Yaşam kendiliğinden oluşmuş olabilir
Fransa’nın Strasbourg kentindeki araştırmacılar; iki küçük biyomolekülün, glikoksilat ve piruvatın demir tuzu bakımından zengin suda karıştırılmasının yaşamın temel biyokimyasına benzeyen bir reaksiyon ağı ürettiğini buldu. Bu keşif, Dünya’daki ilk kimyanın en eski yaşamın evrimini nasıl hazırladığına dair bir fikir vermektedir. Çalışma Nature dergisinde yayınlandı.
Dünyadaki yaşamın kökenlerini araştıran bilim insanları, yaşamın biyokimyasının 4 milyar yıldan daha uzun bir süre önce nasıl başladığını açıklamak için uzun süredir mücadele ediyor. Biyokimya; C, O ve H’den inşa edilen sadece beş evrensel metabolik öncülün etrafında düzenlenir, tıpkı büyük bir metropoldeki yoğun bir trafik gibi, birkaç transit merkezin etrafında düzenlenir. Yaşam neden sayısız alternatifler arasında yaptığı molekülleri ve kimyasal reaksiyonları kullanıyor, işte bu tam bir gizem.
Strasbourg Üniversitesi’ndeki Profesör Joseph Moran liderliğindeki bir grup araştırmacı, son birkaç yılını biyolojik metabolizmanın kökenleri üzerinde çalışarak geçirdi. Moran: “Biyolojik metabolizmanın, benzer ara maddeleri ve dönüşümleri kullanan yakından ilişkili bir kimyasal öncülü olduğu fikri çekici bir seçenek.” diyor. Son zamanlarda, grup AcCoA yolunun tamamen kimyasal bir eşdeğerini yeniden üretti. Bu üretim, mikroplar tarafından CO2’den asetat (iki karbon) ve piruvat (üç karbon) üretmek için kullanılan bir reaksiyon setidir. CO2’den yapılan yapı taşlarından üç karbondan daha büyük yapı bileşikleri, ilerlemenin durduğu yerdeydi. Bu tür özellikleri başarmak için yaşam, karmaşık enzimlere ve kimyasal bir enerji taşıyıcısı olan ATP’ye dayanır. Fakat hem enzimler hem de ATP, cansız bir Dünya üzerinde var olamayacak kadar karmaşık yapılardır. Öyleyse yaşam, biyokimyasını enzimler ve ATP’den önce nasıl inşa etti?
Moran şöyle açıklıyor: “Buluş; büyük resmi koruyarak kimyasal metabolizmanın bugün yaşamda işleyiş biçiminden biraz farklı bir şekilde işlediğini fark etmekten geldi.”. Teorik biyolog Daniel Segrè tarafından daha önce yayınlanan bir modelde, iki karbonmetabolitin, glikoksilatın merkezi rolünden ilham alındı. Bir diğer ipucu, organik kimyacı Ram Krishnamurthy ve Greg Springsteen’den geldi; bu, piruvatın (üç karbon) ve glikoksilatın (iki karbon) suda kolayca C-C bağları oluşturmak için reaksiyona giriyor. Moran ekibinde doktora sonrası bir araştırmacı olan ve bu çalışmanın ilk yazarı olan Kamila Muchowska şöyle diyor: “Sıcak, demir yönünden zengin suda glikolat ve piruvat karıştırdık ve 20’den fazla biyolojik ara madde içeren reaksiyon ağına yol açtığını ve birinin altı karbon atomu kadar büyük olduğunu fark ettik.
Moran: “Ağ sadece zamanla karmaşıklığı artırmakla kalmıyor, aynı zamanda ara maddeleri CO2 gibi geri çekiyor, tıpkı hayatta olduğu gibi. Biyolojik anabolizmin ve katabolizmanın işlevine benzer şekilde elde edilen yaşam benzeri kimyasal sistem -enzimlere gerek yok, sadece demir ekleyin-” diyor.
Çalışmanın bir parçası olarak araştırmacılar, sisteme bir azot kaynağı ve bir elektron kaynağı getirildiğinde ne olduğunu test etti. Çalışmanın ortak yazarı Sreejith Varma: “Deneye hidroksilamin ve metalik demir eklediğimizde, reaksiyon ağı dört biyolojik aminoasit üretti.” diyor. Moran: “İlginç bir şekilde, genetik kodda, aynı dört aminoasidin hepsinde, G ile başlayan kodonlar var. Bu durum metabolizmanın ve genetik kodun paralel olarak ortaya çıkabileceği fikrini destekliyor.
Yeni keşfedilen reaksiyon ağı, bilinen biyolojik çevrimlerle o kadar çok ortak noktaya sahiptir ki, ekip Krebs ve glikoksilat döngülerinin tamamen kimyasal kökenlere sahip olup olmayacağını merak etti. Muchowska: “Kimyasal metabolizmanın ATP ve enzimler var olmadan önce bu şekilde biyolojik döngülerin öncüllerini inşa edebileceğini düşünüyoruz.” diyor. Strazburg araştırmacıları, reaksiyon ağının farklı unsurlara cevap olarak nasıl değişebileceğini ve bu ağın genetik moleküllere yol açıp açamayacağını görmek için istekliler.
Çeviri: Simge KARA