Silikon Temelli Hayat Mümkün Olabilir mi?

Nobel Ödüllü Yönlendirilmiş Evrim Tekniği, Yepyeni Yaşam Formları Keşfetmemizi Sağlayabilir!

Silikon Temelli Hayat Mümkün Olabilir mi?
Star Trek'te sözü edilen silikon temelli bir yaşam örneği.
Yazar Charles Q. Choi Ayşegül Şenyiğit Özdil Editör Ayşegül Şenyiğit Özdil  BerkayMorkan 2. Editör Berkay Morkan
6 dakika
2,472 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat
Tarihi Geçmiş Haber

Bu haber 7 ay 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.

Bilimkurgu dünyası uzun zaman boyunca, tıpkı orijinal Star Trek serisindeki taş yiyen Horta gibi, silikon temelli bir yaşamın yer aldığı uzaylı dünyalarını hayal etti. Şimdi ise bilim insanları, ilk defa doğanın karbon temelli moleküllerin içinde silikonu barındıracak şekilde evrimleşebileceğini gösterdi ve bulgularını Science dergisinde detaylandırdı.[1] Bu bulguların uzak dünyalarda (uzayda) yaşam kimyası için barındırabileceği sonuçlara gelince, söz konusu çalışmanın yardımcı yazarı, California Teknoloji Enstitüsü'nden olan ve 2018 Nobel Kimya Ödülü'ne layık görülen Frances Arnold şöyle diyor:

Benim hissiyatım şudur ki; eğer insanlık, yaşamı silikon ve karbon arasında bağlar oluşturmaya zorlayabiliyorsa, bunu doğanın kendisi de yapabilir.

Karbon, bilinen her biyolojik molekülün belkemiğidir. Dünya'daki yaşam karbona dayanır; çünkü her karbon atomu, eş zamanlı olarak dört farklı atomla bağ kurabilir. Bu nitelik, karbonu DNA ve protein gibi yaşam için elzem olan bazı moleküllerin uzun zincirlerini oluşturabilmesi açısından uygun kılar.

Yine de araştırmacılar, uzun süredir uzaylı yaşamının Dünya'dakinden tamamen farklı bir kimyasal temeli olabileceği olasılığını da değerlendiriyorlar. Örneğin uzaylı yaşamı, biyolojik moleküllerin faaliyet gösterebileceği bir çözücü olan su yerine, belki de amonyağa ya da metana dayanıyor olabilir ve yeni yaşam molekülleri oluşturmada uzaylılar, belki de silikonu kullanıyordur.

Silikonun da eş zamanlı olarak dört farklı atomla bağ kurabildiğini göz önüne alınca, karbon ve silikon kimyasal olarak çok benzer iki elementtir. Dahası silikon, evrendeki en yaygın elementlerden biridir. Örneğin, silikon Dünya'nın kabuk kütlesinin yaklaşık %30'unu oluşturur ve bu sayı kabaca Dünya kabuğundaki karbon elementi miktarının 150 katıdır.

Reklamı Kapat

Bilim insanları uzun zamandır Dünya'daki yaşamın kimyasal olarak silikonu işleyebileceğini biliyordu. Örnek olarak, silikon dioksitin "fitolitler" olarak bilinen mikroskobik parçacıkları otlarda, başka bitkilerde bulunabilir ve diatomlar olarak bilinen fotosentetik algler iskeletlerine silikon dioksiti katarlar. Fakat bununla birlikte, Dünya'da silikonu ve karbonu kombine ederek moleküller oluşturan bilinen başka doğal yaşam formu yoktur.

Yine de kimyacılar, silikon ve karbon içeren molekülleri yapay olarak sentezlemiş bulunuyor. Bu organosilikon bileşikleri; tıbbi ilaçlar, yalıtım malzemesi, sızdırmaz derzler, yapıştırıcılar, boyalar, bitki öldürücü kimyasallar, mantar önleyici ilaçlar, bilgisayar ve televizyon ekranları gibi çok geniş bir ürün yelpazesi içinde bulunuyor. Şimdiyse bilim insanları, biyolojik organizmaların, karbonu ve silikonu kimyasal olarak bir araya getirip bağ kurdurmaya zorlamanın bir yolunu keşfettiler. Çalışmanın araştırmacılarından biri olan Frances H. Arnold şöyle söylüyor:

Biz, doğanın henüz keşfedemeyip biyolojinin halihazırda yapıyor olduğu şeyi, kimyanın yeni alanlarını geliştirmek için kullanıp kullanamayacağımızı görmek istedik.

