Bilim insanları 'yaşamın kökeninde yatan kimyayı' ortaya çıkardı

Purdue Üniversitesi

DUVAR - Purdue Üniversitesi’ndeki kimyagerler, suda peptitler* oluşturan tepkimelerin meydana gelmesini sağlayan bir mekanizma keşfettiler. Üniversitede Henry Bohn Hass Seçkin Analitik Kimya Profesörü olan Graham Cooks, “Bu, aslında yaşamın kökeninin ardındaki kimya” diyor: “Bu, ilkel moleküllerin, basit amino asitlerin, saf su damlacıklarında kendiliğinden yaşamın yapı taşları olan peptitleri oluşturduğunun ilk kanıtı. Bu, gerçekten de dramatik bir keşif.”

YAŞAMIN ARDINDA YATAN KİMYA

Proteinlerin ve en sonunda dünya üzerinde var olan yaşamın yolunu açan bu su tabanlı kimya, insanlığın maruz kaldığı en yıkıcı hastalıkları tedavi etmeye yarayacak ilaçların daha süratli biçimde geliştirilmesinin de önünü açabilir. Araştırma ekibinin yaptığı keşif 3 Ekim 2022 tarihli Ulusal Bilimler Akademisi Bülteni’nde yayınlandı.

Bilim insanları, onlarca yıl boyunca, dünyada sürmekte olan yaşamın okyanuslarda başladığı teorisini geliştirdiler. Bununla birlikte, bunun ardında yatan kimya bir bilinmez olarak kaldı. Göktaşlarının her gün ilkel dünyaya taşıdığı ham amino asitler peptitler oluşturacak biçimde reaksiyona girebilir ve birbirine bağlanabilir. Onlar, proteinlerin ve en nihayetinde yaşamın yapı taşlarını oluştururlar. Anlaşılmaz bir biçimde, bu süreç nemli, sulu ya da okyanus ortamında aşırı derecede imkânsız görünen şekilde bir su molekülünün dışarı atılmasına ihtiyaç duyar. Yaşamın ortaya çıkması için suya gereksinimi vardır. Öte yandan, sudan uzak bir alana da ihtiyaç duyar.

Kütle spektrometresi ve ilkel dünya kimyası uzmanı olan Cooks ve öncülüğündeki araştırma ekibi, bu bilmecenin yanıtını ortaya çıkardı: “Su, her yerde ıslak değildir.” Bir su damlasının atmosferle buluştuğu sınırlarda, abiyotik amino asitleri** yaşamın yapı taşlarına dönüştüren çok süratli reaksiyonlar meydana gelebilir. Hâl böyleyken, potansiyel olarak yaşamın evrimine imkân tanıyan alanlar, denizdeki damlacıkların havaya karıştığı ve dalgaların karaya çarptığı ya da tatlı suyun bir yamaçtan aşağı çağladığı bölgeler oldu.

YENİ TİP İLAÇLARIN VE UZAYDA YAŞAM ARAYIŞININ ÖNÜNÜ AÇACAK

Kimyagerler, 10 yılı aşkın bir zamandır su barındıran damlacıklarda gerçekleşen kimyasal reaksiyonları incelemek amacıyla kütle spektrometrelerine başvuruyorlar. Cooks, “Damlacıklarda gözlemlenen reaksiyon oranları, toplu halde bulundukları çözeltide reaksiyona giren aynı kimyasallardan yüz ilâ milyon kat daha hızlı” diyor.

Bu reaksiyonların süratli biçimde gerçekleşen reaksiyon süreçleri, katalizörleri gereksiz kılar, reaksiyonları hızlandırır ve ilkel Dünya’nın kimyası söz konusu olduğunda, yaşamın evrim geçirmesini olanaklı hale getirir. Onlarca yıl süren bilimsel araştırma, bu mekanizmanın nasıl işlediğini bulmaya odaklanmıştı. Dünya’da yaşamın nasıl ortaya çıktığının sırrı, bilim insanlarının bunun neden gerçekleştiğini daha doğru biçimde anlamalarına ve diğer gezegen ve hatta uydularda olası yaşam arayışlarına yol göstermelerine yardım edebilir.

DEVRİM YARATACAK BİR KEŞİF

Amino asitlerin kendilerini proteinlere ve en sonunda yaşam formlarına nasıl dönüştürdüklerini anlamak, bilim insanlarının kimyasal senteze dair anlayışında bir devrime yol açacak. Neticede, aynı kimya, sentetik kimyagerlerin kilit süreçleri hızlandırarak hastalıklara karşı yeni ilaçlar ve terapötik tedaviler belirlemelerine ve yaratmalarına potansiyel olarak yardım edebilir.

Cooks, “Geceleri bir akademik kampüste yürüdüğünüzde, ışıkları açık olan binalar, sentetik kimyagerlerin çalıştığı yerlerdir” diyor. “Deneyleri o kadar yavaş ilerler ki günler ve haftalar boyunca devam eder. Aslında bu gerekli değil ve damlacık kimyasını kullanarak yeni kimyasalların ve muhtemel yeni ilaçların sentezlenmesini hızlandırmak amacıyla Purdue’da şu anda kullanımda olan bir araç geliştirdik.”

*Peptitler, tanımlanmış bir düzende, α-amino asitlerin birbirine bağlanmasıyla oluşan kısa polimerlerdir.[ç.n.]

**Biyoloji ve ekolojide abiyotik faktörler ya da abiyotik bileşenler, canlıların ve ekosistemin işleyişini etkileyen, kendisi canlı olmayan, fiziksel veya kimyasal olarak çevrenin birer parçaları olan maddelerdir. Abiyotik faktörler ve bunlarla ilişkili olaylar biyolojiyi destekler.[ç.n.]

Yazının orijinali scitechdaily.com sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)