[errata]

...

Ölüm, Biyolojik Olarak Ne Demektir? Biyolojik Ölüm Nedir?

Daha önce de belirttiğimiz gibi varlığın aktif olarak sürdürülebilmesinin, en azından bildiğimiz kadarıyla iki yolu vardır: hayatta kalmak ve üremek. Zaten ilkini başaramayan bir canlı, doğrudan biyolojik ölüme ulaşacaktır. İkincisini başaramayan birey, uzun vadede soy olarak yok olacaktır. İronik bir şekilde, yukarıda açıkladığımız sebeplerle bir canlı her ikisini de başarabilse, sonunda yine ölmek durumundadır. Doğanın milyarlarca yıldır süren genel dengesi dahilinde aslında üremek, soyun uzun vadede devamlılığına sebep olurken, aynı zamanda ölüme de yaklaşılmasına sebep olmaktadır.

Bu noktada "üremek"ten kastın sadece genel organizma olarak yavrular üretmek olmadığını belirtelim (tabii bu tip üreme de konumuz içerisindedir). Üreme, canlıların çok büyük bir kısmında iki şekilde olur: Eşeysiz olarak (amitoz ve mitoz bölünme) ve eşeyli olarak (mayoz bölünme). Mitozla üreyen bir canlı olan amibi düşünecek olursak; bir amipte bulunan DNA, sürekli ve arka arkaya gelen bölünmeler sonucunda, yüzbinlerce, milyonlarca hatta milyarlarca defa mitozla bölünme sonucu meydana gelen yeni amiplere aktarılacaktır. Öte yandan, eşeyli üreyen bir canlı da benzer şekillerde DNA materyalini kopyalayarak uzun nesiller boyunca yavrularına aktaracaktır. Unutmamak gerekir ki, eşeylü üreyen canlıların da vücut hücreleri halen eşeysiz olarak, mitoz ile üreyip çoğalmaktadır. Yani elinizi kestiğinizde, açılan yarık, mitoz ile üretilen yeni hücrelerle doldurulur. Dolayısıyla bir canlı doğduğundan itibaren üremeye başlar. Bu üreme, küçük boyutta kendisinin büyümesini ve gelişmesini sağlarken, yaşamının bir döneminde organizma olarak çoğalabilmesini sağlar.

Yalnız bu "sınırsız" gibi görünen, eşeysiz de olsa, eşeyli de olsa, hücresel üremede bir sorun vardır: DNA molekülleri, bildiğiniz gibi kromozomlardan oluşur ve kromozomların uç kısımlarında telomer denen yapılar bulunur (aşağıdaki fotoğrafta görmek mümkün). Telomerler çok önemli yapılardır ve temel olarak kromozomların yanlışlıkla birbirlerine yapışmasına engel olurlar. Ancak öte yandan, hücrenin yaşamı için de önemli bir "dezavantaja" sebep olurlar (tabii evrimsel ve doğal açıdan avantajdır):



Hücre bölünmesi sırasında, DNA'nın çift sarmalının iki şeridi birbirinden helikaz isimli bir enzim sayesinde ayrılırlar. Daha sonra DNA'nın bir tarafı, moleküler/kimyasal yapısından ötürü (burada, şu anda girmek istemeyeceğimiz kadar uzun bir sebeple) hızlı bir şekilde, bir seferde okunup kopyalanabilir. Diğer ucu ise, (yine şu anda girmek istemediğimiz) moleküler yapısından dolayı kısım kısım okunmalı ve parçalar sonradan birleştirilmelidir. Okazaki parçacıkları dediğimiz bu kısmen okunmuş DNA parçalarından üretilen kısa şeritlerin bir uçtan diğer uca kadar üretilmeleri gerekir. Ancak telomer dediğimiz kısımlarda yeterince parçacık bulunamaz ve bu sebeple, bu kısım bölünme sırasında kopyalanamaz. Dolayısıyla her yeni DNA molekülünde, ufak da olsa bir kısım, kopyalanamadığı için eksik olacaktır. Bu da, belirli bir sayıda çoğalmadan sonra DNA'nın fazlasıyla kısalıp, işlev göremeyecek kadar azalması anlamına gelir. Kısaca doğal olarak biz de dahil olmak üzere, canlılarda bulunan her bir hücre, bir saatli bombaya benzetilebilir. Aşağıda, bir tarafı bir seferde, diğer tarafı parça parça okunabilen DNA şeritlerini görüyorsunuz:



