Life

Aşağıda, Bill Bryson'ın A Short History of Nearly Everything adlı kitabından hayatın başlangıcına dair girizgahı paylaşıyorum.

"In 1953, Stanley Miller, a graduate student at the University of Chicago, took two flasks—one containing a little water to represent a primeval ocean, the other holding a mixture of methane, ammonia, and hydrogen sulphide gases to represent Earth’s early atmosphere—connected them with rubber tubes, and introduced some electrical sparks as a stand-in for lightning. After a few days, the water in the flasks had turned green and yellow in a hearty broth of amino acids, fatty acids, sugars, and other organic compounds. “If God didn’t do it this way,” observed Miller’s delighted supervisor, the Nobel laureate Harold Urey, “He missed a good bet.”

Press reports of the time made it sound as if about all that was needed now was for somebody to give the whole a good shake and life would crawl out. As time has shown, it wasn’t nearly so simple. Despite half a century of further study, we are no nearer to synthesizing life today than we were in 1953 and much further away from thinking we can. Scientists are now pretty certain that the early atmosphere was nothing like as primed for development as Miller and Urey’s gaseous stew, but rather was a much less reactive blend of nitrogen and carbon dioxide. Repeating Miller’s experiments with these more challenging inputs has so far produced only one fairly primitive amino acid. At all events, creating amino acids is not really the problem. The problem is proteins.

Proteins are what you get when you string amino acids together, and we need a lot of them. No one really knows, but there may be as many as a million types of protein in the human body, and each one is a little miracle. By all the laws of probability proteins shouldn’t exist. To make a protein you need to assemble amino acids (which I am obliged by long tradition to refer to here as “the building blocks of life”) in a particular order, in much the same way that you assemble letters in a particular order to spell a word. The problem is that words in the amino acid alphabet are often exceedingly long. To spellcollagen, the name of a common type of protein, you need to arrange eight letters in the right order. But tomake collagen, you need to arrange 1,055 amino acids in precisely the right sequence. But—and here’s an obvious but crucial point—you don’tmake it. It makes itself, spontaneously, without direction, and this is where the unlikelihoods come in.

The chances of a 1,055-sequence molecule like collagen spontaneously self-assembling are, frankly, nil. It just isn’t going to happen. To grasp what a long shot its existence is, visualize a standard Las Vegas slot machine but broadened greatly—to about ninety feet, to be precise—to accommodate 1,055 spinning wheels instead of the usual three or four, and with twenty symbols on each wheel (one for each common amino acid).[35]How long would you have to pull the handle before all 1,055 symbols came up in the right order? Effectively forever. Even if you reduced the number of spinning wheels to two hundred, which is actually a more typical number of amino acids for a protein, the odds against all two hundred coming up in a prescribed sequence are 1 in 10260(that is a 1 followed by 260 zeroes). That in itself is a larger number than all the atoms in the universe.

Proteins, in short, are complex entities. Hemoglobin is only 146 amino acids long, a runt by protein standards, yjet even it offers 10190possible amino acid combinations, which is why it took the Cambridge University chemist Max Perutz twenty-three years—a career, more or less—to unravel it. For random events to produce even a single protein would seem a stunning improbability—like a whirlwind spinning through a junkyard and leaving behind a fully assembled jumbo jet, in the colorful simile of the astronomer Fred Hoyle.

Yet we are talking about several hundred thousand types of protein, perhaps a million, each unique and each, as far as we know, vital to the maintenance of a sound and happy you. And it goes on from there. A protein to be of use must not only assemble amino acids in the right sequence, but then must engage in a kind of chemical origami and fold itself into a very specific shape. Even having achieved this structural complexity, a protein is no good to you if it can’t reproduce itself, and proteins can’t. For this you need DNA. DNA is a whiz at replicating—it can make a copy of itself in seconds—but can do virtually nothing else. So we have a paradoxical situation. Proteins can’t exist without DNA, and DNA has no purpose without proteins. Are we to assume then that they arose simultaneously with the purpose of supporting each other? 

