Dünyada Yaşam Nasıl Ortaya Çıktı? Evrenin ve Dünyanın Yaşı

1. Dünya kaç yaşında?

Image result for earth

Dünyanın yaklaşık 4,5 milyar yaşında olduğuna inanılıyor.

2. Evren kaç yaşında?

Image result for Hubble telescope

Hubble teleskopu tarafından toplanan verilerin analizinden, evrenin yaşının yaklaşık 12 milyar yıl olduğu tahmin edilmektedir.

3. Yeryüzünde hayat ne zaman ortaya çıktı?

Yeryüzünde yaşamın 3,5 milyar yıl önce yani gezegenin oluşumundan 1 milyar yıl sonra ortaya çıktığı tahmin edilmektedir.

4. Tarihsel olarak, yeryüzündeki yaşamın kökeni nasıl açıklanmıştır?

Yeryüzünde yaşam fenomeni için en yaygın açıklama mitolojiktir. Dünyanın çeşitli yerlerinden insanlar, hayvanların ve insanların kökenini açıklamak için mitler geliştirdiler. Bu efsanelerden bazıları dinlere dahil edildi ve neredeyse tüm dinler gezegende yaşamın kaynağı için metaforik veya doğaüstü açıklamalar sundular.

Bilimin gelişmesiyle birlikte, yaşamı ve kökenini açıklamak için yeni girişimler ortaya çıktı. Bunların arasında “spontan oluşum” hipotezi veya “abiyogenez” canlı organizmaların cansız maddelerden yaratıldığını ileri sürmdü; “kozmik panspermi” hipotezi yeryüzündeki yaşamın dış dünyadan gelmiş olduğunu ileri sürer. Buna göre, ilk canlı organizmalar ototrof yani bitki (kendi besinini havadan ve sudan üreten) benzeri hücrelerdi. Buna “ototrofik hipotez” denmektedir. Ancak günümüzde daha yaygın kabul gören hipotez ise “heterotrofik hipotez“dir.

1980’lerin sonunda, “RNA dünyası hipotezi” olarak bilinen yeni bir hipotez sunuldu. Bu hipotez, ilkel yaşamın genetik malzeme ve yapısal moleküller olarak yalnızca RNA’ya sahip olduğunu ve daha sonra DNA ve protein haline geldiğini iddia etmektedir. RNA’nın enzimler gibi bir katalizör rolünü oynayabildiğinin ve bazı bakterilerin proteine ​​bağlı protein olmadan sadece RNA’dan oluşan ribozomlara sahip olduğunun keşfiyle RNA dünyası hipotezi güçlendi.

5. Spontan oluşum hipotezi nedir?

Image result for abiogenesis

Kendiliğinden (spontan) oluşum hipotezi veya abiyogenez, yeryüzündeki yaşamın canlı olmayan materyallerden geldiğini iddia eder. Örneğin,  sıçanların çöplerin etrafında zamanla görünmesi geçmişte bu hipotezin bir onayı olarak düşünülmüştür. Spontan oluşumun birtakım destekçileri, canlılığın kaynağının “aktif bir madde” veya “yaşam pınarı” olduğunu ileri sürdüler. Buna “vitalizm” denmektedir.

6. Redi ve Pasteur’un deneyleri spontan oluşum hipotezini nasıl geçersiz kıldı?

Image result for redi experiment

Spontan oluşum hipotezini çürütmek için birçok deney gerçekleştirildi. Francisco Redi, 1668’de açık havaya maruz bırakılması ile etin üzerinde kurtçukların et üzerinde göründüğünü doğruladı; kapalı ortamlarda görünmüyorlardı.

micro

1862’de Louis Pasteur, kuğu boynu şişeleri ile çalışarak abiyogenez hipotezini kesin olarak çürütmüştür. Bu deneyde Pasteur, kuğu gibi kıvrılmış bir boğazı olan bir şişe içine kaynatılmış (mikroorganizmaları öldürmek için) besin maddeleri koyduğunda ortamda mikroorganizmaların çoğalamayacağını göstermiştir. 