Buna bazı canlılar ve hücreler, bazı önlemler geliştirmişlerdir: telomeraz enzimi. Bu protein yapılı enzim, eşey hücrelerinde, tek hücreli ökaryotlarda (Tetrahymena thermophila gibi), multipotent (çok potansiyelli) kök hücrelerde ve bazı kanser hücrelerinde bulunur. Telomeraz, temel olarak, telomerlerde kalan eksik parçaları tamamlar ve DNA'nın kısalmasına engel olur. Science dergisinin 16 Haziran 1998 tarihli sayısında yayınlanan ve Prof. Bodnar'a ait makalede, normal vücut hücrelerimize telomeraz enzimi eklendiğinde, hücrelerin telomerlerinin kısalmadan sürekli olarak çoğalabildiği ispatlanmıştır. Yani telomeraz enzimi, hücre ölümsüzlüğünde önemli bir adımdır. Ne yazık ki ökaryotların vücut hücrelerinde (somatik hücrelerde) genetik yapıda bulunmasına rağmen ifade edilmez (expression) ve dolayısıyla telomeraz enzimi üretilemez. Yani etrafınızda gördüğünüz hiçbir çok hücreli ve ökaryotik canlıda, telomeraz enzimi üretilemez; bu yüzden bu canlılar ölümsüzlüğe bir adım daha yakın değildirler. Bu canlılara, bir hayvan türü olarak elbette insan da dahildir.

Bu enzimin evrimini de şu şekilde açıklayabiliriz: ölümün evrimsel süreçte canlılık için bir norm haline gelmesi, belirttiğimiz gibi doğal denge açısından son derece faydalıdır. Ancak bireysel olarak türlerin soyları üzerinde de bir baskı oluşturmaktadır. Çünkü en nihayetinde ölmeyen bir canlı, avantajlı olacaktır. Bu sebeple, telomeraz gibi ölüme meydan okuyan enzimler üretebilen canlılar, geçici olarak avantaj sağlamış olabilirler. Ne var ki bu durum, doğal dengeyi bir noktada bozacağı için, Evrim Mekanizmaları tarafından pek çok canlıda baskılanmış olabilir. Bu sebeple, ökaryotların ataları bir noktada telomeraz enzimini evrimleştirmiş; ancak sonrasında dengenin bozulmasıyla buna sahip olmayıp, ölerek doğal dengeyi sağlayabilen canlılar yönünde seçilim baskısı oluşmuş olabilir. Bu durum, Evrim'in tamamen tarafsız ve kör olduğunun güzel örneklerinden biridir.

Yine de tüm hücrelerimiz bu özelliğini yitirmiş değildir; doğa, kısmen avantaj sağlayan bu özelliği, kısmen korumuştur. Örneğin insan, ürediği zaman, embriyoda meydana gelen ilk birkaç hücre, çok yönlüdür ve her türlü organa ait hücreye dönüştürülebilir (gerekli fiziksel ve kimyasal ön koşullar sağlanırsa). İşte buna kök hücre denmektedir. Bu hücreler, embriyonun ileri dönemlerinde farklılaşır ve özelleşirler ve bu çok yönlülük özelliklerini kaybederler ve tek bir amaca hizmet eder hale gelirler. Örneğin bir çok yönlü hücre, özelleşerek karaciğer hücresi olur ve o şekilde kalır. Karaciğer hücresine dönüşmeden önceki hücre, farklı kimyasallar ve fiziksel koşullarda kalp hücresi de olabilir ve o şekilde kalabilirdi. Bu çok yönlülüğün kaybedilmesiyle birlikte, telomeraz enzimi de kaybedilir. Bunun sonucunda da "saatli bomba" işlemeye başlar. DNA sürekli olarak, her bölünmede kısalır ve insan için ortalama 70-80 yıl sonunda (artabilir ancak genellikle azalmaz) işlev göremeyecek hale gelir.

