Yaşam nasıl işler?

Yaşam hiyerarşik bir süreçtir ve her düzeyin kendi kuralları ve ilkeleri vardır. Genler, proteinler, hücreler, dokular ile bağışıklık sistemi ve sinir sistemi gibi vücut modülleri için geçerli olan kurallar ve ilkeler vardır. Hiçbiri önceliğini iddia edemez. Nobel ödüllü biyolog François Jacob’un yazdığı gibi, “Canlıların tek bir organizasyonu yoktur, ancak kuş evi veya Rus bebekleri gibi birbirine yerleştirilmiş bir dizi organizasyonu vardır. Yani her birinin içinde bir diğeri gizlidir.”

Philip Ball
Çeviren: Emine Öykü GÜNER

ABD Başkanı Bill Clinton, 26 Haziran 2000’de bilim adamlarının insan genomunun ilk taslağını tamamladıklarını duyurdu. Yani DNA’mızın neredeyse üç milyar kimyasal yapı taşının tamamının yan yana diziliş sırasını çıkarmışlardı. Clinton, ‘‘ Bugün Tanrı’nın yaşamı yarattığı dili öğreniyoruz. İnsanlar elbette politikacıların yanlış şeyler söylemesine alışkındır (bu yanlış şeyler sadece bilimle ilgili değil). ’’ dedi. Ancak, söz konusu iki bilim insanı Clinton’ı düzeltmek için acele etmedi. Bu iki bilim insanından biri o zamanlar ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri başkanı ve şimdi Başkan Joe Biden’ın bilim danışmanı olan Francis Collins’di. Collins, daha önce sadece Tanrı tarafından bilinen kendi talimat kitabımızı okuma becerisini kutlayarak aynı duyguyu dile getirdi. Birçok bilim insanı bu dini göndermelere sinirlenmiş olabilir. Ancak sorun gerçekten de burada değildi (En azından, ateist veya ilahiyatçı değilseniz). ‘‘Yaşam dili ’’ve insanlığın ‘‘talimat kitabı’’ metaforları, bugün bile rutin olarak kullanılıyor. Bu kullanıma Uluslararası İnsan Genomu Projesi örnek verilebilir. Ayrıca insan genomu projesinin tanıtım töreninde hazır bulunan ve ateist olduğunu açıklayan biyoteknoloji girişimcisi Craig Venter tarafından finanse edilen paralel bir çalışma tarafından (neredeyse) bütünüyle analiz edildi.

Yirmi yıldan fazla bir süre sonra, İnsan Genom Projesi konsorsiyumu tarafından sağlanan bilgiler ve on binlerce bireysel insan genomunun dizilenmesi, biyomedikal araştırmalar için hayati bir kaynak olduğunu kanıtlıyor. Bu kanıtlar her zaman bir umuttu. Ayrıca görevin de önemli bir parçasıydı. Ancak bu bilgiler bizi yalnızca yaşamın kendisini anlamaya biraz daha yaklaştırmakla kalmadı.

Bazı açılardan düşündüğümüzden daha uzakta olduğumuzu da gösterdi. Çünkü yaşam diline benzeyen bir şey varsa bu genomda bulunmayacaktır. Ayrıca bu genom, insanların yaptığı hiçbir kullanım kılavuzuna benzememektedir. Buna karşın genom için yanıltıcı metaforlar her zamanki gibi kalıcı ve popüler olmaya devam etmektedir. Plan çok sevilen bir kavramdır. Eğer bunu nasıl çözümleyeceğimizi bilseydik bu üç milyar karakterlik “kod” dizisinin içinde insan vücudunun bir planı olduğunu ima edebilirdik. Aslında, “kod” kavramının tamamı yani genomun bir bilgisayar programına, yaşamın işlendiği bir tür gizemli algoritmaya benzediğini düşündürmektedir. “Yaşam kitabı”na fiziksel bir gerçeklikte kazandırılmıştır.
Toplam 109 ayrı kitaptan oluşur. Ayrıca 23 ciltte toplanır. Her bir kromozomumuz için bir cilt temsil edilmiştir. Bu ciltlerdeki sayfaların her biri, DNA’nın yapı taşlarını temsil eden dört harfin (a, t, c, g) dizisiyle doludur.