7. Panspermi nedir?

panspermia ile ilgili görsel sonucu

Panspermi, dünyadaki canlılığı tanımlayan bir hipotezdir. Buna göre, dünyayı kolonize eden ilk canlı organizmalar diğer gezegen ya da gökadalardan kuyruklu yıldızlar vb. yollarla dünyamıza gelmişlerdir. 

8. Yaşamın kökeninin ototrofik hipotezi nedir?

autotroph hypothesis ile ilgili görsel sonucu

Hayatın orijininin ototrofik hipotezi, yeryüzündeki ilk canlı organizmaların tıpkı bitkiler ve kemosentetik mikroorganizmalar gibi kendi yiyeceklerinin üreticileri olduğunu iddia etmektedir.

9. Yaşamın kökeninin heterotrofik hipotezi nedir?

heterotrophic hypothesis ile ilgili görsel sonucu

Heterotrofik hipoteze göre, ilk canlı organizmalar çok basit heterotrofik, yani organik moleküllerin küçük organize yapılara (koaservatlar) kademeli olarak dahil edilmesiyle ortaya çıkan, kendi besinlerini üretemeyen organizmalardı. Buna göre, ilk organik moleküller, dünyanın ilkel atmosferindeki maddelerden, güçlü elektrik boşalmalar, radyasyon ve yüksek sıcaklıklara maruz kalan maddelerden ortaya çıktı.

10. Yeryüzündeki yaşamın kökeni üzerine en çok kabul gören hipotez hangisidir? Diğer ana varsayımlarla nasıl kıyaslanıyor?

“Heterotrofik hipotez”, yaşamın kökeni üzerine en güçlü ve en çok kabul gören hipotezdir. Spontan oluşüm hipotezi, Pasteur deneyleri ile geçersiz kılınmıştır. Panspermia hipotezi henüz tamamen çürütülmedi. Çünü organizmaların aşırı sıcaklıklarda uzun bir uzay yolculuğunda nasıl hayatta kaldıkları açıklanmadığından bu hipotez hanüz kabul görmedi. Organik maddenin inorganik maddelerden üretilmesinin, enzimatik sistemler gerektiren oldukça kompleks prosesler olduğu düşünülürse, ilkel dünyada karmaşık metabolik reaksiyonların varlığının muhtemel olmadığı görülmektedir. Bu nedenle “ototrofik hipotez” de zayıf bir hipotezdir.

11. Yaşamın başlamasından önce, hangi gazlar dünyanın ilkel atmosferi oluşturuyordu?

Dünyanın ilkel atmosferi temel olarak metan, hidrojen, amonyak ve su buharıdan oluşuyordu.

12. Zamanımızda yeryüzünün atmosferinin ana unsurları nelerdir?

Mevcut atmosfer esas olarak moleküler azot (N2) ve moleküler oksijen (O2) ‘dan oluşur. Azot (diğer adı ile nitrojen) , atmosferik gazların toplam hacminin yaklaşık% 80’ini, oksijen ise yaklaşık% 20’yi oluşturur. Atmosferde diğer gazlar (CO2, metan vs) düşük oranda bulunur. Büyük endişe kaynağı ise, küresel ısınmaya neden ve büyük oranda insan faaliyetinden kaynaklanan karbondioksit miktarındaki artıştır.

what gases composed the earth's primitive atmosphere? ile ilgili görsel sonucu

13. Dünyanın ilk atmosferinde moleküler oksijen var mıydı?

İlkel atmosferde moleküler oksijen varlığı muhtemelen çok azdı. Oksijen, gezegende ilk yaşamın ortaya çıkmasından yaklaşık 1,5 milyar yıl sonra  fotosentetik organizmaların ortaya çıkması birikmeye başladı.

14. İlkel dünyada yaşamın orijininde büyük miktarda enerjiye hangi fizik unsurlar katkıda bulundu?

