CANLILIK VE BİYOGENEZ

Eski Yunan filozofu Aristo (M.Ö. 384-322), 2000 yıldan daha fazla bir zaman önce, canlının ilk meydana gelişi üzerinde düşünmeye başlamıştır. Aristo canlının kendiliğinden var olabileceğine, yani cansız maddelerden kendiliğinden oluştuğuna inanıyordu. Bu, canlının oluşumu üzerine ileri sürülen abiyogenez (spontan jenerasyon, kendiliğinden oluşum) hipotezidir. Abiyogenez hipotezi, cansız maddenin kendi kendine canlı olabileceğini ileri sürer.

Aristo’nun Abiyogenez hipotezi, döllenmiş yumurta gibi bazı madde parçalarının, bir aktif öz taşıdığını var sayar ve bu aktif öz, şartlar uygun olduğu zaman bir canlı yaratabilecektir. Aristo aktif özü bir madde gibi düşünmeyip, daha çok bir iş yapma yeteneği olarak kabul etmiştir. Günümüzdeki enerji terimi de buna benzer bir kavramdır. Enerji de, bir madde ya da bir hareket olmayıp, bir iş yapma yeteneğidir. Aristo’nun “Historia animalium” adlı kitabında Abiyogenez üzerine yazdığı yazı:

“…Bunlar gerçeklerdir, yalnızca hayvanların çiftleşmesinden değil toprağın çürümesinden de her şey gelişebilir … ve bitkiler arasında da olay aynı şekilde ilerler. Bazıları tohumdan, diğerleri sanki doğal kuvvetler tarafından kendiliğinden oluşumla gelişir. Bitkiler çürüyen topraktan ya da bitkilerin bazı bölümlerinden meydana gelirler.”

Abiyogenez teorisi yandaşları insanlar, Aristo’dan yıllar sonra bile, Abiyogenez fikrine inanmaya devam etmişlerdir. Abiyogenez teorisine göre bir canlı, şekli kendisinden tümüyle farklı diğer bir canlıdan, hatta cansız maddelerden oluşabilir. Örneğin; 13. yüzyılın başlarında insanların bir bölümü, kazların okyanus kıyısındaki köknar ağaçlarından oluştuğuna inanıyorlardı. Bu inanç, 250 yıl öncesine kadar devam etmiştir. Doğudan gelen bazı gezginler bile içinde kuzu bulunan ve kavuna benzer meyveleri olan ağaçlardan söz etmişlerdir.

17. yüzyılda yaşayan JEAN BAPTISTE VAN HELMONT, bir kirli gömlekle, birkaç buğday başağını aynı yere koyarak, 21 gün sonra burada farelerin meydana geldiğine ilişkin bir deney yapmıştır. Bu deneyde, insan terinin aktif öz olduğu düşünüldüğünden, kirli gömlek kullanılmıştır. Bu inanç, bu gün anlamsız gelebilir. Buna karşın, bu fikre inananlar o zamanın cahil olmayan kişileriydi. Hatta bunlar, okumuş aydın kişiler arasında bulunuyorlardı. Bu yanlış yorumlar, bilginin yapısının önemli bir yönünü ortaya koymuştur. Aristo’nun Abiyogenez açıklamasında da olduğu gibi; gerçekler değil inançlar açıklanmıştır. Her nekadar doğrudan gözlemler yapılmış ise de; bu gözlemler, Abiyogenez inançlarına göre yorumlanmıştır. Burada van Helmont’un açıklamalarına bakarsak gerçekleri şöyle sıralayabiliriz: Kirli bir gömlek, buğday taneleri, 21 gün sonra farelerin görünüşü. van Helmont yukarıdaki gerçeklerden bir anlam çıkartmıştır. Ancak, deneyinin kontrolü yoktur. Kirli gömlek ve buğday başaklarını sıkıca kapalı bir kutuya koymuş olsaydı, 21 gün sonra elde edeceği sonuç çok daha farklı olurdu. Kontrol deneyi, farelerin dışarıdan geldiğini ve kendiliğinden oluşmadıklarını gösterecekti. van Helmont, kendi kendisini sorgulamamış, hatta kirli gömlek ve buğdaydan oluştuğunu sandığı fareleri görünce, bunların normal doğumla meydana gelen farelere tümüyle benzemesine çok şaşırmıştır.

