Kainatın yapıtaşlarını oluşturan moleküllere ve onlar arasında işgören kuvvetlere göz attığımızda, bir tercihliliğin diğer deyişle bir yöne (sağ veya sol) doğru eğilimin var olduğu görülecektir. Moleküllerin böyle bir özelliğe sahip olduğu da ilk defa 1848 yılında Louis Pasteur tarafından keşfedildi. Pasteur tartarik asidin tuzunu mikroskop altında incelerken iki tip farklı tuz kristalinin varlığını ve bunların birbirinin aynadaki aksi gibi olduğunu ortaya çıkardı. Bu iki farklı yapıdaki kristalleri ayırıp, herbirini suda çözdükten sonra, herbir eriyiği beyaz ışığa maruz bıraktı. Müşahedesi ise oldukça ilginçti. Çözeltinin birisi polarize ışığı, saatin ibrelerinin çalıştığı istikamette döndürürken; diğer çözelti de ışığı ters istikamette döndürüyordu. Bu gözlem ise daha sonra kainatın her seviyesinde gözlenecek olan sağ-sol asimetrisini ve bunlardan sadece birinin tercih edildiğini ortaya çıkaracaktı. Diğer deyişle, kainatın simetri özelliği gösteren ve çiftler halinde yaratılmış yapı taşlarınaan sağ veya sola temayüllerinden biri (Kiraliti) tercih edilerek, Yaratıcı'nın külli iradesini gösterircesine kainatın simetrisi içindeki asimetrik yapılar bir bir ortaya çıkarılmaktadır.
Nasıl insanların sağı-solu ve sağ ve sol elini kullananları var ise; tabiattaki moleküllerin veya maddelerin de sağı ve solu vardır. Ayna görüntülerinin farklı olması ve bu farklılıkların moleküllerin inşaasında tercih edilip kullanılmasına "Kiral" adı verilir. Civata ve somunun nasıl sağa ve sola dönen kıvrımları var ve bu fonksiyon açısından önemli ise; moleküllerin de sağa veya sola kıvrım (dönme) yapmaları onların iş görmelerine yardımcı olur. Ayna görüntüleri asıllarının kopyası olan küre ve üçgen gibi cisimlerde, kiral yapı görülmez.
DÖRT TEMEL KUVVETTE ASİMETRİ VEYA TERCİHLİLİK
Kâinattaki bütün temel elementlerin tanecikleri dört kuvvetin tesiri altındadır. Bunlar sırasıyla: Çekim kuvveti, elektromanyetik kuvvet, nükleer kuvvet, zayıf nükleer kuvvettir. 1957 yılına kadar, bu temel kuvvetlerin simetri gösterdiği düşünülüyordu. Ancak, 1957 yılında zayıf nükleer kuvvetin bu kuvvet dengesini (simetrisi) korumadığı ortaya çıkarıldı. Bu ifadeyle ne demek istediğimizi biraz açalım; Zayıf nükleer kuvvet, elektromanyetik kuvvetten 1000 defa, nükleer kuvvetten de 100.000 defa daha az güce sahiptir. Zayıf kuvvetin en bariz tesiri, radyoaktif bozunmalarda Beta ışınlarını üretmesidir. Beta ışınları; yüksek enerji taşıyan elektronlar ve kendilerinin antimadde ikizleri olan pozitronlardan (antielektron) müteşekkildir. Beta ışınını teşkil eden elektronlar ve pozitronlar yaratılışlarından gelen bir dönme hususiyetine sahiptirler. Bunlar, kendi dönme eksenleri bovunca veva eksenlerine karşı hareket etme durumlarına göre sola veya sağa tercihli (eğilimli) yapılar olarak sınıflandırılabilmektedirler. Columbia Üniversitesi'nden Chien-Shiung Wu, 1957 yılında, radyoaktif bozunma sırasında çekirdekten çıkan Beta taneciklerinin kesin bir kiral simetri gösterdiklerini keşfetti. Yani sol tarafa eğilimli elektronlar, sayı bakımından sağ tarafa eğilimli elektronlardan çok fazla idi. Beta bozunması üzerine devam eden araştırmalar ayrıca nötrino ve antinötrinoların keşfedilmesine sebep oldu. Nötrino ve antinötrinolar, Beta bozunumunda açığa çıkan elektriki bakımdan nötr olan ve daima ışık hızında hareket eden yapılardır. Elektrona benzer şekilde, radyoaktif maddeden salınan antinötrino, bir dönme hızına sahiptir, elektrondan farklı olarak da sadece sağa eğilimli bir yapıdadır. Şu âna kadar hiç kimse, niçin en küçük atom altı parçacıklarında bile bu kiral simetrinin var olduğunu ne bilebilmekte ne de izah edebilmektedir. Radyoaktif antimadde, sağa eğilimli pozitronları (anti elektron) ve sadece sola eğilimli nötrinoları aşırı miktarda yayar. Dolayısıyla sağa eğilimli pozitronlar ve sola eğilimli anti-nötrinolar kâinatta mevcut değildir.
