“RNA Dünyası” Yaşamın Kökenini Açıklamaya Adım Adım Yaklaşıyor!

Modern bilimdeki en derin gizemlerden birisi, moleküler dansın neden olduğu yaşamın kökeninin milyarlarca yıl öncesine uzanıyor olmasıdır. Tam kareografinin sonsuza kadar kaybolmuş olmasına rağmen, bilim insanları şimdilerde kilit adımlardan birini tanımlamış olabileceklerini söylemektedirler. Bugünlerde Almanya’daki kimyagerler, dünyanın ilk döneminde yeryüzünde mevcut olan temel kimyasalların, tüm hücrelerde DNA, RNA ve enerji metabolizmasının anahtar bir maddesi olan pürin denilen bileşikleri ortaya çıkarmış olabileceklerine dair olası bir durum rapor etmektedirler.

Kaliforniya, San Diego’daki Scripps Araştırma Enstitüsü’nden kimyager Gerald Joyce, yeni çalışmayı “çok sevimli kimya” olarak nitelendirmektedir. Joyce, yaşamın kimya yoluyla ortaya çıkmış olabileceği konusunda uzmanlaşmış bir bilim insanıdır.

Joyce ve diğerleri, uzun zamandan beri bu süreçteki ilk anahtar olayın, diğer kimyasal reaksiyonları hızlandıran ve genetik bilgi taşıyan uzun zincir benzeri bir molekül olan RNA’nın oluşumu olduğunu öne sürmektedirler. Bu fonksiyonlardan her ikisi de yaşamın gelişmesi için gerekliydi. Fakat RNA’nın kendi kendine nasıl ortaya çıkmış olabileceği ve bir “RNA dünyası”na sebep olduğu meselesini halletmek büyük bir çaba gerektirmekteydi.

RNA, dört farklı yapıcı kimyasal bloklardan oluşmaktadır: adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve urasil (U). Yedi yıl önce, İngiltere’den kimyager John Sutherland’ın önderliğindeki araştırmacılar, dünyanın ilk döneminde yeryüzündeki kimyasal reaksiyonların ayrıca pirimidinler olarak da bilinen sitozini ve urasili sentezleyebilmiş olduğuna dair bir dizi makul adımlarını gösterdiler. Fakat bu rota, RNA’nın pürin yapıcı blokları olan adeninin veya guaninin ortaya çıkışını göstermemekteydi. Diğerleri pürin arayışında kısmen başarılıydı. 1972’de, İngiliz kimyager Leslie Orgel ve çalışma arkadaşları, dünyanın ilk döneminde yeryüzünde pürin oluşumunun muhtemel bir yolunu öne sürdüler. Fakat Almanya, Münih’teki Ludwig Maximilian Üniversitesi’nden kimyager Thomas Carell, bunun asla makul görülemeyeceğini söylemektedir. Söz konusu süreç yaşam için çok önemli olan pürinlerden sadece küçük miktarlarda üretmiş olmasından dolayı kısmi bir açıklamadır.

Carell “İnsanlar 40 yıl boyunca pürinleri üretmek için sentetik yollar aramaktadır” diyor.

Carell ve çalışma arkadaşları, birkaç yıl önce DNA’nın nasıl bozulduğunu araştırırlarken yeni bir yol buldular. DNA, RNA’yla çok benzerdir, sadece urasil ile timin yer değiştirmiştir.  Formamidopirimidin (FaPy) isimli molekülün DNA ile nasıl tepkimeye girdiği konusunda çalışıyorlarken kolayca pürin formları oluşturan tepkimeyi buldular. Bu yüzden ilk yeryüzü koşullarının FaPy’leri ve böylece pürinleri nasıl ortaya çıkarabildiğini araştırmaya karar verdiler.

