Hidrojen Peroksit, "İlkel Çorba" İçinde Cansızlıktan Evrimleşen İlk Canlılığı ve RNA Evrimini Açıklayabilir!
Yaşam Nasıl Başladı ve Şimdi Neden Yeniden Başlamıyor?
Bu haber 10 yıl öncesine aittir. Haber güncelliğini yitirmiş olabilir; ancak arşivsel değeri ve bilimsel gelişme/ilerleme anlamındaki önemi dolayısıyla yayında tutulmaktadır. Ayrıca konuyla ilgili gelişmeler yaşandıkça bu içerik de güncellenebilir.
Saç rengi açıcı içinde bulunan bir kimyasal, yaşamın kökeniyle ilgili soruları cevaplamada ve günümüz Dünya’sında neden yeni yaşam formlarının oluşmadığını açıklamada yardımcı olabilir. Journal of Royal Society Interface’de yayınlanan bir çalışmaya göre, hidrojen peroksit, RNA’nın (ribo nükleik asit) yaşamın yapı taşlarından birine dönüşmesine yardım etmiş olabilir.
3.6 milyardan daha uzun bir zaman önce, Dünya’daki ilkel çorbada yaşayan bir hücre veya protein yoktu. RNA dünyası hipotezi, DNA ve hücre zarı evriminden daha önce, hücreleri olmayan toplulukların hidrotermal bacaların etrafındaki kaya gözeneklerinde oluştuğunu, kendini kopyaladığını ve evrimleştiğini savunur.
Fakat hücresiz RNA kopyalanması ısıl döngüye ihtiyaç duyuyor, şöyle ki çift bazlı ikili sarmalların ısıtılarak ayrılması ve sonra da birbirini tamamlayıcı sarmalların yeni kopyalanmış çift sarmallar hâline soğutularak tavlanması fazını gerektirir.
Laboratuvarda DNA çoğaltımı (amplifikasyonu) için her zaman kullanılan polimeraz zincir tepkimesi (PCR) yöntemi, yapay olarak ısıl döngü kullansa da yaşamın kökeniyle ilgili hipotezlerde bu gerçek sıklıkla göz ardı edilir. Peki, kendiliğinden olan ve kendi kendine devam eden bu ısıl döngüyü dünyanın ilk zamanlarında hangi mekanizma sağladı?
Çığır Açan Buluş
Çalışmamız Avustralya Ulusal Üniversitesi ve İngiltere’de bulunan Leeds Üniversitesi’ndeki çeşitli disiplinlerden araştırmacıları bir araya getirdi. Kimyagerler ve moleküler biyologların üzerinde çalıştığı bir problemi çözmek için uygulamalı matematik ve kimya mühendisliğinin edindiği anlayışları bir araya getirerek prebiyotik dünyadaki kendi kendini kopyalayan moleküler sistemi başlatmak için daha önce bilinmeyen bir mekanizmayı belirleyip test ettik.
Araştırmacılar daha önce, milimetre büyüklüğündeki kaya gözeneklerinde oluşan konvektif salınımın ısıl döngüyü sağlamış olabileceğini önermişlerdi.
İlkel çorbadaki ısıl döngünün, kendiliğinden oluşan ve ısıveren (ısı üreten) hidrojen peroksit tepkimelerinin neden olduğu doğal bir termokimyasal salınım üreteci tarafından sağlanmış olabileceğini ortaya attık. Termokimyasal salınım üreteci, belirli aralıklarla sıcaklık tepkisi veren ve tepkimeye girdiğinde ısı salan kimyasal bir sistemdir. 1969’dan beri bu konuda deneyler yapılmaktadır.
Hidrojen peroksit, kimyasal formülü H₂O₂ olan basit bir moleküldür. Polimer endüstrisinde çok miktarlarda yapılıp kullanılmaktadır, ayrıca saç açıcı ve antiseptiklerde kullanımı vardır, fakat Dünya’da ve biyosferde de küçük miktarlarda doğal hâlde bulunmaktadır.
Salınımsal ısıl-değişim, hidrojen peroksit gibi yüksek derecede enerjik, ısıya duyarlı sıvılara özgü bir özelliktir.
Böyle sıvıların özgül ısı kapasiteleri yüksektir, bu nedenle moleküller arasındaki bağlar tepkime ısısının çoğunu emebilir. Ancak bağlar artık daha fazla ısı ememediğinde sıcaklık en yüksek seviyeye sıçrar, sonra en düşük seviyeye düşer ve döngü tekrar başlar.
