İlk kez bir laboratuvarda RNA yaratıldı

Robert F. Service

Dünya’da bulunan hayatı ortaya çıkaran moleküler dansta, RNA’nın merkezi bir rolü var gibi görünüyor. Diğer yandan, DNA gibi genetik bilgileri depolayabilen ve proteinlerin yaptığı gibi kimyasal reaksiyonları hızlandıran moleküllerin kökenleri gizemini korumaya devam ediyor. Son günlerde, bir araştırma ekibi, Dünya’nın erken dönemlerinde var olduğu düşünülen bazı basit başlangıç maddelerinin, RNA’daki kimyasal yapı bloklarının dördünü de üretebileceğini ilk kez ispatladı.

Yapılan yeni araştırma, RNA dünyasını meydana getirmiş olabilecek basit kimyasal adımlara ışık tutuyor.

Bu yapı blokları -sitozin, urasil, adenin ve guanin- daha önce bir laboratuvarda diğer başlangıç ​​maddelerinden yeniden yaratılmıştı. John Sutherland öncülüğündeki kimyagerler, 2009 yılında, Birleşik Krallık’ta bulunan Cambridge Üniversitesi’nde, “pirimidin” adıyla bilinen, sitozin ve urasili oluşturabilen ve muhtemelen Dünya'nın erken dönemlerinde mevcut olan beş bileşenden oluşan bir set tasarladılar.

İLKEL DÜNYA’NIN KOŞULLARI TAKLİT EDİLDİ

Bunun ardından, 2 yıl önce, Almanya’nın Münih kentindeki Ludwig Maximilian Üniversitesi’nde bir kimyacı olan Thomas Carell liderliğindeki araştırma ekibi, “pürinler” adıyla bilinen adenin ve guanin yapı bloklarının oluşturulması için aynı oranda kolay bir yol bulduklarını duyurdular. Buna karşın, iki kimyasal reaksiyon kümesi birbirinden farklıydı. Hiç kimse, aynı anda ve aynı yerde iki yapı taşını da yaratma koşullarının nasıl oluşturulabileceğini bilmiyordu.

Carell, 'artık buna bir cevap verebileceğini' söylüyor. Geçtiğimiz salı günü düzenlenen Yaşamın Kökenleri Çalıştayı’nda, meslektaşlarıyla birlikte dört RNA yapı taşının tamamını meydana getirebilecek basit bir tepkime seti bulduklarını açıkladı.

Carell’ın öyküsü, tamamı da erken Dünya’da mevcut olan yalnızca altı moleküler yapı taşıyla başlıyor: Oksijen, azot, metan, amonyak, su ve hidrojen siyanür. Diğer araştırma grupları, bu moleküllerin, Carell’ın kullandıklarından daha karmaşık bir yapıya sahip bileşikler oluşturmak için de tepkimeye girebildiğini ortaya koydular.

Carell, pirimidinleri oluşturmak için, “amino-izoksazol” adı verilen bileşiklere tepki veren “siyanoasetilen” ve “hidroksilamin” adlı bileşiklerle yola çıktı. Bunlar, sırayla, son bir ara bileşik seti oluşturmak üzere riboz adı verilen bir şekerle tepkimeye giren bileşikler oluşturmak için, başka bir basit molekül olan üreyle tepkimeye giriyorlar.

AKLA YATKIN BİR YÖNTEM SUNUYOR

Son aşamada, tiyoller ve eser miktarda “demir” veya “nikel tuzları” adı verilen ve sülfür içeren bileşiklerin mevcut olduğu koşullarda, bu ara ürünler, sitozin ve urasil gibi pirimidinlere dönüşürler. Bir sürpriz olarak, bu son tepkime, tuzlardaki metaller, pürin, adenin ve guanini oluşturan benzer bir moleküler aşamanın son adımında ortaya çıkan ekstra pozitif yüklere sahip olduğunda tetiklenir. Dahası, Carell’ın söylediği kadarıyla, bu dört nükleotidin tamamını tek bir potada çalışmaya götüren adım, ilk defa RNA yapı taşlarının tümünün yan yana nasıl meydana gelebileceği hususunda akla yatkın bir açıklama sunuyor.

Florida Alachua’daki Uygulamalı Moleküler Evrim Vakfı’nda çalışan kimyacı Steven Benner, “Benim açımdan gayet iyi görünüyor” diyor. “Bu süreç, dört yapı taşını, erken Dünya’da mevcut olduğu düşünülenle benzer koşullar altında üretmemiz için bizlere basit bir yol sunuyor” diye ekliyor.

Süreç, şimdilik RNA’yla ilgili bütün gizemleri çözmüyor. Mesela, diğer bir kimyasal adımın, genetik malzemelere şekil veren ve kimyasal tepkimeleri gerçekleştiren uzun zincirlere bağlamak için, dört RNA yapı bloğunun her birini “etkinleştirmesi” gerekiyor. Ancak, erken Dünya’da bulunanlara benzer koşullar altında bir RNA yaratmak, artık erişebileceğimiz bir yerde duruyor.

(Çeviren: Tarkan Tufan)

Kaynak: https://www.sciencemag.org/news/2018/10/chemists-find-recipe-may-have-jump-started-life-earth