Hayatın İlk Kıvılcımı Laboratuvarda Tekrar Yaratıldı: Ribonükleotitler

Yaşamın erken evriminin temel ancak bulunması zor bir adımı laboratuvar koşullarında oluşturuldu. Araştırmacılar kendisini kopyalayabilen en basit yapıların temeli olan RNA molekülünün temel yapıtaşlarını laboratuvar ortamında sentezledi. Şu ana kadar bu temel yapıtaşlarının nasıl oluşmuş olabileceğini açıklayamıyorlardı.

Nature dergisinde 14 Mayıs 2009 tarihinde yayımlanan makalenin ortak yazarı ve Manchester Üniversitesi’nde organik kimyager olan John Sutherland "Moleküllerin kendi davranışlarını düzenledikleri bir koreografi gibi" diyor.

Günümüzde RNA canlı hücrelerde bulunan ve genler ile hücrenin protein sentezleme mekanizmaları arasında bilgi taşıma sistemi olarak kullanılan bir biyo-molekül. Bilim insanları RNA’nın dünya tarihinin erken dönemlerinde ortaya çıktığını ve yaşam öncülü [ÇN: canlılık öncesinde var olup, canlılığın yapıtaşı olan] kimyasallar ve çift sarmallı, bu sebeple de kimyasal olarak daha kararlı olan DNA arasında gerekli bir geçiş platformu sağladığını düşünüyorlar.

Her ne kadar bilim insanları RNA’nın temel yapıtaşları olan ribonükleotidlerin RNA’yı oluşturabildiklerini göstermiş olsalar da bu temel yapıtaşlarını sentezleme çabaları başarısız olmuştu. Ribonükleotidlerin element kompozisyonunu oluşturan molekülleri –şeker, fosfat ve nükleobazlar- ne şekilde bir araya getirirlerse getirsinler ribonükleotidleri üretememişlerdi. Sutherland’ın takımı, Harvard Üniversitesi’nden moleküler biyolog Jack Szostak’ın Nature dergisinde "sentetik yetenek gösterisi" olarak niteleyerek tanıttığı yeni bir yaklaşım kullandı. Sutherland şöyle diyor: 

Birleşenleri bir araya getirme şeklimizi değiştirerek ribonükleotidleri sentezlemeyi başardık. Basit öncülleri kullanarak kimyasal tepkimeler etkin bir şekilde çalıştı ve tepkimelerin gerçekleşmesi için gerekli koşullar, muhtemel ilkin dünya koşullarından o kadar da farklı değil.

Ribonükleotid üretmeye çalışan diğer takımlar gibi Sutherland’ın takımı da fosfatı karışımlarına dâhil etti. Fakat diğer ekiplerin aksine fosfatı direkt olarak şeker ya da ribonükleotidlerin bulunduğu bir karışıma eklemek yerine daha basit ve de ilkin dünya koşullarında bulunabilecek moleküllerle başladılar.

Karışımı suda hazırlayıp, ısıtıp, suyun buharlaşması için beklettiler. Su buharlaştıktan sonra geriye kalan ‘şeker-nükleobaz melezi’ çökeltinin üzerine tekrar su ekleyip, ısıtıp, buharlaşması için beklettiler ve geriye kalan çökeltinin üzerine radyasyon uyguladılar. Bu döngü her tekrarlandığında ortaya çıkan moleküller daha karmaşıklaşmaya başladı. Son devirde takım fosfatı de ekledi. Sutherland bunu, "Heyecan verici bir şekilde ribonükleotidler ortaya çıktı." diyerek anlatıyor.

Sutherland’a göre bu laboratuvar koşulları Charles Darwin tarafından ortaya atılan, hayatın ortaya çıktığı "ılık küçük havuz" koşullarına benziyor. Bu küçük havuzlardaki malzemeler de buharlaşıp, ısınıp, güneş ışığına maruz kalıp, yağmurlarla beraber tekrar suya karışıyorlardı.

Bahsedilen şartlar makul ve Szostak devam eden ısınma ve buharlaşma döngüsünün "bir çeşit organik kar yaratarak bu materyallerin RNA sentezinin bir sonraki adımı için hazır bir şekilde rezervuarlarda birikebileceği" bir senaryo tasarladı. Teoriyi destekleyici bir şekilde Sutherland’ın takımının başlangıç bileşenleri olarak kullandığı basit moleküller gezegenler arası toz bulutlarında ve meteoritlerde saptandı.

Sutherland bunları şöyle özetliyor:

Ribonükleotidler temel organik kimya prensiplerinin bir dışavurumu... Bunu bilinçsiz bir şekilde yapıyorlar. Tepkimelerin gerçekleşmesi için gereken talimatlar kullanılan öncül malzemelerin yapılarının özünde var. Kendi kendilerine, bu kadar kolay bir şekilde birleşerek RNA’yı üretebiliyorlarsa belki de o kadar da karmaşık olduklarını düşünmemeliyiz.

Teşekkür: Çeviri için Ferhat Büke'ye teşekkür ederiz.