Ayrıca ölümün sebeplerinin fizik kökenli de olduğunu hatırlamakta fayda vardır. Daha önce de bahsettiğimiz mekanik yorulma sebebiyle bazı organlarımız er ya da geç, ölümsüz olsak bile çalışmalarını durdurabileceklerdir. Kalbimiz, sürekli olarak (dakikada en az 60-80 defa) atmaktadır. Bu, tam olarak daha önce bahsettiğimiz "mekanik yorulma" testi gibidir. Kalbimiz, embriyolojik dönemde oluşur ve sürekli olarak bir kasılıp bir gevşer. Bu da kalp hücreleri ve genel olarak kalbi oluşturan atomlar üzerinde sürekli ve kesintili bir kuvvet oluşturur. Bu da, tıpkı kumanda örneğinde olduğu gibi, kalbin çalışmasına mekanik bir limit koyar. Kaslarımız, derimiz, organlarımız da benzer şekilde, mekanik olarak yorulurlar ve yapıları gitgide bozulmaya başlar. İşte biz, Evrim Ağacı olarak bu süreci fiziksel yaşlanma olarak adlandırıyoruz. Buradaki "yaşlılık"tan kasıt, temel olarak yaş fazlalığı değil, vücuttaki parçaların mekanik yorulma sınırlarına erişmesi ve artık işlevlerini düzgün olarak yerine getirememeleri demektir. Bu süre, her canlıda farklılık gösterir.

Ancak doğada gerçekleşen pek çok ölüm, biyolojik yaşlanma (senescense/aging) sebebiyle olur. Çünkü yukarıda açıkladığımız ve telomerlerden ötürü kromozomun tükenmesi durumu, fiziksel yaşlanmadan çok daha hızlı olur ve çoğu zaman çok daha erken gerçekleşir. Bu sebeple, fiziksel yaşlanmayı hızlandıracak bazı hastalıklara sahip olan kişiler haricinde (örneğin kalp kasları olması gerekenden zayıf olan kimseler), genellikle ölümler biyolojik yaşlanma sonucunda olmaktadır. Elbette fiziksel bütünlüğün bozulması (avcının avını parçalaması ya da trafik kazasında vücudunuzun içten ya da dıştan parçalanması gibi), ölümlerin başlıca sebeplerindendir; ancak buna ilerleyen kısımlarda geri döneceğiz.

Buraya kadar doğumun, yaşamın ve ölümün fiziksel ve biyolojik sebeplerinden bahsettik. Şimdi bunların hepsini birbirine bağlayan yaşlılıktan bahsedeceğiz.

Biyolojik Yaşlanma Nedir?

Bu soruya verilecek yarı-felsefi cevap, "Ölmek zorunda olduğumuz için." şeklindedir. Ölmemizin neden zorunlu olduğunu ise yukarıda fizik, kimya ve biyoloji yasaları ile net bir şekilde açıkladığımızı düşünüyoruz. Ancak tabii ki biz işin felsefesinde olmadığımız için, bilimsel kısmına bir göz atalım.

İlk olarak, yaşlanmayı doğum ve ölüm ile ilişkilendirmek gerekiyor: Evren'de fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçlerin hepsi kademeli, en azından belirli bir zaman dilimine dağılmış şekilde gerçekleşmektedir. Her olayın, uzay-zaman bütünlüğüne dağılmış, göreceli bir hızı elbette bulunmaktadır: Örneğin bir çita, bizim için çok hızlı koşuyor olsa da, bir F-16 için hızı önemsenmeyecek kadar yavaştır. Doğada, bizim zaman kavramımıza göre çok hızlı gerçekleşen tepkimeler ya da olaylar olabilir; bir bombanın patlaması gibi ya da hızlı bir yanma tepkimesi gibi. Ancak bu olaylar da, küçük zaman dilimlerine bölündüğünde, aslında kademeli süreçler olduğu görülür. Discovery Channel'da yayınlanan Time Warp isimli belgesel, bunu gösteren güzel bir kaynaktır. Yüksek hızlı kameralarla, oldukça anlık gibi görülen bir balonun patlaması bile gözlenecek olursa, aslında sürecin birkaç kademeden ve zaman içerisinde gerçekleştiği görülecektir. Kısaca Evren'de hiçbir şey bir anda olmaz, yeterli zaman aralıklarına bölünürse, her şeyin kademeli ve belirli süreçlerden geçerek olduğu gözlenir.



