Otokatalitik Küme Teorisi: Yaşamı Mümkün Kılan Metabolik Ağlar, Evrimsel Sürecin Başında Nasıl Oluştu?

Matematiksel Modeller, Yaşamın Başlangıcında Metabolik Ağların Nasıl Evrimleştiğini Aydınlatıyor!

Otokatalitik Küme Teorisi: Yaşamı Mümkün Kılan Metabolik Ağlar, Evrimsel Sürecin Başında Nasıl Oluştu? Pixabay
Yazar W. F. Martin, J. C. Xavier Ayşegül Şenyiğit Özdil Editör Ayşegül Şenyiğit Özdil
4 dakika
1,184 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat
Tarihi Geçmiş Haber

Bu haber 1 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.

Yaşam, binlerce reaksiyon içeren yoğun ağlar aracılığı ile gıdaları hücrelere dönüştürür. Yeni yapılan bir araştırma, bu tür ağların yaşamın kökeninde nasıl sıfırdan oluştuğunu ortaya çıkardı. Almanya, Yeni Zelanda ve ABD'den uluslararası araştırma ekipleri, ilkel mikropların metabolik ağlarını inceleyerek genlerden daha yaşlı olan otokatalitik kümeler (kendi kendini güçlendiren birbirine bağlı reaksiyonların toplamı) tespit ettiler.

Canlı hücreler, metabolik ağların son ürünleridir. Hücreye giren besin molekülleri, daha sonra hücreleri oluşturan molekülleri üreten yolaklara aktarılan, merkezi ara ürünlere dönüştürülür. Bu ağlar genellikle neredeyse hepsi enzimler (proteinler) tarafından gerçekleştirilen ve genler (nükleik asitler) tarafından kodlanan 1000'den fazla reaksiyon gerektirir. Genler ve proteinler arasındaki bağlantı, ribozomlara genlerde depolanan bilgilere göre protein yapma emrini veren evrensel genetik koddur. Bu bileşenlerin tümü birbirine bağlıdır: ribozomun %50'si protein ve %50'si RNA'dır; proteinler amino asitlerden oluşur; RNA nükleik asit bazları içerir ve amino asitler ile bazlar ise genlerin kodladığı enzimlerle katalize edilen, metabolizmadaki yaklaşık 1000 reaksiyon sayesinde oluşur.

Birbirine bağlı olan bu kadar katmanla, böyle karmaşık bir etkileşim sisteminin nasıl yaşamın kökeninden meydana gelebildiği sorusunun bilim insanlarının kafasını yüz yılı aşkın bir süredir karıştırmış olması gayet doğal. Tüm karmaşık sistemlerin evriminde olduğu gibi, daha basit bir yapıdan gelmiş olmalıydılar. Peki ama nasıl basit bir yapıdan? Joana C. Xavier ve meslektaşları tarafından bulunan ve Londra'daki Proceedings of the Royal Society B'de bildirilen bulgular, uzun süredir sorulan bu sorunun çözümü hakkında yeni yollar sunuyor.

Reklamı Kapat

Yeni ipuçları, tüm alanların en beklenmeyeninden geldi: matematik. Yaklaşık 50 yıl önce Amerikalı polimat (hezarfen) Stuart Kauffman, otokatalitik kümeler olarak adlandırılan bu teorik yapıların, moleküler karmaşıklığın kökeninde, metabolizma ve hücrelerde bulduğumuz türden ara ürünlerin olabileceğini öne sürdü. Bu tür otokatalitik kümeler, yeterli başlangıç malzemesine sahip olduklarında kendilerini çoğaltabilen, hem ürün hem de katalizör olan elementlerden oluşur. Metabolizma ve enzimlerin benzerliği açıktır.

Bu otokatalitik kümelerin varlığı ve özellikleri, Yeni Zelanda'daki Canterbury Üniversitesi'nden matematikçi Mike Steel ve Hollanda'dan bilgisayar bilimcisi Wim Hordjik'in bunları bilgisayarda çalıştırma yolunu bulana dek, birçok spekülasyonun ve on yıllarca süren şiddetli tartışmaların konusu olmaya devam etti. Otokatalitik kümelerin belirli bir sınıfı olan ve yapısal olarak hücresel metabolizmaya çok benzeyen RAF'ların (İng: reflexively autocatalytic food generated networks - dönüşlü otokatalitik gıdadan üretilen ağlar) sıfırdan meydana gelme olasılığının kesin olması gibi beklenmedik bir özelliklerinin olduğunu keşfettiler. Steel şöyle diyor:

Asıl şaşırtıcı olan, elementlerin kendilerini çoğaltmaya başlamadan önce, sisteme yalnızca az miktarda katalizör eklemeye gerek duymaları.

Hordjik ise şöyle söylüyor:

Fizikçilerin kendi kendini organize etme olarak tanımladığı şey de otokatalizasyon, yaşamın kökeni araştırmasındaki bir tür kutsal kase.

