14 Mart 2018'de yaşama veda eden Stephen Hawking, geleceğe dönük uzayla ilgili görüşlerini dile getirirken şunları söylüyordu:
"Yeryüzünde aniden çıkabilecek bir nükleer savaş, genetiği değiştirilmiş bir virüs gibi felaketler ve giderek artan başka tehlikelerle yaşamın yok olma tehdidiyle karşı karşıya olduğuna inanıyorum. İnsanoğlunun uzaya gitmediği sürece bir geleceği olduğunu sanmıyorum."
Nasıl oldu da Hawking, bugün özellikle virüslerle yaşadıklarımızı 2018 yılında öngörebildi?
Yerküre en sıra dışı ve en kafa karıştırıcı bir evreden geçiyor. Bir yılı aşkın süredir hayal bile edilemeyen şeyleri yaşamaktayız. Umudumuz yeni mutasyon virüslerin Covid-19 kadar bulaşıcı ve ölümcül olmaması. Biz Dünyalılar, daha yeni aşı problemini çözdük derken yeni mutant virüslerle mücadeleye giremeyecek kadar yorgunuz.
Mutasyonlar DNA kopyalanmasının bir sonucu mudur?
Mutasyonlar, büyük ölçüde DNA veya RNA bölünmelerinde ortaya çıkıyor.
DNA (Deoksiribo Nükleik Asit), çift zincirli bir molekül; tüm organizmalar ile bazı virüs ve bakterilerin varlıklarını sürdürebilmeleri için gerekli olan genetik kodları taşımakta; RNA (Ribo Nükleik asit) ise tek zincirli bir molekül, DNA içinde taşınan genetik bilginin proteine çevrilmesine ilişkin süreçlerde yer alıyor.
DNA, genetik bilgiyi tutarken en önemli görevi bu bilgiyi yeni hücrelere kopyalamak. Böyle bir kopyalama sürecinde olası bir değişiklik ya da hatalı kopyalama genetik yapıyı değiştirebiliyor. Ve yeni bir tür ortaya çıkıyor.
Buna mutasyon diyoruz.
Mutasyonlar, büyük ölçüde DNA kopyalanması sırasında oluşan hatalardan kaynaklanmakla birlikte dış etkilere dayalı olarak oluşan DNA hasarları da mutasyonlara neden olabiliyor. Bu tür durumlarda DNA kendi kendini onarabildiği gibi bazı DNA hasarları ciddi ve zararlı sonuçlar da oluşturabilmekte. Özellikle morötesi ışınlar ile yüksek enerjili radyoaktif ışınların neden olduğu DNA hasarlarının, genetik bozukluklar ve kanser türü hastalıkların ortaya çıkmasına neden olduğunu biliyoruz.
Ancak mutasyonların ana kaynağı, hücre bölünmeleri sırasında oluşan DNA kopyalama hataları. Bunun sonucunda DNA yapısında ortaya çıkan değişikliklerin, genetik çeşitlilik yoluyla yeni türlerin ortaya çıkmasını kolaylaştırdığı öngörülüyor.
Mutasyonlar ve kuantum ilişkisi
Acaba mutasyonların temel mekanizması olan DNA kopyalama hataları rasgelemi yoksa bir yönlendirilmişlik söz konusu mu?
Yanıt 2015 yılında, Duke Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde biyokimya profesörü olan Hashim M. Al-Hashimi'den geldi: "Eğer hiç DNA kopyalama hatası olmasaydı mutasyonlar da olmazdı ve evrimsel süreç gerçekleşmezdi; dolayısıyla bizler yaşama şansına sahip olamazdık. Öte yandan çok fazla hatalı kopyalama olsaydı, genlerimiz kontrolden çıkarak mutasyona uğrar ve yaşam sürekliliği kazanamazdık. Kopyalanma süreçlerinde olası kuantum titreşimleri, mutasyonların sıklığını doğru bir seviyeye ayarlıyor gibi görünüyor."
Biliyoruz ki, kuantum dünyası tuhaftır.