If so: wow."

Einstein'dan bir söz ile de kapayalım: 

“There are only two ways to live your life. One is as though nothing is a miracle. The other is as though everything is a miracle.”

----------

Yukarıdaki yazıyı elimden geldiğince Türkçe'ye çevirdim.

1953 yılında, Stanley Miller adında bir yüksek lisans öğrencisi University of Chicago’da eline iki deney tüpü aldı ve birine, ilkel dönemlerdeki okyanusları temsilen birazcık su, diğerine ise ilkel atmosferi temsilen metan, amonyak, hidrojen sülfür gazlarını koyup, iki tüpü birbirine lastik borular ile bağladı. Ardından, yeryüzüne düşen yıldırımları temsilen bu karışıma elektrik akımı uyguladı. Bir kaç gün sonra, tüplerdeki su, yeşil ve sarı renge bürünüp amino asitler, yağ asitleri, şeker ve diğer organik bileşenleri içeren bir çorbaya dönüştü. Bu olayın ardından Miller’ın hocası, - nobel ödüllü - Harold Urey, bu başarı karşısında kendinden geçerek, “Eğer tanrı bu işi bu şekilde yapmadıysa büyük fırsatı tepmiş.” diyecekti. 

Dönemin basınında çıkan haberler olayı, sanki tek eksiğin tüpleri "şöyle iyice bir çalkalamak" olduğu, hemen ardından hayatın – canlı organizmaların – ortaya çıkacağı gibi lanse ettiler. Ancak geçen zamanın bize gösterdiği gibi mesele o kadar da basit değildi. Bu deneyin üstünden geçen yarım yüzyıllık araştırmanın ardından bugün, hayatı sentezlemeye 1953 yılındakinden daha yakın değiliz. Hatta bunu yapabileceğimizi düşünmekten daha da uzağız. Biliminsanları bugün, ilkel çağlardaki atmosferin 1953 yılındaki deneyde varsayılan gaz çorbasından tamamen farklı olduğu noktasında eminler. İlkel çağlardaki atmosfer daha çok, reaktif azot ve karbondioksit gazlarından oluşmaktaydı. Miller’ın deneyini bu yeni zorlayıcı koşullarda tekrar etmek şimdiye kadar sadece bir ilkel amino asit oluşturmamıza vesile oldu. Her halükarda, amino asitleri yaratmak da asıl problem değil zaten. Asıl problem proteinler. 

Basit tabirle protein için, amino asitleri arka arkaya dizince elde ettiğimiz madde diyebiliriz. Ancak, arka arkaya dizmemiz gereken amino asit sayısı oldukça fazla... Hiç kimse kesin olarak bilmiyor lakin, insan vücudunda 1 milyon farklı tip proteion olduğu düşünülüyor ve her biri başlı başına küçük bir mucize. Tüm olasık hesaplamalarına göre, proteinler asla var olmamalı... Bir protein oluşturmak için - tıpkı bir kelime yazarken harfleri belirli bir sıra ile yerleştirdiğimiz gibi - amino asitleri de belirli bir düzen ve sıra ile birleştirmemiz gerekli. (Burda, geleneksel “hayatın yapı taşları” tabirini kullanmak zorundayım.) Problem şu ki, amino asit alfabesindeki kelimeler aşırı derecede uzun. Kolajen yazmak için – çok tipik rastlanan bir protein – 7 harfi doğru sıra ile yerleştirmemiz gerekirken kolajeni yapmak için, 1.055 amino asiti kati doğru suretle yerleştirmek zorundayız. Fakat – bir de çok açık ve can alıcı nokta var ki – kolajeni biz yapmıyoruz, onun kendi kendini – durduk yere – anlık şekilde – her hangi bir irade olmadan – yaptığını varsayıyoruz. İşte olasılık hesaplarının dışına çıktığımız nokta da tam olarak burası. 

