Yaşamın Kökenine Işık: RNA Dünyası Hipotezi Deneylerle Desteklendi
Erken Dünya’ya dev bir çarpma, RNA’nın yapı taşlarını gezegenimize getirmiş olabilir; yeni araştırmalar, bu yapı taşlarının borat adı verilen bileşiklerin varlığında hızla oluşmuş olabileceğini öne sürüyor.
Uzayda Dünya’nın yakın çekimi
NASA astronotları, 1969’da Apollo 10 görevi sırasında 36.000 deniz mili uzaklıktan Dünya’nın bu fotoğrafını çekti. (Görsel
Protein senteziyle ilgili yaşamın en önemli moleküllerinden biri olan RNA, 4,3 milyar yıl önce Dünya’da kolayca nasıl oluşmuş olabileceğini gösteren yeni bir deneye göre evrende yaygın olabilir.
RNA (ribonükleik asit kısaltması), hücresel biyolojimiz için genetik bilgiyi içeren molekül olan DNA’nın daha basit bir kuzenidir. RNA üç farklı biçimde bulunur. DNA’dan üretilen ve proteinlerin oluşumu için genetik talimatları içeren haberci RNA (mRNA) vardır. Daha sonra, proteinlerin üretimi için hayati önem taşıyan ribozomları oluşturan ribozomal RNA (rRNA) ve son olarak da mRNA’dan proteinlerin sentezini gerçekleştiren taşıyıcı RNA (tRNA) bulunur.
DNA’dan daha basit bir molekül olduğu için RNA’nın önce oluştuğu düşünülmektedir ve genetik bilgiyi taşıma ve diğer molekülleri oluşturma yeteneği sayesinde, RNA, halk arasında “RNA dünyası” olarak bilinen bir hipotezde, Dünya’daki yaşamın kökeni öyküsünde olası bir ana oyuncu olarak bile öne sürülmüştür. Bu senaryoda, ilk tek hücreli yaşam formları, kendi kendini kopyalamak ve genetik bilgilerini çoğaltmak için DNA yerine RNA kullanmışlardır.
RNA’nın nasıl oluştuğunu anlamak ise oldukça zorlayıcı olmuştur. RNA’nın bileşenlerinin tam olarak nasıl bir araya gelip doğru kimyasal reaksiyon dizisini gerçekleştirdiği sorusu akla geliyor. İlk bakışta, RNA’nın sadece şans eseri oluşma olasılığı astronomik görünüyor.
Bu nedenle kimyacılar, RNA gibi moleküllerin oluşumuna kaçınılmaz olarak yol açabilecek yollar arıyorlar. Bu yollardan biri, altı aşamalı Kesintili Sentez Modeli (DSM) olarak bilinir.
Ancak bu yoldaki engellerden biri, deniz suyunda bulunan yaygın bileşikler ailesi olan borattır. Boratlar oksianyonlardır; iyonlar pozitif elektrik yüküne sahip atomlar veya moleküller ise, anyonlar genel olarak negatif elektrik yüküne sahiptir. Ayrıca boratlar hem bor hem de oksijen atomları içerir. Sorun şu ki, boratların RNA’ya giden kimyasal yoldaki bazı reaksiyonları engellediği düşünülüyordu.
Şimdi ise Japonya’daki Tohoku Üniversitesi’nden Yuta Hirakawa liderliğindeki bir biyokimyacı ekibi ve Florida’daki Uygulamalı Moleküler Evrim Vakfı, kimyagerlerin yanıldığını ve boratların aslında RNA oluşumu için faydalı olduğunu söylüyor.
Hirakawa’nın ekibi, RNA’nın bileşenlerini – beş karbonlu şeker riboz, fosfatlar ve RNA tarafından kullanılan dört nükleobaz (adenin, guanin, sitozin ve urasil) – boratlar ve bazalt içeren bir karışıma ekleyerek deneyler yaptı. Daha sonra karışımı ısıttılar ve kurumaya bıraktılar; bu, erken Dünya’da yeraltı su kaynaklarının çevresinde yaygın olduğunu savundukları koşulları taklit ediyordu.
Gri bir kaya kameraya doğru tutuluyor, gözenekli yapısı odaklanmış durumda.
Yeraltındaki “sınırlı” bir su kaynağından gelen bazalt, RNA oluşumu için katalizör görevi görmüş olabilir.
(Görsel kredisi: Steven A. Benner.)
Buldukları şey, karışımda RNA’nın oluştuğuydu. Dahası, boratlar hiçbir şeyi engellememiş, aksine DSM modelindeki bazı adımları desteklemişti; örneğin, genellikle kararsız olan ve parçalanabilen riboz moleküllerini stabilize etmiş ve fosfat üretimini kolaylaştırmıştı.
Bu bulgular, NASA’nın OSIRIS-REx görevi tarafından Bennu asteroitinden Dünya’ya getirilen malzeme örneği hakkındaki yeni keşiflerle de desteklenmiştir. Özellikle, Bennu örneğinde ribozun keşfedilmesiyle birlikte, OSIRIS-REx’in Bennu’dan Dünya’ya getirdiği 120 gram (4,2 ons) toprak ve taş örneğinde RNA’nın tüm bileşenleri artık tanımlanmıştır.
Hirakawa’nın ekibi, Vesta asteroidine benzer büyüklükte ve RNA’nın bileşenleriyle dolu 500 kilometre (310 mil) genişliğinde bir protoplanetin çarpmasının, RNA’nın yapı taşlarını gezegenimize toplu halde getirmiş olabileceğini öngörüyor. Bu çarpmanın ve RNA üretiminin, Dünya’nın doğumundan 200 milyon yıl sonra ve Dünya’da şimdiye kadar bulunan en eski yaşam kanıtlarından (4,1 milyar yıllık zirkon minerali yataklarında bulunan karbon izotopları) 200 milyon yıl önce, 4,3 milyar yıl önce gerçekleşmiş olabileceğini tahmin ediyorlar.
(Resim kredisi: Steven A. Benner)
Daha önce RNA, yalnızca insan müdahalesiyle kasıtlı olarak kimyasal reaksiyonları tetikleyerek laboratuvarda oluşturulabiliyordu. Hirakawa’nın ekibi, araştırmalarının insan müdahalesi olmadan laboratuvarda RNA’nın üretildiği ilk çalışma olduğunu savunuyor; ancak eleştirmenler, RNA’nın tüm yapı taşlarını bir test tüpünde bir araya getirme eyleminin bile insan müdahalesi olduğunu savunuyor.
Mars’ın tarihinin ilk dönemlerinde büyük asteroitlerle çarpışmalar da meydana geldi; bu da RNA’nın yapı taşlarının Kızıl Gezegene de taşınmış olabileceği anlamına geliyor. İlginç bir şekilde, Mars’ta boratlar da tespit edildi; bu da orada da RNA üretimi için her şeyin hazır olması gerektiği anlamına geliyor.
RNA yaşam olmasa da, bildiğimiz hemen hemen tüm yaşam için gereklidir. Eğer RNA, jeolojik olarak konuşursak, Dünya’da hızlı bir şekilde oluşmuş olsaydı, gezegenimizde ortaya çıkan ilk basit organizmalara bir kısayol sağlamış olabilirdi.
Kaynak: https://www.space.com
Bizler Dünya’da mı doğduk, yoksa Mars’taki yaşamın torunları mıyız?