Her Şey Nasıl Başladı?, s. 21-24

Bundan 4,6 milyar yıl kadar önce güneş sistemimiz oluşumunu tamamladığında dünyamız hiç de dostane bir yer değildi. Bugünkü Venüs gibi çok sıcaktı, öyle ki eriyik haldeki kayalardan fokur fokur karbondioksit fışkırıyor ve atmosferi kaplıyordu. Bu durum yoğun bir sera etkisine neden olmuştu, gezegenimiz kelimenin tam anlamıyla cayır cayır yanıyordu. Bu koşullarda hiçbir canlı organizmanın hayatta kalması mümkün değildi. Zamanla dünya soğudu; 4 milyar yıl kadar önce buhar haldeki su sıvılaştı ve dünya üzerinde hayat belirdi. Bizim bildiğimiz anlamda bir hayat değildi bu, bölünerek kendisiyle aynı özellikleri taşıyan kardeş moleküller üreten moleküllerden ibaretti. Derken Darwin’in açıkladığı evrim süreci başladı ve sonunda mikroskobik tekhücreli organizmalar ortaya çıktı.

Bu ilk yaşam formları dünyanın son derece değişken atmosferine, denetimsiz elektrokimyasal ve fotokimyasal tepkimelere katkıda bulunan aktif volkanlardan fışkıran toksik gazlara, şiddetli elektrik fırtınalarına ve güneşin filtrelenmeden gelen kızılötesi ışınlarına direnmek zorundaydı. Bu dönemlerdeki mikroplar günümüzün “ekstremofillerini” (dünyanın yaşama elverişli olmayan bölgelerinde yaşadıkları için bu adı alan bir canlı türü) andırıyorlardı muhtemelen. Ekstremofiller asit göllerinde, son derece tuzlu tuz göllerinde ve derin okyanus çukurlarındaki hidrotermal bacaların ısıttığı aşırı sıcak sularda, 115 °C ve 250 atmosfer basınç altında yaşayabilirler. Kutuplarda buz tabakalarının dört kilometre içlerinde yaşayabilir, yerin 10 kilometre derinindeki kayaların içine gizlenebilirler. Aslında hayatın toprağın derinliklerindeki kayaların içindeki mikroplarla birlikte başlamış olması mümkündür; buralarda sıcaklık çok yüksektir ve canlılığı başlatmaya yetecek bollukta su ve kimyasal vardır.

Ekstremofiller bir araya gelerek stromatolit adı verilen mercan benzeri yapılar oluştururlar; düz, kahverengi ve tüylü bir görüntüye sahip olan bu yapılar dışarıdan bakıldığında kapı paspasını andırdıkları için mikrobiyal “paspas” adıyla da bilinir. Bu yapılar birbirine bağımlı mikrop topluluklarının serpilip büyüdüğü yerlerdir; bu mikroplar karşılıklı olarak birbirlerinin atıklarından yararlanarak enerji ürettikleri, kendi kendini sürdüren bir besin zinciri veya mikro ekosistem oluşturmuşlardır. Bugün bu mikrobiyal paspaslara, suların kimyasallarca zengin ve başka yaşam formlarından azade olduğu yerlerde, örneğin ABD’nin Wyoming eyaletindeki Yellowstone Parkı’nda, Meksika’nın kuzeyindeki arkaik akiferlerden beslenen göllerde ve Avustralya’nın batı sahillerinde rastlamak mümkündür. Bu bölgelerde bulunan antik kaya tabakalarının Arkeyan Devir’de (2,5 ila 4 milyar yıl önce) sulardaki ekosistemlere egemen olan stromatolitlerin fosilleşmiş kalıntıları oldukları düşünülüyor.

