Yaşam için gereken koşullar

Bir dünyayı yaşanabilir olarak gözönüne alıp alamayacağımız kısmen neyin ya da kimin yaşayacağına bağlıdır. Eğer sadece örneğin bitkiler için uygun koşullarla ilgileniyorsak farklı gereklilikler ortaya çıkar. Dünya üzerinde yaşam, metazoa (çok hücreli hayvanlar) ortaya çıkmadan önceki yaklaşık 3 milyar yıl boyunca vardı. Hayvanlar, bitkiler ve mantarlar çok hücreli, ökaryotik organizmalardır. Ökaryotlar iyi düzenlenmiş çekirdekli ve karakteristik içyapılara sahip hücrelerdir. Dünya üzerindeki çoğu çok hücreli yaşam ökaryotiktir. Bununla beraber, tek hücreli pek çok ökaryot da vardır. Yer üzerindeki yaşam için ökaryotlara ek olarak gözönüne alınan iki geniş sınıf daha vardır: bakteriler ve archaea (bunlar prokaryot adı verilen çekirdeği olmayan hücreler grubuna dahildir. Prokaryotlar tek ya da çok hücreli olabilir).

En eski fosil kayıtları yaklaşık 3.5 milyar yıla kadar uzanır ve bir bakteri türüne aittir. Dünya, atmosferde serbest oksijen miktarı artana kadar ökaryotlar için yaşanabilir değildi yani 2 milyar yıl öncesine kadar. Bol miktarda serbest oksijen içeren dünya atmosferi oluşması için fotosentez yapan bakterilerle oksijen üretimine ve büyük miktarlarda organik karbon birikmelerine gereksinim vardır. Bu yüzden ökaryotik organizmaların benzerleri daha hızlı bir şekilde ortaya
çıkarlar. Sonuç olarak, belli bir zamanda pek çok dünya metazoadan ziyade tek hücreli canlıların evi olacaktır. “Yaşanabilirlik” için geniş anlamda en kullanışlı
tanım bu yüzden en basit organizmalara uygun bir yaşam olacaktır.

Fakat yaşamı, yaşam olmama durumundan nasıl ayırtedeceğiz?

1960’larda uzay çağının başlangıcında çeşitli tekniklerle yaşamın uzaktan nasıl keşfedilebileceğine ilişkin pek çok tartışma yapıldı. 21. yy’ın başında
“bildiğimiz gibi yaşama” ilişkin tartışmalar hala aynı temel gereksinimler üzerine yapılıyor: serbest enerji kaynağı, karbon kaynağı ve sıvı su. Bildiğimiz gibi yaşamın olmazsa olmazı, bulunması en zor görünen gerekliliği, sıvı sudur.

Peki neden su?

Yaşam neden suya bu kadar bağımlıdır? Hücre boyutundaki yaşam kimyasal tepkimelerin ortaya çıkabildiği, moleküllerin çözülebildiği bir iç ortama gereksinim duyar. Çözünerek hidrojen oluşturma yeteneğinden dolayı su, “evrensel çözücü” olarak adlandırılır. Diğer iyi bir çözücü sıvı amonyaktır ve suyun donmuş olduğu ama amonyağın sıvı olarak bulunabildiği çok soğuk dünyalarda, amonyak dünya üzerinde suyun oynadığı rolü oynayabilir. Bununla birlikte, çözücü
olarak amonyak kullanan bir biyokimya, dünyadaki benzerinden çok daha yavaş bir şekilde ilerleyecektir.

Su, üç boyutlu enzim biçimleri üzerine etkileri nedeniyle dünya yaşamı için temeldir. Enzimler kimyasal tepkimelere katalizör olan proteinlerdir. Tüm proteinler gibi aminoasitlerin bağlanmasıyla yapılırlar. Enzimleri meydana getiren farklı aminoasitler kendilerini çevreleyen su molekülleri tarafından etkilenir.

Sonuç olarak sıvı su çok önemli global etkilere sahiptir. Örneğin, su oldukça yüksek özgül ısıya sahiptir, böylece okyanuslar iklimi düzenleyici bir etkiye sahiptir. Yüzen buz parçaları, göller ve okyanuslar yukarıdan aşağı doğru donarlar ve böylece her yıl buzlar çözülebilir (yeri gelmişken ek bir not: katı amonyak, sıvı amonyak üzerinde yüzemez). Bu global etkiler, şüphe yok ki bizim gibi suyla kaplı bir gezegende evrimleşmiş(!) olan canlılar için hoşnut edicidir.

(!): Günümüzde bilim dünyasında canlının oluşumu ve gelişimi evrim teorisiyle açıklanabildiği için 'evrimleşmek' kelimesini kullanıyorum. Kanımca evrim teorisi yaşam formlarının gelişimini, değişimini açıklayabiliyor olsa da yaşamın başlangıcı konusunda bize net bilgi veremiyor.

Kimyadan gelen kanıtlar sıvı suyun yaşam için temel olduğu görüşünü desteklemek için bize cesaret verir. Whewell (1833) ortamın yaşanabilirliği ile donmakta olan suyun anormal bir şekilde genişlemesi arasında bağlantı kurmuştu. Henderson (1913) yaşamı, suyun anormal özellikleri ile ilişkilendiren
pek çok örnekle beraber, karbon için de benzeri kanıtlar sunmuştur. Yaşam için suyun ve karbonun gerekliliğine ait kanıtlar Henderson zamanından beri daha güçlü olmaya başlamıştır.

Sıvı halde bulunan su, yaşanabilirlik için olmazsa olmaz koşul gibi görünmektedir. Sıvı su, yaşamın oluşması ve gelişmesi için en iyi çözelti maddesi
olarak dikkat çekmektedir. Suyun bir çözücü olarak en önemli özellikleri: büyük dipol moment, hidrojen bağları oluşturabilecek yetenekte olması, makro
molekülleri dengelemesi, sudan kaçan - suyu seven molekülleri yönlendirebilmesi, vs. Su gökadamızda bol bulunan bir bileşiktir, öyle ki soğuk moleküler
bulutlardan sıcak yıldız atmosferlerine kadar değişik koşullarda bulunabilir. Su, geniş bir sıcaklık ve basınç aralığında sıvı olarak bulunabilen bir elementtir ve
polar ve non-polar bir çözücüdür. Bu özellikler, kararlı biyomoleküler ve hücresel yapıların korunması için temeldir ve ayrıca suda yaşama yeteneğine
sahip çok sayıda organizma vardır.

Bazı yaşam biçimleri (ör: sporlar), su olmadan da uzun dönemler boyunca hayatta kalabilirler, fakat hiç bir yaşam biçimi sıvı su olmadan, ne metabolik faaliyetini sürdürebilir ne de üreyebilir!

Bildiğimiz türden karbon-bazlı yaşam dışında veya su dışında çözücü kullanan yaşam biçimleri de mümkündür. Biyologların büyük bir kısmı ve Shapley gibi astronomlar, su içeren gezegenlerde yaşam aranmasının iyi bir başlangıç olabileceği fikrini kabul etmiştir.

Yaşanabilirlik için bildiğimiz temel gereksinimler şu temel faktörlerle sınırlanmıştır:
- Bir gökcisminin, yaşamın kökeni için gereken yapı taşlarından yeterince biriktirebileceği belli bir zaman aralığı,
- Bu yapı taşlarıyla etkileşecek sıvı su,
- Gökcismi üzerinde, yaşamın gelişmesi için gerekli zaman aralığı boyunca, suyun sıvı olarak var olmasına olanak verecek iç ve dış çevre koşulları.