van Helmont’un çalışmaları, günümüz bilim insanları için iki yönden uyarıcıdır. Birincisi, bilim insanları bir deneyin sonuçlarını etkileyebilecek tüm faktörleri kontrol etmeye ve tanımaya çalışmalıdırlar. Yani, deneylerin tüm değişkenlerini kontrol etmelidirler. İkincisi, bilim insanları ana fikirlerinin gerçekleri yorumlamada da etkili olabileceğini unutmamalı ve kendi fikirlerini de sorgulamalıdırlar. Günümüz bilim insanı, gerçekleri organize etme ve yorumlamada yararlı olabilmek için, fikirlerini tekrar tekrar kontrol etmeli, eksiği ya da yanlışı ortaya çıkarsa, bu fikirlerinden vazgeçmeye ya da değiştirmeye hazır olmalıdırlar.
Redi ve biyogenez

FRANCESCO REDI, 17. yüzyılın ortalarında Abiyogenez ile ilgili deneyler yapmıştır. Redi, “Böceklerin oluşumu üzerine deneyler” adlı eserinde, Abiyogenez teorisinin geçersizliğini anlatmıştır:

“Eğer yanlış bildiride bulunmuşsam; bu bildiri, benden daha akıllı biri tarafından düzeltilecektir. Yine de inançlarımı ifade etmeliyim: Başlangıçta ilâhi emir ile dünyaya gelen ilk hayvanlar ve ilk bitkilerden sonra, artık mükemmel ya da mükemmel olmayan başka çeşit hayvanlar ya da bitkiler gelmemiştir.”

Burada Redi, canlıların kendiliğinden oluşmadığına ilişkin bir fikir ileri sürmüştür. Bu fikir bir gerçek olmayabilirdi. Redi hipotezini ve gözlemlerini anlatmaya devam etmiştir:

“…ve her nekadar çürüyen bitkiler ve ölmüş hayvanlar içinde sonsuz sayıda kurtçukların oluşması günlük bir gözlem idiyse de, bu kurtçukların tümünün eşeyli üreme ile oluştuklarını ve içinde bulundukları çürümüş maddelerin yalnızca bir ortam olarak işe yaramaktan başka bir fonksiyonlarının olmadığı inancında olduğumu söylemek isterim. Bu uygun ortamlar, üremeye bırakılan yumurtaya besin de sağlar.”

Redi, ölmüş hayvanlar üzerinde bugün böcek larvaları olarak bilinen kurtçukları görmüş ve bu kurtçukların kökenini açıklamaya yarıyacak bir hipotez ileri sürmüştür. Canlının kendiliğinden oluşamayacağı fikrinden hareket ederek, hipotezini geliştirmiş ve kendi hipotezinin denemesini de yapmıştır:

“Deneyin doğrulanması olmaksızın inanmanın değeri olmayacaktır. Bu nedenle, temmuz ayının ortasında bir yılan, birkaç tür balık, bir yılan balığı ve bir dilim süte batırılmış dana etini geniş ağızlı dört ayrı kavanoza koydum ve ağızlarını sıkıca kapattım. Sonra yine aynı sayıda ve aynı şekilde kavanozlar hazırlayarak ağızlarını açık bıraktım.”
Redi deneyinde değişken faktör olarak şişelerin ağzının açık ya da kapalı bırakılmasını düşünmüş ve şişelerin yarısının ağzını açık, diğer yarısını da kapalı bırakmıştır. Deneylerin sonucunu şöyle açıklamıştır:

“Ağzı açık kavanozlardaki balıklar ve et parçası çok geçmeden kurtçuklarla dolmuştu ve sineklerin kavanozlara girip çıktıkları görülüyordu. Fakat, ağzı kapalı kavanozların içinde, ölü balıklar olmasına ve birçok gün geçmesine karşın bir kurtçuk bile görmedim.”
Redi’nin deneyi, van Helmont’un deneyinden daha bilimseldir. Ayrıca, Abiyogenez için serbest bir şekilde girip çıkan taze havanın gerekliliği üzerine yapılan itiraza, Redi’nin deneyi yanıt vermektedir.

Redi’nin deneyleri, bir canlının kendisinden önceki bir canlıdan oluşabileceği fikrini destekliyordu. Bu fikir biyogenez olarak bilinir. Bununla beraber Redi’nin deneyleri kendiliğinden oluş fikrini yıkamamıştır. Nekadar iyi plânlanmış ve inandırıcı olursa olsun, bir seri deneyle asırlarca tüm dünyaya yayılmış olan bir fikrin silinmesi oldukça zordur. Abiyogeneze inananlar bir süre için tartışmalara girmemişlerdir. Bununla birlikte, konu canlılığını kaybetmemiştir.