Elektron veya pozitron gibi temel tanecikler dönme göstermeyip dinlenmede oldukları zaman küre şeklinde simetrik olduğundan, kiral yapı göstermezler. Dönen bir tanecik eğer dönme ekseninin herhangi bir yönünde hareket ediyorsa, o zaman, kiral hususiyet kazanır. Şayet o tanecik, hareket ederken, sağa dönüşlü (heliksli) civata gibi hareket ediyorsa, onun sağa eğilimli (sağ tercihli); sola dönüşlü (heliksli] civata gibi hareket ediyorsa, o zaman da sola eğilimli (sol tercihli) olduğu söylenir.
Burada dikkati çeken husus; Sâni-i Hakîm'in mikrokainatının en temel taneciklerini de sağ ve sol olmak üzere kiral simetride yaratmış olması ve sürekli yazıp bozduğu ve yeniden inşa ettiği bu âlemin değişen ve yenilenen sayfalarında bunlardan birini (sol veya sağ) tercih ederek, külli iradesini akıl sahibi olanlara göstermesidir.
Zayıf nötür akımlar (Z kuvveti), kiral molekülün daha yüksek veya düşük enerji durumunda var olmasına sebep olmaktadır. Heliks biçiminde kiral yapıda bir molekül ve bu molekül üzerinde Z kuvvetinin iş görmediğini farzedelim: Heliks ekseninin yukarısına doğru dönerek giden bir elektron "sağ tercihli", eksenin aşağısına doğru hareket halinde olan elektron ise "sol tercihlidir." Bir molekülde, aşağı ve yukarı doğru hareket eden elektron sayısı ihtimali olarak eşit olacağından, elektronların ortalama kiral özelliği de sıfır olacaktır. Ancak atomların kiral özelliğinin sıfır olmadığı, periyodik tabloyu oluşturan elementler incelendiği zaman ortaya çıkacaktır. Elektronun spin ve orbital hareketi sonucu elementler ferromanyetik, diamanyetik ve paramanyetik özellikler kazanarak birbirlerinden farklılaşmaya başlarlar. Ancak atomların kiral özelliğinin sıfır olmadığı periyodik tabloyu oluşturan elementler incelendiği zaman ortaya çıkacaktır. Elektronun spin ve orbital hareketi sonucu elementler ferromanyetik diemanyetik ve paramanyatik özellikler kazanarak birbirlerinden farklılaşmaya başlarlar. Bununla beraber, bir moleküldeki çekirdek ve elektron arasındaki dengeyi koruyan elektromanyetik kuvvet; herbir elektronun yörüngesinin eksenini, kendi dönme eksenine ters istikamette hizalandırmaya meyillidir. Bu özellik, dönme-yörünge bağlantısı olarak adlandırılır. Sağa kıvrımlı heliks yapıdaki bir molekülde, bu bağlantı, "sola eğilimli" elektronlar üretmektedir. Sola heliks yapıdaki bir molekülde, sağa tercihli elektron hakimiyeti vardır. Sonuç olarak da, moleküllerin, kiral özellikleri bakımından tarklılaşan bölgeleri vardır.
