Doğanın Güçleri

Adaptasyon, beraberinde moleküler düzeyde bir Darvinizm mi getiriyor?

Le Chatelier’in ilkesi ne anlatması ne de anlaşılması zor bir ilkedir. Ancak, doğru kelimeleri bulmak yine de biraz zor gibi. Genellikle şu şekilde ifade edilmektedir: “Dinamik bir denge, koşulları değiştirilmek suretiyle bozulursa; denge konumu, bu etkiyi azaltacak şekilde tepki verir.” Ancak sanki burada açık bir amaç söz konusu: sistem dengeyi korumaya kararlı.

Bazen Le Chatelier ilkesi, fizyolojideki dengeleşim (homeostaz) ile eş tutulur: değişken bir çevrede kararlı halin korunması. pH ayarlama gibi bazı dengeleşimler, gerçekten de Le Chatelier’in prensibi ile tanımlanan kimyasal denge değişimini içerir. Kafa karıştırıcı şey, biyolojik dengeleşimin de bir hayatta kalma mekanizması olması ve bu nedenle Darvinci adaptasyonla bağlantılı olmasıdır. Örneğin; ter bezlerini zaman içinde geliştirdik, ancak terleme yoluyla vücut sıcaklığının düzenlenmesi tamamen fiziksel kanunlarla açıklanabilir.

Buradan anlaşılan, ‘çevreye adaptasyon’un birden fazla anlamı olduğudur. Kendi kendini tekrarlayan sistemlerde doğal seleksiyonla açıklanan olaylar ya da fizikokimyasal ilkelere bağlı olarak dalgalanan çevre koşullarına anlık tepki ile açıklanan durumlar; aslında, sistemlerin nasıl rahat edeceklerse ona göre kademeli olarak  çevreye sağladıkları uyum anlamına gelebilir. Bu iki süreç birbiriyle etkileşim halindedir, ancak birileri, zamanında, bu süreçleri birbirinden ayrı tutabileceğimizi düşünmüş olabilir. Chemistryworld yazarı Philip Ball; ABD, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü(MIT)’nden Jordan Horowitz ve Jeremy England tarafından hazırlanan makaleyi gördükten sonra, bu ayrım konusunda emin olmadığını söylüyor.

Çevresel Yöneticiler

İkili, etkileşen bir kimyasal reaksiyonlar ağının; çevresi tarafından itildiğinde (zorlandığında), dengeden çok uzakta nasıl kararlı durumlara ulaşabildiğini açıklıyor. İlk bakışta, yazılanlar, zaten bilinen ve kulak aşinalığı olan şeylermiş gibi gelebilir; fakat Horowitz ve England, çevresi tarafından zorlanan bu tip bir kimyasal sistemin, uyum sağlayabilmek için çevreye özgü bir hale bürünebileceğini gösteriyor.

Bu, en iyi, Darwin’in   türlerin kökeni adlı çalışmasının en ünlü senaryolarından biri ile karşılaştırılarak açıklanabilir: Ağaçlarda birçok sulu yaprak vardır, ancak sadece olağanüstü boylara sahip canlılar onlara ulaşabilir. Öyleyse, nüfusun kademeli olarak uzun bir türe dönüşmesini bekliyorsunuz: zürafanın uzun boynu gibi.  Bu, avantajlı karakteristik özelliklerin kalıtımını baz olan, klasik Darvinci evrim.

Şimdi ise aynı senaryoyu kimyasallar için düşünelim. Bir grup kimyasal reaksiyonun, enerjiyi çevreden potansiyel olarak toplayabildiğini ve bu enerjiyi süreç içinde gerekli bölümlere dağıtabildiğini-ancak bunu sadece, bileşenleri çok belli ve tipik olmayan bir düzendeyken yapabileceğini varsayalım. Belki de çevrede enerji açısından zengin bir molekül vardır, ancak bunu kullanabilmek için doğru altyapıya sahip olmanız gerekir. Horowitz ve England’ın kimyasal ağları, bu adapte edilmiş dizilimlere(konfigürasyonlara) doğru gidecek yolu kendileri buluyorlar – ancak zürafa örneğinden farklı olarak, bu yolları oluşturmak için tekrarlama ve seçilim döngüsü söz konusu değil. Uyarlanmış hale giden yolu, sadece dinamik olarak buluyorlar: zorlayıcı kuvvet, uzaydaki dizilimlerini belirli bir yönde etkiliyor.

Dengenin Bozulması

Nasıl oluyor?  İki araştırmacı, rastgele seçilmiş hız sabitleri ile birinci, ikinci ve üçüncü derece süreçleri içeren (AB, A + BC + D ve benzeri) kimyasal reaksiyonların gelişigüzel “kablolu” bir ağını taklit ediyor.  Zorlayıcı kuvvet, daha sonra; mesela A → B oranı, B → A’nın oranından daha hızlı olacak şekilde ayarlanarak modellenebiliyor. Böylelikle sisteme, sanki simetriyi bozan birtakım ‘teşvikler’ olduğu iması veriliyor.

Sürüklenen sürecin, sistemin termal denge için dinlenme eğilimine karşı koymasını, yalnızca böyle zorlayıcı bir kuvvetin devam eden varlığı sağlar. Ancak, bu zorlayıcı kuvvet; yalnızca ağın nadir bir dizilim şekli için kullanılabiliyorsa, tepkime sistemi, o tipik olmayan kararlı haline kitlenecektir – dengeyi bertaraf etmek için yeterli enerjiye sahip olan tek hal budur. Başka bir deyişle, ağ, sunulan kaynaklardan istifade etmek için çevresine hassas bir şekilde uyarlanır.

Şans eseri böyle bir sisteme denk geldiğinizi düşünün. Sistemin, bu bahsettiğimiz kaynakların avantajından yararlanmak için adapte olduğunu söylememiz yanlış mı olurdu?  Adaptasyondan, işlevsel terimler bazında konuşma eğiliminde olmaz mıydık?

Tabii ki, evrim biyolojisinde her zaman yaptığımız şey tam da bu: Darvinci adaptasyondan, işlevsel açıdan bahsetmek. Doğruyu söylemek gerekirse, bu biraz kolaycılık olabilir – Zürafanın uzun boynunun tam olarak ne işlevde olduğu konusunda tartışmalar devam ediyor, ya da zebranın çizgileri bir zamanlar kamuflaj olarak kabul ediliyordu.  Ancak buradaki nokta, seçilimin değil, açık fiziksel yasaların kendilerinin, uyarlanır işlev gibi görünen şeyler yaratmalarıdır.

Bu, yaşamda böyle şeylerin doğal seçilimin yerini aldığını söylemek demek değildir. Sonuçta, tekrarlama ile aktarılan miras ve rastlantısal mutasyon denklemin bir parçası olduğunda, Darvinci evrim kesinlikle devreye girecektir.  Ancak, Horowitz ve England, karmaşık bir sistemde bir olay gerçekleştikten sonra ortaya çıkan özel zorlukların ‘çözüm’ü için, neden konunun basitçe işlevselliğe dayandırılmaması gerektiğine dair ihtiyati bir hikâye sunuyorlar.  Aynı şekilde bu hikâye, hayatın hem başlangıç ​​aşamasında hem de günümüzde kullanabildiği cansız ‘ekipmanları’nın, hayal edebileceğimizden çok daha esnek olduğunu gösteriyor.

Kaynak: chemistryworld.com