Mikroskop yeni kanıtlar sağlar

Abiyogenez teorisi beklendiğinden daha hızlı desteklenmiştir. Redi’nin deneyinden birkaç yıl sonra, LEEUWENHOEK basit bir mikroskop geliştirmiştir. Bu mikroskopla incelediği çeşitli maddelerde birçok mikroorganizma görmüştür. Daha önce bu küçük yaratıkların varlığı bilinmiyordu. Eşeyli üremenin ya da akla yakın herhangi bir diğer yöntemin böyle birçok küçük organizmalar yaratabileceği düşünülmemiştir. Bu nedenle birçok kişi yeni bir ilgi ile Abiyogenez fikrine yeniden dönmüştür.
Abiyogenez fikrinin yıkılması - Pasteur’ün şüpheleri ortadan kaldıran deneyleri

1860'lı yıllarda LOUIS PASTEUR canlılığın kökeni sorusu üzerinde çalışmaya başlamış ve havanın mikroorganizmalar için ortak bir kaynak olduğunu göstermiştir. Cansız maddelerin havada, cam eşyalarda, toprakta ve el üzerinde bulunan bakterilerden kolayca kirlenebileceğini de düşünmüştür. Bunu kanıtlamak için, dikkatle sterilize ettiği sulu besinler üzerinde organizmaların büyümediğini göstermiştir.

Abiyogenez fikri kolayca çürütülememiştir. Anlaşmazlık yıllarca sürmüş, sterilleştirme işleminde maddenin içindeki aktif özün ısı ile yok olduğu tartışması devam edip gitmiştir. Sonunda Pasteur bu tartışmalara bir yanıt bulmuştur.

Pasteur, içerisine besin solüsyonları koyduğu balonun boyun bölümünü “S” şeklinde kıvırmıştır. Daha sonra balonu iyice kaynatmış ve soğumaya bırakmıştır. Hava bu kıvrık borudan içeriye girebildiği halde, toz ve bakteriler girememiştir. Bu deneyler, abiyogeneze inananların itirazlarına iki yönden yanıt vermektedir. Birincisi; Pasteur, sıvının kaynatılmış olmasına karşın hâlâ canlılığı devam ettirme yeteneğinde olduğunu göstermiştir. Eğer balonun “S” boynu kırılırsa ya da sıvı balonun boyun bölgesine değecek şekilde balon eğilirse, birkaç gün içinde balondaki sıvıda bakteri kolonileri ya da mantarların ürediği görülür. İkincisi ve daha önemlisi, havanın serbestçe balondan içeri girebilmesi ve dışarı çıkabilmesidir. Pasteur, havanın içinde bulunabilecek herhangi bir aktif öze itiraz etmemiştir. “S” boyunlu cam balon, birbuçuk yıl kadar mikroorganizmalardan arınmış olarak kalabilir. Pasteur’ün çalışması yayınlandıktan sonra, Abiyogenez üzerine yalnızca zaman zaman bazı yeni yayınlar ortaya çıkmıştır. Günümüzde, canlılığın kökeni üzerine sağlam bilgiler elde edilmiştir. Eğer olayların, sinek?yumurta?larva?sinek şeklindeki devri o zaman açıklanabilmiş olsaydı, abiyogeneze inananlar da biyogenez fikrini kabul ederlerdi.
Biyogenez teorisinin ortaya çıkardığı yeni sorunlar

Biyogenez teorisi en az iki önemli soru ortaya çıkarmıştır. Birinci soru; eğer canlı bir organizma, başka bir canlı organizmadan oluşuyorsa, tüm canlıların ortak bir atası mı var? Eğer böyle ise, bugünkü çok çeşitli organizmalar nasıl meydana gelmiştir? Bu sorunun yanıtı Evrim Teorisi ile verilmeye çalışılmıştır. Bu teoriye göre, bugün yeryüzünde yaşayan tüm canlılar,daha önce yaşamış organizmaların yeni döllerinin değişmesi ile oluşmuşlardır. Döllerin değişmesi hariç tutulursa, bu teori tümüyle biyogenez teorisine benzer. Bu iki teorideki benzerlik, biyolojide kavram ve teorilerin birbirleriyle sıkıca bağlandığını gösterir.

Biyogenezden ortaya çıkan ikinci soru; eğer bir canlıyı başka bir canlı oluşturuyorsa, ilk canlı nasıl meydana gelmiştir?

