Hayatın eksik parçası bulundu

DUVAR - Scripps Araştırma Enstitüsü’nden (TSRI) kimyagerler, dünyadaki yaşamın ortaya çıkmasında çok önemli bir etken olabilecek bir bileşim keşfettiler.

Yaşamın kökenini araştıran bilim insanları, “fosfatlama” adı verilen bir kimyasal tepkimenin, hayatın erken dönemlerinde üç temel bileşenin toplanmasında büyük bir rol oynamış olabileceğini düşünüyorlar: Genetik bilgiyi depolamak için kısa nükleotid zincirleri, hücrelerin ana işini yapmak için kısa amino asit zincirleri (peptitler) ve hücre duvarları gibi kapsülleyici yapıları oluşturmak için lipitler görev üstleniyor. Öte yandan, henüz hiç kimse, oluşumundan kısa süre sonra Dünya üzerinde bulunduğu düşünülen ve kimyasal koşullarda bu üç molekül sınıfını yan yana üretebilen bir fosfatlayıcı madde tespit edemedi.

Son araştırmada TSRI’deki kimyagerler, bahsi geçen bu bileşeni tespit ettiler: diamidofosfat (DAP).

TSRI’de kimya profesörü ve araştırmanın kıdemli yazarı olan Ramanarayanan Krishnamurthy, “Hepimiz aynı bağlamda, oligonükleotidlere, oligopeptidlere ve hücre benzeri yapılara bunları eklemek amaçlı bir fosfatlama kimyası öneriyoruz,” diyor. “Bu, daha önce yapılması mümkün olmayan diğer kimyasal maddelere, potansiyel olarak basit hücre temelli canlı varlıkları ortaya çıkarmasına olanak sağlayacaktı.”

Nature Science dergisinde yayınlanan araştırma, dünya çapındaki bilim insanlarının, biyolojik varlıkların oluşumundan önceki (pre-biyolojik) kimyasal süreçlerden hücre bazlı biyokimyasal süreçlere uzanan destansı yolculuğa ilişkin akla yatkın açıklamalar bulmayı hedefleyen çalışmaların bir parçası niteliğinde.

BİRÇOK ETKENİN BİR ARADA OLMASI GEREKİYOR

Diğer araştırmacılar, genç Dünya üzerindeki biyolojik dönem öncesi moleküllerin fosfatlanmasını sağlayabilecek kimyasal reaksiyonları daha önce de tanımlamışlardı. Ancak bu görüşler, farklı molekül türleri için farklı fosfatlayıcı ajanlar ve aynı zamanda çeşitli ve genellikle sık rastlanan reaksiyon koşulları içeriyordu.

Krishnamurthy, “Bu çok çeşitli süreçlerin, ilkel yaşam biçimlerini ortaya çıkarmak için aynı yerde ve anda nasıl bir araya geldiğini hayâl etmek zor bir işti,” diyor.

Krishnamurty ve ekibindeki araştırmacılar Clémentine Gibard, Subhendu Bhowmik ve Megha Karki’yi bir araya getiren ilk araştırma, öncelikle DAP’nin RNA’daki dört nükleosit yapı bloğundan her birinin suda veya macunsu bir ortamda, çok çeşitli ısı şartları ve diğer koşullar altında fosfatlanabileceğini gösterdi.

Genç Dünya’da kendiliğinden ortaya çıkan ve basit bir organik bileşik olan “imidazol katalizörünün” de eklenmesiyle, DAP’nin işleyişi bu fosfatlanmış yapı bloklarından kısa ve RNA benzeri zincirlerin oluşmasına yol açtı.

Üstelik, su ve imidazol ile DAP bileşimi, lipit (yağ benzeri hücreler) yapı bloklarını gliserol ve yağ asitlerini fosfatlandırarak, “veziküller” olarak adlandırılan ve ilkel hücrelerin versiyonları olan küçük fosfat-lipit kapsüllerinin kendi kendine bir araya gelmesine neden oldu.

Oda sıcaklığındaki suda bulunan DAP, glisin, aspartik asiti glutamik asit gibi amino asitlerin de fosfatlanmasını sağladı ve ardından, bu moleküllerin kısa peptit (peptitler proteinlerin daha küçük versiyonlarıdır) zincirlerle bağ kurmasına yardımcı oldu.

Krishnamurthy, “DAP ve su ile oluşturulan bu elverişli koşullar altında, biyolojik süreç öncesi bu üç önemli molekülün bir araya gelerek birbirleriyle etkileşime girme fırsatı bulacakları biçimde evrilmesini sağlayabiliyoruz,” diyor.

Krishnamurthy ve meslektaşları, daha önce DAP’nin çeşitli basit şekerleri fosfatlandırabildiğini ve bu yolla erken yaşam formlarının karışımında rastlanan fosfat içerikli karbonhidratların oluşmasına yardımcı olduğunu ispatlamış oldular. Aktardığımız yeni çalışmaları, DAP’nin yaşamın kökenlerinde çok daha merkezi bir rol oynamış olabileceğini ortaya koyuyor.

BASİT OLAN HER ŞEY KARMAŞIKLAŞMAYA MEYİLLİ

Krishnamurthy, “Basit olan her şey karmaşık ve ilginç bir yapıya dönüşüyor,” diyerek Külkedisi’ndeki peri nineyi hatırlatıyor.

Üzerinden birkaç milyar yıl geçtikten sonra, DAP’nin Dünya’daki ​​hayatın başlangıç sürecinde oynadığı önemli rolü ispatlamak zor olabilir. Krishnamurthy, modern biyolojide bu molekülün kimyasının oynadığı önemli rolün hâlâ sürdüğünü de sözlerine ekliyor:

“DAP, aynı fosfor-azot bağ kırılması yoluyla ve bugünkü yaşam formlarında her yerde rastlanan protein kinazlarla (canlı hücrede ATP formunda mevcut olan nükleotidi ADP’ye dönüştüren maya) aynı koşullar altında fosfatlanıyor,” diyor. “DAP’nin fosfatlama kimyası, her hücrenin metabolik döngüsünün merkezindeki tepkimelerde görülenlere de oldukça fazla benziyor.”

Krishnamurthy artık bu potansiyelleri takip altına almayı planlıyor ve aynı zamanda yaşamın ortaya çıkmasından önce gezegende bulunan olası DAP kaynaklarını veya benzer şekilde faal fosfor-azot bileşiklerini tespit edebilmek amacıyla alanında söz sahibi gezegen jeo-kimyacılarıyla beraber çalışıyor.

“Dünyanın erken dönemlerinde bu fosfor-azot bileşiklerini doğru şartlar altında serbest bırakan mineraller olabilir,” diyor. “Gökbilimciler, yıldızlar arası boşluğu dolduran gaz ve toz içeriğinde fosfor-azot bileşikleri izine rastladılar; bu sebeple, bu tür bileşiklerin Dünya’nın erken dönemlerinde mevcut olması ve karmaşık molekül oluşumlarının ortaya çıkmasında rol oynaması elbette akla yatkın bir görüş,” diye ekliyor.

Yazının aslı Science Daily sitesinde yayınlanmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)