Doğanın kayıp yasası

11 Şubat 2024

Geçtiğimiz günlerde Carnegie Bilim Enstitüsü, California Teknoloji Enstitüsü ve Cornell Üniversitesi’nden astrobiyologlar, veri bilimciler, mineraloglar, teorik fizikçiler ve Colorado Üniversitesi’nden düşünürlerin de aralarında bulunduğu araştırmacılar Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde “Artan Fonksiyonel Bilgi Yasası” olarak adlandırdıkları bir yasa tanımladılar.

Şimdiye dek dile getirilmemiş bu yasa evrim sürecinin, sadece yaşayan organizmalarda değil atomlardan yıldızlara tüm kompleks doğal sistemlerde var olmasını tanımlıyor. Yasaya göre canlı ya da cansız tüm sistemler, fonksiyon artışına yol açacak biçimde biçimlerini/yapılarını değiştirirler, yani fonksiyon artışı için seçilime uğrarlar, bir çeşit evrimleşmeye. Sözü edilen fonksiyon, kompleks bir sistemin sağlamlığı, enerjiye ulaşabilmesi veya örneğin belirli bir enzimatik reaksiyonu sürdürebilmesi olabilir.

Yazarlar, elmanın düşüşünü, gezegenlerin eliptik yörüngelerini ve buhar makinele- rini açıklayan hareket, yer çekimi, elektromanyetizm ve enerji gibi günlük yaşamda deneyimlenen makroskopik doğa yasalarının evrendeki kompleks doğal sistemleri açıklamakta yetersiz kaldığını belirtiyorlar.

Açıklanamayan en önemli özellik ise evrende giderek artan karmaşıklık, fonksiyonel bilgi düzeyinde artış: Minerallerden yıldızlara evrendeki tüm varlıkların belirli bir fonksiyonu elde etmek üzere farklı biçimlere/yapılara evrimleşebilme yetisi giderek artıyor. Termodinamiğin ikinci yasası izole bir sistemin entropisinin (bozukluğunun) zamanla arttığını ifade eder, o halde canlı ve cansız kompleks sistemlerdeki bu karmaşıklık ve fonksiyon bilgisi artışı nasıl açıklanabilir?

Çeşitlilik ve karmaşıklık üretir

“Artan Fonksiyonel Bilgi Yasası” tüm kompleks sistemlerin - yıldızlar, atmosfer, mineraller ve tüm yönleriyle yaşamın kendisi - daha fazla çeşitlilik ve karmaşıklık üretmek üzere evrimleştiklerini, evrimin yaşayan sistemlere sınırlı olmadığını tanımlıyor. Evrimleşen kompleks sistemlerin karakteristikleri şöyle özetlenebilir:

1. Atomlar, moleküller ve hücreler gibi düzenlenebilir ve yeniden düzenlenebilir birçok farklı bileşenden oluşurlar.

2. Yapı değişikliklerine yol açabilen doğal süreçlere uğrarlar.

3. Oluşan biçimin yalnızca küçük bir kısmı var olmaya devam eder, büyük kısmı fonksiyon seçilimine uğrayarak yok olur.

Sistem canlı da olsa cansız da olsa, oluşan yeni biçim iyi çalışırsa ve fonksiyonda iyileşmeye yol açarsa evrim gerçekleşir. Yani, düzenlenebilir birçok küçük parçadan oluşan herhangi bir sistem, canlı ya da cansız, fonksiyonlarda iyileşmeye neden olmak üzere evrimleşir.

Doğada en az 3 fonksiyon vardır. En temel olanı sağlamlıktır, sağlam düzenlenmiş atom ve moleküller var olmaya devam ederler. İkinci yasa, enerji teminidir; gereksinim duyulan enerjinin sürekli temin edilebildiği dinamik sistemler ayakta kalırlar. Üçüncü yasa ise “yeniliktir”. Evrimleşen sistemler yeni davranışlar veya özellikler geliştirmek üzere yeni düzenlemeler geliştirirler.

Mineraller de evrimleşir

Yaşamın evrim hikayesi, fotosentezin öğrenilmesinden çok hücreliliğe geçişe, birçok yeni “keşif” barındırır. Dünya minerallerinin de benzer bir evrim sürecinden geçtikleri söylenebilir: Sayıları Güneş Sistemi’nin başlangıcında yaklaşık 20 iken 4,5 milyar yılda kompleks fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçlerden geçerek yaklaşık 5.900’e çıkmıştır. Mineraller içerisindeki kimyasal ve yapısal bilgi giderek artmaktadır. Yıldızlar için de durum farklı değil. Nükleosentez süreci ile esas olarak hidrojen ve helyumdan oluşan yıldızlar, nükleer füzyon reaksiyonları geçirerek, karbon, magnezyum ve diğer elementleri oluştururlar. Biyolojik sistemlerde fonksiyon ise üremeyi sağlayacak biçimde sağ kalmaktır; evrimin hedefi budur.

Evren, fonksiyon iyileşmesine ve yeniliğe neden olacak biçimde atomlar, moleküller ve hücreleri yeniden ve yeniden düzenliyor. Bu yeniden düzenleme sürecinin nereye varabileceğinin ölçütü ise “potansiyel karmaşıklık” ile açıklanıyor, yani bir sistemin karmaşıklaşabilme potansiyeli. Bir kompleks doğal sistemin evrimleşmesi 3 yolla mümkün.

Etkileşen etkenlerin sayısını ve/veya çeşitliliğini artırmak.

2. Sistemin yeniden düzenlenme sayısını artırmak.

3. Sistem üzerindeki seçici baskıyı artırmak (örneğin kimyasal sistemlerde daha sık ısıtma/soğutma veya ıslatma/kurutma döngüleriyle).

Bir sistemin fonksiyonel bilgisinin, fonksiyona göre seçilime uğradığında arttığını ifade eden Artan Fonksiyonel Bilgi Yasası, termodinamiğin ikinci yasasını tamamlıyor. Canlı veya cansız tüm kompleks sistemler ve evrenin kendisinde fonksiyon bilgisinin artışı kaçınılmaz.

Özlem Kayım Yıldız

*Bu yazı, HBT Dergi 395. sayıda yayınlanmıştır.