Bu kitabın amacı, metaforların neden yetersiz olduğunu ortaya koyarak niçin değiştirilmeleri gerektiğini belirtmektir. Ayrıca hayatın nasıl işlediğini anlamadan hayatı neden anlayamayacağımızı ortaya koymaktır. Bunlara ek olarak, onların yerine ne konulabileceğini de taslak olarak çizmeye çalışır. Genomun kendisi için yapılan alternatif metaforlarda eksiklik yoktur. Örneğin genom bir müzik notasına veya bir oyunun senaryosuna benzetilmiştir. Bu benzetmelerin bazıları iyileştirmedir. Ancak hiçbiri mükemmel değildir. Asıl nokta, yaşamın nasıl işlediğine dair bir açıklama için genoma bakmak, edebiyatın nasıl işlediğini anlamak için bir sözlüğe bakmaya benzer (bu benzetme de kusurludur).
Biyologlar, bizim ve diğer birçok türün genomlarının kodunun çözülmesinin, yaşam dediğimiz sürece ilişkin neden bu kadar az gerçek iç görü sunduğu konusunda sorguladıkları zaman, genellikle her şeyin tahmin ettiğimizden çok daha karmaşık olduğunu söyler. Hollandalı biyolog Bé Wieringa, genlerin yaşamı ve sağlığı nasıl etkilediğini incelemeye adadığı kariyerinin ardından 2018’de emekliye ayrılırken şöyle demişti: “İnsan Genom Projesinden sonra işimizin bittiğini düşünmüştük. Gerçek şu ki, bitmedi. Aslında, olasılıklar daha da genişledi.” Wieringa ekledi, “Dürüst olmak gerekirse, hücrelerin ve moleküllerin (genler ve kodladıkları moleküller gibi) biraz daha basit bir ilişkiye sahip olduğuna gerçekten inanıyordum.” Hepimiz inanıyorduk.

İnsan Genom Projesi büyük ölçüde bu inanca dayanıyordu. İronik olarak, projenin kendisi, bu tür basit hayallerden vazgeçmemiz için en iyi nedenlerden birini sunmuş oldu. Ancak alternatif, Wieringa’nın boyun eğmiş göründüğü şaşırtıcı karışıklığa teslim olmak zorunda değildir. Bunun yerine, İnsan Genom Projesinin bulguları “Elbette bu kadar basit değil! Hayatın kendisinin olabileceğini nasıl hayal edebilirdik ki? Ama onun yerine ne muhteşem, incelikli, yararlı bir yaratıcılık buluyoruz!” demeye davettir.

Genomun “talimat kitabı” görünümü, DNA ve diğer moleküllerinin, hücrelerinin, organizmalarının nasıl ürettiği ile ilgili gerçek hikâyenin o kadar basit olmayışından ötürü varlığını sürdürmektedir. Bu metafor yanlış olsa bile, şu şekilde bir teselli sunar: “Aslında, bundan daha karmaşıktır.” diye mırıldanır ve daha iyi görünen düzenli bir hikâyeyi önerir. Bir kez “yaşamın sırrının” genomda yattığı fikrinden vazgeçtiğinizde biyolojinin tamamen şaşırtıcı görünebileceği doğrudur. Çünkü o vazgeçiş ile keşke onu nasıl yorumlayacağımızı bilseydik düşüncesi gelecektir. Ama göstereceğim üzere araştırmacıların canlı hücrelerin nasıl çalıştığına dair rutin olarak anlattıkları güzel hikayelerin hemen hemen hepsi eksik, hatalı veya tamamen yanlıştır. Her şeye rağmen daha iyisini yapabileceğimize inanıyorum. Son birkaç yıldır moleküler ve hücre biyolojisindeki araştırmaların, o kasvetli ve modası geçmiş mekanik metafordan (genomun talimat kitabı olarak varlığını sürdürmesi) daha zengin ve çok daha şaşırtıcı bir resim çizdiğini sizlere göstereceğim.

