Hücredeki Metabolik Yollar Evrimi Geçersiz Kılıyor

Metabolik yol, hücre içinde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar dizisidir. Birbirine bağlı birçok metabolik yol ise metabolizmayı oluşturur.

Hücre içindeki metabolik faaliyetler, canlıların çevrelerinden enerji almalarını ve yaşamın temel parçalarını inşa etmelerini sağlar. Bu işlemler sonucunda organizmalar büyür, çoğalır, biyolojik yapılarını sürdürebilir ve çevredeki değişimlere tepki verebilir.

Metabolik reaksiyonlar, yani metabolizma, protein ve RNA moleküllerinin üretimini ve parçalanmasını, DNA replikasyonunu ve hücre zarı ve duvarının kurulmasını içerir.

Metabolizma, bunlar dışında küçük moleküllerin reaksiyonlarını da içerir. Önemli sayıda metabolik reaksiyon, hücrenin protein, DNA, RNA ve hücre zarının katmanlarını birleştirmekte kullanılan küçük molekülleri üretirler. Diğer yandan, bazı metabolik aktiviteler glükoz ve diğer şeker molekülleri gibi bileşenleri daha küçük moleküllere parçalayarak hücredeki işlemler için gerekli enerjiyi sağlar. Bazı metabolik aktiviteler, hücrenin artık ihtiyaç duymadığı maddeleri (hücresel atıkları) atılmak üzere hazırlarlar. Diğer reaksiyonlar, hücreyi zararlı maddelerden arındırır.

Metabolik işlemler genel olarak hücrenin içinde, sanki bir şehrin yollarının, cadde ve sokaklara ayrılması gibi bir seri kimyasal reaksiyonlar halinde organize olurlar.  Bu reaksiyonlar, bir dizi kimyasal reaksiyonlar aracılığıyla ilk baştaki bir bileşeni son ürüne dönüştürürler. Metabolik bir yoldaki her adımda kimyasal dönüşüme yardımcı olan enzim olarak adlandırılan bir protein vardır. Bu yollar doğrusal, dallara ayrılmış veya dairesel olabilir. Doğrusal yola örnek glikozun parçalanmasıdır.   Aşağıdaki örnekte olduğu gibi:

Macıntosh HD:Users:mac13:Desktop:the-optimal-design-of-metabolism_files:glycolysis.png

Glikozun parçalanması

 

Bir metabolik dizinin parçası olan kimyasal bir madde bazen başka bir metabolik yolda da yer alır. Veya bir kimyasal reaksiyonun ürünü, bir sonraki kimyasal reaksiyon dizisinin bir parçasıdır. Bu paylaşılan elementler metabolik yolların birbirlerine bağlanmalarına ve son derece kompleks bir ağ oluşturmalarına neden olur. Metabolik işlemlerin toplamı, kompleks, kafesli bir kimyasal reaksiyon ağı oluşturur ve her biri bir enzim tarafından katalize edilir. Şekil 2’de hücredeki başlıca metabolik yollar ve bunların birbirlerine nasıl bağlandıkları gösterilmektedir.

Macıntosh HD:Users:mac13:Desktop:the-optimal-design-of-metabolism_files:metabolism.png

 

Hücre metabolizmasının olağanüstü kompleksliği düşünüldüğünde sözde evrimsel süreçlerin bunları teker teker oluşturup sonra birbirlerine bağlamalarının ne kadar imkansız olduğunu anlamak hiç de zor değil.

ttp://haha.nu/files/uploads/2010/the-amazing-human-body/Clipboard01.jpg

Metabolik yolları gösteren şema

New York gibi büyük bir şehrin tüm caddelerinin, metro ağının, sokaklarının tesadüfen oluşması, otobanların, caddelerin ve sokakların birbirlerine tesadüfen bağlanmalarının imkansız olması gibi.

Yapılan bazı son araştırmalarda da, hücre içindeki metabolik yolların rasgele oluştuğu değil zarafetle tasarlandığı izlenimi verdiği itiraf edilmektedir.

Şimdi aşağıda gördüğünüz şekle dikkatlice bakın. Bu metabolik yolların kağıda dökülmüş şeklidir. “Metabolik yollar” teriminin İngilizce karşılığı “metabolic pathways” yani metabolik patikalardır. Patika isminin verilme nedeni ise, bilindiği gibi patika, planlanarak yapılmış, inşa edilmiş bir yol değildir. Kullanıla kullanıla zaman içinde oluşan bir yoldur. Bazı evrimciler ise, kendilerince metabolik yolların da bazı kimyasal reaksiyonlar oluştukça zaman içinde kendiliğinden oluştuğu izlenimini vermek için patika terimini kullanmışlardır. Oysa aşağıdaki resimde de açıkça görüldüğü gibi muazzam bir komplekslik, birbirine geçmiş yüzlerce madde, kimyasal reaksiyon ve bu komplekslik içinde müthiş bir düzen vardır.

