Protein Mekanizmalarının Evirimi: Kendi Kendine Organizasyon, Moleküler Makinalar İnşa Edebiliyor!
Yaşamın Başlangıcına Yönelik Kendi Kendine Organizasyon Deneyleri, Matematiksel Olanaksızlığa Meydan Okuyor!
-
- 3 dakika
- 10,285
İlginizi Çekebilecek Sorular
- Bose-einstein yoğunlaşmasını bilim insanları nerde kullanıyor ve gelecekte bizler maddenin bu haline nerde ihtiyaç duyacağız?
- Karadelikte zaman duruyorsa nasıl yaşlanabiliyor?
- Stres durumunda kortizolün bağışıklık sistemini baskilamasinin ne gibi bir faydası var?
- Bu infovision olayı nedir?
- Spor yaparken müzik dileyen insanların beyinleri mi daha çok çalışır yoksa kasları mı daha çok çalışır? Bu durum kilo vermeyi etkiler mi?
Canlılığın cansızlıktan bir dizi kimyasal tepkime sonucu nasıl başladığı halen bir gizem konusu. Her ne kadar Dünya'nın ilkin koşullarında var olan kimyasalların neler olduğundan asla emin olamayabilecek olsak da, bugün var olan biyomolekülleri inceleyebilir ve 3 milyar yıl önce ne olduğunu tahmin edebiliriz.
Şimdi, bilim insanları, yaşamın nasıl başlamış olabileceğini göstermeye yönelik yeni bir biyomolekül seti denediler. Bugün yaşayan hücrelerdeki moleküler makinaların kendi başlarına pek iş yapmadıklarını gördüler. Ancak ne zaman ki bir çeşit zar oluşturabilen yağlı kimyasalları işin içine dahil ettiler, işte o zaman kimyasalların girdiği tepkimeler, yaşamın başlangıcı için gerekli olan, oldukça belirgin kimyasal tepkimelere oldukça yaklaştı.
Bu tür bir kendi kendine organizasyon gerçekten etkileyicidir ve bunun nasıl olduğunu anlamak, Dünya'da ve muhtemel olarak diğer gezegenlerde canlılığın nasıl başladığını anlamanın anahtarı olabilir.
1987 yılında verilen Nobel Kimya Ödülü, karmaşık moleküllerin çok hassas tepkimelere girebildiğinin gösterilmesine verilmişti. Bu moleküllerin davranışlarından birine "kendi kendine organizasyon" adını veriyoruz ve bu, kimyasalların üzerlerine etkiyen çok sayıda kuvvetin etkisiyle bir araya gelmeleri ve daha karmaşık işleri yapabilen moleküler makinalar üretebilmeleri anlamına geliyor. Her bir hücre, bu makinalarla doludur.
Roma Tre Üniversitesi'nden Pasquale Stano ve arkadaşları bu bilgiyi kullanarak yaşamın başlangıcını incelemeye çalıştılar. İşleri basitleştirmek adına, proteinleri üreten bir sistemi ele aldılar. Bu sistem DNA'yı da içeren 83 molekülden oluşmaktaydı ve yeşil florasan protein (YFP) adı verilen özel bir proteini üretmesi için programlanmıştı - ki bu sayede araştırmacılar konfokal mikroskop altında ürünleri görebilmekteydiler.
Bu sistem yalnızca, eğer molekülleri birbirleriyle etkileşebilecek kadar birbirlerine yakınsa üretim yapabilmektedir. Sistem su ile seyreltilecek olursa, tepkime de gerçekleşmez. Günümüzdeki hücrelerin içlerinin çok kalabalık, konsantre plakalardan oluşmasının bir nedeni de budur: yaşamın kimyasının çalışmayı sürdürebilmesi...
Bu moleküler kalabalığı yeniden yaratabilmek için Steno POPC adı verilen bir kimyasalı sisteme katmıştır ve bu sayede sistemi seyreltmiştir. POPC gibi yağlı moleküller su ile karışmazlar ve su içerisine kondukları zaman otomatik olarak lipozomlar adı verilen yapıları oluştururlar. Lipozomların günümüzdeki yaşayan canlıların hücre zarlarına çok benzer bir yapısı vardır ve genellikle hücrelerin evrimini incelemek için kullanılırlar.
Stano, Angewandte Chemie isimli dergide yayınladığı makalesinde bu lipozomların birçoğu, bazı molekülleri içinde hapsederek yeni sistemler oluşturmalarını sağlamaktadır. Fakat ilginç bir şekilde, bu şekildeki her 1.000 lipozomdan 5 tanesinde bir proteini üretmek için gereken 83 molekülün tamamının bulunduğunu gördüler. Bu lipozomlarda çok miktarda YFP üretildi ve mikroskop altında yeşil bir şekilde parlamışlardır.
Bilgisayarla yapılan hesaplamalar, bu 1000 lipozomdan 5 tanesinin 83 molekülü birden hapsetmesinin imkansız olduğunu göstermektedir. Hatta tek bir lipozomun bu 83 molekülü birden hapsetmesi olasılığı bile basitçe, sıfırdır. Ancak lipozomların bu molekülleri hapsederek YFP üretebilecek proteinlerin oluşabildiği gerçeği, oldukça sıra dışı bir olayın meydana geldiğini göstermektedir.
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Stano ve arkadaşları bunun neden olabildiğini henüz çözebilmiş değiller. Sebebi, elimizdeki istatistiki sistemlerin bu rastgele süreci tam olarak modelleyememesi olabilir ve daha iyi bir modelle bu süreç daha gerçekçi olarak hesaplanabilir. Bir diğer neden, bu tür bir kendi kendine organizasyonu başarabilen moleküllerin oldukça evrimleşmiş olmaları ve bu sebeple bu süreci gerçekleştirebilmeleri olabilir. Bir sonraki önemli adım, benzer ama daha az karmaşık olan sistemlerin de bu özelliği tekrar edip edemeyeceğini göstermektir.
Sınırlandırmalardan bağımsız olarak Stano'nun deneyi, hücrelerdeki moleküler mekanizmaların oluşmasını sağlayan kendi kendine organizasyonun kaçınılmaz ve mutlaka gerçekleşen bir fiziksel süreç olduğunu ilk defa gösteren bir deney olmasıdır. Kendi kendine organizasyonun nasıl gerçekleştiğini anlamak, yaşamın cansızlıktan nasıl başladığını anlamak yolundaki en büyük adımı atmamızı sağlayacak olabilir.
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
İlginizi Çekebilecek Sorular
- Bose-einstein yoğunlaşmasını bilim insanları nerde kullanıyor ve gelecekte bizler maddenin bu haline nerde ihtiyaç duyacağız?
- Karadelikte zaman duruyorsa nasıl yaşlanabiliyor?
- Stres durumunda kortizolün bağışıklık sistemini baskilamasinin ne gibi bir faydası var?
- 7
- 3
- 3
- 2
- 2
- 1
- 1
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 27/10/2020 03:46:46 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/1565
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
- Bilim Ağacı> Formal Bilimler> İstatistik> İstatistiki Modelleme
- Bilim Ağacı> Doğal Bilimler> Biyoloji> Evrimsel Biyoloji> Moleküler Evrim
- Bilim Ağacı> Doğal Bilimler> Biyoloji> Astrobiyoloji> Abiyogenez
- İstatistik Abiyogenez Organik Molekül
This work is an exact translation of the article originally published in The Conversation. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.