Bilimkurgu Kulübü Bu Sitede Gelecek Var!
Karbon ve silisyum periyodik tabloda alt alta yer alır (IV. Grup). Bu durum, iki elementin kimyasal olarak birbirlerine oldukça benzediği anlamına gelir. Dünya’daki yaşamın kimyasal alt yapısı karbon bileşiklerine dayalıdır. Bu noktada önemli bir soru geliyor akla: Karbonun yaptığını silisyum da yapabilir mi? Yani evrenin herhangi bir yerinde silisyum bileşiklerine dayalı bir yaşam mümkün olabilir mi? Elbette bilimkurgu yazarlarının aklına bu soru gelmiştir. Bazı bilimkurgu hikâyeleri silisyum temelli yaşam formlarının örneklerini sunmuştur bize: duyarlı kristaller, ürkütücü altın renkli kum taneleri, lekesi veya döküntüsü silika tuğlalar olan yaratıklar… Düşlerle iyi gitse de bilim bu konuda “acaba” diyor.
Gerçekten de karbon ve silisyumun birçok özelliği ortaktır. Her ikisi de dört değerlik elektronuna sahiptir; yani başka atomlarla dört tane bağ yapabilirler. Her ikisi de oksijene bağlanarak polimer adı verilen uzun zincirler oluşturabilirler. Karbon, sentetik elyaflarda ve çeşitli malzemelerde kullanılan bir plastik türü olan poli-asetal polimerini; silisyum ise kumaşları su geçirmez hâle getirmek veya metal/plastik parçaları yağlamak için kullanılan silisyum polimerlerini oluşturur.
Ancak karbon oksitlendiğinde (yanma sırasında oksijenle birleştiğinde) karbondioksit gazını oluştururken; silisyum, silika adı verilen katı hâldeki silisyum dioksite dönüşür. Silisyumun bir katıya oksitlenmesi, yaşamı destekleyememesinin temel nedenlerinden biridir. Silika denen kumun katı olmasının temel nedeni, silisyumun oksijeni çok sevmesi ve ona sıkıca bağlanmasıdır. Silisyum dioksit, bir silisyum atomu ile onu çevreleyen dört oksijen atomundan oluşan bir kafes yapısı oluşturur. Feldispat, mika, zeolitler ve talk gibi minerallerde SiO4-4 birimleri içeren silikat bileşikleri bulunur. Bu katılar canlılar için atık sorunu anlamına gelir. (Kum işeyen bir hayvan hayatından hiç de memnun olmayacaktır.)
Ayrıca bir yaşam formunun enerjiyi toplamak, depolamak ve yeniden kullanmak için bir mekanizmaya ihtiyacı olacaktır. Tabii ki enerji çevreden gelmek zorundadır. Ayrıca bu enerji emildikten ya da yutulduktan sonra tam olarak ihtiyaç duyulan yerde ve zamanda kontrollü bir şekilde serbest bırakılmalıdır. Enerjinin tamamı bir anda salındığında yaşam formu yanabilir. Karbon bazlı dünyada temel depolama elemanı Cx(HOH)y formülüne sahip bir karbonhidrattır. Bu karbonhidrat, su ve karbondioksite oksitlenerek atık ürünler hava yoluyla dışarı atılır. Karbon atomlarının tekli bağlarla zincire bağlanmasına katenasyon adı verilir. Karbon bazlı bir yaşam formu, enzim adı verilen hız düzenleyicilerle yakıtını kontrollü bir şekilde yakabilmektedir.