Hücre yaşamın temel birimidir. Bölünmenin her çeşit hücrede aynı yöntemle olması, organizmaların birbiriyle olan evrimsel ilişkilerine bir başka kanıt olabilir. Hücrelerin yapı ve çoğalmada gösterdiği bu benzerlik, bizi genelleştirme ile hücre teorisine götürür. Bu teoriye göre tüm büyük organizmalar, yapısal ve işlevsel birim olan ve bir dereceye kadar bağımsız davranan hücrelerden oluşmuştur. Organizmaların yaşamı, hücrelerin uygun bir şekilde kontrol ve çalışmasına bağlıdır.

Bugün hücre teorisinin iki varsayımı vardır. Birinci varsayıma göre hücre, çok hücreli organizmaların yapısal ve işlevsel temel birimidir. İkincisine göre hücre bölünmesi, ebeveyn hücreler ile oğul hücreler arasında kalıtsal bir devamlılık sağlar. İkinci varsayım hücre teorisi ile gen teorisi arasındaki sıkı bağı da gösterir. Hücre teorisi aynı zamanda, çok hücreli organizmaların tek hücreli organizmalardan geliştiğine ilişkin mantıklı bir açıklama sağlar. Çok hücreli organizmalardaki her bir hücrenin gerçekleştirmiş olduğu fonksiyon, bir bütün olarak organizmanın fonksiyonunu belirler. Yani çok hücreli bir organizmanın yaşamı, o organizmayı oluşturan hücrelerin görevlerini yapmasına bağlıdır.

Leeuwenhoek tarafından yapılmış olan tek mercekli mikroskop ile de bazı şeyler büyütülmeye çalışılmış ise de, bu tek mercekli mikroskop hücrenin keşfinde kullanılmamıştır. İlk bileşik mikroskop (iki ya da daha çok mercekli), 1600 yıllarında Hollandalı iki gözlükçü kardeş tarafından bulunan iki mercekli basit bir tüptür. Mercek camları doğru bir şekilde yerleştirilirse, büyütme ve ayrıntının görülmesi bir mercekle elde edilenden daha iyi olur. Fakat uzun yıllar merceklerin niteliği geliştirilememiştir. Sağlanan görüntüler bozuk ve bulanıktır. Canlıların mikroskopla incelenmesi ancak, 35 yıl sonra mümkün olmuştur.

Bileşik mikroskoplarda ilk iyileştirme, İngiliz bilim insanı Robert Hook tarafından yapılmıştır. Hook mikroskopla yaptığı incelemeleri “Micrographia” adlı kitabında yayınlamıştır. Bu kitabında, çakı ile bir kesit aldığı şişe mantarındaki ışık mikroskobik gözlemlerini şöyle anlatır:

“Gördüğüm şey çok fazla delikliydi ve bir bal peteğine benziyordu… bu delikler ya da hücreler, çok derin değildi; ancak, çok sayıda küçük kutucuklardan oluşmaktaydı.”

Hook, ince mantar kesitinde gördüğü şey olan bu küçük delikleri anlatmak için “hücre” sözcüğünü kullanmıştı. Hook ölü dokudaki hücre duvarlarını görerek bunları küçük odalar ya da kutucuklar olarak çizmiştir. Bizim bugün bildiğimiz asıl hücreyi görmemiş ve hücre teorisini ileri sürememiştir. evrim fikrinin gelişmesine çok çalışmış olan T.H. HUXLEY de bu küçük odaların ya da hücrelerin önemini kabul etmekte tereddüt etmiştir.

Birçok bilim insanı, Hook’dan sonra gelen 150 yıl içinde çok dikkatli gözlemler yapmışlarsa da, hiç biri hücreye ait bir teori ileri sürememiştir. 1824'de Fransız R.J.H. DUTROCHET, bitki ve hayvan dokularını karşılaştırmalı olarak incelemeye başlamıştır. Çok dikkatli bir gözlemci olan Dutrochet, hücre teorisine oldukça yaklaşan aşağıdaki açıklamayı yapmıştır:

“…hayvanların tüm organik dokuları son derece küçük yuvarlak hücrelerdir ve kohezyon kuvvetleri ile birleşmişlerdir. Böyle hayvan ve bitkilerin tüm organları, tüm dokuları çeşitli şekillerde değişmiş gerçek hücre dokularıdır.”

Dutrochet, canlı dokuların bazı bağlayıcı kuvvetlerle bir arda tutulan küçük hücreler olduğuna ve organların çeşitli dokulardan yapıldığına inanmıştı.

