Canlilar nicin olur?

Bildigimiz gibi enerjiyi ne yoktan var edebiliriz, ne de tamamen yok edebiliriz. Bu aslinda termodinamigin birinci yasasidir.

Termodinamigin ikinci yasasina gore ise, enerji bir formdan digerine cevrilirken, bu enerjinin bir kismi, is icin kullanilamaz hale gelir. Yani hicbir kimyasal tepkime ya da fiziksel islem 100% verimli degildir. Bu yasaya gore, evrende duzensizlik daima artma egilimi gosterir.

Biyolojik sistemlerde enerjinin tamami entalpi (H), kullanilabilen enerji serbest enerji (G) ve kullanilamayan enerji de entropi (S) ile sistemin sicakliginin (T) carpimidir. Entropi, sistemdeki duzensizliktir. Formule dokecek olursak H = G + TS seklinde bir denklem ortaya cikar. Buna gore bir sistem ne kadar duzenliyse, bu sistemin entropisi de o kadar dusuktur. Eminim butun bu karmasik fiziksel yasalarin bir canlinin olumuyle ne ilgisi oldugunu merak ediyorsunuz. Aslinda bu yasalara gore tum canlilar, yasadiklari her ani, bu duzensizlige karsi koyarak harciyorlar. Ornegin canli bir hucre entropisini dusuk tutarak yasama savasi verir ve hicbir zaman dengeye eriserek entropisini artirmaz. Bu durum, tahterevalliye binerken sizden agir olan bir arkadasinizi surekli yukarida tutmaya calismaya benziyor. Hucre bir dengeye eristigi ve entropisini en yuksege cikardigi zaman olum meydana gelir.

Tum bu kavramlari bir ornekle daha anlasilir hale getirmeye calisalim: sodyum kloruru yani yemeklerimizde kullandigimiz tuzu ele alin. Tuz katiyken kristaller halinde bulunan bir maddedir. Kristal yapida olmak iyonlarin duzenli bir halde bulunduklarini, yani bu maddenin o haldeyken entropisinin dusuk oldugunu gosterir. Fakat tuzu suya karistirdigimiz anda bu kristallerin eridigini ve tuzun iyonlarina ayrildigini goruruz. Tum iyonlar duzensiz bicimde suyun icinde dagilirlar. Tuz kristalleri suya atilir atilmaz kendi kendilerine duzensizlesme egilimi gosterdikleri halde, cozulen iyonlar asla kendiliklerinden eski duzenli kristal yapisina donme egilimi gostermezler. Eger tuzun tekrar kristallesmesini istiyorsak enerji harcamamiz gerekir. Kullanacagimiz enerji de az once sozunu ettigimiz "serbest enerji"dir. Yasayan her hucrenin de enerjiye bu yuzden ihtiyaci vardir. Eger enerji olmazsa entropi artar ve hucre olur. Cunku hucrelerde yurutulen biyolojik etkinlikler, duzensizligin tersine isleyen, yani kendiliginden olusamayip enerji gerektiren, tepkimelerdir. Enerji olmadan ve bu tepkimeler gerceklesmeden hucre canliligini koruyamaz.

Sonuc olarak bir canlinin enerji elde etmesi herhangi bir sekilde engellenirse, ornegin aerobik bir canli oksijensiz kalirsa, canli besin elde edemezse, ya da bu islemleri gerceklestirecek sistemleri veya organlari islevini yitirecek derecede zarar gorurse canli olur.

Daha farkli bir aciklamayi, "Yasayan tum canlilar nicin olmek zorundadir?" sorusunun cevabinda bulabilirsiniz.

B. Duygu Ozpolat