Arnold'ın 1990 başlarında öncülük ettiği araştırmacılar, mikropları "yönlendirilmiş evrim" stratejisi ile doğada daha önce görülmeyen yaratıcı moleküllere yönelttiler. Tıpkı çiftçilerin uzun zamandır mahsullerini ve besi hayvanlarını bazı özellikleri gösterebilmeleri için nesiller boyu yeni organizmalar üreterek modifiye etmesi gibi, bilim insanları da mikropları arzuladıkları molekülleri yaratması için yetiştirdiler.

Organosilikon bileşikleri
Organosilikon bileşikleri
Slide Player (Peter Budzelaar)

Bilim insanları, yıllarca deterjan gibi evde kullanmaya yönelik ürünleri üretmek ve tıbbi ilaçların, benzinin ve diğer endüstriyel ürünlerin çevre dostu versiyonlarını geliştirmek için yönlendirilmiş evrimsel stratejileri kullandılar. Geleneksel kimyasal üretim aşamaları zehirli kimyasallar gerektirebilir. Bunun aksine yönlendirilmiş evrim stratejileri, yeni moleküller yaratmak için canlı organizmaları kullanır ve yaşama zarar verebilecek kimyasalları kullanmaktan genellikle kaçınır.

Arnold ve sentetik organik kimyager Jennifer Kan, biyomühendis Russell Lewis ve kimyager Kai Chen'den oluşan takımı; "enzim" denilen, kimyasal reaksiyonları katalizleyen ya da ivmelendiren proteinlere odaklandılar. Amaçları, organosilikon bileşiklerini üretebilen enzimler yaratmaktı. Arnold bu konuda şöyle diyor:

Benim laboratuvarım, yeni enzimler tasarlamak için evrimi kullanır. Kimse enzimlerin tam olarak nasıl tasarlanacağını bilmiyor; enzimler son derece karmaşık yapılardır. Ama biz, tıpkı doğanın yaptığı gibi, yeni enzimler üretmek için evrimin nasıl kullanılabileceğini öğreniyoruz.

Öncelikle araştırmacılar, kimyasal olarak silikonu işleyebileceğini prensip olarak tahmin ettikleri enzimlerle işe başladılar. Sonra bu proteinlerin DNA şablonunu az ya da çok rastgele bir biçimde mutasyona uğratarak dönüştürüp, sonuçta ortaya çıkan enzimi arzulanan özellik için test ettiler. En iyi sonuç veren enzimler tekrar mutasyona uğratıldı ve bu süreç, bilim insanları istedikleri sonuçlara ulaşana kadar tekrarlandı.

Arnold ve meslektaşları merkezinde demir bulunduran, çok çeşitli reaksiyonları katalizleyebilen ve "hem (İng: "heme") proteini" olarak bilinen enzimlerle işe başladılar. Muhtemelen en çok tanınan ve bilinen hem proteini, kanın oksijen taşımasına yardımcı kırmızı bir pigment olan hemoglobindir.

Pek çok hem proteinini test ettikten sonra bilim insanları, İzlanda'daki sıcak kaynaklarda bulunan Rhodothermus marinus bakterisindeki örneğe odaklandılar. Sitokrom C olarak bilinen söz konusu hem proteini, normalde mikroptaki elektronlar ve diğer proteinler arasında mekik dokur; fakat Arnold ve meslektaşları, bu proteinin az miktarda organosilikon bileşiği oluşturabileceğini de ortaya çıkardı.

Reklamı Kapat

Araştırmacılar, Sitokrom C'nin yapısını analiz ettikten sonra, yalnızca birkaç mutasyonun enzimin katalitik aktivitesini oldukça arttırabileceğini düşündüler. Dahası yalnızca üç mutasyon seansı, bu proteini, şu an uygulanabilir olan sentetik tekniklerin en iyisinden 15 kat daha verimli bir şekilde karbon-silikon bağı oluşturabilecek bir katalizöre dönüştürmek için yeterliydi. Arnold, mutant enzimin en az 20 farklı organosilikon bileşiği oluşturabildiğini ve bunların 19 tanesinin bilimsel olarak daha önce tespit edilmemiş, yeni bileşikler olduğunu söylüyor. Bu yeni bileşikler için insanların ne tür uygulamalar bulabileceği ise hâlâ bilinmezliğini sürdürüyor. Arnold şöyle söylüyor:

Bu çalışmadaki en büyük sürpriz şuydu: Biyolojiden yeni işlevler elde etmenin ne kadar kolay olduğu. Öyle yeni işlevler ki, insanlar için faydalı olmasına rağmen, doğal yaşamda muhtemelen asla seçilmediler. Biyolojik dünya, değişiklik yapmak konusunda soğukkanlı gibi duruyor.