Çizeceği bu resim zaman zaman inanılmaz derecede barok ve şaşırtıcı görünebilir. Ancak sonunda kontrol yükünü genomun omuzlarından alır. Bunun yerine sıkı genetik rehberliğe ihtiyaç duymadıkları için ortaya çıkacak problemleri önleyen, kendi kendini organize eden ilkelere ve süreçlere güvenir. Bu yeni görüşte, evrimin bizi ve diğer tüm organizmaları şekillendirdiği, ebeveyn ile yavru arasındaki genetik bilgi aktarımına bağlı olduğu şeklindeki neo-Darwinci fikirle çelişen hiçbir şey olmadığını vurgulamalıyım. Ancak, bu yeni görüşte genler bencil ve otoriter diktatörler değildir. Yani genler hiçbir gerçek yetkiye sahip değillerdir. Çünkü tek başlarına hiçbir şey başaramazlar ve karar alma kapasiteleri yoktur. Onlar efendi değil hizmetkardır. Temelde henüz tamamlanmamış olan hatta henüz emekleme aşamasındaki bu yeni biyolojik görüş bir tür güvene dayanmaktadır.

Genlerin, doğrudan kontrol edebilecekleri kapasitelerinin ötesinde organizmaların büyümesine, gelişmesine ve evrimleşmesine olanak tanıyan süreçlere güvenebildiklerini söyleyebiliriz. Ama bir parantez açmalıyız ki biyologların da bu güveni geliştirmeleri gerekiyor. Genlerin bu çalışma şekli işler karmaşıklaşıp görevler zorlaştığı zaman da biyolojide tekrar tekrar görülür. Organizmalar ilk kez çok hücreli hale geldiğinde, görme ve koku alma gibi duyusal modaliteler* aracılığıyla çevrelerinin tüm zenginliğine uyum sağlaması gerekir. Organizmaların çevreye karşı alıcıları ve duyarı gerçek bir bilişe dönüştüğü an kritiktir. Çünkü o an yaşam organizmanın her uyarana vereceği tepkiyi reçeteleme stratejisinden giderek daha fazla vazgeçer. Bunun yerine çok yönlü, uyarlanabilir ve sağlam çözümler tasarlayıp doğaçlayabilen sistemler için temel bileşenleri sağladığı görülmektedir.
Yeni tablo, yaşayan sistemlerin makineler olarak kabul edilmesi gerektiği yönündeki uzun süredir var olan düşünceyi ortadan kaldırıyor. İnsanlık tarafından hücreler gibi çalışan bir makine hiç yapılmadı. Bu, canlıların nihayetinde duyarsız ya da cansız moleküllerden oluştuğunu inkâr etmek anlamına gelmez. Yani canlı ve cansız madde arasındaki farkı yaratan temel ve gizemli bir kuvvetin olduğunu varsayan eski canlıcılık fikrine başvurmamıza gerek yoktur. Ancak yaşamın makine görüşünden vazgeçmek, onu cansız dünyadan ayıran şeyin ne olduğunu görmemizi sağlar. Bu ayrım, evrenin kendi oluşumu kadar harikuladedir. Ancak bilimsel çalışmaya daha uygundur. Özellikle yaşam, o özel makine türüyle, bilgisayarla eş tutulmamalıdır.

Yaşamın çeşitli hesaplamalar yaptığı kesinlikle doğrudur. Gerçekten de modern bilgi teknolojilerini tanımlamak için geliştirilen bilgi teorisini kullanarak biyolojinin temel özellikleri oldukça iyi anlaşılabilir. Hatta makinelerle yapılacak bir karşılaştırma yaşam sürecinin parçalarının nasıl işlediğini düşünmede yararlı bir yol olabilir. Hücrelerimizin pompalara, motorlara, sensörlere, depolama ve okuma aygıtlarına sahip olduğunu söylemek anlamlı olacaktır. Ancak bu, canlı organizmaların temel özelliklerini elektrik devreleri, bilgisayarlar veya fabrikalarla karşılaştırarak tartışmanın modern eğiliminden çok farklıdır. Günümüzde hiçbir bilgisayar hücreler gibi çalışmaz. Şimdiye kadar canlı sistemler için iyi bir benzetme sağlayan hiçbir teknolojik eser yok. Bunlar, kendi mantıkları olan farklı bir varlık türüdür. Kendi metaforları olmak zorundadırlar. Bu mantığa zaten biraz aşinayız.
Zorlukları çözmek için bazen indirgeyici yollarla belirli, kuralcı bir cevap aramak en iyisi olmayabilir. Bunun yerine insanlara ilgili becerileri vermek gerekir. Ardından koşulların gerektirdiği şekilde etkili, değiştirilerek uyarlanabilen bir çözüme giden yolu bulmaları konusunda onlara güvenmek en iyisi olacaktır. Artık insan sistemlerimizi bu şekilde organize ederek, biyolojik hiyerarşinin başka bir seviyesinde içimizde zaten işleyen süreci yeniden canlandırdığımızı görebiliyoruz. Yani hayatın nasıl işlediğine dair bilgeliği kullanıyoruz.