Hidrojen peroksit salınım üretecinin, tam da küçük RNA’ların kopyalanmasını başlatmak için gerekli olan periyoda, yaklaşık 90 saniye, sahip olduğu ortaya çıktı. Periyot çok uzun olursa RNA’lar, kopyalanmanın onları artırabileceğinden daha hızlı bir şekilde çürür. Çok kısa olursa sarmallar tamamıyla ayrılamaz ve kopyalanma başarısız olur.
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Kopyalanma, Çoğalma ve Evrimleşme
Ayrıntılandırılmış bilgisayarlı simülasyonlar hazırladık ve hidrojen peroksit salınım üretecinin hızlı bir RNA kopyalanma ve çoğalımını başlatabileceğini gördük.
Dahası da var. Salınım sistemi, RNA örnek sarmalların varlığında, kısmî-periyodik olabilir ve ısıl salınımlar daha karmaşık bir şekil alabilir, örneğin salınımların iki periyodu olabilir. Bu, böyle bir moleküler kopyalanma sistemine ilave güçlü yetenekler katabilir. İki periyotlu sıcaklık tepkisi, iki farklı RNA türü kopyalanmasını sağlayabilir, ilkel kaya gözeneklerinde doğa tam da bunu yapmış olabilir.
Birbirini tamamlayıcı RNA sarmalları, prebiyotik ilkel çorbada nasıl üretilmiş olabilir? Mineral yüzeylerinde uzun polinükleotitlerin birleştirilebileceği kanıtlanmıştı. Yine kendisini de hidrojen peroksit salınım üretecinin başlatmış olabileceği yüzey destekli bir taslak önerdik.
Gerçekten yaşayan bir sistem, kopyalandığı kadar evrimleşmelidir de. RNA, hidrojen peroksit varlığında tamamıyla kararlı değildir. Bu da iyidir, çünkü kopyalanmada bir miktar farklılıklar oluşabilir böylece.
Başka bir deyişle evrimleşme var! Tabii ki, hidrojen peroksit hasarına direnç gösterecek şekilde hidrojen peroksit etkisiyle değişen RNA seçilecektir. Doğal seçilim de var!
Diğer Dünyalar
Deneyler, hidrojen peroksitin Dünya’nın ilk zamanlarında var olduğunu ve hidrotermal kaya gözeneklerindeki salınımsal ısıl değişime girecek kadar yeterli yüksek konsantrasyonlarda da rahatlıkla bulunmuş olabileceğini göstermiştir.
Jüpiter’in uydusu Europa’da çokça hidrojen peroksitin bulunduğu biliniyor, daha önce Mars’ta da bulunduğuna inanılıyor; bu da aklımıza söz konusu gezegen yapılarının kendi RNA dünyalarını evrimleştirmiş olabileceklerini getiriyor.
Sonuçlarımız, (daha önce cevaplanamayan) günümüz dünyasında niçin cansız öncüllerden yaşamın oluşmadığı sorusuna da bir cevap bulabilir. Kendiliğinden oluşan, kendi kendini kopyalayan ve evrim geçiren RNA organizma topluluklarını, günümüz hidrotermal bacalarının etrafında bulamayız.
Cevap? Gayet basit: Bir zamanlar bu ortamda bulunan hidrojen peroksit miktarının artık aynı çoklukta olmaması.
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
Soru & Cevap Platformuna Git- 8
- 6
- 6
- 5
- 4
- 2
- 2
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- Çeviri Kaynağı: Phys.org | Arşiv Bağlantısı
- R. Ball, et al. (2014). Hydrogen Peroxide Thermochemical Oscillator As Driver For Primordial Rna Replication. Journal of Royal Society Interface. | Arşiv Bağlantısı
- H. Krammer, et al. (2012). Thermal, Autonomous Replicator Made From Transfer Rna. Physical Review Letters. | Arşiv Bağlantısı
- W. F. Ramirez, et al. (1969). The Dynamic Modeling, Stability, And Control Of A Continuous Stirred Tank Chemical Reactor. AlChe, sf: 853-860. | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 31/01/2025 08:48:46 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/2141
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
This work is an exact translation of the article originally published in Phys.org. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.