Bilim İnsanları Dünya’daki Yaşamın Kökenini Keşfettiklerini Düşünüyor
Yaşam, hücre onarımından bağışıklık savunmasına kadar neredeyse her şey için proteinlere ihtiyaç duyar. Bilim insanları, hücreler karmaşık bir mekanizmaya sahip olmadan önce ilk proteinlerin nasıl oluştuğunu uzun zamandır merak ediyorlardı.
Yeni bir araştırma, erken bileşenleri protein yapımına doğru atılan ilk adımlara bağlayan basit, suya duyarlı bir tepkimeyi rapor ediyor.
Projeye , laboratuvarında prebiyotik kimyayı araştıran bir kimyager olan University College London’dan ( UCL ) Profesör Matthew Powner liderlik etti.
Araştırmacılar, “Yaşamın işlevsel özünde, nükleik asitler ve proteinler arasında karmaşık ve ayrılmaz bir etkileşim var, ancak bu ilişkinin kökeni hala bir gizem” diye yazdı.
Proteinleri oluşturan moleküller
Ekip, genetik bilgiyi depolayan, aktaran ve reaksiyonları katalize edebilen bir molekül olan RNA’nın , amino asitlere kimyasal olarak bağlanabileceğini gösterdi.
Bu küçük moleküller proteinleri oluşturur ve bu bağlantı, suyun ılımlı koşullarında gerçekleşir.
Araştırmacılar, amino asitleri ekstra enerji tutan daha reaktif bir forma dönüştürdüler ve daha sonra bu enerjilendirilmiş amino asitleri moleküldeki belirli bir noktadaki RNA’ya bağladılar; tüm bunları enzimlere ihtiyaç duymadan yaptılar.
Tepkime, dizileri karıştıracak rastgele kimyadan kaçınarak, çift sarmallı RNA’nın iç pozisyonları yerine sonunu tercih etti.
Uzmanlar ayrıca adenozinle bağlantılı arginin de dahil olmak üzere bazı amino asitlerde yüzde 76’ya varan oranda güçlü verimler bildirdiler.
Kükürt kimyası kökenleri yönlendiriyor
Tiyol, metabolizmada yaygın olarak bulunan kükürt içeren bir bileşiktir ve tiyollerden yapılan tiyoesterler, modern hücrelerdeki birçok reaksiyona güç sağlar.
Tiyoesterlerin kullanımı erken Dünya için kimyasal açıdan mantıklıdır çünkü suda hızla parçalanmadan tepkimeye girerler ve proteinle ilgili kimyanın ilerlemesine yardımcı olurlar.
Aynı topluluğun daha önceki çalışmaları, günümüzde birçok biyolojik tiyoesteri oluşturan Koenzim A’nın aktif parçası olan panteteinin, suda prebiyotik koşullar altında oluşabileceğini göstermiştir.
Bu çalışma, aynı tip kükürt kimyasının yaşam başlamadan önce de var olduğu fikrini destekliyor.
Bu yeni sonuç, enerji açısından zengin bu kimyayı, amino asitlerin RNA tarafından işlenmesiyle ilişkilendiriyor. Metabolizma benzeri reaksiyonları bilgi taşıyıcılarıyla birleştiriyor ve bu da tam olarak yaşamın kökeni araştırmalarının ihtiyaç duyduğu köprü görevi görüyor.
Tüm canlı hücrelerde bulunan moleküller
Ekip, iki farklı adımı kontrol eden bir anahtar keşfetti. Birinci adımda, tiyoesterler amino asidi RNA’ya bağlayarak nötr pH’ta suda aminoasil RNA oluşturmayı tercih ediyor.
İkinci adımda tiyoasitlere dönüştürülmesi ve hafif bir oksidan eklenmesi peptit bağı oluşumunu hızlandırdı ve bu da çok yüksek verimlerde peptidil RNA üretti.
Peptitler, genellikle iki ila 50 birim uzunluğunda olan kısa amino asit zincirleridir; daha büyük katlanmış zincirler ise proteinlerdir.
Peptidil RNA’nın üretilmesi, RNA’ya bağlı amino asitlerin kısa zincirler halinde uzatılabileceğini ve bunun protein benzeri bir işleve doğru gerekli bir adım olduğunu gösteriyor.
UCL Kimya’dan Dr. Jyoti Singh, “Bu çalışmada kullanılan aktif amino asidin, tüm canlı hücrelerde bulunan bir kimyasal olan Koenzim A’dan üretilen bir molekül türü olan bir tiyoester olması çığır açıcıdır ,” dedi. “Bu keşif, metabolizmayı, genetik kodu ve protein yapımını birbirine bağlama potansiyeline sahip.”
Nötr sular proteinleri harekete geçiriyor
Kimya, açık okyanus yerine havuzlar, göller veya ıslak kıyı şeritlerine işaret eden nötr pH’a yakın suda işe yarıyor.
Küçük su kütlelerinde konsantrasyonlar daha yüksek olmuş olabilir ve mineraller moleküllerin düzenlenmesine yardımcı olmuş olabilir.
Dondurarak konsantre etme döngüleri de yardımcı olur. Araştırmacılar, ötektik buz koşullarında -1°C civarında etkili aminoasilasyon gözlemlediler.
Bu ortamda buz, tuzu dışarıda bırakır ve çözünen maddeleri tuzlu sulara yoğunlaştırarak sert reaktifler olmadan reaksiyonların hızlanmasını sağlar.
Profesör Powner, “Bu reaksiyonun erken Dünya’da gerçekleşmiş olması oldukça olası görünüyor,” dedi. Bu değerlendirme, kimyanın ılımlı gerekliliklerini ve su uyumluluğunu yansıtıyor.
Kimya ve biyolojiyi birbirine bağlamak
Modern hücreler, haberci RNA’yı okuyan ve transfer RNA’larının yardımıyla amino asitleri birleştiren bir ribonükleoprotein makinesi olan ribozom ile protein üretirler.
Yeni kimya, RNA’nın proteinler olmadan amino asitleri işleyebilmesi için bir yol sağlıyor ve böylece tavuk mu yumurta mı sorunu ortadan kalkıyor.
Daha önceki bir çalışma, RNA ve kısa peptitlerin birlikte evrimleşerek, büyüyebilen ve işlev seçebilen kimerik moleküller oluşturduğu bir RNA peptit dünyası önermişti.
Mevcut sonuç, RNA’nın suda amino asitleri edinmesi ve uzatması için makul bir yol olduğunu göstermektedir.
Modern genetik kod
Genetik kod, RNA üçlülerini amino asitlere eşleyen kurallar kümesidir.
RNA uçlarına bağlanmayı tercih ederek ve dupleks kontrolü altında çalışarak, bu kimya diziye özgü eşleşmenin daha sonra nasıl kodlanmış talimata dönüşebileceğine dair ipuçları veriyor.
Araştırmacılar, belirli RNA dizilerini belirli amino asitlerle eşleştiren dizi tercihlerine ihtiyaç duyulduğunu belirtiyorlar . Bu, RNA’yı yükleyen kimyadan, kodlamaya başlayan kimyaya geçiş anlamına gelecektir.
Oradaki başarı, erken RNA’nın peptit dizilerini şekillendirmek için basit kuralları nasıl kullanabildiğini, daha sonraki evrimin ise tam teşekküllü ribozomu ve modern kodu nasıl inşa ettiğini gösterecekti.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bilim İnsanları Dünya’daki Yaşamın Kökenini Keşfettiklerini Düşünüyor
Türler Hiçbir Zaman Temas Kurmadan Birlikte Evrimleşebilirler