Macıntosh HD:Users:mac13:Desktop:Screen Shot 2012-08-21 at 10.34.49 PM.png

 

Aşağıda Tokyo ve Paris gibi büyük şehirlerin metro ağlarının haritaları görülmektedir. Görüldüğü gibi hücre içindeki birbirine bağlı kimyasal reaksiyonları gösteren harita, bu metro ağlarından çok daha komplekstir. Metabolik yolların tesadüfler sonucunda, sözde evrimsel süreçlerle, adım adım oluştuğunu iddia etmek, bu metro ağlarının da, kendiliklerinden, adım adım, semt semt oluşup birbirine bağlandığını iddia etmekten çok daha akıl ve mantık dışıdır.

http://1.bp.blogspot.com/-bDhgFKHeknY/Tx9k37kcWvI/AAAAAAAADXc/4O4cFMI9xmQ/s1600/tokyo-metro-map.gif

Tokyo şehrinin metro şebekesini gösteren harita

http://www.nyceparis.com/paris-hotels-images/paris-subway-map-big.gif

Paris şehrinin metro şebekesini gösteren harita

Bu metabolik yollar kompleks olmanın dışında ayrıca olabilecek en iyi şekilde tasarlanmışlardır. Son zamanlarda yapılan bazı araştırmalarda bu yönü özellikle vurgulanmaktadır. [i]

Science dergisinde yayınlanan söz konusu çalışmanın sonuçlarında, araştırmacılar birkaç farklı bakterinin metabolik sistemlerinin performansını çok boyutlu optimizasyon teorisini kullanarak değerlendirdiler. Metabolik yollardaki moleküllerin hareketlerini (otobanlardaki araçların hareketi gibi) izleyerek metabolizmanın birçok amacı olan bir sistem için olabilecek en mükemmel şekilde çalıştığını gördüler.

Birbirine bağlı birçok parçadan oluşan tüm şebekelerde olduğu gibi, basamaklardan birinde meydana gelen hata ağın devamındaki diğer basamaklara da yansır. Örneğin metabolik yoldaki adımlardan birini katalize eden enzimdeki bir hata, tüm ağı etkileyecektir.

Söz konusu araştırmada, biyoloji ve kimya mühendislerinden oluşan bir ekip, metabolik yolların bu tür hatalara karşı ne kadar dayanıklı olduğunu görmek istedi. Bunun için rasgele oluşturulmuş metabolik yollardaki hataları, tek hücreli organizmaların  metabolik yollarında oluşan hatalar ile karşılaştırdılar. Rasgele oluşturulan metabolik yollardaki hataların daha uzun yol katederek daha çok basamağı olumsuz etkilediğini gördüler. Tek hücreli organizmaların hücrelerindeki metabolik yollarda oluşan hatalar ise çok daha az yol katederek ağın çok daha küçük bir kısmını etkiliyorlardı. Bu  doğadaki metabolik yolların son derece dayanıklı olduklarını, olabilecek en iyi şekilde tasarlandığını, protoplazmadaki metabolik ağın rasgele organize edilmediğini ancak yüksek derecede organize olduğunu göstermektedir.

Bu organizasyon bir Yaratıcı’nın eseri olduğunu göstermektedir.

Bir başka araştırmada ise, metabolizma ürünlerinin yani metabolitlerin konsantrasyonundaki değişikliklere karşı da metabolik yolların son derece dayanıklı olduğu gösterilmiştir. [ii]

Hücrenin son derece dinamik ortamı düşünüldüğünde, metabolizma ürünlerinin seviyelerinde oynamalar olması da son derece olağandır. Bu istenmeyen değişiklikler meydana geldiğinde  bunlar ağ boyunca dolaşırlar. Hücredeki bazı işlemler metabolit konsantrasyonuna hassastır ve sonuç olarak olumsuz yönde etkilenir. Bu etkilerin üstesinden gelmek için, metabolik sistemlerin düzenleyici sistemleri vardır. Bunlar konsantrasyon oynamalarını belirli sınırlar içinde tutarlar. Diğer bir deyişle metabolik yollar kaçınılmaz olan metabolit konsantrasyonlarındaki oynamalara karşı dayanıklı olacak şekilde tasarlanmışlardır, yani yaratılmışlardır.

Bu olağanüstü kompleks sistem içinde düzen muhteşem bir titizlikle korunmakta, hataya yer bırakılmamakta ve tüm önlemler alınmaktadır.

Sadece şemasına bakmak dahi bu sistemlerin tesadüfler eseri oluşamayacaklarını açıkça göstermektedir. Canlılığın tesadüfler sonucunda, kendiliğinden oluştuğunu iddia eden evrimciler, binlerce sistem gibi metabolik yolların da nasıl oluştuğunu açıklamak zorundadırlar.

Canlılığın tüm detaylarıyla üstün ve güçlü olan Yüce Allah tarafından yaratıldığı son derece açıktır.

Onlar, ayakta iken, otururken, yan yatarken Allah’ı zikrederler ve göklerin ve yerin yaratılışı konusunda düşünürler. (Ve derler ki:) “Rabbimiz, Sen bunu boşuna yaratmadın. Sen pek yücesin, bizi ateşin azabından koru.” (Al-i İmran Suresi, 191)

 


[i] Robert Schuetz et al., “Multidimensional Optimality of Microbial Metabolism,” Science 336 (2012): 601–4.

[ii] Guy Shinar and Martin Feinberg, “Structural Sources of Robustness in Biochemical Reaction Networks,” Science 327 (2010): 1389–91.

Bu yazının hazırlanmasında Dr. Fazale Rana’nın “The Optimal Design of Metabolism” başlıklı yazısından faydalanılmıştır.