İskoçyalı bir botanikçi olan ROBERT BROWN birkaç yıl sonra (1831), bir çalışmasına dayanarak önemli bir gözlem ve genelleştirme yapmıştır. Brown orkidenin yaprak hücrelerini incelerken, hücrelerin içinde daha koyu renkli ve yuvarlak bir bölüm olduğunu görmüş, buna nukleus adını vermiştir. Sonra bu gözleminden bir genelleştirmeye giderek; “diğer çiçekli bitkilerin tüm hücrelerinde de bir çekirdek bulunduğunu” söylemiştir. Fakat, çekirdeğin hücre bölünmesindeki rolünü görememiştir.

Hücre teorisinin ileri sürülmesi

19. yüzyılda Alman bilim insanları THEODAR SCHWANN ve MATTHIAS SCHLEIDEN’in ayrı ayrı çalışmaları hücre teorisini doğurmuştur. Schleiden, 1838'de yayınladığı incelemesinde, hücrelerin nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışmış ve hücrenin gelişmesinde çekirdeğin temel rol oynadığına ilişkin bir hipotez ileri sürmüştür. Her hücrenin ikili bir yaşam sürdüğünü, bunlardan birinin yalnızca kendi gelişmesiyle ilgili ve bağımsız bir hayat olduğunu, diğer yaşamının ise bitki dokusunun bir parçası gibi görev yaptığını söylemiştir. Yani, yaprağa, gövdeye ya da köke ait olabilen herhangi bir bitki hücresi, küçük ve bağımsız bir organizma gibi iş görür. Her hücre aynı zamanda ait olduğu daha büyük organizmanın yaşamına yardımcı olur.

Schleiden bitki hücrelerinde çalışırken, Schwann hayvan hücreleri ile çalışmıştır. Schwann, kurbağa hücreleri üzerine yaptığı gözlemlerden bazılarının, Schleiden’in bitki hücresi fikrine kolayca uygulanabileceğini görmüştür. Schwann, kuş yumurtasınada kas teline kadar çeşitli hayvan dokularını inceleyerek hipotezi denemiş ve gözlemleri kendisini aşağıdaki genelleştirmeye götürmüştür.

“…tüm dokuların birimleri hücrelerden oluşur. Organizmaların, farklı da olsa, bu birimlerinin gelişmesi için genel bir prensibi vardır. Bu da hücrelerin oluşumu prensibidir.”

Schleiden ve Schwann ne hücreyi bulmuşlar, ne de adlandırmışlardır. Ancak, temel fikri alarak, canlıların hücrelerden oluştuğunu, hücrelerin bağımsız hareket etmelerine karşın, birlikte çalıştıklarını ileri sürmüşlerdir. Bir hücreli organizmalardan meşe ağaçlarına ve insana kadar tüm canlıların hücrelerden oluştuğunu söyleyen bu temel varsayım, hücre teorisidir.

Alman fizikçi ve biyoloğu olan RUDOLF VIRCHOW 1885'de hücrelerin daima hücre bölünmesi ile çoğaldıkları fikrini genelleştirmiştir. Wirchow’un bildirisi Lâtince “omnis cellula a cellula” olarak söylenir ve her hücrenin başka bir hücreden geldiği anlamındadır. Bu genelleştirme Abiyogenez tartışmalarını da sonlandırmıştır. Bu bildiri aynı zamanda birkaç yıl sonra Darwin tarafından ortaya atılan evrim fikri için de bir temel oluşturmuş olup, hücre teorisinin ikinci temel varsayımıdır.

1879'a kadar yeni mercekler geliştirilmiştir. Alman biyolog WALTHER FLEMMING geliştirilmiş mercekler takılı mikroskopla, hücre bölünmesinde, çekirdekte meydana gelen olayları izleyebilmiştir. Olaya, iplik şeklindeki kromozomlar nedeniyle mitoz adını vermiştir.

Hücre teorisinin tarihi, fikirlerle bilimsel gözlemler arasındaki ilgiyi gösteren iyi bir örnektir. İnsan gözlemlerinin çok ilerisinde olan şeyleri açıklamaya çalıştığında yanlışlıklar yapmıştır. Yine de, yanlış fikirlerin olması, hiç fikir olmamasından iyidir. Çünkü, bu yanlış fikirler başkalarını da aynı problemler üzerinde düşünmeye, daha birçok deneyler yapılmasına yöneltir. Hücre teorisi ve evrim teorisi, biyolojinin iki temel genelleştirmesidir. Üçüncü temel teori gen teorisidir. Bu üç teori, her biri bir diğerini destekleyerek, birbirleriyle ilgili fikirlerden oluşmuş geniş bir yapı oluştururlar.