Öte yandan, örneğin Biyoloji'nin en önemli yasalarından biri olan Evrim, son derece yavaş bir süreçtir. Vücudunuzda besinlerin yakılması, göreceli olarak çok daha hızlı; ancak yine de kademeli bir süreçtir. Büyük bir molekülün yapımı, örneğin bir proteinin yapımı, kademeli bir süreçtir. Asla bir anda olmaz; ancak göreceli olarak hızlı bir şekilde üretilebilir. Örneğin elinizi kestiğinizde pıhtılaşmanın gerçekleşmesi için 10-12 farklı basamaktan oluşan bir kimyasal tepkimeler zinciri meydana gelir (aşağıdaki fotoğrafta basamaklar verilmiştir). Birkaç dakika içerisinde pıhtılaşma gerçekleşir. Bunların hepsi, özlerinde yavaş ve kademeli değişimlerdir. Ancak dışarıdan bakıldığında hızlıymış gibi görülebilir. İşte belki de bilim düşmanlarının Evrim'i anlayamaması bu kavramların farkında olmadıklarındandır; buna zaten Neden-Sonun İlişkisi yazı dizimizde değinmiştik.



İşte doğumla başlayan ve ölüme giden biyolojik yolculuğumuzda da kademeli bir değişim geçiririz. Aslında yaşlandığımız gerçeğinin var olma sebebi, doğal yollarla bir anda ölmemizin doğa yasalarına aykırı olmasındandır. Bahsettiğimiz sebeplerle, canlıların üreyebilecek kadar gelişmesi gerekmektedir. Üredikten hemen sonra ölebilecek olsalar bile, Evrimsel Biyoloji sayesinde anlıyoruz ki sadece üremek değil, yavruların geleceğini garantilemek de varlığın sürdürülebilirliğine avantaj sağlamaktadır. Bir yavrunun belirli bir düzeye gelebilmesi de, yine doğa yasalarından ötürü bir anda olabilecek bir şey değildir. İşte tüm bunların ve daha nicesinin etkisi sebebiyle, her canlının yaşamını sürdürmesi gereken bir zaman dilimi bulunmaktadır. Bu zaman dilimi bile, milyarlarca yıldır süren seçilim ve Evrim süreciyle belirlenmektedir. Bir canlının, olması gerekenden fazla yaşaması, o popülasyonun eriştiği dengeyi ve doğal kaynakların kullanımını alt üst edecektir. Belki de başlı başına bu sebeple insanın ölümsüzlüğüne ciddi bir şüphe ve endişe ile yaklaşmak gerekmektedir.

Dolayısıyla Evrimsel süreçte her canlının yaşadığı genel ortama uygun ömrü olmaktadır. Bu, Dengeleyici Doğal Seçilim (bkz: Evrim Mekanizmaları yazı dizisi) ile uzun süreler içerisinde ayarlanmaktadır. Bir canlı, yukarıda açıkladığımız sebeplerle var olması gerekenden fazla yaşamamalıdır; ancak aynı şekilde, var olması gerekenden az yaşaması da olumsuzdur. Popülasyonlar, varlıklarını korumak zorundadırlar ve bu üremekten geçer.

İşte doğum ile başlayan ve ölüm ile biten biyolojik yolculuğumuzda bu yüzden gelişim veya yaşlanma olarak adlandırdığımız ara basamaklar zinciri vardır. Bu süreçte vücudumuz belirli bir olgunluğa erişir, bir noktadan sonra ise ölüme doğru değişim başlar. Yaşlanmayı sadece orta yaştan sonra ölmeye doğru olarak düşünmemek lazımdır. Bir canlı, doğduğu andan itibaren ölmeye başlar. Ancak sosyokültürel yapımız içerisinde nedense sadece ileri yaşlar ölüm ile ilişkilendirilir.




Neden Yaşlanıyoruz? Yaşlanmanın Evrimsel Kökenleri Nelerdir? Biyolojik Yaşlanma ile İlgili Kuramlar Nelerdir?

Bu konuyla ilgili olarak sayısız farklı hipotez ve teori bulunmaktadır. Özellikle Evrimsel Biyoloji'nin gelişimi sayesinde bu onular bilim insanlarının oldukça ilgisini çekmektedir. Ancak şu anda, bütün bilim dünyasının genel geçer olarak kabul ettiği bir kuram bulunmamaktadır.

