Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Tüm Reklamları Kapat

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

Matematiksel Modeller, Yaşamın Başlangıcında Metabolik Ağların Nasıl Evrimleştiğini Aydınlatıyor!

4 dakika
1,858
Otokatalitik Küme Teorisi: Yaşamı Mümkün Kılan Metabolik Ağlar, Evrimsel Sürecin Başında Nasıl Oluştu? Pixabay
Tarihi Geçmiş Haber

Bu haber 4 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.

Tüm Reklamları Kapat

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.

Tüm Reklamları 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:

Tüm Reklamları Kapat

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:

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.

Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
18
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

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.

İçerikle İlgili Sorular
Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 7
  • Tebrikler! 4
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 3
  • İnanılmaz 2
  • Bilim Budur! 1
  • Umut Verici! 1
  • Merak Uyandırıcı! 1
  • Güldürdü 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Çeviri Kaynağı: Science Daily | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

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 31/10/2024 09:21:54 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.

Tüm Reklamları Kapat
Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Yaşamın Başlangıcı
Mikoloji
Maske
Olumsuz
Enzim
Gerçek
Gelişim
Tekillik
Biyografi
Öğrenme
Koruma
Doğa Yasaları
Mit
Veri Bilimi
Karanlık Enerji
Tür
Kartal
Köpek
Canlı Cansız
Memeli
Biyocoğrafya
Teknoloji
Hayvanlar Alemi
Devir
İletişim
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Kafana takılan neler var?
Gündem
Bağlantı
Ekle
Soru Sor
Stiller
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Aklınızdan geçenlerin bu platformda bulunmuyor olabilecek kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
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 katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
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
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
W. F. M. . J. C. Xavier, et al. Otokatalitik Küme Teorisi: Yaşamı Mümkün Kılan Metabolik Ağlar, Evrimsel Sürecin Başında Nasıl Oluştu?. (25 Mayıs 2020). Alındığı Tarih: 31 Ekim 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/8753
Xavier, W. F. M. . J. C., Recep, A., Özdil, A. Ş. (2020, May 25). Otokatalitik Küme Teorisi: Yaşamı Mümkün Kılan Metabolik Ağlar, Evrimsel Sürecin Başında Nasıl Oluştu?. Evrim Ağacı. Retrieved October 31, 2024. from https://evrimagaci.org/s/8753
W. F. M. . J. C. Xavier, et al. “Otokatalitik Küme Teorisi: Yaşamı Mümkün Kılan Metabolik Ağlar, Evrimsel Sürecin Başında Nasıl Oluştu?.” Edited by Ayşegül Şenyiğit Özdil. Translated by Arzu Recep, Evrim Ağacı, 25 May. 2020, https://evrimagaci.org/s/8753.
Xavier, W. F. Martin, J. C.. Recep, Arzu. Özdil, Ayşegül Şenyiğit. “Otokatalitik Küme Teorisi: Yaşamı Mümkün Kılan Metabolik Ağlar, Evrimsel Sürecin Başında Nasıl Oluştu?.” Edited by Ayşegül Şenyiğit Özdil. Translated by Arzu Recep. Evrim Ağacı, May 25, 2020. https://evrimagaci.org/s/8753.
ve seni takip ediyor

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