Hayatın İmkansızlığı - George M. Whitesides
Hayat nasıl başladı?
Ben (ve çoğu bilim insanı) "Kazadan dolayı" yanıtını verirdim. Yaşamın ilk ortaya çıktığı dünya -prebiyotik dünya- pek de yaşanılmaz bir yerdi: fırtınalar ve volkanlar tarafından harap edilmiş, şu anda bildiğimizden çok daha yakın olan bir ayın çekimiyle burkulmuş, hâlâ kozmik etkilerle hırpalanmış şiddetli bir yer. Yüzeyinde ve okyanuslarında, bazıları yeryüzünde meydana gelen süreçlerde oluşan, bazıları uzaydan gelen yağışlarla ithal edilen sayısız organik bileşik vardı. Bu kargaşa ve moleküller evreninden, bir şekilde, kimyasal süreçlerin küçük bir alt kümesi ortaya çıktı ve kazara kopyalandı ve böylece ilk hücrelere dönüşen şeye doğru tökezledi. Böylesine kaotik bir molekül karışımı nasıl hücreler oluşturmuş olabilir? Düzen genellikle düzensizliğe doğru bozulur: Yaşama götüren izler neden ters yöne işaret eder?
Yaşamın kökeni, varoluşun doğasıyla ilgili büyük soruların en büyüklerinden biridir. Köken genellikle şu büyük sorularda ortaya çıkar: evrenin kökeni, maddenin kökeni, yaşamın kökeni, duyarlılığın kökeni. Biz bilim adamları ve bilim insanı olmayanlar gibi bu tür “kökenler”le ilgili sıkıntılarımız var –ilk olaylar olduğunda orada izlemiyorduk, onları asla tekrarlayamayız ve o ilk olaylar gerçekleştiğinde aslında hiçbir “köken” yoktu. Biz." Bir gün hayatı fiziksel terimlerle tanımlayabileceğimize inanıyorum - yani, kabul edilen bilimsel yasaya ve bilimsel teoriye dayalı olarak, bilimsel yöntemi kullanarak hayatı moleküler ayrıntılarda tatmin edici bir şekilde rasyonelleştireceğiz. Ancak bunun nasıl yapılacağını kesinlikle bilmiyoruz.
Organize canlı hücrelerin düzensiz molekül karışımlarından nasıl ortaya çıktığını anlamak büyüleyici, baştan çıkarıcı bir şekilde zor bir problemdir - şimdi anladığımız gibi o kadar zor ki, bilimin bunun nasıl olabileceğine dair iyi formüle edilmiş, test edilebilir hipotezleri bile yok, sadece tahminler ve sezgiler. Bu problem en dikkatli şekilde düşünülmeyi hak ediyor. Çözümü bize kökenlerimizi anlatacak ve düzensizliğin nasıl kendiliğinden düzen haline gelebileceğini anlatacaktır. Aynı zamanda, mevcut bilimin birçok etkileşimli parçadan oluşan sistemleri anlama yeteneğini de test edecektir.
Hayat nasıl başladı sorusuna cevap vermeye çalışmadan önce, aslında cevaplamaya çalıştığımız sorunun ne olduğunu düşünmeliyiz: Kökenlerini anlamaya çalıştığımız “hayat” nedir? Yaşamın en basit somut örneği olan bir hücrenin, kökenine kadar geri gitmemizi sağlayabilecek özellikleri nelerdir? Bir "köken" nasıl tanınır? Bir dizi molekül ve bu molekülleri birbirine dönüştüren süreçler ne zaman “canlı olmayan” ile “canlı” arasındaki çizgiyi keser? Peki bilimin bu sorunu çözmek için kullanacağı araç –“bilimsel yöntem”– nedir?