Bizim daha önce de açıkladığımız gibi, bilim insanları 19. yüzyıla kadar canlıların sadece fiziksel sebeplerle yaşlandıklarını düşünüyorlardı. Nasıl ki kullanılan bir bıçak zamanla eskiyorsa, canlılığın da bu şekilde eskidiği düşünülüyordu. Ancak yine daha önce belirttiğimiz gibi, Termodinamik Yasaları'nın keşfiyle bunun sadece kapalı sistemler için geçerli olduğu, canlılığın kapalı bir sistem olmamasından ötürü dışarıdan aldıklarıyla üretebildiği enerji sonucunda Evren'in bir yasası olan entropi (düzensizlik) artışına lokal olarak karşı koyabildikleri anlaşılmış ve yaşlanma ile ölümlerin temel sebebinin, bizim yukarıda "fiziksel yaşlanma" olarak tanımladığımız kavram olmadığı keşfedilmiştir. Bu sayede "biyolojik yaşlanma" araştırılmış ve Evrimsel Biyoloji sayesinde cevaplar üretilebilmeye başlamıştır.

Biyolojik Yaşlanma ile ilgili olarak pek çok amaç içerikli (teleolojik) açıklama yapılmıştır. Ölmemizin bir amaç olarak bulunduğu ileri sürülmüş; ancak yine de Doğal Seçilim ile açıklanmaya çalışılmıştır. Bu açıklamaların en meşhur örneklerinden biri 1889 yılında August Weismann'ın ileri sürdüğü ve ölümün bir varlık amacı olduğunu, diğer canlılara yer açmak amacıyla canlıların öldüğünü iddia hipotezidir.



Daha sonra, 1952 yılında, genetik biliminin 1900'lerde yeniden keşfedilmesi ve hızlanmasıyla birlikte Peter Medawar ilk modern ve bilimsel yaşlılık kuramını ileri sürmüştür. Kuramı, canlıların büyük bir kısmının yaşlılıktan önce, doğal sebeplerle öldüğü gerçeğine dayanmaktadır. Bu yüzden, canlılar üzerinde belirli bir yaştan sonra etkiyecek özelliklerin ortaya çıkması için yeterli zaman bulunmamaktadır. Bu sebeple, milyarlarca yıldır süren seçilim sonucunda, belirli bir yaştan sonra canlıların ölmesi sağlanmaktadır. Bu kurama, Mutasyon Birikimi Kuramı denir. Kurama göre canlı vücudunda meydana gelen mutasyonlar, yaş ilerledikçe birikerek etkilerini göstermeye başlamaktadır. Ancak belirli bir yaştan sonra ortaya çıkan problemler, canlıların çoğu yaşlanmadan öldüğü için, yeterince etkili bir seçilim ile elenmemişlerdir. Bu sebeple biriken mutasyonlar, bir noktadan sonra canlının ölmesine sebep olmaktadır.



Medawar'ın kuramının en güçlü açıklaması şudur ve günümüzde hala pek çok yaşlılık kuramının temelini oluşturur: Evrim açısından bir canlının üreyebileceği yaş çok önemlidir. Canlının bu yaşa erişmesine engel olacak herhangi bir karakteristik, Doğal Seçilim tarafından ciddi bir şekilde elenecektir. Ancak üreme yaşından sonra, canlıyı olumsuz etkileyecek herhangi bir özellik, Doğal Seçilim tarafından bu kadar ciddi bir şekilde elenmeyecektir, çünkü artık birey hayatta kalma mücadelesini başarıyla geçmiş ve üremeyi de başarmıştır. Bu yüzden, üreme yaşından sonra canlıya zarar verebilecek özellikler, Doğal Seçilim ile etkin olarak elenmez ve bir yaştan sonra canlılar, bu elemenin yapılamamış olmasından ötürü yaşlanarak ölmeye başlarlar. Yaşlanmanın temelinde yatan mekanizma, Medawar'a göre budur.

Ancak bu kuramın en ciddi sorunu şudur: Pek çok gen, onlara ihtiyaç olduğu zaman okunmaktadır (gen regülasyonu). Eğer canlıların ileri yaşlarında çalışacak genler varsa ve mutasyonlar sonucunda bu genler etkisiz hale geliyorsa, o zaman en başından neden bu genler canlılarda bulunmaktadır? Medawar'ın kuramı bu noktada hata vermektedir.