3,5 milyar yıl önce, su döngüsü bugünkü hızdan daha hızlıydı ve yoğun elektrik boşalmaları sert fırtınalarla sonuçlanıyordu. Ozon tabakası henüz oluşmadığından, ultraviyole (mor ötesi) radyasyona karşı kimyasal koruma da yoktu. Atmosferin ve gezegenin yüzey sıcaklığı çok yüksekti. Elektrik, radyasyon ve ısı büyük miktarda mevcut enerji kaynaklarını oluşturuyordu.

15. Stanley Miller’ın (1953) yaşamın kökeni üzerine olan deneyi neydi?

Image result for Stanley Miller experiment

1953’te Stanley Miller, ilkel dünyanın atmosfer şartlarını taklit eden bir deney düzeneği hazırladı. Deney, ısıtıldığında buhar haline dönüşen metan, amonyak, hidrojen ve su buharından oluşan bir karışım içeriyordu. Karışımı sürekli elektrik şarzına tabii tuttu ve bir süre sonra organik moleküllerin oluştuğunu ve özellikle de şaşırtıcı bir şekilde proteinlerin bir yapıtaşı olan glisin ve alanin amino asitlerin yapıldığını gördü. Diğer araştırmacılar Miller deneyini daha da ileri götürüp lipid (yağ), karbonhidrat (şeker) ve nükleotidler (DNA ve RNA’nın yapıtaşları) gibi diğer organik moleküllerin oluşumunu sağladılar.

16. Koaservatlar nedir?

Image result for coacervates

Koaservatlar, bir su çözeltisi altında organik moleküllerin birikimi ile yapılan küçük yapılardır. Elektriksel cazibe ile moleküller, sıvı ortamdan farklı, daha büyük ve daha organize parçacıklar oluştururlar ve koaservatın iç bölgesini dıştan ayıran zara benzer bir yapı oluştururlar. Koaservatlar kendilerini bölebilirve aynı zamanda maddeleri emer ve dışarı atabilir. Bu yapıların hücrelere öncülük edebileceğine inanılmaktadır.

17. Koaservatlar, fosfolipitlerden veya polipeptidlerden nasıl oluşabilir?

Fosfolipidler amfipatik moleküllerdir, yani polar bir bölüm ve polar olmayan bir bölümleri vardır. Suyla temasa girdiklerinde, bu moleküller kendiliğinden birleşip kendilerini organize eder ve dış ortamdan ayrı kapalı bir iç mekan yaratan zarlar oluşturmaya eğilimlidirler. Polipeptid zincirler ise suyu çekebilir (elektriksel cazibe ile) ve bir su tabakası ile çevrilmiş bir iç alana sahip organize bir yapı oluşturabilir.

18. Koaservatlar yeryüzünde yaşamın ortaya çıkmasını nasıl kolaylaştırabilir?

coacervates origin of life ile ilgili görsel sonucu

Koaservatlar muhtemelen iç ve dış çevre arasında bir hassas ayrım sağladı ve sonuçta içerideki organik materyal suda kaybolmadı. Bu iç ortamdaki enzimatik etki, farklı tepkilerle gelişebilir, spesifik kimyasal reaksiyonların hızını arttırabilir. Koaservatlar, zarları boyunca moleküllerin seçici bir akışına da izin verdi. Farklı moleküller içeren koaservatlar, çevredeki moleküller için bir rekabet ortamı geliştirerek evrimsel bir seçim süreci oluşturmuş olabilirlerdi.

19. Hücrenin içindeki zarlı organellerin evrimsel kaynağı nedir?

Cell6e00.00Cell6e00.00

İlkel hücrelerin dış zarının girintilerinden Golgi aparatı ve endoplazmik retikulum gibi ökaryotik hücrelerin zararlı organellerinin oluştuğu kabul edilmektedir.

20. Prokaryotik hücreler aerobik ökaryotik hücreler ve fotosentetik aerobik ökaryotik hücreler nasıl üretti?

endosymbiosis

En kabul edilen hipoteze göre aerobik ökaryotik hücreler, ilkel anaerobik ökaryotik hücrelerle aerobik prokaryotlar arasındaki ilişkiden ortaya çıkmıştır. Bu durum “endosimbiyotik teori” ile açıklanmıştır. Ökaryotik anaeroblar tarafından yutulan aerobik bakterilerin mitokondrinin (hücrelerimizin enerji organeli) kökenini oluşturduğuna inanılmaktadır. 