Bilim yapmak için çok yararlı ve oldukça güvenilir bir strateji olan bilimsel yöntemle başlayalım. Bazen yavaş ilerlemiş gibi görünse de, bilimsel yöntem, ayrıntılara gösterilen özenle şaşırtıcı derecede zor ve karmaşık sorunları birbirinden ayırabilir. Kesin olarak tekrarlanabilir ampirik gözlemlerle başlar: “İşler aşağı düşer, yukarı değil.” "Farklı sıcaklıklardaki iki nesne, temas ettirildiğinde aynı sıcaklığa ulaşır." "Hidrojen atomları yalnızca belirli frekanslara sahip ışığı emer." Bilimsel yöntem, bu gözlemleri “fiziksel yasalar” olarak kodlar ve nicelendirir, bu yasalara dayalı teoriler (Newton mekaniği, termodinamik, kuantum mekaniği) oluşturur ve ardından yeni gözlemleri veya hipotezleri bu teorilerle uyumlulukları açısından test eder. Bu teorilere dayanarak bilim, fiziksel dünyayı rasyonelleştirir ve daha önce gözlemlenmeyen yönleri tahmin eder. Bilimsel yöntemin aracı, bilimin gözlemleri teori haline getirmek ve teoriyi tahmine dönüştürmek için kullandığı değirmen taşları ve fırındır.
Bilimsel yöntem, mevcut hipotezlerle bağdaşmayan gözlemleri belirlediğinde en titiz şekilde çalışır. Yeni bir gözlemle karşı karşıya kalan bilim adamları, bunu açıklayabilecek tüm hipotezleri listeler ve ardından kabul edilen fizik kanunu ile uyumsuz olanları bir kenara atar. Uyumsuz olarak atılmayan hipotezler olasılıklar olarak kalır. Sadece bir tane kalırsa, teoriye terfi eder. Tüm hipotezleri çürütmek mümkün değilse ancak bir tanesi mümkün değilse, uyumluluğun kanıttan daha zayıf olduğunu kabul ederek teori ile uyumluluk göstermeye geri dönebiliriz. Bilimde “Bence . . ” ve inanıyorum . . ” eşanlamlılar olarak, her ikisi de “. . . bilinen fiziksel yasaya dayalıdır.” Başka bir deyişle, "Bu teori şu anda bildiğimiz tüm gözlemleri barındırıyor."
Peki, hayat nedir? Neye benzediğini ve ne yaptığını tanımlayabiliriz, ama nasıl çalıştığını değil (çoğu çok daha basit sistemlerde bile aynı durumda: bilgisayarlar, elektrikli diş fırçaları, buzdolabı mıknatısları). Hayatın beş ana fiziksel özelliği olduğunu öne sürüyorum (diğer bilim adamları başka listeler önerebilir, ancak genel ilkeler genellikle aynı olacaktır):
1. Hayat bölümlere ayrılmıştır. Bildiğimiz tüm yaşam hücrelerde vücut bulur ve tüm hücreler, “iç”i “dış”tan ayıran sürekli, kapalı bir zara sahiptir.
2. Hayat enerji tüketen veya dengesiz. Hayat bir enerji akışı gerektirir. Canlı hücrelerdeki kimyasal ve fiziksel süreçler dengeye ulaşırsa ve hücreden enerji akışı yoksa, bildiğimiz kadarıyla hücre ölüdür (ya da en azından “canlı değildir”).
3. Hayat kendini kopyalıyor. Hücrenin en belirgin özelliği, bir ana hücrenin bölünmesiyle üretilmiş olmasıdır ve çoğu durumda onun da bölünerek yavru hücreler üretmesidir.
4. Hayat uyarlanabilir. Hücre, iç ortamını, dış ortam değiştiğinde bile çalışacak şekilde uyarlayabilir; bazı durumlarda, içini daha konforlu hale getirmek için dış ortamı bile değiştirebilir.
5. Yaşam suda oluşur. Bildiğimiz kadarıyla tüm yaşam, çoğunlukla su olan bir ortamda çözünmüş veya organize edilmiş moleküller ve tuzlardan oluşur. Suyun tüm yaşam için mi yoksa sadece bildiğimiz yaşam için mi gerekli olduğunu bilmiyoruz. Ancak şu anda hiçbir istisna tanımıyoruz: yaşam suda oluşur.
Bu görüşe göre, yaşam, suda meydana gelen ve kendisini kopyalamasını ve çevresindeki değişikliklere uyum sağlamasını sağlayan bir dizi dikkate değer özellik ile karakterize edilen, mekansal olarak farklı, oldukça organize bir kimyasal reaksiyonlar ağıdır. Böylece, hala cahil olduğumuz şeyi tanımlayabiliriz, ama daha fazlasını değil.
Hayat ne kadar dikkat çekici? Cevap: çok. Kimyasal tepkime ağlarıyla uğraşanlarımız, buna benzer bir şey bilmiyorlar. Ağı bu kadar dikkate değer kılan özelliklerinden bazılarını – ama yalnızca bazılarını – anlıyoruz. Davranışının bir anahtarı katalizdir. Esasen tüm hücresel reaksiyonların hızları – bir molekülü diğerine dönüştüren süreçler – diğer moleküller tarafından kontrol edilir (genellikle enzimler adı verilen bir protein katalizörleri sınıfı tarafından). Katalizörler (bir anlamda) kimyasal bir tesisteki valflere benzerler (bir anlamda hücre ne demektir): bir tür molekülün diğerine dönüşme hızını, bir valf, sıvının bir borudan akma hızını kontrol eder. Katalizörlerin – valflerin – kendilerinin ürettikleri moleküller tarafından kontrol edildiği anlaşıldığında, ağın karmaşıklığı netleşir: bir reaksiyonun ürünleri, başka bir reaksiyonun gerçekleşme hızını kontrol edebilir.
Bugün, hücrenin davranışının birçok yönünü ve ağın birçok parçasını anlıyoruz, ancak hepsinin nasıl bir araya geldiğini bilmiyoruz. Özellikle yaşamın ve onu oluşturan ağların kararlılığını anlamıyoruz. Diğer çok karmaşık ağlarla (örneğin küresel iklim, hava trafik kontrol sistemleri, borsa) deneyimimiz, bunların şaşırtıcı derecede istikrarsız ve kendine özgü olmalarıdır. Ancak bu ve benzeri ağlardan farklı olarak, yaşam istikrarlıdır – dikkate değer ölçüde şiddetli dış sarsıntılara ve şoklara dayanabilir veya bunlara uyum sağlayabilir; ve kararlılığı iklimin kararsızlığından bile daha kafa karıştırıcı. Basit birleştirilmiş kimyasal reaksiyon setlerini bile anlamakta yeterince zorlanıyoruz. Ve şu anda, en basit hücreyi oluşturan tepkimeler ağını nasıl anlayacağımıza (ve kesinlikle nasıl kuracağımıza) dair hiçbir fikrimiz yok.
Yani, en azından şimdilik, hücre onu anlama yeteneğimizin ötesinde. Bununla birlikte, yaşamın doğası üzerinde çalışan insan topluluğu, yaşamı salt fiziksel terimlerle anlamanın zor olsa da, üstesinden gelinebilir bir sorun olduğuna dair büyük (ve muhtemelen garantili) bir güvene sahiptir. Bu güven, iki gerçek tarafından muazzam şekilde desteklenmektedir.
İlk olarak, özellikle farklı yaşam çeşitleri, özellikle farklı yaşam hücresi tipleri ile çevriliyiz; Böylece farklı yaşam biçimlerinin birçok örneğine sahibiz. Biz kendimiz, bu hücrelerin hiyerarşik organizasyonunun eklenen karmaşıklıkları olan hücre toplulukları, dokuların dokularına, organlara ve organizmaların "biz" organizmalarına girdik.
İkincisi, modern moleküler biyolojinin araçları bize, hücrelerin bizim kurcalamamıza nasıl tepki verdiklerini görmek için hücrelerin moleküler bileşenlerini inceleme, değiştirme, yapısını bozma ve yeniden yapılandırma konusunda şaşırtıcı bir yetenek verdi. En basit hücreler (ilkel hücre içi parazit Mycoplasma genitalium'unkiler gibi) binden az proteine sahip görünüyor. Bu sayıda katalizör hala çok karmaşıktır ve henüz böyle karmaşık bir tepkimeler ağını anlamak için hiçbir kavramsal araca sahip değiliz. Ancak bu karmaşıklık düzeyi, prensipte, bizim anlayışımızın ulaşamayacağı kadar uzak görünmüyor. Binlerce proteinden (katalizörler) oluşan hücresiz ağ. ve zarlardan geçişi algılayan, işaret eden ve kontrol eden moleküller; yapısal iskelet görevi görür; ve daha birçok işlevi yerine getirmek) ürettikleri bileşikler aracılığıyla gruplar halinde birbirleriyle konuşmak, çözebileceğimiz bir şey gibi görünüyor. Kendilerine “sistem biyologları” diyenler elbette ki yapacağımıza inanıyor. Yine de, bilim insanlarının yaşamın moleküler temelini anlamaya çalışırken izledikleri yol, yaratıcılıklarını test edecek ve dayanıklılıklarını zorlayacaktır:
ilk olarak, ağların parçalarını olabildiğince kapsamlı bir şekilde anlamak; sonra, belki bir hücrenin bilgisayar modelini tasarlamak; ve nihayetinde, uzak bir gelecekte, şu anda bildiğimiz hücrelerde bulunanlardan tamamen farklı bir dizi reaksiyon tasarlayarak bu model tarafından önerilen ilkelerin doğruluğunu doğrulamak.
Bir Bach fügünü analiz etmek bir şeydir; Birini oynamak ya da bir tane yazmak ya da "müzik" olarak adlandırdığımız insanlar arasındaki iletişim türünü yaratması oldukça farklı bir şeydir. Biz güvenle inançlı bir şekilde inanıyorum, sonunda hayatın fügüsünü analiz ettim - hücredeki metabolik işlemlerin etkileşimi - bölgeselleştirilmiş, adaptif olmayan kimyasal reaksiyonlar ağı olarak, şaşırtıcı şekilde, aynı, farklı, ayrı ağlara tekrar tekrar çoğaltır. Bu çok zor bir iş ama biz insanların başarabileceği bir iş. Ama hücre nereden geldi? Bu harika, şaşırtıcı derecede karmaşık sistem nasıl ortaya çıktı? Biz bilmiyoruz. Hücresel yaşamın işleyişini bugün gözlemlediğimiz şekliyle anlamak çok zorsa, geçmişte nasıl ortaya çıkmış olabileceğini anlamak daha da zordur.
Geniş bir geçmişe sahip düşünceli, derinden yaratıcı insanlar, yaşamın kökeni sorusuyla büyülendiler. Bu yapbozun parçaları hakkında fikir sıkıntısı yok. Mineral yüzeylerinin süreci başlatmak için temel, biyolojik olmayan katalizörleri nasıl sağladığını ve ısı veya güneş ışığının diğer reaksiyonlara nasıl katkıda bulunduğunu biliyoruz. Metabolizmada belirli türdeki moleküllerin ve reaksiyonların neden meydana gelme eğiliminde olduğunu tahmin edebiliriz. Düşünülebilir bir prebiyotik dünyada meydana gelen herhangi bir sayıda makul doğal olayın – jeotermal menfezlerde, yıldırımlarda, çarpmalarda ve yoğun güneş ışınımı altında karmaşık kimyasal karışımlar oluşturan olaylar – ilgili kimya parçalarına nasıl katkıda bulunmuş olabileceğini anlıyoruz. Ancak hücrenin olduğunu kabul ettiğimiz tepkiler ağı kadar ince ve karmaşık bir şeyin -hem duyarlı hem de sağlam bir ağ- bu ilkel süreçlerden nasıl ortaya çıkmış olabileceğini anlamıyoruz. Milyarlarca yıl denenmesine rağmen, kimyasal bir çamur nasıl olur da kendiliğinden gül olabilir?
Yaşamın kökenine yönelik araştırmamızda iki yaklaşım kullanabiliriz: geriye doğru akıl yürütme ve ileriye doğru akıl yürütme. “Geri” bildiğimiz ve onu karakterize eden yaşamla başlar – hücreler, DNA, RNA, enzimler, membranlar, metabolitler, membran reseptörleri, kanallar ve ithalat/ihracat proteinleri – ve bir köken çıkarmaya çalışmak için daha basit ve daha basit sistemlere geri döner. Bu yaklaşım, en azından yolun bir kısmında, “tersine mühendislik” evriminde olağanüstü başarılı olmuştur; ama her zaman şu anda hayatta olan hücre türlerinin sağladığı örnekler tarafından yönlendirildi.Yine de, RNA veya RNA benzeri bir molekül ile RNA'yı katalizör olarak kullanan ve ayrıca RNA'yı ağın parçası olarak kullanan bir protein veya protein benzeri katalizörlere çeviren reaksiyonlara sahip ilkel bir hücre olduğunda evrimin ilerleyebileceğine dair çok az şüphe var gibi görünüyor.
Birkaç yüz milyonlarca yıl boyunca muazzam miktarda göl ve okyanusla birlikte birkaç yüz milyonlarca gelgit havuzu, hücresel ve organizmasal karmaşıklık üretmek için birçok fırsat sağladı. Yaşamın karmaşıklığının gelişiminin bu kısmı, en azından kavramsal olarak artık ciddi bir sorun gibi görünmüyor. Ve şimdi bizi büyüleyen anatomik ve fizyolojik yapılar - göz, kulak, böbrek, dokunaçlar, kaslar - bunların hepsi bana evrimin şaşırtıcı derecede ilginç ürünleri gibi görünüyor, ama kökenleri anlaşılmaz bir şekilde olasılık dışı olanlar değil.Eğer biz ve kalamar aynı kamera gözüne sahipsek, neden olmasın? Yeterince denemeyle, birçok kez “en iyi” çözümler ortaya çıkacaktır. Bazı yaratıklar iki ayak üzerinde, bazıları dört ayak üzerinde, bazıları ise altı ya da sekiz ayak üzerinde yürüyorsa, neden olmasın? Pek çok çözüm, evrimsel seçilimin zorluklarından sağ çıkmak için yeterince iyi çalışabilir.
“İleri” akıl yürütme çok daha problemlidir. Yaşamın doğuşu için pek çok olası yemlik – dipsiz derinliklerde sigara içenler, gelgit havuzları, kaplıcalar ve diğerleri – hayal edebilsek de ve her biri makul bir şekilde şu anda hücresel metabolizmayı oluşturan birçok reaksiyonun ilkel habercilerini üretebilse de, bizler (bence) bu basit reaksiyonların ilk ön-hücreyi yapmak için nasıl bir araya geldiği hakkında hiçbir fikrimiz yok. Daktilo başında oturan ve Shakespeare'i gagalayan maymunlar buna kıyasla çocuk oyuncağı gibi görünüyor. Örneğin, hala bilmiyoruz:
- İlk katalizörler nelerdi? Protein analogları mı, RNA analogları mı, mineraller mi yoksa şu anda hiçbir iz bulunmayan başka türler mi?
- İlk ağlar nasıl oluştu ve neden devam ettiler? Gerçekleşmiş olabilecek sayısız katalitik reaksiyon hayal edilebilir, ancak bu reaksiyonların bazılarının nasıl kendi kendini idame ettiren ağlar haline geldiği tamamen belirsizdir.
- Katalizörleri (ilkel hücrelerin RNA'sı veya öncüsü) belirleyen bilgileri depolayan süreç nasıl evrimleşmiş olabilir? RNA (veya daha genç, daha gelişmiş kuzeni DNA) ile katalizör olan proteinler, yani enzimler arasındaki bağlantı hiç de açık değildir; ikisinin birlikte nasıl geliştiği daha da az açık.