Gerçek hücrelerin metabolik ağları konusunda deneyimli olan, Düsseldorf Üniversitesi'nin Moleküler Evrim Enstitüsü'nden Joana C. Xavier, RAF'ların en ilkel mikropların (H2 ve CO2 ile yaşayabilen ağır anaeroblar) metabolik ağlarında tespit edilip edilemeyeceğini merak etmişti. İncelemesinin sonunda, RAF'ların ilkel anaerobların metabolizmasında bulunduğunu; fakat metabolik haritanın tamamından oldukça küçük olduğunu keşfetti (ilkel bir mikrobun yaşamak için H2 ve CO2'i asetata dönüştürmesi durumunda 394, H2 ve CO2'nin metana dönüştürülmesi durumunda ise 209 reaksiyon içeriyordu. Xavier şöyle söylüyor:

Bu araürün çok ilginç; çünkü metabolizmanın evrimindeki ara duruma dikkat çekiyor, ve bu canlı reaksiyonlarından daha karışık, hücreden ise daha basit bir şey.
Hidrotermal baca. Yaşamın hidrotermal bacalar etrafında başlamış olduğu düşünülmektedir.
Hidrotermal baca. Yaşamın hidrotermal bacalar etrafında başlamış olduğu düşünülmektedir.
Wikiwand

Araştırmanın odak noktası olan tek hücreli organizmalar asetojenler ve metanojenler, uzun süredir yaşamın kökeni ile ilgilenen mikrobiyologların araştırma konusu oldu. Bu organizmalar, son evrensel ortak ata olan LUCA'ya ve hidrotermal bacalardaki jeokimyasal reaksiyonlara bağlı. Xavier, asetojen ve metanojen kümelerinin, 172 reaksiyon içeren ilkel bir çekirdek ağı oluşturmak için çakıştıklarını keşfetti. Bu korunmuş, eski çekirdek, bakteriler ve arkelerin farklılaşmasından önce vardı ve ilgi çekici özelliklere sahip. Basit besinlerden amino asitleri ve nükleik asit bazlarını üretebilir; ama besin yerine bazlar kullanılırsa, hiç ağ oluşamaz. Makalenin yazarlarından, otokataliz öncüsü Kauffman bu konuyla ilgili şunları söylüyor:

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Otokatalitik ağlar yalnızca gerçek metabolizmalarda fosil bırakmakla kalmıyor, aynı zamanda evrimde hem RNA hem de protein polimerlerinden önce geliyorlar. Bu, kitabım için önemli bir adım demek oluyor.

Makalenin bir başka yazarı olan ve Düsseldorf Üniversitesinden William Martin, ''LUCA'nın metabolizmasına kadar uzanan bu ağlar; genlerden daha yaşlı ve yaşamın kimyasal reaksiyonlarındaki doğal düzene dikkat çekiyor.'' diyor. Asetojenler ve metanojenler, günümüzde hidrotermal bacalarda karşılaşılana benzer koşullar altında geliştiler. Yaşam, hidrotermal bacalarda mı ortaya çıktı? Xavier, bunu şöyle açıklıyor:

Ne kadar yakından bakarsak, bu yönde o kadar fazla işaret görüyoruz. Bu fikir, hepsi bir noktaya yönelen bulguları ortaya çıkarmaya devam ediyor. Bu bacalar muhtemelen Dünya'daki ilk biyoreaktörlerdi.

Otokatalitik ağların modern metabolizmanın bileşenleri olarak tanımlanması, bunları en başa, mikrobiyal yaşamın gerçek dünyasına götürüyor. Kimyasal evrimin en erken evrelerinden fosillerin ortaya çıkarılması beklenmedik bir durumdu ve bu keşif 4 milyar öncesini, yaşamın bir yerlerde, belki de bir hidrotermal bacada, kendiliğinden gerçekleşen kimyasal reaksiyonlardan başlayışını, yani en derin evrimsel geçmişimizi incelemek için bize yeni yollar sunuyor.

Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 4
  • Tebrikler! 3
  • İnanılmaz 2
  • Bilim Budur! 1
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 1
  • Umut Verici! 1
  • Güldürdü 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Çeviri Kaynağı: Science Daily | 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 25/09/2021 10:34:30 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/8753

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.

Reklamı Kapat
Size Özel
İçerikler
Instagram
Taksonomi
Sars Virüsü
Sağlık Bakanlığı
Çiftleşme
Hidrotermal Baca
Sahtebilim
Karanlık
Küresel Isınma
Çocuklar
Makale
Bilişsel
Asteroid
Mars
Balina
Mit
Stres
Burun
İngiltere
Gıda
Uzaylı
Cansız
Evrim Kuramı
Bilgi Felsefesi
Deney
Kimyasal Element
Daha Fazla İçerik Göster
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim Gönder
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Sizi Takip Ediyor

Devamını Oku
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın