Doğa bilimlerinde abiyogenez, cansız maddelerden canlı yapıların doğal kimyasal süreçlerle nasıl oluştuğunu, dolayısıyla Dünya'da yaşamın nasıl ortaya çıktığını inceleyen alandır. Dünyada abiyogenezin 3,9-3,5 milyar yıl önce (2017 Güncelleme: 4,2 milyar yıl önce), Hadeyan ve Arkeyan devirleri arasında gerçekleştiği düşünülmektedir.  Abiyogenezin kendisi bir kuram olmakla birlikte, işleyişine dair pek çok hipotez vardır. Sık sık evrim teorisi ile karıştırılan abiyogenez hipotezleri, henüz evrim teorisi gibi şüpheye yer bırakmayacak şekilde kanıtlarla desteklenmemiştir; ancak önümüzdeki yıllarda mutlaka "hipotez" düzeyinden "teori/ kuram" düzeyine yükselecektir. 

   Bir kez daha hatırlatmakta fayda var: Evrim teorisi ilk canlının nasıl ortaya çıktığını değil (bu abiyogenezin alanıdır), canlıların nasıl türleştiğini ve değiştiğini açıklayan bilimsel kuramdır. "Canlılığın yapıtaşları" da denilen pek çok aminoasit Miller-Urey deneyi ve buna benzer deneylerle laboratuvar ortamında, dünyanın ilkel atmosferik koşulları canlandırılarak kimyasal süreçlerle üretilmiştir. Bu amino-asitler bütün canlılarda proteinleri meydana getirir. Proteinlerin yapımı nükleik asitler tarafından yönetilir ki, onlar da yine proteinlerin katalize ettiği biyokimyasal yollarla sentezlenir. Özetle organik moleküllerden ilk hangilerinin oluştuğu v canlılığı meydana getirdiği, abiyogenezin temel uğraş alanıdır. 

   Abiyogenez hipotezlerinin hepsinde de canlılığın iki temel yönü ele alınır: replikasyon (eşlenme) ve metabolizma. Hangisinin önce olduğu tartışmaları, değişik hipotezlerin ortaya çıkmasına sebep olmuştur. İlk başlarda metabolizmanın önce oluşuna dayanan hipotez (Oparin'in koaserval hipotezi) öne sürülürken, sonraları replikasyonun önce olduğuna dayanan modern hipotezler geliştirilmiştir. Modern hipotezlerde, henüz tam olarak anlaşılamasa da, dünyadaki ilk canlıların tek hücreli prokaryotlar olduğu; onların da protobiyontlardan evrildiği  düşünülmektedir (Protobiyont= membrana benzer bir yapıyla çevrili organik molekül). Bulunan en eski mikrop fosili 3,5 milyar yıllıktır; yani dünyanın oluşumundan yaklaşık 1 milyar yıl sonra ortaya çıkmıştır.  

   İlk nükleik asitlerin oluşumunu sağlayan kimyasal olaylarla ilgili bilgilerimiz sınırlıdır. Yaşamın kökeniyle ilgili pek çok hipotez ortaya atılmıştır ama bunlardan şimdilik en tutarlı olanları demir-sülfür dünyası hipotezi (genler olmadan metabolizma oluşumu) ve RNA dünyası hipotezidir. RNA dünyası hipotezine göre, hücrenin protein üretim merkezi olan ribozomun ortaya çıkışından önce, ortamda RNA adını verdiğimiz ve hücrede hayati görevler yürüten ribonükleik asitler vardı. Yani bu hipoteze göre önce RNA vardır; DNA ise ondan sonra ortaya çıkar. "Yeni yapılan ribozom evrimi analizlerine göre, ribozomun protein sentezi için gerekli olan birçok çalışan parçası bir araya getirilmeden önce, proteinlerin zaten ortamda olduğu ve RNA ile etkileşim halinde bulunduğu söyleniyor. Bu bulgu RNA Dünyası hipotezi ile çelişmektedir." (Kaynak: Bilim ve Gelecek Dergisi 98. sayı, Deniz Şahin) 

Spontan jenerasyon

   19. yüzyıla kadar insanlar canlılığın cansız maddelerden kendiliğinden meydana geldiğini savunan spontan jenerasyon görüşünü benimsemişti. Spontan jenerasyondaki klasik abiyonegenez kavramlarına göre, bazı karmaşık canlılar çürümüş organik maddelerden türemişti. Aristoteles'e göre, yaprak-bitleri bitkilerin üzerinde oluşan çiğden, sinekler çürümüş maddeden, fareler kirli samandan ve timsahlar da bataklıklardaki çürümüş bitkilerden türüyordu. 

