorlar ama 4,3 milyar yıl önce viroitler suda serbest yüzüyordu. İlk canlılar evrim geçirmiyordu ama evrim geçiren canlılar viroitlerden türemiş gibidir. Suda serbestçe birleşen genler… Siz şimdi Covid 19’a boş verin; çünkü bütün virüsler zararlı değildir. Peki virüslere ne borçluyuz?

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

 

Virüsler ve viroitler Mars’ta var mı?

Virüsler olmasaydı döleşi, yani etenemiz (plasenta) olmayacaktı. Kısacası memeliler olmayacaktı. Çekirdek zarlı (ökaryot) hücrelerimizi de virüslere borçluyuz. Sonuçta o antik arkenin yuttuğu mitokondri bakterilere özgü yanal gen transferiyle arke genomunu işgal etmeye kalktı fakat arkenin bencil genleri istilacı genlere set çekti. Arke plazmasında biriken gen artıkları da zamanla arke DNA’sını koruyan çekirdek zarına dönüştü.

Bakteriler arası yanal gen transferinin viroit istilasına benzediğini düşünürseniz viral rolleri görürsünüz. Bunun dışında Dünya’da oksijen üretimi ve besin zincirinin temeli okyanuslardaki besin döngüsüdür. Virüsler bakterilerle fitoplanktonlara bulaşır ve onları parçalar. Aynı zamanda canlılarda mutasyonu hızlandıran bulaşıcı gen işlevini de üstlenir. Viral bağışıklığımızı virüs genlerine borçlu olduğumuzu söylemiştim; ancak bu noktada canlıların türemesine geri dönmek istiyorum: 4) Viroitleri işin içine katarsak yaşamın kökeninin proto virüsler, yani virüs öncesi unsurlar olduğunu söyleyebiliriz.

5) Öte yandan megavirüslere bakarsak farklı bir tablo görüyoruz. Megavirüslerin, bakterilerin sadeleşmesiyle ortaya çıktığını fark ediyoruz. Buna da şaşırmamak lazım. Bugün mitokondriler solunum genleri hariç tüm genlerini kaybederek hücrelerimizdeki organellere dönüştüler. Megavirüsler de gen kaybına uğrayarak bakteriden virüse dönüşmüştür. Bu da enerji tasarrufu sağlayarak çoğalmalarını kolaylaştırmıştır. Özetle virüsler her yerde ama tam olarak canlı değildir. Canlıyla cansızlık arasındaki bir yerdedir ve bu farkı bilmek önemlidir. Mars’ta yaşam olasılığı yüzünden bu gereklidir:

İlgili yazı: Elon Musk Starlink Uyduları ile Mars’a Nasıl Gidecek?

 

Viking 1-2 Mars sondaları

1976 yılında NASA’nın California, Pasadena’daki Jet İtki Laboratuarı’nın (JPL) yöneticisi Carl Sagan önderliğinde Viking 1 ve 2 sondaları Mars’a iniş yaptı. Bunlar bütçenin elverdiği ölçüde Mars’ta yaşam aramak için birer deney kiti taşıyordu. Oysa Mars toprağında yaşam bulup bulamadıkları konusunda 45 yıldır anlaşamıyoruz. Sonuçlar belirsizdi. Bunun birçok nedeni var: Viking sondalarının deney seti kördü ki Amazon’a inseler orada da hayat bulamayacaktı veya bir iddiaya göre deney setleri hatalı üretilmişti.

Buna karşın en ilginç olasılık deney setlerinin bakteri aramak için üretilmiş olmasıdır. Peki ya Mars’ta bakteri yerine virüsler ve viroitler varsa? Gördüğünüz gibi yaşamın ne olduğunu bilmek Dünya dışı yaşamı aramanın da anahtarıdır. Öyleyse Dünya’ya uzaydan virüs bulaşır mı? Yoksa yaşam uzaydan mı geldi? Onu da şimdi okuyabilir, retroviral tedavi ile asal genetik tekniklerine bakabilir ve insanların evrimini görmek için 15 milyon yıl süren pandemiyi hemen görebilirsiniz. Hızınızı alamayarak virüslere bulaşan en şaşırtıcı virüs Sputnik’i de görebilirsiniz. Yazının başında canlılık nerede başlıyor dedik. Peki nerede bitiyor sorusunu da ölü beyinleri canlandırmakta okuyabilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın. 😊

Yaşam nedir?

¹Capsid‐Less RNA Viruses
²Viruses as living processes
³Viroids: an Ariadne’s thread into the RNA labyrinth
⁴Viruses and cells intertwined since the dawn of evolution
⁵The placenta goes viral: Retroviruses control gene expression in pregnancy
⁶What roles for viruses in origin of life scenarios?