Yaklaşık 3 milyar yıl boyunca dünya bakterilere aitti, her yana dağılarak yeryüzünün dört bir köşesini işgal etmişlerdi. Bu dönemlerde atmosferde hiç oksijen yoktu, bu nedenle kayalarda bulunan enerjiyi elde etmek, sülfür, nitrojen ve demir bileşiklerinden yararlanmak için çeşitli biçimlerde evrildiler. Yaklaşık 2,7 milyar yıl önce ise siyanobakteri (eskiden mavi yeşil alg deniyordu) adı verilen yenilikçi bir mikrop grubu fotosentez numarasını, yani güneş ışığından faydalanarak karbondioksit ve suyu enerjice zengin karbonhidrata dönüştürmeyi öğrendi. Bunun sonucunda, bu tepkimenin atık ürünü olan oksijen dünyanın atmosferinde yavaş yavaş birikmeye başladı. Önceleri oksijen ilk yaşam formları için zehirliydi, ama sonra başka bir becerikli bakteri enerji üretiminde oksijenden de yararlanılabileceğini keşfetti. Bu yeni enerji kaynakları daha karmaşık yaşam formlarının varlıklarını sürdürmelerine yetecek zenginlikteydi, ama çokhücreli organizmalar ancak ökaryot hücreler evrildiğinde ortaya çıktı.

Bakteriler prokaryottur, yani hücreleri daha gelişmiş organizmaların (ökaryotların) hücrelerinden küçüktür, belirgin bir çekirdekleri yoktur, yapıları daha basittir. Ama yaklaşık 2 milyar yıl önce, serbest yaşayan ve fotosentez yapan bir grup siyanobakteri, ilkel tekhücreli başka organizmaların içine yerleşerek ilk bitki hücrelerinde enerji üreten kloroplastı oluşturdu. Oksijenden faydalanan alfa proteobakterileri de buna benzer olağanüstü bir manevra sayesinde diğer mikroplarla birleşerek hayvan hücrelerinin enerji santrali olan mitokondriyi meydana getirdi.

Böylece nihayet 600 milyon yıl önce, ökaryot hücrelerden meydana gelen çokhücreli organizmaların evrimi, sonra da bugün bildiğimiz bitki ve hayvanların ortaya çıkışı için gerekli ortam hazırdı. Ama bakterilerin çeşitliliğiyle kıyaslandığında diğer yaşam formları, birbirinden ne kadar farklı görünse de homojendir, enerji üretimi için aynı biyokimyasal döngüye hapsolmuşlardır ve hayvanların solunumlarında kullandıkları oksijenin üretimini sağlayan bitkisel fotosentez için güneş ışığına ihtiyaçları vardır. Bu tepkimeler için bakterilere (kloroplast ve mitokondri biçiminde), gezegenimizin istikrarının devamını sağlayan kimyasal işlemler için de serbest yaşayan bakterilere hâlâ muhtacız. Dünyadaki yaşam için zorunlu olan maddeleri geri dönüştüren bu bakteriler dengeli ekosistemlerimizin, yani bitkiler, hayvanlar ve çevre arasında var olan birbirine bağımlı karmaşık ilişkilerin merkezini oluşturur.

Bakteriler dünyaya yerleşen ilk mikroplar olmakla birlikte tek değiller. Sıtmaya neden olan plazmodyum dahil tekhücreli protozoanlar muhtemelen ilk ve en basit hayvansal yaşamdı; mikropların en küçüğü virüsler de milyonlarca yıl önce evrimleşmişlerdi. Virüsler çeşitlenerek bakteriler dahil bütün canlıları enfekte ettiler, ama tam olarak nasıl ve ne zaman ortaya çıktıkları bilinmiyor. Virüslerin genetik materyalleri ya DNA’dan ya da RNA’dan oluşur, ama çoğu en fazla 200 protein kodlayabilir ve kendi başına hayatta kalamaz. Yani virüsler belli koşullara ihtiyaç duyan parazitlerdir ve ancak konakçılarının hücrelerini sabote ettikten sonra canlanırlar. İçine girdikten sonra hücreyi bir virüs üretim fabrikasına dönüştürürler, saatler içinde daha fazla hücreyi enfekte etmeye veya kolonize edecek başka bir konakçı aramaya hazır binlerce virüs ortaya çıkar.