Araştırma: Keşfedilen kimyasal tepkime yaşamı başlatmış olabilir

David Nield*

Dünya tarihinin henüz başlarında, organik moleküllerin karışımında yaşanan kimyasal tepkimelerin içeriden güç almaya başladığı ve ‘biyolojik’ olduğunu düşünmeye başlayabileceğimiz bir yapının oluştuğu bir dönüm noktası yaşandı.

Bu ilk metabolik tepkimenin neye benzediği, spekülasyonların yapıldığı bir alan olmayı sürdürüyor. Bu, o dönemde zaten var olması muhtemel çeşitli bileşenlerden oluşabilecek kadar basit ama yine de bulunduğu ortamdaki değişimler açısından bir katalizör (hızlandırıcı) işlevini yerine getirecek kadar verimli olmalıydı.

ABD’nin Rutgers Üniversitesi ve New York Şehir Koleji’nin oluşturduğu bir araştırma ekibi, bildiğimiz türden hayatın ortaya çıkışında fazlasıyla önemli bir rol üstlenmiş olabilecek bir protein keşfetti; bu, ‘Nickelback’ (nikel-altyapı) adını verdikleri basit bir peptit** idi.

'BİLİM İNSANLARI BUNUN KRİTİK BİR EŞİK OLDUĞUNA İNANIYOR'

Bu, tanınmış bir Kanadalı rock grubu olan Nickelback’ten ziyade, bir amino asit zinciri ve bir çift nikel atomuna bağlı iki azot atomundan meydana gelen proteinin yapısına ilişkin bir gönderme. Bu keşif sadece burada, dünyada yaşamın nasıl başladığını açığa çıkarmakla kalmadı. Aynı zamanda gökbilimcilere, bu ana kimyasal bileşenlerin yeni yeni oluşmaya başladığı diğer gezegenlerde süren yaşam arayışı bağlamında da yeni bir ipucu sunabilir.

ABD’nin New Jersey kentindeki Rutgers Üniversitesi’nden biyokimyacı ve moleküler biyolog Vikas Nanda, “Bilim insanları, 3.5 ile 3.8 milyar yıl önce (yaşamın ortaya çıkışından önceki moleküller olan) prebiyotik kimyadan canlı, biyolojik sistemlere geçişi başlatan kritik bir eşik olduğuna inanıyor” dedi. Nanda, “Değişimin, çok eski bir metabolik tepkimede büyük önem taşıyan adımlar atan birkaç küçük öncü protein sayesinde başladığını ve bu öncü peptitlerden birini keşfettiğimizi düşünüyoruz" bilgisini paylaştı.

Bilim insanları, nihai peptit tasarımlarına ulaşmak için birçok biyokimyasal tepkimenin yönlendirilmesinde büyük öneme sahip metabolizma süreçlerine enerji sağlayan günümüz proteinleriyle yola çıktı. Eski proteinlerin çok daha basit olması gerektiği için, bu proteinler daha sonra en temel parçalarına ayrıştırıldı.

'YAŞAMIN KÖKENİNE İLİŞKİN ÇOK AZ TEORİ LABORATUVARDA TEST EDİLDİ'

Bir grup deney, yaşamın ortaya çıkışından önceki moleküllerin olduğu dünyada Nickelback’i yaratacak kadar basit, fakat ortamdan enerji sağlayacak ve bununla bir şeyler yapacak kadar karmaşık olması noktasında, muhtemel bir adayı ortaya çıkardı. Nickelback toplamda 13 amino asit kullanıyor ve bu moleküller çoğunlukla proteinlerin ve bizzat yaşamın ‘yapı taşları’ olarak nitelendiriliyor.

İki nikel atomu, bu temel yapıya nikel-demir grubunun (NiFe) hidrojenazdaki temel işlevini, asetil-CoA sentazındaki*** nikel-nikel kümesini ve günümüzde metabolizma dahilinde önemli roller üstlenmeyi sürdüren iki eski proteini ekleyebilir ve özelliklerini yansıtabilir.

Nikel, gezegenimizde oluşan ilk okyanuslarda fazlasıyla bol bulunan bir metal olmalıydı. En mühimi ise bir peptide bağlandığı zaman nikel atomlarının, milyarlarca yıl önce hayati öneme sahip bir enerji kaynağı haline gelecek olan hidrojen gazının salınmasında katalizör işlevi görmesi. Netice itibariyle, araştırma ekibi laboratuvar ortamında, işleyen bu süreçleri kanıtlayabildi. Nanda da “Bu çok önemli; zira, yaşamın kökenleriyle ilgili pek çok teori mevcutken, bu fikirlerin çok azı gerçek bir laboratuvar testinden geçti” dedi.

Şayet ‘nikel-altyapı’, dünyada yaşamın ortaya çıkışında önemli bir rol üstlendiyse, bu durumun diğer gezegenlerde, hatta belki evrimde bizim kadar ilerlememiş gezegenlerde dahi yaşanabileceğini varsaymak mantıklı görünüyor.

KEŞİF, UZAYDA YAŞAM ARAYIŞINA KATKI SAĞLAYACAK

Araştırmacılar, evrende, bizden uzaklarda bir yaşam arayışı gerçekleştirmek amacıyla ‘biyo-imza’ adıyla bilinen bir unsuru, yani organizmaların var olduğunu ya da gelişebileceğini düşündürebilecek kimyasal izleri kullanıyor. Potansiyel olarak Nickelback de bu biyo-imzalar listesine eklenebilir. Dünya üzerindeki yaşamın ilk dönemine geri dönmek kolay olmasa da bugünden geriye doğru araştırmak için bazı zekice tekniklerle, git gide, başlangıçta karmaşık yaşamın nasıl meydana geldiğine dair daha isabetli bir fikre doğru ilerliyoruz.

Nanda, “Bu araştırma basit protein bazlı metabolik enzimlerinin oluşmasının sadece mümkün olmadığını, aynı zamanda bunların çok kararlı ve faal olduklarını ortaya koyuyor; bu ise onları yaşam açısından akla yatkın bir başlangıç noktası haline getiriyor” dedi.

Araştırmanın ayrıntıları Science Advances adlı bilimsel dergide yayınlandı.

* Science Alert sitesinde gazeteci

** Peptitler, tipik olarak 2-50 arası amino asit içeren kısa amino asit dizileri olarak tanımlanır. Proteinlerin daha küçük versiyonları olarak da nitelendirilebilir. [ç.n.]

**Sentaz (liyaz), nükleosit trifosfatları enerji kaynağı olarak kullanmayan ve moleküllerin birbirine bağlandığı reaksiyonları katalize eden enzim.

Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)