Yapraklar Ve Fotosentez

Dünya, canlı yaşamına en uygun olacak şekilde, özel olarak tasarlanmış bir gezegendir. Atmosferindeki gazların oranından, güneşe olan uzaklığına, dağların varlığından, suyun içilebilir olmasına, bitkilerin çeşitliliğinden yeryüzünün sıcaklığına kadar kurulmuş olan pek çok hassas denge sayesinde dünya yaşanabilir bir ortamdır.

Yaşamı oluşturan öğelerin devamlılığının sağlanabilmesi için de hem fiziksel şartların hem de bazı biyokimyasal dengelerin korunması gereklidir. Örneğin nasıl ki canlıların yeryüzünde yaşamaları için yer çekimi kuvveti vazgeçilmez ise, bitkilerin ürettiği organik maddeler de yaşamın devamı için bir o kadar önemlidir.

İşte bitkilerin bu organik maddeleri üretmek için gerçekleştirdikleri işlemlere, daha önce de belirttiğimiz gibi fotosentez denir. Bitkilerin kendi besinlerini kendilerinin üretmesi olarak da özetlenebilecek olan fotosentez işlemi, bunların diğer canlılardan ayrıcalıklı olmasını sağlar. Bu ayrıcalığı sağlayan, bitki hücresinde insan ve hayvan hücrelerinden farklı olarak güneş enerjisini direkt olarak kullanabilen yapılar bulunmasıdır. Bu yapıların yardımıyla, bitki hücreleri güneşten gelen enerjiyi insanlar ve hayvanlar tarafından besin yoluyla alınacak enerjiye çevirirler ve yine çok özel yollarla depolarlar. İşte bu şekilde fotosentez işlemi tamamlanmış olur.

Gerçekte bütün bu işlemleri yapan, bitkinin tamamı değildir, yaprakları da değildir, hatta bitki hücresinin tamamı da değildir. Bu işlemleri bitki hücresinde yer alan ve bitkiye yeşil rengini veren "kloroplast" adı verilen organel gerçekleştirir. Kloroplastlar, milimetrenin binde biri kadar büyüklüktedir, bu yüzden yalnızca mikroskopla gözlemlenebilirler. Yine fotosentezde önemli bir rolü olan kloroplastın çeperi de, metrenin yüz milyonda biri kadar bir büyüklüktedir. Görüldüğü gibi rakamlar son derece küçüktür ve bütün işlemler bu mikroskobik ortamlarda gerçekleşir. Fotosentez olayındaki asıl hayret verici noktalardan biri de budur.

Sır Dolu Bir Fabrika: Kloroplast

Kloroplastta fotosentezi gerçekleştirmek üzere hazırlanmış thylakoidler, iç zar ve dış zar, stromalar, enzimler, ribozom, RNA ve DNA gibi oluşumlar vardır. Bu oluşumlar hem yapısal hem de işlevsel olarak birbirlerine bağlıdırlar ve her birinin kendi bünyesinde gerçekleştirdiği son derece önemli işlemler vardır. Örneğin kloroplastın dış zarı, kloroplasta madde giriş-çıkışını kontrol eder. İç zar sistemi ise "thylakoid" olarak adlandırılan yapıları içermektedir. Disklere benzeyen thylakoid bölümünde pigment (klorofil) molekülleri ve fotosentez için gerekli olan bazı enzimler yer alır. Thylakoidler "grana" adı verilen kümeler meydana getirerek, güneş ışığının en fazla miktarda emilmesini sağlarlar. Bu da bitkinin daha fazla ışık alması ve daha fazla fotosentez yapabilmesi demektir.

Bunlardan başka kloroplastlarda "stroma" adı verilen ve içinde DNA, RNA, ribozomlar ve fotosentez için gerekli olan enzimleri barındıran bir de sıvı bulunur. Kloroplastlar sahip oldukları bu DNA ve ribozomlarla hem kendilerini çoğaltırlar, hem de bazı proteinlerin üretimini gerçekleştirirler.

Fotosentezdeki başka bir önemli nokta da bütün bu işlemlerin çok kısa, hatta gözlemlenemeyecek kadar kısa bir süre içinde gerçekleşmesidir. Kloroplastların içinde bulunan binlerce "klorofil"in aynı anda ışığa tepki vermesi, saniyenin binde biri gibi inanılmayacak kadar kısa bir sürede gerçekleşir.

Yeşil bitkilerde fotosentez işlemini yapan, bitki hücrelerinde bulunan kloroplast adı verilen organellerdir. Yanda büyütülmüş resmi görülen kloroplast, gerçekte milimetrenin binde biri kadar bir büyüklüğe sahiptir. İçinde fotosentez işlemini yürüten pek çok yardımcı organel vardır. Çok aşamalı olarak gerçekleşen ve bazı aşamaları henüz çözülememiş olan fotosentez işlemi bu mikroskobik fabrikalarda, büyük bir hızda gerçekleşmektedir.

Bilim adamları kloroplastların içinde gerçekleşen fotosentez olayını uzun bir kimyasal reaksiyon zinciri olarak tanımlarlarken, işte bu hız nedeniyle fotosentez zincirinin bazı halkalarında neler olduğunu anlayamamakta ve olanları hayranlıkla izlemektedirler. Anlaşılabilen en net nokta, fotosentezin iki aşamada meydana geldiğidir. Bu aşamalar "aydınlık evre" ve "karanlık evre" olarak adlandırılır.

Aydınlık Evre

Bitkilerin fotosentez işleminde kullanacakları tek enerji kaynağı olan güneş ışığı değişik dalga boylarındaki ışınımların birleşimidir ve bu dalgaların enerji yükü birbirinden farklıdır. Güneş ışığındaki dalgaların ayrıştırılması ile ortaya çıkan ve tayf adı verilen renk dizisinin bir ucunda kırmızı ve sarı tonları, öbür ucunda da mavi ve mor tonları bulunur. Bitkiler fotosentez sırasında güneş ışınlarından tayfın iki ucundaki renkleri, daha doğrusu dalga boylarını soğururlar, yani emerler. Buna karşılık tayfın ortasında yer alan yeşil tonlardaki ışınların pek azını soğurup büyük bölümünü yansıtırlar. Bunu da kloroplastların içinde bulunan klorofil pigmentleri sayesinde gerçekleştirirler. İşte yaprakların çoğu zaman yeşil gözükmesinin nedeni de budur. (Temel Britannica Cilt 7, s. 16)

Fotosentez işlemi bitkilerin yeşil görünmesine neden olan bu pigmentlerin güneş ışığını soğurmasından kaynaklanan hareketlenme ile başlar. Acaba klorofiller bu hareketlenme ile fotosentez işlemine nasıl başlamaktadırlar? Bu sorunun cevabının verilebilmesi için öncelikle kloroplastların içinde bulunan ve klorofilleri içinde barındıran Thylakoid'in yapısının incelenmesinde fayda vardır.

"Klorofiller, "klorofil-a" ve "klorofil-b" olarak ikiye ayrılırlar. Bu iki çeşit klorofil güneş ışığını soğurduktan sonra elde ettikleri enerjiyi fotosentez işlemini başlatacak olan fotosistemler içinde toplarlar. Thaylakoid'in detaylı yapısının anlatıldığı resimde de görüldüğü gibi fotosistemler kısaca, thylakoid'in içinde yer alan bir grup klorofil olarak tanımlanabilir.

Yeşil bitkilerin tamamına yakını bir fotosistem ile tek aşamalı fotosentez gerçekleştirirken, bitkilerin %3'ünde fotosentezin iki aşamalı olmasını sağlayacak iki farklı fotosistem bölgesi bulunur. "Fotosistem I", ve "Fotosistem II" olarak adlandırılan bu bölgelerde toplanan enerji daha sonra tek bir "klorofil-a" molekülüne transfer edilir. Böylece her iki fotosistemde de reaksiyon merkezleri oluşur. Işığın emilmesiyle elde edilen enerji, reaksiyon merkezlerindeki yüksek enerjili elektronların gönderilmesine, yani kaybedilmesine neden olur. Bu yüksek enerjili elektronlar daha sonraki aşamalarda suyun parçalanıp oksijenin elde edilmesi için kullanılır. Bu aşamada bir dizi elektron değiş tokuşu gerçekleşir. "Fotosistem I" tarafından verilen elektron, "Fotosistem II" den salınan elektron ile yer değiştirir. "Fotosistem II" tarafından bırakılan elektronlar da suyun bıraktığı elek-tronlarla yer değiştirir. Sonuç olarak su, oksijen, protonlar ve elektronlar olmak üzere ayrıştırılmış olur.