Kolajen gibi 1.055 sıralı bir molekülün durduk yere – ansızın kendi kendini oluşturma ihtimali – açıkçası – sıfır. Böyle bir şeyin olma ihtimali “YOK”. Bunun ne denli zorlu bir iş olduğunu anlamak için Las Vegas vari şu kollu kumar makinelerinden birini hayal edin. Lakin muazzam şekilde genişlemiş bir makine, öyle ki, tam olarak 27 metre genişliğinde ve standart olan 3-4 tane dönen çark yerine her birinde 20 tane sembol olan (20 temel amino asiti temsil etmek üzere) yan yana 1.055 çarkın dizildiğini düşünün. 1.055 sembolün doğru şekilde gelmesi için kolu ne kadar çekmeniz gerekirdi? Efektif şekilde: Sonsuza değin. Dönen çarkların sayısını 200’e düşürdüğünüz takdirde dahi, - tipik bir protein için daha makul bir amino asit sayısı olarak kabul edebiliriz – 200 çarkın da istediğimiz sırayla gelme ihtimali 10^-260 (10 üzeri eksi 260) veya (1 bölü 10 üzeri 260) Bu, 1 rakamını takip eden arka arkaya 260 sıfır demek. Bu başlı başına kainattaki tüm atomlardan daha büyük bir sayı. 

Proteinler, kısaca, çok karmaşık yapı taşları. Hemoglobin mesela, (kanda oksijen ve karbondioksiti taşıyan madde) sadece 146 amino asit uzunluğunda – protein standartlarına göre bücür bi şey – buna rağmen onu elde ihtimali dahi 10^-190 olarak hesaplanıyor ki, (1 bölü 10 üzeri 190) (1’i takiben arka arkaya 190 sıfır) bunu ortaya çıkarmak bu yüzden Cambridge Universitesi kimyageri Max Perutz’un 23 yılını – aşağı yukarı tüm kariyeri – aldı. Rastgele olaylarla bir protein üretmek hayret verici şekilde olasılık dışı olarak duruyor. Astronom Fred Hoyle’un müstehzi bir gülümseme ile ifade ettiği gibi, "Sanki bir hurdalıkta çıkan bir hortumun ardında gıcır gıcır bir jumbo jet bırakıp ayrılması gibi." 

Ve lakin biz, bir kaç yüz bin proteinden bahsetmekteyiz, belki de bir milyon, her biri kendine özgü ve her biri sağlıklı ve neşeli bir “siz” oluşumunda can alıcı bir öneme haiz. Ve burda da bitmiyor... Proteinin işe yarar hale gelmesi için sadece doğru sıralanması da yetmiyor, bir tür kimyasal origami işlemlerinden geçip kendini doğru şekli oluşturcak şekilde katlaması da lazım. Bu karmaşık yapıya ulaştığında dahi bile bir protein kendini üretip çoğalamazsa size hiç bir fayda sağlayamaz – ve proteinler kendini çoğaltamaz. Bunun için DNA’ya ihtiyaç var. DNA, kendini kopyalama hususunda çok becerikli, bi kaç saniye içinde kendini kopyalabiliyor – ama bunun dışında neredeyse başka hiç bir şey yapamıyor. Yani, elimizde paradoksal bir durum söz konusu. Proteinler DNA olmadan var olamıyor ve DNA’nın da protein olmadan bir anlamı yok. O zaman bu ikisinin tam olarak aynı anda birbirini destekleme amacıyla ortaya çıktığını mı varsayacağız? 

Eğer öyleyse: WOW. 

Einstein’dan bir söz ile kapayalım: “Hayatı yaşamanın yalnızca iki yolu var. Birincisi, sanki mucize diye bir şey yokmuş gibi. İkincisi ise sanki her şey birer mucizeymiş gibi."