   17. yüzyılda bu düşünceler sorgulanmaya başlandı. Sir Thomas Brown'un Pseudodoxia Epidemica (1646) adlı çalışması bu bağlamda önemlidir. 1665 yılında Robert Hooke ilk kez bir mikroorganizmanın resmini yaptı. 1676'da Anton von Leeuwenhoek, bugün protozoa veya bakteri olduğu düşünülen mikroorganizmaları resmedip tanımladı. 

   Birçok insan mikroorganizmaların varlığının spontan jenerasyonun kanıtı olduğunu düşündü, çünkü mikroorganizmalar eşeyli üreme için fazla basitti ve hücre bölünmesiyle meydana gelen eşeysiz üreme henüz keşfedilmemişti. 

   Spontan jenerasyona karşı gelen ilk elle tutulur kanıt 1668de Francesco Redi'den geldi. Redi, sineklerin ete ulaşması engellendiğinde ette kurtçuk oluşmadığını gösterdi. Sineklerin ete ulaşamaması ve yumurtalarını bırakamaması halinde kurtçukların üremediğinin gösterilmesiyle spontan jenerasyon teorisi yerini, her canlının kendisinden önceki bir başka canlıdan türediğini söyleyen biyogenez teorilerine bıraktı.

                                          Resim: Redi'nin deneyi

Pasteur ve  Darwin

   1768'de Lazzaro Spallanzani, havada mikropların varlığını gösterdi ve kaynatarak öldürülebileceklerini kanıtladı. 1861'de Louis Pasteur, bakteri ve mantar gibi canlıların  besince zengin ama steril ortamda oluşmadığını kanıtladı. 

   19. yüzyılın ortalarına doğru, biyogenez teorisi Pasteur sayesinde o kadar destekleyici kanıt bulmuştu ki, artık spontan jenerasyon tamamen terkedilmişti. Ancak hayatın ilk nasıl ortaya çıktığı ile ilgili soru işaretleri de kafalarda kalmıştı. Joseph Dalton Hooke'a yazdığı bir mektupta Charles Darwin konuya değindi. İlk canlılığın, amonyak, fosforik tuzlar, ışık, ısı, elektrik ..vs bulunan ılık bir su birikintisinde ortaya çıkmış olabileceğini, ilk protein molekülünün de kimyasal reaksiyonlarla meydana gelip daha da karmaşık yapılara dönüşecek hale gelmiş olabileceğini yazdı. Mektubunda ayrıca, günümüzde böylesi bir maddenin oluştuğu anda besin olarak veya parçalanarak yok edileceğini ancak o zamanın şartlarında henüz bunu yapacak bir canlı olmadığı için oluşan maddenin yok olmadan daha karmaşık yapılara dönüşebileceğini belirtti. Yani diğer bi deyişle, canlılığın ortaya çıkışında ortamda canlı bulunmaması, hayatın başlangıcına dair araştırmaların da bunu sağlayacak steril laboratuvar ortamında yapılması gerekiyordu.

Yaşamın kökeni? 

   Yaşamın kökenine dair standart bir model yoktur ancak birçok teori ve onları destekleyici çeşitli buluşlar vardır. Bunlar, liste halinde şunlardır:

    1- Bazı teorisyenler, ilkel dünya atmosferinin metan(CH₄),  amonyak(NH₃),  su(H₂O), hidrojen sülfür(H₂S),  karbon dioksit(CO₂)  veya karbon monoksit(CO), fosfat(PO₄^3-), moleküler oksijen(O₂)  ve ozondan(O₃) meydana gelip kimyasal indirgeyici özellikte olduğunu savundu.

    2- Böylesi indirgeyici bir atmosferdeki elektriksel aktivitenin, bazı temel moleküllerin sentezini tetikleyebildiği ilk kez 1953'teki Miller-Urey deneyiyle gösterildi. Daha sonra, Juan Oro'nun 1959-1962 yılları arasında DNA'nın yapısındaki 4 nükleobazdan birisi olan Adenin'i, aynı şekilde laboratuvar ortamında kopyalaması da yaşamın kökenine ilişkin önemli bir dönüm noktası olmuştur.

    3- Belli uzunluktaki fosfolipidler, hücre duvarının temel maddesi olan çift-katlı lipid tabakalarının kendiliğinden oluşumunu sağlayabilir.

    4 - En büyük soru, kendini replike eden molekülle ilgilidir. Modern hücrelerde replikasyon işlemi proteinlerle nükleik asitlerin ortak ürünü olduğuna göre, bu işlemin kökenine dair belli başlı düşünce sistemleri de "önce protein"  veya "önce nükleik asit" prensibine göre ayrılmışlardır.

           Şekil: Miller Urey Deneyi 

Organik moleküllerin kökeni için 2 olası kaynak vardır. Moleküller;

 1- ya Miller-Urey deneyinde olduğu gibi, Dünya'nın oluşumundan itibaren zaten Dünya'da var olan maddelerden gelişmiştir

 2- ya da uzaydan çeşitli şekillerde Dünya'ya getirilen maddelerden sentezlenmiştir.

Organik maddelerin kökenine dair modeller:

1. Çorba hipotezi: İlk olarak Oparin ve Haldane tarafından geliştirilen İlkel Çorba Hipotezi Shapiro tarafından derlenmiş haliyle aşağıdaki aşamalarla özetlenir:

2. Fox deneyleri (Proteinlerin volkanik maddelerin yer aldığı sıcak sulu asit çözeltilerinin dolu olduğu ufak havuzcukların içinde oluşabileceği hipotezidir.)

3. Derin deniz sıcak su kaynağı teorisi

4. Eigen hipotezi

5. Çinko Dünyası teorisi

6. Radyoaktif sahil teorisi

7. Wächtershäuser’ın hipotezi

8. Homokiralite

9. Kendi kendine organize olma ve kopyalama Virüslerle yapılan çalışmalarda, bu hipotezi destekleyici bazı bulgular elde edilmiştir.

Organik moleküllerden ata hücrelere (protocellere) dönüşüme ilişkin modeller:

1- Önce genler --> RNA dünyası

2- Önce metabolizma 

Diğer modeller:

1. Otokataliz
2. Kil hipotezi
3. Gold'un "Derin Sıcak Biyosfer Modeli"
4. Dünyadışı organik moleküller
5. İlkel Dünyadışı yaşam hipotezi: Eksogenez (Panspermia ile karıştırılmamalıdır)
6. Lipit Dünyası
7. Polifosfat Dünyası
8. Polisiklik Aromatik Hidrokarbon (PAH) Dünyası
9. Çoklu başlangıç

   Bütün bu bilgilerin, önemli bilim insanlarının yıllarca süren çalışmalarının ve tutarlı deneylerin ışığında, abiyogenez teorisini "Her şeyi Tanrı yarattı" diyerek basit bir metafizik sonuca bağlayarak yalanlamak, 17. yüzyıldan da öncesine dönmeye çalışmaktan farksızdır. Dünya'da hayatın nasıl başladığına dair yukarıda da saydığımız gibi pek çok düşünce vardır ve bilimsel gerçeklere ulaşmak için elbette bunlardan fazlası da olacaktır. 

  Bilim ve teknoloji ilerledikçe ve dünyamız hakkında öğrendiklerimiz arttıkça, yaşamın kökeninde rol oynayan mekanizmaları açıklamaya çalışan abiyogenez hipotezleri de hipotez olmaktan çıkıp; tıpkı Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerin yörüngeleri, Mikrop Teorisi, Yerçekimi Teorisi veya Evrim Teorisi gibi sağlam kanıtlarla desteklenen bilimsel bir teoriye dönüşecektir. O zamana kadar bilim, her zaman seçtiği yol olan sorgulama ve kendi varsayımlarını bile test ederek gerçekçi kanıtlara ulaşma yöntemiyle cevap aramaya devam edecektir. Şu anda sorularımızın kısmen cevaplanıyor olması veya hala bir iki soru işareti kalması eldeki bilimsel verilerin yalan olduğunu değil, henüz yeterli olmadığını gösterir. Ve bu cevaplanmayan birkaç soru için de cevaplanmış onca soruyu çöpe atıp bilimsel olmayan doğaüstü inanç sistemlerinden medet ummak yerine araitırmaya ve sorgulamaya devam etmek, gerçeği gerçekten öğrenme isteğimize bağlıdır. Bilim için itici güç, her zaman "gerçeği bulmak" olduğuna göre, bulana kadar da yoluna devam edecektir.

Şunlar da ilginizi çekebilir:

• Canlı moleküllerin cansız süreçlerle üremesi
• Evrende yaşam olması kaçınılmaz mı, yoksa büyük bir tesadüf mü?
• Dünyada yaşamın başlangıcını ve evrimini anlatan şu kısa belgeseli de izleyebilirsiniz: Yaşamın Başlangıcından Havva'ya
• Ve insan, sentetik yaşamı yarattı!
• Dünyadaki canlılığın kaynağının göktaşları olduğuna dair önemli bulgu
• İlk hücreler nasıl tesadüfen bir araya gelmiş olabilir?