CANLILARDA ASİMETRİK YAPILAR
Tercihliliğin delili olan bu kiral özellik, en açık şekilde canlılar üzerinde görülmektedir. Meselâ, insan ve hayvanların çoğu tamamen simetriye dayalı asimetrik bir yapıda yaratılmıştır. Kalp sol tarafta yeralırken, karaciğer ise vücudun sağ tarafına yerleştirilmiştir. Mantık planında sebebini bilemediğimiz bir başka şey de, genelde sağ elin sol ele olan hakimiyeti ve üstünlüğüdür. Niçin insanlar genelde sağ elini kullanırlar? Sebepler açısından ihtimaliyet prensiplerine göre; sağ ve sol elini kullanan insanların nisbetinin eşit olması gerekirdi.
Helezonik bir yapıya sahip deniz kabukluları, sağa veya sola sıkılan bir civatanın kıvrımlarına benzemektedirler. Ekvator bölgesinin her iki tarafında da bu kabuklular, sağa kıvrımlıdırlar. Çok nadir olarak sola kıvrımlı olanlarını bulmak mümkündür. Ama istisnalar kaideyi bozmadığından, genelde sağ tarafın üstünlüğü vardır. Sağ ve sol üstünlüğü canlı türlerine bağlı olarak da değişebilmektedir. İnsanlarda sağın sola üstünlüğü bahismevzu iken, Atlantik sahillerinde yaşayan bir cins deniz salyangozunda sola kıvrımlılık hakimdir. Küba ağaç salyangozunda (Liquus poeyanus) sağa ve sola kıvrımlılık eşit sayıdadır.
Bitkilerde de simetriye dayalı asimetrik yapılar görülür. Sarmaşıklardan çadır çiçeği veya boru çiçeği denen bitki; sağa doğru kıvrılarak heliks oluştururken, hanımeli bitkisi de, sola doğru heliks meydana getirmektedir.
Belirli bir yöne kıvrımlı helezonik yapılara, bakterilerde de rastlanmıştır. 1970'lerden beri "Bacillus subtilis" üzerinde araştırma yapan Arizona Üniversitesinden N. H. M. Mendelson, normalde sağa doğru spiral bir yapı oluşturan bu bakterinin yüksek ısıda; sola doğru spiral yapı oluşturduğunu gözlemiştir.
Moleküllerde görülen kiral özelliği, kimyacılar; L- enantiomerik (sol) ve D- enantiomerik (sağ) diye ikiye ayırmışlardır. Canlılarda genetik bilgiyi kodlayan nükleik asidlerin yapısında da kiral özellik gösteren D- formundaki şekerler kullanılır. Tabiattaki 100'ü aşkın aminoasid içerisinden sadece L- formundaki 20 aminoasit. canlıların yapıtaşı olan proteinlerin sentezinde kullanılır. Giysin hariç bütün canlılarda bulunan aminoasitler L- formundadır. Temel yapısı proteinlerden ibaret olan biyolojik katalizörlerdir. Enzimlerin katalizör kabiliyetleri üç boyutlu aktif yapıların doğru şekillenmesine bağlıdır. Aktif yapının oluşmasında da L-formundaki aminoasitler anahtar rolü oynarlar. L ve D-aminoasitlerinden oluşan sentetik aminoasit zincirleri; katalik işlemleri kolaylaştırıcı yapı kazanmamakta ve heliks formuna dönüşememektedir. İnsan vücudunu oluşturan anahtar moleküllerin (DNA ve proteinler) kiral yapıda olmasından dolayı, insanlar farklı aminoasit veya şeker enanliomerlerine karşı çok duyarlıdırlar. Böyle bir duyarlılığa Thalidomide isimli bir ilacın (hamilelik dönemindeki kusmalara ve bulantılara karşı tedavi edici olarak kullanılır) 1963'de sebep olduğu korkunç derecedeki anormal doğumlar örnek olarak verilebilir. Thalidomide ilacı, insan vücudunda kullanılmayan bir enantiomer yapı (moleküllerin sağ veya sol tercihliliği) ihtiva etmektedir. Bundan dolayı, günümüzde ilaç sanayii, enantiomerlerin ayırt edilmesine çok daha fazla önem vermektedir. Enantiomerik hassasiyet gösteren diğer bir bileşik de limonen olup limonda, portakalda ve kokularda bulunan bir kimyevi bileşiktir. İnsan limonenin farklı iki enantiomerini koklayarak ayırt edebilir. Bir enantiomer, limon gibi kokarken, diğeri portakal gibi kokar.