Yaşamın yeni görüşünün merkezinde, yaşamın kendisinin ne olduğu kavramında bir değişim vardır. Yaşamı tanımlama sorunu, tarihi boyunca biyolojiyi rahatsız etmiştir ve hala üzerinde anlaşılmış bir çözüm yoktur. Ancak canlı varlıkları karakterize etmek için düşünülen yollardan olan çoğalma, metabolizma veya evrim gibi özellikler en iyi yollardan değildir. Aksine, canlı varlıklar anlam üreteçleridir.

Çevrelerini (kendi bedenleri dahil) kendileri için anlam ifade eden şeyler için kazarlar. Bu anlam ifade eden şeyler, nem, besin maddeleri, sıcaklıktır. Yani duygusal değildir. Aynı mantığı takip edersek biz insan organizmaları için anlamlı şeylerden bir diğerinin de sevgi olduğunu söyleyebiliriz.
Makine benzetmesinin başarısızlığının temel nedenlerinden biri, hücrelerin moleküller ölçeğinde çalışması ve moleküler dünyada işlerin farklı olmasıdır. Gürültülü ve öngörülemezdirler. Fakat yaşam bu etkiler karşısında düzeni korumak için çok fazla mücadele etmez. Onları iyi bir şekilde kullanmanın yollarını bulur. Yani yaşam gürültü, çeşitlilik ve dalgalanmalar üzerinde gelişir. Çünkü başka türlü çalışamaz. O halde hayatın nasıl işlediği sorusunun yanıtını arayacak tek bir yer yoktur.

Yaşam hiyerarşik bir süreçtir ve her düzeyin kendi kuralları ve ilkeleri vardır. Genler, proteinler, hücreler, dokular ile bağışıklık sistemi ve sinir sistemi gibi vücut modülleri için geçerli olan kurallar ve ilkeler vardır. Hiçbiri önceliğini iddia edemez. Nobel ödüllü biyolog François Jacob’un yazdığı gibi, “Canlıların tek bir organizasyonu yoktur, ancak kuş evi veya Rus bebekleri gibi birbirine yerleştirilmiş bir dizi organizasyonu vardır. Yani her birinin içinde bir diğeri gizlidir.” Dolayısıyla, Paris’teki Ecole Normale Supérieure’de biyoloji profesörü olan Michel Morange’ın söylediği gibi, “Biyolojik işlev, moleküllerden tüm organizmalara hatta organizma gruplarına kadar yaşamın tüm ölçeğini kapsayan karmaşık bir organizasyondan ortaya çıkar. Karmaşık işlevler kökenlerini ve açıklamalarını gen ifadesinin ürünlerini yönlendiren basit moleküler bileşenlerde değil, bu yapı hiyerarşisinde bulurlar.”
Hayat çoklukları içerir. Bu durumun da işe yaradığına şaşırmak doğrudur. Eğer Bill Clinton gibi siz de yaşamın övgüsünün Tanrı’ya ait olduğuna inanıyorsanız, umarım onların İnsan Genomu Projesi’nin mesajından çok daha akıllı ve daha yaratıcı bir şekilde ortaya çıktıklarını hissedebilirsiniz.

*Duyuların her biri duyusal modalite olarak adlandırılır. Modelime, bilginin bir algıya kodlanma biçimini ifade eder.

Kaynak:
Philip Ball, How Life Works (London: The University of Chicago Press, 2023)