Dünya’daki yaşamın kökenlerinin nasıl ortaya çıktığı sorusu, varoluşsal ve bilimsel açıdan derin bir gizem. Uzun bir süredir gezegenimizdeki engin okyanusların bu sırrın anahtarını taşıyabileceği düşünülüyordu. Purdue Üniversitesinde çalışan bilim insanlarının yeni araştırması ise bu görüşü bir adım ileriye taşıyor.
İki hafta önce Proceedings of the National Academy of Sciences bülteninde yayımlanan makalede peptitler inceleniyor. Bu önemli amino asit iplikleri, proteinlerin ve yaşamın küçük yapı taşlarını oluşturuyor. Makalenin yazarları, su ve atmosfer karşılaştığında meydana gelen hızlı tepkimeler esnasında amino peptitlerin su damlacıklarında kendiliğinden oluşabildiklerini keşfetmiş. Akan bir şelalenin kayaya çarpması durumunda su damlacıklarının havaya püskürmesi, bu karşılaşmaya örnek olarak verilebilir. Söz konusu eylemin yaşam yaklaşık dört milyar yıl önce ilk başladığında, Dünya’nın hayat barındırmayan, volkanik, sulu ve erimiş kaya ile dolu bir yer olduğu sırada gerçekleşmiş olması muhtemel.
Purdue’da analitik kimya profesörü ve makalenin eş yazarı olan Graham Cooks, “Aslında bu, yaşamın kökeninin kimyası” diyor bir basın bülteninde. “İlkel moleküller olan basit amino asitlerin, saf su damlacıklarında yaşamın yapı taşları olan peptitleri kendiliğinden oluşturduğu ilk defa gösteriliyor. Çarpıcı bir keşif bu.”
Araştırmacılar kaleme aldıkları yeni makalede bu keşfin, “ilk biyopolimerlerin oluşumu yönünden makul bir rota” sağladığını belirtiyor (biyopolimerler, yaşayan şeylerin ürettiği karmaşık yapılar). Bilim insanları, bu sürecin nasıl gerçekleştiğini onlarca yıldır anlamaya çalışıyordu çünkü Dünya’daki yaşamın nasıl (hatta neden) ortaya çıktığını çözmek, bilim insanlarının diğer gezegenlerdeki ve hatta kendi galaksimiz ile ötesindeki yaşamı daha iyi aramasına yardımcı olabilir.
Bu su tabanlı kimya döngülerini anlamak, bizi Dünya’daki yaşamı ortaya çıkaran proteinlere geri götürüyor. Milyarlarca yıl önce yaşamı meydana getiren bu ham amino asitlerin, Dünya’ya gök taşlarıyla ulaşmış olduklarına inanılıyor. Amino asitler tepkimeye girip birbirlerine tutunarak peptitleri; yani proteinlerin yapı taşlarını ve nihayetinde de yaşamın kendisini oluşturmuş. Fakat amino asitler peptitlerin oluşması için birbirlerine tutunduklarında, bir su molekülünün kaybolması gerekiyor. Çoğunlukla suyla kaplı bir gezegende böyle bir şeyin gerçekleşmesi kolay değil. Aslında yaşamın oluşması için su gerekse de, bir miktar suyun da kaybolması gerekiyor.
Cook, bu “su ikilemini” VICE sitesine şöyle açıklıyor: “Su ikilemi, yaşama yol açan kimyasal tepkimelerin prebiyotik okyanusta meydana geldiğini gösteren hatırı sayılır miktardaki kanıt ile tam da suda meydana gelen bu tepkimelere (su kaybı) karşı gerçekleşen termodinamik sınırlama arasındaki çelişkiden oluşuyor. Proteinler, amino asitlerden su kaybıyla oluşuyor” ve “sudaki su kaybı, su bu süreci tersine çevirdiği için gerçekleşmiyor (termodinamik açıdan yasak).”
Yeni çalışmada Dünya’nın, cansız bileşenlerin birden birleşerek canlı şeyler meydana getirdiği ilk yıllarına nadir bir bakış atılıyor. Cansız şeylerin yaşamı ortaya çıkarması sürecine abiyogenez adı veriliyor. Abiyogenezin nasıl işlediği hâlâ tam anlamıyla bilinmiyor. Peptitler proteinlerin (ve kendi kendine çoğalabilen diğer biyomoleküllerin) temelini oluşturduğundan, peptitlerin oluşumu abiyogenezde önemli bir adımı temsil ediyor.
Cooks ve araştırma takımı, milyarlarca yıl önce Dünya’da var olan türden kimyasal ortamlarda peptitlerin kolayca oluşabileceğini göstermiş. Fakat havada uçan veya kayaların üzerine düşen, havayla etkileşime girerek hızlı kimyasal tepkimeler meydana getiren ufak damlacıkların boyutu da önemli bir konu. “Damlacıklardaki tepkime hızları, çözelti yığınında tepkimeye giren aynı kimyasallardan yüz ila bir milyon kat daha yüksek” diyor Cooks.
Bu hızlı kimyasal tepkimelerin başlaması için bir katalizör gerekmiyor ki bu da Dünya’daki yaşamın evrimini mümkün kılıyor. Araştırma takımı peptitlerin muhtemel oluşumlarını yeniden sahnelemek için, su damlacıklarının havada çarpışma şekillerinin canlandırıldığı “damlacık kaynaşma” deneylerini kullanmış. Amino asitler kendilerini proteini dönüştürürken iş başında olan bu kimyasal sentez sürecini anlamak, sentetik kimyacıların yeni ilaçların oluşturulmasında ve hastalıklara dönük terapik tedavilerde büyük önem taşıyan kimyasal tepkimeleri hızlandırmasına yardımcı olabilir.
“Gece vakti akademik bir kampüste yürürseniz, ışıkları açık olan binalarda sentetik kimyacılar çalışıyordur” diyor Cooks. “Deneyleri o kadar yavaş yürüyor ki, tek seferde günler veya haftalar sürüyor. Böyle olmasına gerek yok. Damlacık kimyası yardımıyla, yeni kimyasalların ve olası yeni ilaçların sentezini hızlandırmak için şu an Purdue’da kullanılan bir aparat oluşturduk.”
Yazar: Laura Baisas/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