Bu teoriye göre fotosentetik prokaryotların aerobik bir ökaryot hücreye girmesi ile de kloroplastlar oluştu. 

21. Hangi kanıt kloroplastların fotosentetik prokaryotlar ve mitokondriyumun aerobik prokaryotlar olduğu hipotezini güçlendiriyor?

endosimbiosis

Kloroplastların, bitkilerde fotosentezden sorumlu organeller olduğunu biliyoruz. Dolayısı ile bu organellerin simbiyoz öncesi, ototrofik prokaryotlar (örn, siyanobakteriler) olduğu düşünülmektedir. Mitokondrilerin de benzer şekilde bir zamanlar aerobik prokaryotlar (örn., proteobakteriler) olduğu varsayılır, çünkü ökaryotik hücrelerin aerobik hücresel solunum organeli mitokondrifir.

Aerobik ve ototrofik ökaryotik organizmaların ortaya çıkışını açıklayan endosimbiyotik hipotez, ek kanıtlarla daha da güçlenmiştir: kloroplastların yanı sıra mitokondrianın kendi DNA’sı vardır, bu da bakteri DNA’sına benzemektedir; kloroplastlar ve mitokondri, bakteriler gibi ikili bölünme (fizyon) yoluyla aseksüel (şeysiz) olarak çoğalır; Her ikisinin de ribozomları vardır ve proteinleri sentezler.

22. İlk fermentasyon ototrofları nasıl göründü?

Heterotrofik hipotez, ilk canlı organizmaların fermantasyon yapan yani oksijene ihtiyaç duymayan heterotrofları olduğunu iddia etmektedir. Fermantasyon sonucu karbon dioksit (CO) salınmış ve atmosfer bu gaz bakımından zenginleşmiştir. Mutasyon ve doğal seleksiyon sonucu, karbondioksit ve ışık kullanarak organik madde sentezleyebilen organizmalar ortaya çıktı.

Bunlar, ilk fotosentetiklerdi ve aynı zamanda fermantasyon yapan organizmalardı. Çünkü bu zamanlar oksijen yoktu. Fotosentez, moleküler oksijeni serbest bırakan bir reaksiyonlar zinciri olduğu için fermantasyonlu ototrofların ortaya çıkmasıyla birlikte bu gaz oluştu. Bu dönemde bazı organizmalar ve daha sonraları organizmaların çoğu (günümüzde olduğu gibi) enerji (ATP) üretmek için oldukça etkili bir yöntem olan O‘yi kullanarak aerobik solunumu geliştirdiler.

23. Neden fotosentetik prokaryotların aerobik ökaryotlardan önce ortaya çıkma ihtimali daha yüksektir?

Fotosentetik prokaryotların aerobik ökaryotlardan önce ortaya çıkma ihtimali daha yüksektir, çünkü fotosentez olmadan, dünyanın atmosferi moleküler oksijen açısından zengin olmayacak ve oksijen olmadan aerobik organizmaların varlığı mümkün olmayacaktı.

24. Fotosentez organizmalarının ortaya çıkışının yaşamın deniz yüzeyi ve daha sonra karaya ulaşması için çok önemli idi. Neden? 

ozon layer ile ilgili görsel sonucu

Güneşten gelen more ötesi ışık dünyanın yüzeyine ulaşıyor ve özellikle de kara ve hatta deniz yüzeyinde yaşamın gelişmesini imkansız kılıyordu. Dolayısı ile, ilk canlı organizmaların güneş radyasyonuyla gelen tahribattan korunan derin sularda ortaya çıktığına inanılıyor. Fotosentetik organizmaların ortaya çıkışı ile oksijen atmosferde birikmeye başladı ve bu da ozon tabakasının oluşmasını sağladığından atmosfer mor ötesi ışık ve radyasyonu süzen bir filtre görevi görerek yüzeyde her çeşit yaşamın ortaya çıkmasını sağladı.

Kaynak: Biology Q&As‘ten değiştirilerek…


Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s