Daha sonra 1957 yılında George C. Williams bu kuramı yeniden ele alarak geliştirmiştir. Williams'a göre, yaşlılık, "ölme yaşına gelmekten" ötürü değil, başka sebeplerle canlının ölümüne sebep olmaktadır. Yaşlanmaya başlayan bir birey, onu hayatta tutan özellikleri kaybetmeye başlayacaktır. Örneğin bir canlı, hızını gittikçe kaybedecek, bu da avcıların onu kolay bir şekilde yakalamasına sebep olacaktır. Veya bağışıklık sisteminin çalışması kötüleşecek ve bir hastalık halinde en kolay ölen bireyler yaşlılar olacaktır. Bu gerçeği ortaya koyarak Williams, Medawar'ın yaklaşımını düzeltmiş ve geliştirmiştir.



Zaten 1990 yılında, Medawar'ın mutasyonların birikimi ile ilgili kuramının doğru olmadığı, genetik biliminin daha da gelişmesiyle keşfedilmiştir. Yaşlılıkta devreye giren genler, rastgele mutasyonlar sonucunda oluşmamıştır. Tıpkı Williams ve sonradan gelen bilim insanlarının açıkladığı gibi, yaşlılık üzerinde de çeşitli seçilim mekanizmaları işlemektedir ve bu yüzden, bu yaştaki genler de seçilim ile oluşmaktadır. Daha sonra Williams, kendi kuramını ortaya atmıştır: Ters Pleyotropi (Antaganostic Pleiotropy). Pleyotropi, bir genin birden fazla özelliği etkilemesine denmektedir. Örneğin tek bir gen, göz rengi ile saç kalınlığını etkiliyor olabilir; çünkü gen dediğimiz yapı, en nihayetinde protein kodlayan bir kimyasaldır ve bu genlerden üretilen proteinler farklı işlerde kullanılabilirler. Williams'a göre bir gen, zıt etkiler yaratabilir; yani erken yaşta faydalı olan bir gen, ilerleyen yaşta zararlı etkiler yaratarak canlının yaşlanmasına sebep olabilir. Bu durumda, Doğal Seçilim canlıların erkenden üreme yaşına ulaşmalarını destekliyor olmalıdır; bu destek, onların erken yaşlanıp, ölmesi demek olsa bile. 1990 yılından sonra gelişen genetik alanındaki teknolojiler sayesinde Williams'ın büyük oranda doğru söylediği keşfedilmiştir. Gerçekten de, erken yaşta faydalı, ilerleyen yaşta zararlı etkileri olan genler keşfedilmiştir. Ancak Williams'ın tahmin etmediği bir durum olarak, bunlar haricinde her yaşta olumlu etkileri olan genler de bulunmuştur. Dolayısıyla Williams'ın kısmen doğru bir açıklama getirdiği düşünülebilir.

Williams'ın kuramının bir diğer açık noktası ise "faydalı" ve "zararlı" tanımının doğada koşuldan koşula oldukça değişmesidir. Bir özelliğin faydalı ya da zararlı olması, ortam koşulları ile birebir ilgilidir. Dolayısıyla önceden bir yargıda bulunmak doğru değildir.

Modern bilimin gelişmesi ile telomerler gibi yapılar ile apoptosis (programlı hücre ölümü) gibi mekanizmaların keşfi sayesinde, yukarıda açıkladığımız kuramların zorlukları daha da net olarak ortaya konulmuştur. Ancak yine modern bilimin gelişmesi ve Evrimsel Biyoloji'nin açıklayıcı gücü sayesinde, birçok yeni kuram ortaya atılabilmiştir ve bunlar, öncekilerden çok daha güçlüdürler. Yazımızın başlarında açıkladığımız gibi, ölümlerin var olan kaynakların daha verimli kullanılabilmesi için Evrim tarafından desteklendiğine dair grup seçilimi kuramları, günümüzün en güçlü kuramlarıdır ve pek çok veri ile desteklenmektedir. Ayrıca popülasyon genetiği ve evrimleşebilirlik gibi kavramların ortaya atılmasıyla, modern kuramlar çok daha güç kazanmıştır.

devam ediyor...