Kuantum süreçlerinde, bir kuantum parçacığının aynı anda iki yerde görünmesi (süperpozisyon) ve iki parçacığın büyük mesafeler arasında bilgi paylaşarak "dolaşık" hale gelmesi gibi bizim klasik mantığımızla örtüşmeyen etkiler bulunur. Parçacığın dalga özelliği ile enerji bariyerlerini kolayca geçebilmesi de bir başka kuantum etkisi (kuantum tünelleme).
Hatırlarsanız, 1944 yılında, kuantum fiziğinin öncülerinden Erwin Schrödinger, biyolojik kökenli mutasyonların ortaya çıkışının kuantum mekaniği ile açıklanabileceğine dikkat çekmişti.
Son yıllarda araştırmacılar fotosentez olayında kuantum etkilerinin rolü olabileceğini gösterdiler. Bazı mikroorganizmaların besin yaparken kuantum etkilerinden yararlandıkları; göçmen kuşların yollarını bulurken kuantum dolanıklık etkisini kullandıkları ve koku duyusunun kuantum tünelleme ile ilintili olduğu yönünde kanıtlar sunuyorlar.
Ancak atom altı dünya ile makro dünyanın tam olarak nerede örtüştüğü hala bir gizem.
Per-Olov Löwdin, çift sarmal yapıda "anlık DNA mutasyon teorisi"ni geliştiren bilim insanı ve 1963 yılında DNA mutasyonu için "kuantum tünelleme" etkisinin rolü olabileceğini işaret ediyor.
Bir hidrojen atomunun çekirdeğinde bulunan proton, DNA kopyalanması sırasında tünelleme yoluyla enerji bariyerini aşarak hidrojenin bağ yapısında değişime neden oluyor.
Bu değişiklik, genetik bilgide farklılığa yol açıyor; bu da yeni bir tür demek.
DNA mutasyonları ve doğal seçilim
Bugün bilim insanları Dünya üzerinde milyarlarca türün var olduğunu, milyonlarcasının da zaman içinde gelişip sonra yok olduğunu söylüyorlar. Evrimsel sürecin de DNA veya RNA’da gerçekleşen rastgele mutasyonlara dayandığını belirtiyorlar: Bunlar kuantum tünelleme ile oluşan kopyalama hatalarının sonucu.
Görünen o ki, kuantum tünelleme olmasaydı, yeni mutasyonlar oluşmaz, dolayısıyla yaşam çeşitliliği olmaz, hatta yaşamın sürekliliği olamaz ve canlı yapılarda evrimsel kanıtlara erişemezdik, deniliyor.
Dünya'daki canlıların tek hücreli organizmalardan evrimleştiği görüşü, kuantum mekaniğinin evrimsel sürecin anlaşılmasında önemli rol oynadığına ilişkin güçlü bir tez sunuyor. Bu tez, evrenin ve doğal dünyanın nasıl işlediğine yönelik genel anlayışımızda bir kırılma noktası yaratacak gibi.
Bilim insanları mutasyonların evrimsel süreçte etkili olduğu konusunda uzlaşı içindeler; yaşamı anlamada yeni araştırma alanının "kuantum biyoloji" olacağı fikrinde de herkes hemfikir.
Mutasyonlar, genetik çeşitlilik yoluyla yeni türlerin ortaya çıkmasını kolaylaştıran bir süreç; onlar olmasaydı, canlı yapılarda evrimsel kanıtlara erişemezdik; belki de canlı yaşamın evrimi olmayacaktı, deniyor.
Anlaşılan o ki, DNA mutasyonları evrimin baş aktörleri; doğal seçilim yoluyla doğa, genetik çeşitlilikte kuantum etkilerinden yararlanmış. Bu sürelerde bazı türlerin ortadan kalktığını da hatırlayalım.
Şimdilerde bizim temel sorunumuz Covid-19 virüs mutasyonları; yani tek bir mutasyon yok, farklı farklı mutasyonlarla karşı karşıyayız.
Ve onlarla mücadelede henüz ışığı görebilmiş değiliz. Hastalığı atlatanların yeniden yakalandığı gerçeği ise bir sürü bağışıklığı seçeneğimizin olmadığının habercisi.
Yoksa doğanın bizimle görülmemiş ve bizim bilmediğimiz bir hesabı mı var?
Kaynakça