İlk adım kolaydı. Sadece hidrojen, siyanür ve su gerekiyordu. Sadece hidrojen, nitrojen ve karbon gibi üç atomu içeren basit bir molekül olan hidrojen siyanürün, dünyanın ilk döneminde yeryüzünde yaygın olarak bulunduğuna inanılmaktadır. Hidrojen siyanür, o dönemde çokça bulunduğu düşünülen ve aminler olarak adlandırılan çok sayıda kimyasal grupları ihtiva eden aminopirimidinler olarak adlandırılan moleküller sınıfından birini oluşturmak amacıyla suyun içinde kolaylıkla tepkimeye girmektedir. Normalde bu aminler gelişigüzel bir şekilde farklı bileşimlerin bir karışımını oluşturmak üzere tepkimeye girmektedir. Carell, bu durumda kötü bir durumun söz konusu olduğunu, çünkü bu ürünlerden birçoğunun pürin olamayacağı açıklamasını yapmıştır.

Carell’in tepkimeden doğan kritik bir amini tamamen durdurmak üzere bir yönteme ihtiyacı vardı. Carell “Başlangıçta bu işin asla olamayacağını düşündüm” diyor. Ama çözüm, onun söylemiyle, beklediğinden daha basit olmuştu. Carell’in ekibi, dünyanın ilk döneminde yeryüzünde çokça bulunan bir asitin küçük bir miktarının çözülümü üzerinde heyecanla çalışırlarken, bir tepkime aminopirimidine eklenen bir asitten ekstra bir proton oluşmasına neden oldu. Bu ekstra proton, molekülde bulunan amin gruplarından birinin tepkimesini tamamen sona erdirdi. Ve Carell’in bekletisinden daha fazlası olarak tepkimeden arta kalan amin, kesin olarak bir pürin oluşturan tepkimelerden biriydi.

Hepsi bu kadar değil. Ayrıca bu aralar Science’ta yayımlanmış olan laboratuar sonuçlarına göre aminopirimidinde bulunan ve tepkime gösteren amin, kolayca hem formik asit hem de formamid ile bağlantı kurabilmektedir. Geçtiğimiz yıl, Rosetta uzay sondası kuyruklu bir yıldız üzerinde bu kimyasalların her ikisini de tespit etti, bu sebeple bilim insanları onların dünyanın ilk döneminde yeryüzüne muhtemelen yağmur vasıtasıyla indiğini düşünmektedirler. Önce bağlar oluşmuş, bu tepkimelerin ürünleri daha sonra gayretli bir şekilde büyük miktarlarda pürin oluşturmak için şeker ile reaksiyona girmiştir. Carell “Tıpkı bir domino etkisi” diyor.

Florida, Alachua’daki Uygulamalı Moleküler Evrim Kuruluşu’ndan yaşamın kökeni konusunda uzman bir kimyager olan Steven Benner, mikrodizin düşüşünün çok hızlı olmadığını söylemektedir. Benner, yeni öne sürülen pürin sentezinin bu alan için “önemli ve ileri bir adım” olduğuna inanmaktadır. Ancak bu doğru olsa bile, kimyasal şartların ortaya çıkardığı pürinlerin, Sutherland grubunun primidinlerle ilişkili olabileceğini öne sürdükleriyle hala eşleşmediğini belirtmektedir. Dolayısıyla sadece As, Gs, Cs ve Us’in birlikte nasıl sonuçlandıkları henüz belli değildir. Ve Benner, tüm RNA bazlarının aynı zamanda aynı yerde olsalar bile tam teşekküllü RNA’lar oluşturmak için ortaya çıkan bazların nasıl bağlantı kurduklarının hala belli olmadığını söylemektedir.

Bizler burada olduğumuza göre bir şekilde meydana gelmiş olması gerekir. Fakat RNA dünyası araştırmacılarının, yaşamın en büyük gizemlerinden birinin gerçekten çözülmesinden önce hala birkaç domino sırasına ihtiyacı bulunmaktadır.

Haber:  Robert F. Service

Kaynak: Science Mag

Çeviren: Bünyamin TAN