Bir test tüpünün içinde kendi kendine organosilikon bileşikleri üretebilen mutant enzime ek olarak, bilim insanları aynı zamanda genetik olarak kendi içinde mutant enzim üretmeye modifiye edilmiş E. coli bakterisinin de organosilikon bileşiği sentezleyebildiğini gösterdi. Bu sonuç, mikropların herhangi bir yerde doğal olarak bu bileşikleri sentezleyebilmek üzerine evrimleşmiş olabileceği ihtimalini artırıyor. Arnold şöyle diyor:

İhtimallerin evreninde hayatın var olması için, bilinen yaşamın organik moleküller içine silikonu katmasının çok basit bir ihtimal olduğunu gösterdik ve eğer bunu evrenin herhangi bir yerinde yapabiliyorsak, muhtemelen başka yerinde de gerçekleşmiştir.
Silikon temelli bir yaşam formu illüstrasyonu
Silikon temelli bir yaşam formu illüstrasyonu
NBC News (Lei Chen and Yan Liang (BeautyOfScience.com) / Caltech)

Silikon elementi Dünya kabuğunda karbondan daha fazla bulunuyorsa, Dünya'daki yaşam neden silikona değil de karbona dayanıyor sorusu hâlâ geçerli bir soru. Önceki araştırmalar, karbonla kıyaslandığında, silikonun daha az çeşit atomla bağ kurabildiğini ve bu atomlarla daha az kompleks molekül yapıları oluşturabildiğini iddia ediyor. Gelecek araştırmalarda, yaşama organosilikon bileşikleri yaratabilme yetisi verilerek burada ya da başka yerde yaşamın neden biyolojik moleküller içine silikonu katıp katmamak yönünde evrimleştiği test edilebilir.

Astrobiyoloji çıkarımlarına ek olarak, araştırmacılar bu çalışmada organosilikon bileşiklerinin biyolojik süreçler ile üretilebilmesinin bu molekülleri var olan tekniklerle sentezlemekten daha çevre dostu ve potansiyel olarak daha az maliyetli olduğunu ileri sürüyor. Örneğin, organosilikon bileşikleri oluşturmak için kullanılan şu anki teknikler genellikle değerli metaller ve zehirli çözücüler gerektiriyor. Mutant enzim, aynı zamanda daha az istenmeyen ara ürün ortaya çıkarıyor. Bunun tersine, var olan teknikler istenmeyen ara ürünleri ortadan kaldırmak için sıklıkla daha fazla adım gerektiriyor ve bu da söz konusu moleküllerin sentezlenmesi için maliyetin daha da artması demek. Arnold konuyla ilgili şunları söylüyor:

Reklamı Kapat

Şu anda çalışmamızın potansiyel uygulamaları hakkında çeşitli kimya şirketleriyle konuşuyorum. Organosilikon bileşikleri sentetik olarak çok zor elde ediliyor, yani bu bileşiklerin temiz bir biyolojik yol ile sentezlenmesi çok çekici bir fikir.

Gelecek araştırmalar, organosilikon sentezleyebilme becerisinin organizmalar için avantajlarının ve dezavantajlarının ne olacağını ortaya çıkarabilir. Arnold, sözlerini şöyle bitiriyor:

Bir organizmaya bu yetiyi vererek, neden doğal yaşamda bu özelliğe tesadüfen denk gelmiyoruz sorusunun, eğer ki varsa, bir cevabını bulabiliriz.
Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 6
  • İnanılmaz 6
  • Merak Uyandırıcı! 5
  • Muhteşem! 3
  • Bilim Budur! 2
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 1
  • Umut Verici! 1
  • Güldürdü 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Çeviri Kaynağı: Astrobiology Magazine | Arşiv Bağlantısı
  • ^ S. B. J. Kan, et al. (2016). Directed Evolution Of Cytochrome C For Carbon–Silicon Bond Formation: Bringing Silicon To Life. Science, sf: 1048-1051. doi: 10.1126/science.aah6219. | Arşiv Bağlantısı
  • R. F. Service. Researchers Take Small Step Toward Silicon-Based Life. (18 Mart 2016). Alındığı Tarih: 12 Aralık 2020. Alındığı Yer: Science | 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 28/07/2021 01:40:25 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/9709

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
Canlılık Cansızlık
Çocuklar İçin Bilim
Cinsellik
Kuyruksuz Maymun
Araştırmacılar
Kimyasal
Doğa Gözlemleri
Yeni Koronavirüs
Anatomi
Süpernova
Koronavirüs
Karbon
Kan Hastalıkları
Biyocoğrafya
Rna
Evrimsel Psikoloji
Doğa Olayları
Biyoloji
Genler
Periyodik Tablo
Fosil
Evrenin Genişlemesi
Etoloji
Tahmin
Şempanzeler
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