Bu büyük ve karmaşık moleküllerin işlerini hassasiyetle yapabilmelerinin nedeni “sağ-sol ayrımı” adı verilen bir özelliğe sahip olmalarıdır. Her enzim, belli bir molekülle eşleşerek tepkimeye girmesine yardım eder. İki molekülün şekli anahtar-kilit gibi birbirine uyar. Bu eşleşme sağ-sol ayrımı ile daha da seçici hâle gelir. Örneğin karaciğerlerimizde glikojen adı verilen bir polimerin ayna simetriği olan selüloz formunda bir başka polimer ağaçlarda bulunur. Her ikisi de enerji depolamak için kullanılan altı atomlu karbon bileşikleridir. Glikojen ve selüloz, temel olarak aynı karbonhidrattırlar ve tek bir karbon atomunun sağ ya da sol yerleşimiyle birbirlerinden ayrılırlar. Selüloz, daha kararlı bir yapıya sahiptir. Glikojen, silikon kadar kararlı değildir. İnsan metabolizması selülozu parçalayacak enzimlere sahip olmadığı için onu yiyecek olarak kullanamaz. Ama bakteriler gibi birçok basit yaşam formu bunu rahatlıkla yapabilir. (Yiyecek olarak işimize yaramayan bir dal parçasının bakteriler tarafından birkaç ayda ayrıştırılarak toprağa karışmasını buna borçluyuz.)
Kısacası sağ-sol ayrımı, biyo-moleküler süreçleri düzenleyen önemli bir özelliktir. Ne yazık ki silisyumun sağ-sol ayrımına sahip bileşiği bulunmaz. Bu nedenle silisyum bazlı bir yaşam formunun, karbon bazlı enzimlerin gerçekleştirdiği düzenleme ve tanıma işlevlerinin benzerlerini oluşturması zor olacaktır. Bütün bunlara karşın, Frederic Stanley Kipping (1863-1949) bazı ilginç bileşiklerin sentezlenebileceğini gösterdiğinden beri kimyagerler yeni silisyum bileşikleri yaratmak için uğraşmaktadırlar. Silisyum kimyası alanında en prestijli uluslararası ödüle Kipping Ödülü denir. Gelgelelim, yıllardır yapılan onca çalışmaya ve modern kimyacıların elindeki tüm imkanlara karşın, karbon kimyasına benzeyen bir silisyum kimyası oluşturulamamıştır. Termodinamik yasalar, karbon-benzeri silisyum bileşiklerinin kararsız ve kısa ömürlü olacağına işaret etmektedir.
Yine de bazı silisyum tabanlı mikro ve nano yapılar hayal etmek mümkündür; enerji kullanımı ve görüş yeteneği için güneş enerjili silisyum formlar; silisyum bileşiklerinden yapılmış kas benzeri dokulara oksitleyici taşıyan silisyum sıvıları; silikatlardan yapılmış iskeletler; silisyum zarlar ve hatta silikat zeolit yüzeylerde sağ-sol ayrımına sahip deşikli yapılar. Hatta bu yapılardan kimileri canlı gibi görünmektedir. Ancak yaşamı yaratacak olan basit ve kararlı kimya henüz ortada görünmüyor. Yaşamın karmaşıklığı, birbirleriyle geniş bir aralıkta etkileşen uyumlu yapılar gerektirir. Sözü edilen tepkimelerse sadece dar bir sıcaklık ve pH aralığında gerçekleşmektedir. Bu tür kısıtlamalar göz önüne alındığında, karbonun yapabildiği şeyleri silisyum başaramamaktadır.
Ancak bir şey var ki onu silisyuma borçluyuz. Dünya’daki yaşam, ağırlıklı olarak sağ-yönelimli karbonhidratlar ve sol-yönelimli amino asitlerden oluşur. Peki ama neden tam tersi olmamış, neden her ikisi birden değil? Kimyacılar ilk karbon bileşiklerinin, çamurlu bir havuzun tabanında yer alan sağ-sol yönelime sahip silisyumlu bir kayanın yüzeyinde oluştuğuna inanıyorlar. Bu yüzeyin yönelimi, Dünya’daki yaşamın tercih ettiği karbon bileşiklerinin yaratılmasını teşvik etmiş olabilir.