- Her hücre ortaya çıkan enerjik döngüler nasıl ortaya çıktı? Dışarıdaki hücrenin ve sodyum iyonunun içindeki potasyum iyonu neden var? Chemiosmosisin (Kemiosmoz) kökeni naber? Atpazların olağanüstü karmaşıklığı göz önüne alındığında - Membranlar arasında iyonların konsantrasyonundaki farklılıklardan kaynaklanan serbest enerjiyi kullanarak ATP üreten proteinlerin karmaşık agregaları - nasıl gelişebilirler? Açıkçası bilmiyoruz.
Hücredeki hiçbir şey, fiziksel bilimin temel yasalarını ihlal etmemektedir. İkinci termodinamik yasası, yaşamla ilgili boyutlar aralığında ortaya çıkan her şeyi tanımlayan kanun, sorunsuz uyuyabilir.Enerji akışı - şimdi (başlangıçta olması gerekmese de) güneşimizde nükleer reaksiyonlarda üretilir, güneş ışığı olarak dünya yüzeyine aktarılır, fotosentezde bitkiler tarafından emilir, glikoz ve diğer bileşikler olarak yakalanır, hücrede ara ürünleri üretmek için kullanılır Metabolizmayı mümkün kılan ve nihayetinde ısı olarak radyasyonla uzaya dağılan - açıkça yaşamı destekleyebilir. Ancak hayatın nasıl ortaya çıktığı açık değildir. O kadar imkansız görünüyor ki! En basit hücrenin karmaşıklığı anlayışımızdan kaçıyor - bildiğimiz en basit hücreden daha basit olan herhangi bir hücre, prebiyotik dünyayı kaplayan moleküler çamurda meydana gelen tesadüfi reaksiyonlar karmaşasından nasıl ortaya çıkmış olabilir? Biz (ya da en azından ben) anlamıyoruz. İmkansız değil, ama çok, çok imkansız görünüyor.
Bu olasılıksızlık, işin püf noktasıdır. Bilimsel yöntem, çok, çok sayıda zar atılmasından kaynaklanan çok olası olmayan olayların anlaşılmasını gerektiren problemlerle felce uğrayabilir. Bazen sorunun istatistiklerini anlayabiliriz; bazen yapamayız. Bir kuyruklu yıldızın dünyaya çarpma olasılığı nedir? Şimdi iyi jeolojik kayıtlarımız var. Bir yıldızın bir novaya dönüşme olasılığı ne kadardır? Çok, çok sayıda gözlemlenebilir yıldız var ve şimdi nova oluşum istatistiklerini oldukça iyi anlıyoruz.
Ancak, sıvı suyu destekleyen yüzey koşullarına sahip yeni oluşan bir gezegenin hayata yol açması ne kadar olasıdır? Şu anda elimizde hiçbir ipucu ve inandırıcı bir tahmin yolu yok. Şimdi bildiğimiz kadarıyla, cevap "olasılıkla ihtimal dışı" ile "kesinlikle kaçınılmaz" arasında bir yerdedir. Makul bir prebiyotik dünyada hücresel yaşamın kendiliğinden ortaya çıkma ihtimalini tatmin edici ve ikna edici bir şekilde hesaplayamayız.
Ne yapalım? Tüm belirgin imkansızlığı için, hayat burada (ya da belki de ömrü buraya aktarılan bazı gezegenlerde) oldu. Hayatın kökenini rasyonelleştirmek, kimyacıların muhtemelen en iyi çözebileceği bir sorundur. Hayat bir moleküler fenomendir. Alternatif evrenlerin olasılıkları ve elementlerin farklı dağılımları, diğer birçok yaşam formuyla paylaştığımız belirli evren ve gezegenin - dünyamızın - bakış açısından önemsizdir. Kimyasal elementleri anlıyoruz (bu işletmedeki egzotik madde biçimlerini veya enerji biçimlerini bilmemize gerek yoktur), formları ve reaktiveleri olan moleküller. Oyundaki oyuncuları tanıyoruz ve oynadıkları oyunu anlıyoruz. Yaşamın ortaya çıktığına inandığımız çağda elementlerin dünya yüzeyindeki dağılımlarını (kabaca da olsa) tahmin edebiliyor ve muhtemelen mevcut olan moleküllerin bolluklarını çıkarabiliyoruz. Katalizörlerin nasıl çalıştığını anlıyoruz. Ama hepsinin nasıl bir araya geldiğini görmüyoruz.