Bütün nükleik asitler D- enantiomeri taşıyan 5 karbonlu riboz veya deoksiriboz (şeker) ihtiva eder. Yapılarındaki D- formundaki şekerler dolayısıyla sağa kıvrımlı heliks yapı oluşturabilmektedirler. Nükleik asitlerin doğru kopyalanması, L-aminoasidlerinden yapılı proteinlerin fonksiyonuna bağlıdır. Londra Üniv. İmperial College'den S. F. Mason ve G. E. Tranter, aminoasitlerin L ve D yapıları arasında bir enerji farkı olduğunu göstermişlerdir. Bu da L aminoasitlerinin D aminoasitierinden daha düşük enerjiye sahip olmasıdır.
İstatistikî mekanik bize, herhangi bir denge durumunda, düşük enerjili yapıların yüksek enerjili yapılara kıyasen daha bol miktarda bulunabileceğini söyler. Fakat Mason ve Tranter, laboratuvar şartlarında L ve D aminoasit oluşum nisbetlerinin yaklaşık aynı olduğunu ve sadece 1017de bir ihtimalle, L aminoasit oluşumunun D aminoasit oluşumuna baskın gelebileceğini bulmuşlardır. İnsanı düşünmeye ve hayrete sevkeden nokta ise, niçin canlılarda sadece L aminoasitler kullanılmakta ve hücredeki akılsız, şuursuz moleküller, L ve D aminoasitlerini nasıl ayırt edebilmektedir? Bu sorular,
19501i yıllarda Millerin yaptığı ve deney tüpünde ilk atmosfer şartlarını taklid ederek, bazı organik moleküllerin oluştuğunu göstermesinin ardından spekülasyonlarla tamamlanarak ilmî bir gerçekmiş gibi anlatılan "Hayatın başlangıcı ve koesarvat protein çorbaları" hikayelerinin gerçek yüzünü ve çıkmazlarını ortaya koymaktadır. Laboratuvar şartlarında L ve D aminoasitler için aynı olan kimyevi reaksiyonlardan, nasıl oluyor da, hiçbir kimyevi üstünlüğü bulunmayan ama sadece kiral özelliğe sahip L aminoasit yapılarının seçilip kullanıldığı biomoleküler, bir tercih edici olmaksızın seçilebilmiş ve devamlı canlı sistemlerde kullanılmaktadır?
Laboratuvar deneylerinde, sadece L-aminoasitlerinden ve D aminoasitlerinden ve hem D hem de L aminoasitlerinden yapılmış değişik polipeptit zincirlerinden, sadece L aminoasitten oluşmuş polipeptit zincirinin, uygun heliks oluşturabildiği gözlenmiştir. Bu da tesadüflere dayalı olan evrim fikrinin çıkmazlarını bir kat daha artırmaktadır. Biomolekülerdeki bu tercihli asimetrik özellik (L aminoasitleri ile D şekerlerinin kasti seçimi) hayatın ilk başlangıcında tek hücrenin kendiliğinden oluşumunu daha da imkansızlaştırmıştır. Kimyevî evrimden biyolojik evrime geçiş sürecinde, kimyevi reaksiyon açısından hiçbir fark bulunmayan L ve D enantiomerler arasından neye göre sadece aminoasitlerde L veya şekerlerde D formu seçilmiştir? Bazı evrimciler, bu konuda iyice şaşkınlığa uğrayarak, ilk hücrenin tesadüfen L-aminoasitlerinden veya L-D aminoasit karışımlarından oluşabileceğine bile inanmak zorunda kalmışlardır. Kainatta doğrudan doğruya bir tercih Edicinin ve Külli İradenin belli bir gayeye yönelik olarak iş gördüğünü gözler önüne seren bu "Kiral simetri" özelliği, mekanistik ve pozitivistik bilim anlayışını kabul eden bilim çevrelerince bugün tatmin edici izahları bulunmayan bir bilmecedir.
Kaynak:
Scientific American, Ocak 1990
***
Dr. Selim ÇALDIRANLI
***
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder