Dünya yaşayan bir organizma gibidir! Bilim adamı James Lovelock'un hipotezi

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Gezegenimiz benzersizdir. Nasıl ki her birimiz Roma tanrılarının taş heykellerinden farklıysak, Dünya da Mars, Venüs ve bilinen diğer gezegenlerden farklıdır. Zamanımızın belki de en şaşırtıcı ve tartışmalı hipotezlerinden birinin hikayesini anlatalım - bizi Dünya'ya canlı bir organizma olarak bakmaya davet eden Gaia hipotezi.

Dünya bizim "akıllı evimiz"

James Ephraim Lovelock geçen yaz yüzüncü yılını kutladı. Bilim adamı, mucit, mühendis, bağımsız düşünür, icatlarından çok, Dünya'nın, tarihinin büyük bir bölümünde, son üç milyar yıl boyunca elverişli koşulları koruyan, kendi kendini düzenleyen bir süper organizma olduğu şeklindeki şaşırtıcı varsayımıyla tanınan bir kişi. yüzeydeki yaşam için…

Dünyayı kişileştiren antik Yunan mitolojisinin tanrıçası Gaia için adlandırılan hipotez, geleneksel bilimlerin aksine, gezegenin küresel ekosisteminin biyolojik bir organizma gibi davrandığını ve jeolojik süreçler tarafından kontrol edilen cansız bir nesne gibi davranmadığını öne sürüyor.

Geleneksel yer bilimlerinin aksine, Lovelock gezegeni bir dizi ayrı sistem - atmosfer, litosfer, hidrosfer ve biyosfer - olarak değil, gelişen ve değişen bileşenlerinin her birinin gelişimi etkilediği tek bir sistem olarak düşünmeyi önerir. diğer bileşenlerden. Ayrıca, bu sistem kendi kendini düzenler ve canlı organizmalar gibi ters ilişki mekanizmalarına sahiptir. Bilinen diğer gezegenlerden farklı olarak, canlı ve cansız dünyalar arasındaki ters ilişkilerin kullanılmasıyla Dünya, canlılar için elverişli bir ev olarak kalabilmek için iklimini ve çevresel parametrelerini korur.

Ortaya çıktığı andan itibaren, bu fikir haklı olarak eleştirildi ve bilim camiası tarafından kabul edilmedi, ancak bu onun hayal gücünü harekete geçirmesine ve dünya çapında birçok taraftar toplamasına engel değil. Yüzüncü yıla rağmen Lovelock şimdi, uzun yaşamının çoğu gibi, eleştiri ateşi altında kalarak, teoriyi savunmaya devam ediyor, onu değiştiriyor ve karmaşıklaştırıyor, çalışmaya ve bilimsel faaliyetlerde bulunmaya devam ediyor.

Mars'ta hayat var mı

Ancak James Lovelock, dikkatini Dünya'daki yaşama çevirmeden önce Mars'ta yaşam aramakla meşguldü. 1961'de, SSCB'nin gezegenimizin ilk yapay uydusunu uzaya fırlatmasından sadece dört yıl sonra, Lovelock NASA'da çalışmaya davet edildi.

Ajans, Viking programının bir parçası olarak, gezegeni incelemek ve özellikle topraklarındaki mikroorganizmaların hayati aktivitesinin izlerini araştırmak için Mars'a iki sonda göndermeyi planladı. Pasadena'da, NASA için uzay aracı yaratan ve bakımını yapan bir araştırma merkezi olan Jet Propulsion Laboratuvarı'nda çalışan bilim adamının geliştirdiği, sondalara monte edilmesi gereken yaşamı tespit etmek için cihazlardı. Bu arada, ünlü astrofizikçi ve bilimin popülerleştiricisi Karl Sagan ile kelimenin tam anlamıyla yan yana - aynı ofiste - çalıştı.

İşi sadece mühendislik değildi. Biyologlar, fizikçiler ve kimyagerler onunla birlikte çalıştı. Bu, yaşamı algılamanın ve soruna her yönden bakmanın yollarını bulmak için deneylere dalmasına izin verdi.

Sonuç olarak Lovelock kendine şunu sordu: "Ben kendim Mars'ta olsaydım, Dünya'da yaşam olduğunu nasıl anlayabilirdim?" Ve cevap verdi: "Herhangi bir doğal beklentiye meydan okuyan atmosferine göre."Serbest oksijen, gezegenin atmosferinin yüzde 20'sini oluştururken, kimya yasaları oksijenin oldukça reaktif bir gaz olduğunu söylüyor - ve hepsinin çeşitli mineral ve kayalarda bağlı olması gerekiyor.

Lovelock, yaşamın - mikroplar, bitkiler ve hayvanlar, maddeyi sürekli olarak enerjiye metabolize eden, güneş ışığını besinlere dönüştüren, gaz salan ve emen - Dünya'nın atmosferini bu yapan şey olduğu sonucuna vardı. Buna karşılık, Mars atmosferi neredeyse ölüdür ve neredeyse hiç kimyasal reaksiyon olmaksızın düşük enerji dengesi içindedir.

Ocak 1965'te Lovelock, Mars'ta yaşam arayışı üzerine çok önemli bir toplantıya davet edildi. Bilim adamı önemli bir olaya hazırlanırken Erwin Schrödinger'in "Hayat Nedir" adlı kısa bir kitabını okudu. Aynı Schrödinger - teorik bir fizikçi, kuantum mekaniğinin kurucularından biri ve iyi bilinen düşünce deneyinin yazarı. Fizikçi bu çalışmasıyla biyolojiye katkı sağlamıştır. Kitabın son iki bölümü, Schrödinger'in yaşamın doğası üzerine düşüncelerini içeriyor.

Schrödinger, varoluş sürecinde canlı bir organizmanın sürekli olarak entropisini artırdığı - ya da başka bir deyişle pozitif entropi ürettiği varsayımından yola çıktı. Pozitif entropinin büyümesini telafi etmek için canlı organizmaların çevreleyen dünyadan alması gereken, termodinamik dengeye ve dolayısıyla ölüme yol açan negatif entropi kavramını tanıtıyor. Basit anlamda entropi, kaos, kendi kendini yok etme ve kendi kendini yok etmedir. Negatif entropi, vücudun yediği şeydir. Schrödinger'e göre bu, yaşam ile cansız doğa arasındaki temel farklardan biridir. Canlı bir sistem, kendi entropisini düşük tutmak için entropi ihraç etmelidir.

Bu kitap Lovelock'a şu soruyu sorması için ilham verdi: "Gezegensel bir özellik olarak düşük entropi arayarak Mars'ta yaşam aramak, Mars organizmalarını aramak için regolite gömülmekten daha kolay olmaz mıydı?" Bu durumda, düşük entropiyi bulmak için bir gaz kromatografı kullanan basit bir atmosferik analiz yeterlidir. Bu nedenle, bilim adamı NASA'ya para biriktirmesini ve Viking görevini iptal etmesini önerdi.

Yıldızlara

James Lovelock, 26 Temmuz 1919'da İngiltere'nin güneydoğusundaki Hertfordshire'da küçük bir kasaba olan Letchworth'te doğdu. 1903 yılında Londra'ya 60 kilometre uzaklıkta inşa edilen ve yeşil kuşağının bir parçası olan bu şehir, İngiltere'de "bahçe şehir" kentsel konseptine uygun olarak kurulan ilk yerleşim yeriydi. Geçen yüzyılın başında, bir şehrin ve bir köyün en iyi özelliklerini birleştirecek olan geleceğin mega şehirleri hakkında birçok ülkeyi ele geçiren fikirdi. James, işçi sınıfı bir ailede doğdu, ebeveynleri eğitimsizdi, ancak oğullarının alması için her şeyi yaptılar.

1941'de Lovelock, ünlü "Red Brick Üniversiteleri" arasında önde gelen İngiliz üniversitelerinden biri olan Manchester Üniversitesi'nden mezun oldu. Orada, nükleotidler ve nükleik asitler üzerine çalışmaları nedeniyle Nobel Ödülü sahibi seçkin bir İngiliz organik kimyager olan Profesör Alexander Todd ile çalıştı.

1948'de Lovelock, Londra Hijyen ve Tropikal Tıp Enstitüsü'nden M. D.'yi aldı. Hayatının bu döneminde genç bilim adamı tıbbi araştırmalarla uğraşır ve bu deneyler için gerekli cihazları icat eder.

Lovelock, laboratuvar hayvanlarına karşı çok insancıl bir tavırla ayırt edildi - kendi üzerinde deney yapmaya hazır olduğu noktaya. Lovelock ve diğer bilim adamları, çalışmalarından birinde, donma sırasında canlı hücrelere ve dokulara verilen hasarın nedenini aradılar. Deney hayvanları - deneyin gerçekleştirildiği hamsterler - dondurulacak ve daha sonra ısıtılacak ve hayata döndürülecekti.

Ancak dondurma işlemi hayvanlar için nispeten ağrısız olsaydı, o zaman buz çözme, kemirgenlerin kalplerini ısıtmak ve kanın vücutta dolaşmasını sağlamak için göğüslerine sıcak yemek kaşığı koymaları gerektiğini önerdi. Son derece ağrılı bir işlemdi. Ancak Lovelock'un aksine, biyolog arkadaşları laboratuvar kemirgenleri için üzülmediler.

Sonra bilim adamı, sıradan bir mikrodalga fırından beklenebilecek hemen hemen her şeye sahip bir cihaz icat etti - aslında buydu. Oraya donmuş bir hamster koyabilir, bir zamanlayıcı ayarlayabilir ve belirli bir süre sonra uyanabilir. Bir gün Lovelock meraktan öğle yemeğini aynı şekilde ısıttı. Ancak icadı için zamanında patent almayı düşünmedi.

1957'de Lovelock, atmosferdeki ultra düşük gaz konsantrasyonlarının ölçümünde ve özellikle çevre için tehdit oluşturan kimyasal bileşiklerin tespitinde devrim yaratan olağanüstü hassas bir cihaz olan elektron yakalama dedektörünü icat etti.

1950'lerin sonlarında, cihaz, gezegenin atmosferinin pestisit DDT'nin (diklorodifeniltrikloroetan) kalıntılarıyla dolu olduğunu göstermek için kullanıldı. Bu son derece etkili ve elde edilmesi kolay pestisit, II. Dünya Savaşı'ndan beri yaygın olarak kullanılmaktadır. Eşsiz özelliklerinin keşfi için, İsviçreli kimyager Paul Müller, 1948'de Nobel Tıp Ödülü'ne layık görüldü. Bu ödül sadece kurtarılan ürünler için değil, aynı zamanda kurtarılan milyonlarca hayat için de verildi: DDT, savaş sırasında siviller ve askeri personel arasında sıtma ve tifüsle mücadele etmek için kullanıldı.

Antarktika'daki penguen karaciğerinden Amerika Birleşik Devletleri'ndeki emziren annelerin sütüne kadar, dünyanın hemen her yerinde tehlikeli bir pestisitin varlığı ancak 50'lerin sonunda keşfedildi.

Dedektör, DDT kullanımını yasaklamak için uluslararası kampanyayı başlatan Amerikalı ekolojist Rachel Carson tarafından yazılan 1962 tarihli "Sessiz Bahar" kitabı için doğru veriler sağladı. Kitap, DDT ve diğer pestisitlerin kansere neden olduğunu ve bunların tarımda kullanılmasının yaban hayatı, özellikle de kuşlar için bir tehdit oluşturduğunu savundu. Yayın, çevre hareketinde önemli bir olaydı ve geniş bir halk tepkisine neden oldu, bu da sonunda Amerika Birleşik Devletleri'nde ve ardından 1972'de tüm dünyada DDT'nin tarımsal kullanımının yasaklanmasına yol açtı.

Kısa bir süre sonra, NASA'da çalışmaya başladıktan sonra Lovelock Antarktika'ya gitti ve dedektörünün yardımıyla kloroflorokarbonların her yerde varlığını keşfetti - artık stratosferik ozon tabakasını tükettiği bilinen yapay gazlar. Bu keşiflerin her ikisi de gezegenin çevre hareketi için son derece önemliydi.

ABD Havacılık ve Uzay İdaresi, 1960'ların başında ay ve gezegen görevlerini planlayıp uzaya gönderilebilecek hassas ekipman yaratabilecek birini aramaya başladığında, Lovelock'a döndüler. Çocukluğundan beri bilimkurguya hayran olduğu için teklifi coşkuyla kabul etti ve tabii ki geri çeviremedi.

Yaşayan ve Ölen Gezegenler

Jet Propulsion Laboratuvarı'nda çalışmak, Lovelock'a uzay sondaları tarafından iletilen Mars ve Venüs'ün doğasına dair ilk kanıtları almak için mükemmel bir fırsat sağladı. Ve bunlar kuşkusuz, gelişen ve yaşayan dünyamızdan çarpıcı biçimde farklı, tamamen ölü gezegenlerdi.

Dünya, termodinamik olarak kararsız bir atmosfere sahiptir. Oksijen, metan ve karbon dioksit gibi gazlar büyük miktarlarda üretilir ancak kararlı dinamik dengede bir arada bulunur.

Soluduğumuz garip ve kararsız atmosfer, Dünya yüzeyinde bu gazların büyük miktarlarını sürekli olarak sentezleyebilecek ve aynı zamanda onları atmosferden uzaklaştırabilecek bir şeye ihtiyaç duyuyor. Aynı zamanda, gezegenin iklimi metan ve karbondioksit gibi çok atomlu gazların bolluğuna karşı oldukça hassastır.

Lovelock, bir hayvanın vücudundaki metabolik süreçlere benzer şekilde, doğadaki bu tür madde döngülerinin düzenleyici rolü hakkında yavaş yavaş bir fikir geliştirir. Ve Lovelock'un teorisine göre, sadece onlara katılmakla kalmayıp, aynı zamanda gezegenle karşılıklı olarak yararlı bir işbirliğine girerek kendisi için gerekli varoluş koşullarını korumayı öğrenen bu süreçlere dünyasal yaşam da dahildir.

Ve eğer ilk başta tüm bunlar saf spekülasyonsa, o zaman 1971'de Lovelock, simbiyogenez teorisinin modern versiyonunun yaratıcısı ve Carl Sagan'ın ilk karısı olan seçkin biyolog Lynn Margulis ile bu konuyu tartışma fırsatı buldu.

Margulis, Gaia hipotezini birlikte yazdı. Mikroorganizmaların yaşam ve gezegen arasındaki etkileşim alanında bağlayıcı bir rol oynaması gerektiğini öne sürdü. Lovelock'un röportajlarından birinde belirttiği gibi, "Yaşayan bir gezegenle ilgili fizyolojik kavramımın kemiklerine et koyduğunu söylemek doğru olur."

Kavramın yeniliği ve geleneksel bilimlerle tutarsızlığı nedeniyle Lovelock'un kısa ve akılda kalıcı bir isme ihtiyacı vardı. O zaman, 1969'da, bilim adamı, fizikçi ve yazar Nobel Ödülü sahibi ve aynı zamanda Sineklerin Efendisi romanının yazarı William Golding'in bir arkadaşı ve komşusuydu, bu fikre Gaia adını vermeyi önerdi - onuruna. antik Yunan yeryüzü tanrıçası.

Nasıl çalışır

Lovelock'un kavramına göre, yaşamın evrimi, yani gezegendeki tüm biyolojik organizmaların toplamı, fiziksel çevrelerinin küresel ölçekte evrimi ile o kadar yakından ilişkilidir ki, birlikte kendi kendini geliştiren tek bir sistem oluştururlar. -canlı bir organizmanın fizyolojik özelliklerine benzer düzenleyici özellikler.

Hayat sadece gezegene uyum sağlamakla kalmaz, onu kendi amaçları için değiştirir. Evrim, canlı cansız her şeyin kendi etrafında döndüğü bir ikili danstır. Bu danstan Gaia'nın özü ortaya çıkar.

Lovelock, yer bilimlerine bir sistem yaklaşımı anlamına gelen jeofizyoloji kavramını tanıtır. Jeofizyoloji, yakından ilişkili bileşenleri biyota, atmosfer, okyanuslar ve yerkabuğu olan bütünsel bir sistemin özelliklerini ve gelişimini inceleyen sentetik bir yer bilimi olarak sunulur.

Görevleri, gezegen düzeyinde kendi kendini düzenleme mekanizmalarının araştırılmasını ve incelenmesini içerir. Jeofizyoloji, hücresel-moleküler seviyedeki döngüsel süreçlerle organizma, ekosistemler ve bir bütün olarak gezegen gibi diğer ilgili seviyelerdeki benzer süreçler arasında bağlantılar kurmayı amaçlar.

1971 yılında, canlı organizmaların iklim için düzenleyici öneme sahip maddeler üretebilecekleri öne sürülmüştür. Bu, 1973'te ölmekte olan planktonik organizmalardan dimetil sülfür emisyonu keşfedildiğinde doğrulandı.

Atmosfere giren dimetil sülfür damlacıkları, su buharının yoğunlaşma çekirdeği olarak hizmet ederek bulutların oluşumuna neden olur. Bulut örtüsünün yoğunluğu ve alanı, gezegenimizin albedosunu - güneş radyasyonunu yansıtma kabiliyetini - önemli ölçüde etkiler.

Aynı zamanda, yağmurla birlikte yere düşen bu kükürt bileşikleri, bitkilerin büyümesini teşvik eder ve bu da kayaların sızmasını hızlandırır. Sızdırma sonucunda oluşan biyojenler nehirlere yıkanır ve sonunda okyanuslara karışarak planktonik alglerin büyümesini teşvik eder.

Dimetil sülfürün hareket döngüsü kapalıdır. Bunu desteklemek için 1990'da okyanuslar üzerindeki bulutluluğun plankton dağılımı ile ilişkili olduğu bulundu.

Lovelock'a göre, bugün, insan faaliyetleri sonucunda atmosfer aşırı ısındığında, bulut örtüsünün biyojenik düzenleme mekanizması son derece önemli hale geliyor.

Gaia'nın bir diğer düzenleyici unsuru, jeofizyolojinin önemli bir metabolik gaz olarak gördüğü karbondioksittir. İklim, bitki büyümesi ve serbest atmosferik oksijen üretimi konsantrasyonuna bağlıdır. Ne kadar çok karbon depolanırsa, atmosfere o kadar fazla oksijen salınır.

Biyota, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonunu kontrol ederek gezegenin ortalama sıcaklığını düzenler. 1981'de, bu tür bir kendi kendini düzenlemenin, kayaların ayrışma sürecinin biyojenik gelişimi yoluyla gerçekleştiği öne sürülmüştür.

Lovelock, gezegende meydana gelen süreçleri anlamanın zorluğunu ekonomiyi anlamanın zorluğuyla karşılaştırır. 18. yüzyıl ekonomisti Adam Smith, en iyi, dizginsiz ticari kişisel çıkarların bir şekilde ortak yarar için çalışmasını sağlayan “görünmez el” kavramını bilime sokmasıyla tanınır.

Gezegen için de durum aynı, diyor Lovelock: “olgunlaştığında”, yaşamın varlığı için uygun koşulları korumaya başladı ve “görünmez el” organizmaların farklı çıkarlarını ortak nedene yönlendirmeyi başardı. bu şartlar.

Darwin vs Lovelock

1979'da yayınlanan Gaia: A New Look at Life on Earth, en çok satanlar arasına girdi. Çevreciler tarafından iyi karşılandı, ancak çoğu içerdiği fikirleri reddeden bilim adamları tarafından değil.

Yaratılışçılık ve akıllı tasarımın ünlü eleştirmeni, Oxford Üniversitesi profesörü ve The Bencil Gen'in yazarı Richard Dawkins, Gaia'nın teorisini Darwinci doğal seçilimin temel ilkesine karşı "son derece kusurlu" bir sapkınlık olarak kınadı: "en uygun olan hayatta kalır." Yine de, çünkü Gaia'nın teorisi hayvanların, bitkilerin ve mikroorganizmaların sadece rekabet etmekle kalmayıp aynı zamanda çevreyi korumak için işbirliği yaptığını belirtir.

Gaia'nın teorisi ilk kez tartışıldığında, Darwinci biyologlar onun en şiddetli rakipleri arasındaydı. Dünyanın kendi kendini düzenlemesi için gerekli olan işbirliğinin, doğal seçilim için gerekli olan rekabetle asla birleştirilemeyeceğini savundular.

Özünün yanı sıra mitolojiden alınan isim de memnuniyetsizliğe neden oldu. Bütün bunlar, Dünya'nın kendisinin tanrılaştırma konusu haline geldiği yeni bir dine benziyordu. Yetenekli polemikçi Richard Dawkins, Lovelock'un teorisine, daha sonra Tanrı'nın varlığı kavramıyla ilgili olarak kullandığı enerjiyle meydan okudu.

Lovelock, araştırmalarından ve gezegensel iklim öz düzenlemesinin nasıl çalıştığını gösteren matematiksel modellerden toplanan öz düzenleme kanıtlarıyla eleştirilerini çürütmeye devam etti. Gaia'nın teorisi, Dünya sisteminin yukarıdan aşağıya, fizyolojik bir görünümüdür. Dünya'yı dinamik olarak duyarlı bir gezegen olarak görüyor ve neden Mars veya Venüs'ten bu kadar farklı olduğunu açıklıyor.

Eleştiri, esas olarak, yeni hipotezin Darwin karşıtı olduğu şeklindeki yanlış anlaşılmaya dayanıyordu.

Lovelock, "Doğal seçilim güçlendiricilerden yanadır," dedi. Onun teorisi sadece Darwin'in teorisini detaylandırır, doğanın çevreyi yavruların hayatta kalması için daha iyi durumda bırakan organizmaları desteklediğini ima eder.

Lovelock, çevreyi olumsuz etkileyen, gelecek nesiller için daha az uygun hale getiren ve sonunda gezegenden kovulacak olan bu canlı türlerinin yanı sıra daha zayıf, evrimsel olarak uyum sağlayamamış türler olduğunu savundu.

Kopernik Newton'unu bekliyor

Özetle, Dünya'nın bütünleşik bir yaşam sistemi, yaşayan bir süper organizma olarak bilimsel kavramının, 18. yüzyıldan beri natüralist bilim adamları ve düşünürler tarafından geliştirildiğini söylemek gerekir. Bu konu, modern jeoloji ve jeokronolojinin babası James Hutton, dünyaya "biyoloji" terimini veren doğa bilimci Jean-Baptiste Lamarck, doğa bilimci ve gezgin, bağımsız bir bilim olarak coğrafyanın kurucularından Alexander von Humboldt tarafından tartışıldı.

XX yüzyılda, fikir, seçkin Rus ve Sovyet bilim adamı ve düşünür Vladimir Ivanovich Vernadsky'nin biyosferinin bilimsel temelli bir konseptinde geliştirildi. Bilimsel ve teorik kısmında Gaia kavramı "Biyosfer" ile benzerdir. Ancak, geçen yüzyılın 70'lerinde Lovelock, Vernadsky'nin eserlerine henüz aşina değildi. O zamanlar, çalışmalarının İngilizce'ye başarılı bir çevirisi yoktu: Lovelock'un belirttiği gibi, İngilizce konuşan bilim adamları geleneksel olarak diğer dillerde çalışmak için "sağır".

Lovelock, uzun zamandır meslektaşı Lynn Margulis gibi, artık Gaia'nın bir süper organizma olduğu konusunda ısrar etmiyor. Bugün, birçok yönden "organizma" teriminin sadece yararlı bir metafor olduğunun farkında.

Ancak Charles Darwin'in "hayatta kalma mücadelesi" kavramı da aynı nedenle bir metafor sayılabilir. Aynı zamanda bu, Darwinci teorinin dünyayı fethetmesini engellemedi. Bunun gibi metaforlar bilimsel düşünceyi harekete geçirebilir, bizi bilgi yolunda daha da ileriye taşıyabilir.

Bugün, Gaia Hipotezi, Dünya'nın sistemik organizma bilimi - jeofizyolojinin modern bir versiyonunun geliştirilmesi için bir itici güç haline geldi. Belki de zamanla, Vernadsky'nin bir zamanlar yaratmayı hayal ettiği sentetik biyosfer bilimi olacak. Artık geleneksel, genel kabul görmüş bir bilgi alanı olma ve dönüşme yolundadır.

Teorinin en umutsuz eleştirmenlerinden biri olan Richard Dawkins'in akıl hocası ve onun kitabının başlığında kullandığı "bencil gen" ifadesinin yazarı olan ünlü İngiliz evrim biyoloğu William Hamilton'ın tesadüf değildir. - James Lovelock'u “Newton'unu bekleyen Kopernik” olarak adlandırdı.