Bu, bilimin ilerleme kaydedebileceği bir sorun mu? Evet ve belki de hayır. Hayatın nasıl doğmuş olabileceğini anlamak için “geriye doğru” akıl yürütme yaklaşımını benimseyen araştırmacılar hızlı ilerleme kaydettiler. Moleküler biyolojinin araçlarını kullanarak, evrimin ilk aşamalarını, DNA'nın yerini RNA'ya bıraktığı noktaya kadar geri götürdüler; bu da muhtemelen, bileşimini bilmediğimiz, ancak muhtemelen ilişkili olan daha ilkel bir moleküle yol açtı.İz giderek soğudukça ve gerçeklerden RNA'nın ötesindeki spekülasyonlara doğru ilerledikçe, aşamalar daha da belirsizleşir. RNA veya onun unutulmuş atası ile enzimler veya onların da unutulmuş ataları arasındaki bağlantıları ve yaşamı destekleyen ve oluşturan metabolik ağ arasındaki bağlantıları hala anlamıyoruz. “İleri” hareket etmek – “molekülleri” “yaşam”a bağlayan iplikleri eğmek ve dokumak – teknik ve kavramsal olarak daha zor olmuştur.
Yine de, prebiyotik dünyada var olabilecek şeyler ile şu anda yaşam için hayati önem taşıyan şaşırtıcı karmaşıklığa sahip moleküller arasında zorlayıcı bağlantılar aşikardır. Örneğin, fotosentezde bitkilere hizmet eden pigmentlerin “yeşilinin” ve kanımızdaki oksijeni taşıyan hemoglobinin “kırmızısının” öncüleri olan porfirinler gibi şaşırtıcı gelişmiş moleküllerin en basitlerinden biri ve prebiyotik toprak atmosferinin olası bir bileşeni olan hidrojen siyanürün sulu çözeltilerinden nasıl ortaya çıkmış olabileceğini anlıyoruz. Ancak bu gösteriler, harika olsalar da, prebiyotik moleküllerden hayata "ileri" yollar ile modern hücrelerden olası atalara giden "geri" yollar, "canlı" ve "cansız" arasındaki gri alandan ortaya çıkanlar arasındaki boşluğu kapatmaz. Henüz, moleküllerin çözümlerinden canlı hücreleri oluşturan birbirine dönüşen molekül ağlarına doğru hiçbir adım atılmamıştır. Henüz kimsenin bu boşluğu nasıl kapatacağını bilmediğine inanıyorum.
Nasıl ilerleme? Sorunun en zor kısmına - "ileriye dönük" soruna - götüren en iyi yol, yaşamın bir şekilde otokatalitik reaksiyonlardan (yani, ürünleri kendilerini üreten reaksiyonların katalizörü olan reaksiyonlar) evrimleştiği hipotezidir. Otokatalitik reaksiyonlar hakkında bir şeyler biliyoruz: alevler otokatalitiktir ve patlamalar da öyledir (ve bazen hayatın "patlaması"ndan söz edilir). Otokatalitik olan diğer reaksiyonları da biliyoruz, ancak “otokataliz” konusu, kimya veya biyokimyanın özel bir meşguliyeti olmamıştır. Otokatalizin, vahşi doğada makul bir iz sunduğuna inanıyorum.