Elektron akışının sonunda, suyun ayrışmasından sonra ortaya çıkan protonlar ve elektronlar thylakoid'in iç kısmına taşınarak hidrojen taşıyıcı molekül olan NADP (nikotinamid adenin dinükliotid fosfat) ile birleşirler. Neticede NADPH molekülü ortaya çıkar. Elektronlar elektron taşıma sistemiyle taşınırken, thylakoid zarı boyunca bir proton eğimi oluşur. Eğimin potansiyel enerjisi ATP molekülünü (hücrenin işlemlerinde kullanacağı bir enerji paketçiği) meydana getirmek için kullanılır. Bütün bu işlemler sonucunda bitkilerin besin üretebilmesi için ihtiyaç duydukları enerji artık kullanılmaya hazır hale gelmiştir.

Bir reaksiyonlar zinciri olarak özetlemeye çalıştığımız bu olaylar fotosentez işleminin sadece ilk yarısıdır. Bitkilerin besin üretebilmesi için enerji gereklidir. Bunun temin edilebilmesi için düzenlenmiş olan "özel yakıt üretim planı" sayesinde diğer işlemler de eksiksiz tamamlanır.

Karanlık Evre

Fotosentezin ikinci aşaması olan Karanlık Evre ya da Calvin Çevrimi olarak adlandırılan bu işlemler, kloroplastın "stroma" diye adlandırılan bölgelerinde gerçekleşir. Aydınlık evre sonucunda ortaya çıkan enerji yüklü ATP ve NADPH molekülleri, karbondioksiti organik karbona indirgemek için kullanılır. (Raven, Evert, Curtis, Biology of Plants, World Publishers, New York, 1976, s.116) Karanlık evrenin nihai ürünü, hücrenin ihtiyaç duyduğu diğer organik bileşikler için başlangıç malzemesi olarak kullanılacaktır.
Burada kısaca özetlenen bu reaksiyon zincirini kaba hatlarıyla anlayabilmek bilim adamlarının yüzyıllarını almıştır. Yeryüzünde başka hiçbir şekilde üretilemeyen karbonhidratlar ya da daha geniş anlamda organik maddeler milyonlarca yıldır bitkiler tarafından üretilmektedir. Üretilen bu maddeler diğer canlılar için en önemli besin kaynaklarındandır.

Fotosentez reaksiyonları sırasında farklı özelliklere ve görevlere sahip enzimler ile diğer yapılar tam bir iş birliği içinde çalışırlar. Ne kadar gelişmiş bir teknik donanıma sahip olursa olsun dünya üzerindeki hiçbir laboratuvar, bitkilerin kapasitesiyle çalışamaz. Oysa bitkilerde bu işlemlerin tümü milimetrenin binde biri büyüklüğündeki bir organelde meydana gelmektedir. Şekilde görülen formülleri, sayısız çeşitlilikteki bitki hiç şaşırmadan, reaksiyon sırasını hiç bozmadan, fotosentezde kullanılan hammadde miktarlarında hiçbir karışıklık olmadan milyonlarca yıldır uygulamaktadır.

Ayrıca fotosentez işlemi ile, hayvanların ve insanların enerji tüketimleri arasında da önemli bir bağlantı vardır. Aslında yukarıda anlatılan karmaşık işlemlerin özeti, bitkilerin fotosentez sonucu canlılar için mutlaka gerekli olan glukozu ve oksijeni meydana getirmeleridir. Bitkilerin ürettiği bu ürünler diğer canlılar tarafından besin olarak kullanılırlar. İşte bu besinler vasıtasıyla canlı hücrelerinde enerji üretilir ve bu enerji kullanılır. Bu sayede bütün canlılar güneşten gelen enerjiden faydalanmış olurlar.

Canlılar fotosentez sonucu oluşan besinleri yaşamsal faaliyetlerini sürdürmek için kullanırlar. Bu faaliyetler sonucunda atık madde olarak atmosfere karbondioksit verirler. Ama bu karbondioksit hemen bitkiler tarafından yeniden fotosentez için kullanılır. Bu mükemmel çevirim böylelikle sürer gider.

Fotosentez İçin Gerekli Olan Her Şey Gibi, Güneş Işığı Da Özel Olarak Ayarlanmıştır

Bu kimyasal fabrikada her şey olup biterken, işlemler sırasında kullanılacak enerjinin özellikleri de ayrıca tespit edilmiştir. Fotosentez işlemi bu yönüyle incelendiğinde de, gerçekleşen işlemlerin ne kadar büyük bir hassasiyetle düzenlenmiş olduğu görülecektir. Çünkü güneşten gelen ışığın enerjisinin özellikleri, tam olarak kloroplastın kimyasal tepkimeye girmesi için ihtiyaç duyduğu enerjiyi karşılamaktadır.
Bu hassas dengenin tam anlaşılabilmesi için güneş ışığının fotosentez işlemindeki fonksiyonlarını ve önemini şöyle bir soruyla inceleyelim:

Güneş'in ışığı fotosentez için özel olarak mı ayarlanmıştır? Yoksa bitkiler, gelen ışık ne olursa olsun, bu ışığı değerlendirip ona göre fotosentez yapabilecek bir esnekliğe mi sahiptirler?

Bitkiler hücrelerindeki klorofil maddelerinin ışık enerjisine karşı duyarlı olmaları sayesinde fotosentez yapabilirler. Buradaki önemli nokta klorofil maddelerinin çok belirli bir dalga boyundaki ışınları kullanmalarıdır. Güneş tam da klorofilin kullandığı bu ışınları yayar. Yani güneş ışığı ile klorofil arasında tam anlamıyla bir uyum vardır.

Amerikalı astronom George Greenstein, The Symbiotic Universe adlı kitabında bu kusursuz uyum hakkında şunları yazmaktadır: Fotosentezi gerçekleştiren molekül, klorofildir... Fotosentez mekanizması, bir klorofil molekülünün Güneş ışığını absorbe etmesiyle başlar. Ama bunun gerçekleşebilmesi için, ışığın doğru renkte olması gerekir. Yanlış renkteki ışık, işe yaramayacaktır.

Bu konuda örnek olarak televizyonu verebiliriz. Bir televizyonun, bir kanalın yayınını yakalayabilmesi için, doğru frekansa ayarlanmış olması gerekir. Kanalı başka bir frekansa ayarlayın, görüntü elde edemezsiniz. Aynı şey fotosentez için de geçerlidir. Güneş'i televizyon yayını yapan istasyon olarak kabul ederseniz, klorofil molekülünü de televizyona benzetebilirsiniz. Eğer bu molekül ve Güneş birbirlerine uyumlu olarak ayarlanmış olmasalar, fotosentez oluşmaz. Ve Güneş'e baktığımızda, ışınlarının renginin tam olması gerektiği gibi olduğunu görürüz.

Kısacası fotosentez işleminin gerçekleşebilmesi için şu anki şartların olması zorunludur. İşte bu noktada akla gelebilecek bir soruyu daha değerlendirmekte fayda vardır:
Zaman içinde fotosentez işleminin sıralamasında ya da moleküllerin görevinde herhangi bir değişiklik olabilir miydi?

