Dünya üzerindeki tüm yaşam formları karbon temellidir. Bunun temel nedeni, karbon atomunun dört kimyasal bağ oluşturabilme kapasitesiyle karmaşık ve çeşitli organik moleküller yaratabilmesidir. Ancak bilim insanları uzun süredir başka elementler temelinde, özellikle silisyum temelli bir yaşamın mümkün olup olmadığını araştırmaktadır.
Beyza Şentürk
Canlılığın devamını sağlayan birçok etmen vardır. Bir canlının canlılığını devam ettirebilmesi için besin ihtiyacını karşılaması, solunum yapması ve bunların sonucunda yaşam için gerekli olan molekülleri hücrelerine kazandırması gerekir. Bu sistemin işleyebilmesi kimyasal reaksiyonlar sayesinde olur. Canlılık için gerekli kimyasal maddeler ve reaksiyonları konu alan bilim dalı “Biyokimya” olarak adlandırılır.
Biyomoleküller, canlıların vücudunda büyük oranda bulunan ve yapı taşlarını karbon, hidrojen, oksijen ve azot elementlerinin oluşturduğu yapılardır.
Biyokimyasal reaksiyonların temelinde biyomoleküller vardır. Biyomoleküller, canlıların vücudunda büyük oranda bulunan ve yapı taşlarını karbon, hidrojen, oksijen ve azot elementlerinin oluşturduğu yapılardır. Bu dört element, canlıdaki çoğu molekülde bulunsa dahi içlerinden en önemlisi karbondur. Karbon, oluşturabildiği bağ sayısı, çok reaktif olmaması, oluşturduğu bileşiklerin daha stabil yapıda olması, farklı fonksiyonel gruplara uyumluluğu ile canlılığa moleküler çeşitlilik sağlaması ve kendiyle uzun zincirli bağlar oluşturabilmesi gibi birçok özelliği ile öne çıkar. Bu özellikler, yaşamın devamı için kritik olan özelliklerdir. Karbonun bu benzersiz özellikleri, “Karbon yerine geçebilecek herhangi bir element var mı?” sorusunu akıllara getirir.
Silisyum temelli yaşam teorisinin ilk olarak 1891 yılında Alman astrofizikçi Julius Scheiner tarafından ortaya atıldığı düşünülmektedir.
Karbon, periyodik tabloda ikinci periyodun 14. grubunda (4A) yer alan ve 4 bağ yapabilen ametal bir elementtir. Karbonla aynı grupta bulunan silisyum (silikon), benzer özellikler göstererek 4 bağ yapar. Silisyum, karbona en yakın alternatiftir ve bu özelliği onu Star Trek, X-Files, Project Hail Mary gibi bilim kurgu eserlerinin vazgeçilmez ögelerinden biri haline getirmiştir.
Silisyum temelli yaşam teorisinin ilk olarak 1891 yılında Alman astrofizikçi Julius Scheiner tarafından ortaya atıldığı düşünülmektedir. Silisyum temelli yaşam, yaşamın temelindeki elementin silisyum olduğu bir yaşam teorisidir. Bu teorinin ortaya çıkmasında, silisyumun karbona benzer özelliklere sahip olması ve evrende fazla oranda silisyum bulunması yatmaktadır.
Bu teorinin ortaya çıkmasında, silisyumun karbona benzer özelliklere sahip olması ve evrende fazla oranda silisyum bulunması yatmaktadır.
İki molekülün benzer özellikler göstermesi, bu moleküllerin birbirleri yerine geçebileceği anlamına gelmez. Her ne kadar benzer özellikleri olsa da silisyumu karbondan ayıran önemli farklar vardır ve bu farklar, silisyumun (en azından Dünya’da) karbonun yerine geçememesinin sebeplerindendir.
Silisyum atomunun kovalent yarıçapı karbondan daha fazladır. Bu durum, oluşan ürünün karbon muadillerinden farklı reaktiviteye ve yapıya sahip olmasına sebep olur. Silisyumun, karbon gibi stabil halde kalması için çevre sıcaklığının daha yüksek olması gerekir. Bu durum, Dünya’nın silisyum temelli yaşama uygun olmaması anlamına gelir.
Karbondioksitin gaz halde olması, biyolojik sistemlerde kullanılmasını kolaylaştırır. Fakat silisyum dioksit (silika) katı haldedir. Katı halde olması, biyolojik sistemlerde kullanılmasını ve vücuttan uzaklaştırılmasını zorlaştırır.
Silisyum, kendisiyle bağ oluşturmak yerine oksijen ile bağ oluşturmaya daha yatkın olduğu için nadir olarak uzun zincirler oluşturur.
Silisyum, doğada katı halde bulunduğu için karbon kadar kolay erişilebilen bir element değildir. Katı halde bulunan silisyum, canlıların ulaşmasını ve silisyum temelli yaşamda var olmasını zorlaştırır.
Silisyum, kendisiyle bağ oluşturmak yerine oksijen ile bağ oluşturmaya daha yatkın olduğu için nadir olarak uzun zincirler oluşturur. Karbon ise hem kendisiyle hem de diğer elementlerle bağ oluşturmaya yatkındır. Bu özelliği sayesinde hem biyokimyasal moleküllerin çeşitliliğini sağlar hem de uzun zincirler oluşturabilir.
Tüm bu özellikler, karbonu Dünya için eşsiz ve yeri doldurulamaz yapar. Evren hakkında bilgimizin kısıtlı olduğu göze alınırsa, bu soruya verilecek en uygun cevap, şu an bunu destekleyecek kesin bir kanıt yok demek olur. Fakat, Dünya’da silisyum temelli bir yaşamın mümkün olmadığını söyleyebiliriz.
Kaynakça
N.R. Pace, The universal nature of biochemistry, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
98 (3) 805-808, https://doi.org/10.1073/pnas.98.3.805 (2001).
Silicon. Royal Society of Chemistry. (erişim: 2024 Aralık 6)https://www.rsc.org/periodic-table/element/14/silicon#:~:text=Silicon%20makes%20up%2027.7%25%20of,%2C%20agate%2C%20flint%20and%20opal.
Petkowski, J. J., Bains, W., & Seager, S. (2020). On the Potential of Silicon as a Building Block for Life. Life (Basel, Switzerland), 10(6), 84. https://doi.org/10.3390/life10060084
Strategy for the Detection and Study of Other Planetary Systems and Extrasolar Planetary Materials: 1990–2000 (Natl. Acad. Press, Washington, DC, 1990).
G Feinberg, R Shapiro Life Beyond Earth: The Intelligent Earthling’s Guide to Life in the Universe (Morrow, New York, 1980).