Burada, bilimin bu soruyu incelemek için kullanabileceği bir süreç olduğunu öne sürüyorum. Otokatalitik reaksiyonları oluşturalım ve anlayalım; bu anlayışı diğer katalitik reaksiyon ağlarına genişletmek; ve basit ve daha sonra daha karmaşık, otokatalitik ve katalitik reaksiyon ağları geliştirmek. Zaman içinde “kimyasal çamur”dan “yaşam”a giden bir yol izleyebilirsek, yaşamın kökeni için kanıta dayalı değilse bile inandırıcılığa dayalı bir argüman sunmuş olacağız.
Zaman içinde böyle bir yol izleyemezsek, o zaman ne olacak? Bilimde, bir şeyin yapılamayacağı kanıtlanıncaya kadar, yapılması her zaman mümkündür. Gelgit havuzlarında veya siyah sigara içenlerde (Black Smokers,Hydrothermal vent) yaşamın tesadüfen ortaya çıkmadığını kanıtlamak, böyle olabileceğini kanıtlamaktan daha zor olacaktır. Ayrıca, sabır sırayla olabilir. Bugün bilim için imkansız olan, gelecekte bilim için önemsiz olabilir.
Doğa hakkında hala anlamadığımız çok şey var. Daha fazlasını öğrendikçe, Eninde sonunda - kimya, fizik ve jeoloji ilkelerine dayanan - cansız kimyasalların düzensiz karışımlarından, yaşamın temelini oluşturan şaşırtıcı derecede düzenli, kendi kendini kopyalayan reaksiyon ağlarına makul bir şekilde götürebilecek bir yol göreceğimize inanıyorum. Olağanüstü olasılık dışı bir olayda akıl almaz derecede fazla sayıda denemenin nasıl "hayat"a yol açabileceğini henüz anlayamadığım gerçeği, yeni bir ilke için bir gerekliliğin kanıtından çok, sınırlı anlama yeteneğimin bir yansımasıdır. Ancak, tüm bunları söyledikten sonra, şimdi bildiğim şekliyle fizik biliminin nihayetinde yaşamın kökenini açıklayıp açıklamadığını veya açıklamanın benim için tamamen yeni ilkeler gerektirip gerektirmediğini bilmiyorum ve bir anlamda umurumda değil. Bilimin açıklamayı geliştirmek için her türlü çabayı göstermesini önemsiyorum.
Her ne kadar bilimin yaşamın kökenini fiziksel ilkeler açısından rasyonelleştirmede eninde sonunda başarılı olacağına inansam da, bilim insanları temkinli olmalı ve başarıyı yalnızca çözümleri gelecekte bekleyenler için değil, halihazırda çözdüğü bulmacalar için de talep etmelidir. Yaşamın kökeniyle ilgili temel muamma -bu, tesadüfi bir olay olarak çok olanaksız görünüyor- bilimin henüz çözmüş olduğu bir muamma değil. Erken güven talep etmek - aslında mevcut bilimin tüm cevapları elinde tuttuğunu iddia etmek - bir çözümün gerektirebileceği yeni fikirlerin büyümesini engelleyebilir.
O halde ne biliyorum? Hayatın nasıl ortaya çıktığını henüz anlamadığımı biliyorum (ve bunu yapacak kadar uzun yaşayamayabilirim). Düzensizlikten düzen! Nasıl oldu?
Ayrıca babamın klonlamayı asla hayal etmediğini ve babasının televizyona inanmayacağını da biliyorum. Yeterince geriye giderseniz, tekerlek kavrayışın ötesindeydi. Zor problemlerin çözülmesi zaman alabilir - çok zaman alabilir.
Ve şimdi, sabah uyandıktan sonra - en azından iyi bir sabahta kahvemi içtikten sonra ve bildiğimiz gerçekliğin çoğunu oluşturan sayısız tatarcıklar tarafından dikkatim dağıtılmadan önce - varoluşa ve hayata karşı verdiğim ezici tepki, onun olağanüstü vahşi olasılıksızlığından bir zevk olmaya devam ediyor olacak.