Bu soruya, doğadaki hassas dengelerin tesadüfler sonucunda oluştuğunu iddia eden evrim savunucularının vereceği cevaplardan bir tanesi, "başka türlü bir ortam olsaydı, canlılar o ortamlara da uyum sağlayacakları için bitkiler de o ortama göre fotosentez yapabilirlerdi" olacaktır. Oysa bu tamamen yanlış bir mantıktır. Çünkü bitkilerin fotosentez yapabilmeleri için güneşin yaydığı ışıkların şu anki uyum içinde olmaları gerekmektedir. Bu mantığın yanlış olduğunu gerçekte bir evrimci olan astronom George Greenstein da şu şekilde belirtmektedir: Belki insan burada bir tür adaptasyonun gerçekleştiğini düşünebilir: Bitkinin yaşamının Güneş ışığının özelliklerine uyum sağladığını varsayan moleküller ışığın çok belirli bazı renklerini absorbe edebilirler. Işığın absorbe edilmesi işlemi, moleküllerin içindeki elektronların yüksek enerji seviyelerine olan duyarlılıklarıyla ilgilidir ve hangi molekülü ele alırsanız alın, bu işi gerçekleştirmek için gereken enerji aynıdır. Işık, fotonlardan oluşur ve yanlış enerji seviyesinde foton, hiçbir şekilde absorbe edilemez... Kısacası yıldızların fiziği ile, moleküllerin fiziği arasında çok iyi bir uyum vardır. Bu uyum olmasa, yaşam imkansız olurdu.( George Greenstein, The Symbiotic Universe, s. 96-7)

Tekrar önemle belirtmek gerekirse; bitkilerin fotosentez yapabilmeleri için güneşin yaydığı belirli aralıktaki ışığın varlığı şarttır. Yaşam için zorunlu olan bu uyum hiçbir şekilde rastlantılarla açıklanamayacak kusursuzlukta bir uyumdur.

Bütün bu apaçık gerçeklere rağmen yine de evrim teorisini savunmaya devam edenler için, sorular sorarak bu sistemin tesadüfen oluşamayacağını bir kere daha görelim. Boyutu mikroskobik ölçülerle tanımlanan bir alanda kurulmuş bu örneksiz mekanizmayı var eden kimdir? Öncelikle böyle bir sistemi bitki hücrelerinin plandığını yani bitkilerin düşünerek planlar yaptığını varsayabilir miyiz? Elbette ki böyle bir şeyi varsayamayız. Çünkü, bitki hücrelerinin tasarlaması, akletmesi gibi bir şey söz konusu değildir. Hücrenin içine baktığımızda gördüğümüz kusursuz sistemi yapan hücrenin kendisi değildir. Peki öyleyse bu sistem düşünebilen yegane varlık olan insan aklının bir ürünü müdür? Hayır değildir. Milimetrenin binde biri büyüklüğünde bir yere yeryüzündeki en inanılmaz fabrikayı kuranlar insanlar da değildir. Hatta insanlar bu mikroskobik fabrikanın içinde olan bitenleri gözlemleyememektedirler bile.

Bu gibi soruların cevaplarının niçin "hayır" olduğu, evrimcilerin iddialarıyla birlikte incelendiğinde, bitkilerin nasıl ortaya çıktığı konusu daha iyi açıklığa kavuşacaktır.
Evrim teorisi bütün canlıların aşama aşama geliştiğini, basitten komplekse doğru bir gelişim olduğunu iddia eder. Fotosentez sistemindeki mevcut parçaları belli bir sayıyla sınırlayabildiğimizi varsayarak bu iddianın doğru olup olmadığını düşünelim. Örneğin fotosentez işleminin gerçekleşmesi için gerekli olan parçaların sayısının 100 olduğunu varsayalım (gerçekte bu sayı çok daha fazladır). Varsayımlara devam ederek, bu 100 parçanın bir iki tanesinin evrimcilerin iddia ettikleri gibi tesadüfen, kendi kendine oluştuğunu varsayalım. Bu durumda geriye kalan parçaların oluşması için milyarlarca yıl beklenmesi gerekecektir. Oluşan parçalar bir arada bulunsalar bile diğerleri olmadığı için bir işe yaramayacaklardır. Tek biri olmadığında diğerleri işlevsiz olan bu sistemin diğer parçaların oluşumunu beklemeleri imkansızdır. Dolayısıyla canlılara ait tüm sistemler gibi, karmaşık bir sistem olan fotosentez de evrimin öne sürdüğü gibi, zaman içinde, tesadüflerle, yavaş yavaş oluşan parçaların art arda eklenmesiyle meydana gelmesi akıl ve mantıkla bağdaşan bir iddia değildir.

Bu iddianın çaresizliğini fotosentez işleminde gerçekleşen bazı aşamaları kısaca hatırlayarak görebiliriz. Öncelikle fotosentez işleminin gerçekleşebilmesi için mevcut bütün enzimlerin ve sistemlerin aynı anda bitki hücresinde bulunması gereklidir. Her işlemin süresi ve enzimlerin miktarı tek bir seferde en doğru biçimde ayarlanmalıdır. Çünkü gerçekleştirilen reaksiyonlarda oluşabilecek en ufak bir aksaklık, örneğin işlem süresi, reaksiyona giren ısı veya hammadde miktarında küçük bir değişiklik olması, reaksiyon sonucunda ortaya çıkacak ürünleri bozacak ve yararsız hale getirecektir. Bu sayılanların herhangi bir tanesinin olmaması durumunda da sistem tamamen işlevsiz olacaktır.

Bu durumda akla bu işlevsiz parçaların, sistemin tümü oluşana kadar nasıl olup da varlıklarını sürdürdükleri sorusu gelecektir. Ayrıca boyut küçüldükçe, o yapıdaki sistemin üzerindeki aklın ve mühendisliğin kalitesinin arttığı da bilinen bir gerçektir. Bir mekanizmadaki boyutun küçülmesi bize o yapı üzerinde kullanılan teknolojinin gücünü gösterir. Günümüz kameralarıyla seneler önce kullanılan kameralar arasında bir karşılaştırma yapıldığında bu gerçek daha net görülecektir. Bu gerçek, yapraklardaki kusursuz yapının önemini daha da arttırmaktadır. İnsanların büyük fabrikalarda dahi yapamadıkları fotosentez işlemini bitkiler nasıl olup da bu mikroskobik fabrikalarında gerçekleştirmektedirler?

İşte bu ve benzeri sorular evrimcilerin hiçbir tutarlı açıklama getiremedikleri sorulardır. Buna karşın, çeşitli hayali senaryolar üretirler. Üretilen bu senaryolarda başvurulan ortak taktik, konunun demagojiler ve kafa karıştırıcı teknik terim ve anlatımlarla boğulmasıdır. Olabildiğince karışık terimler kullanarak bütün canlılarda çok açık görülen bir gerçeği, "Yaratılış Gerçeği"ni örtbas etmeye çalışırlar. Neden ve nasıl gibi sorulara cevap vermek yerine, konu hakkında ayrıntılı bilgiler ve teknik kavramlar sıralayıp sonuna bunun evrimin bir sonucu olduğunu eklerler.

Bununla birlikte en koyu evrim taraftarları bile, çoğu zaman bitkilerdeki mucizevi sistemler karşısında hayretlerini gizleyememektedirler. Buna örnek olarak Türkiye'nin evrimci profesörlerinden Ali Demirsoy'u verebiliriz. Prof. Demirsoy, fotosentezdeki mucizevi işlemleri vurgulayarak, bu kompleks sistemin karşısında şöyle bir itirafta bulunmaktadır:

Fotosentez oldukça karmaşık bir olaydır ve bir hücrenin içerisindeki organelde ortaya çıkması olanaksız görülmektedir. Çünkü tüm kademelerin birden oluşması olanaksız, tek tek oluşması da anlamsızdır. ( Prof. Dr. Ali Demirsoy, Kalıtım ve Evrim, Ankara, Meteksan Yayınları, s.80)

Fotosentez işlemindeki bu kusursuz mekanizmalar şimdiye kadar gelmiş geçmiş bütün bitki hücrelerinde vardır. En sıradan gördüğünüz bir yabani ot bile bu işlemi gerçekleştirebilmektedir. Reaksiyona her zaman aynı oranda madde girer ve çıkan ürünler de hep aynıdır. Reaksiyon sıralaması ve hızı da aynıdır. Bu istisnasız bütün fotosentez yapan bitkiler için geçerlidir.

Bitkiye akletme, karar verme gibi vasıflar vermeye çalışmak elbette ki mantıksızdır. Bunun yanı sıra bütün yeşil bitkilerde var olan ve kusursuz bir şekilde işleyen bu sisteme "tesadüfler zinciri ile oluştu" şeklinde bir açıklama getirmek de her türlü mantıktan uzak bir çabadır.