Ludwig-Maximilians Üniversitesinde (LMU) çalışan kimyagerlerin yeni kuramına göre yaşamın evrimini daha kompleks biçimlere doğru harekete geçiren şey, RNA ve peptitlerden oluşan moleküler bir yapı olmuştu.
Yaşamın çok uzun süre önce, Dünya’nın ilk zamanlarında nasıl ortaya çıktığı sorusunun araştırılması, bilimdeki en büyüleyici uğraşlardan biri. Daha karmaşık yaşamın temel yapıtaşlarının oluşması için hangi koşulların egemen olması gerekmişti? Bu konudaki temel cevaplardan biri, moleküler biyolojinin öncülerinden Walter Gilbert’in 1986’da formüle ettiği RNA dünya görüşüne dayanıyor. Hipotez, nükleotitlerin (nükleik asitler A, C, G ve U’nun temel yapı taşlarının) ‘ilkel çorbadan’ çıktığını ve sonrasında kısa RNA moleküllerinin nükleotitlerden oluştuğunu söylüyor. Bu oligonükleotitler, halihazırda ufak miktarlarda genetik bilgi kodlayabiliyormuş.
DNA ile RNA, Dünya Üzerindeki Yaşam Başlamadan Önce Beraber Var Olmuş Olabilir
Ancak tek zincirli RNA molekülleri de birleşip çift zincirlere dönüşebilmesi, moleküllerin kendilerini çoğaltabilme (ör. üreme) ihtimalini ortaya çıkarıyor. Her durumda sadece iki nükleotit birleşiyor; yani bir zincir diğerinin tam karşılığını oluşturuyor ve bu sebeple başka bir zincir için şablon teşkil ediyor.
Evrim sürecinde bu çoğalma işlemi gelişmiş ve bir noktada daha karmaşık yaşamı meydana getirmiş olabilir. LMU’da kimyager olan Thomas Carell, “RNA dünya görüşünün büyük bir avantajı var” diyor. “Uygun katalitikli nükleik asitler gibi karmaşık biyomoleküllerin ve aynı zamanda bilgi kodlama özelliklerinin ortaya çıkabileceği bir güzergâh çiziyor.” Bugün anladığımız kadarıyla genetik maddeler çift DNA zincirlerinden; nükleotitlerden oluşan makromoleküllerin biraz değişmiş ve durağan halinden meydana geliyor.
Fakat hipotezin sorunları da yok değil. Örneğin RNS, özellikle uzadığı zaman çok kırılgan bir molekül. Dahası RNA moleküllerinin, bildiğimiz kadarıyla genetik maddelerin planını sağlayan protein dünyasıyla birbirlerine nasıl bağlandığı belli değil. Carell’in çalışma grubu, önceki hafta Nature bülteninde yayımlanan yeni bir makalede bu bağlanmanın gerçekleşebilmesini sağlayan bir yol keşfettiklerini aktarıyor.
Yeni Keşif, Dünya’daki Yaşamın RNA-DNA Karışımından Çıkmış Olabileceğini Söyleyen Kuramı Destekliyor
Bunu anlamak için RNA’ya daha yakından bakmamız gerekiyor. RNA özünde karmaşık bir makromolekül. A, C, G ile U’dan oluşan ve genetik bilgi kodlayan dört kurallı baza ek olarak, bazıları çok olağan dışı yapılara sahip kuralsız bazlar da içeriyor. Bu bilgi kodlamayan nükleotitler, RNA moleküllerin çalışması için büyük önem taşıyor. Günümüzde bunun gibi 120’yi aşkın değişmiş RNA nükleosidi biliniyor. Doğanın RNA moleküllerine dahil ettiği bu yapıların, eski RNA dünyasının kalıntıları olması kuvvetle muhtemel.
Şimdiyse Carell’in grubu, bu kuralsız nükleositlerin RNA dünyasının protein dünyasıyla bağlantı kurmasını sağlayan kilit bileşen olduğunu keşfetmiş. Carell’e göre bu moleküler fosillerin bazıları RNA’da bulundukları zaman, kendilerini tekli amino asitlerle ve hatta ufak amino asit zincirleriyle (peptitler) donatıyor. Bu durum, amino asitlerin veya peptitlerin RNA ile aynı anda bir çözeltinin içerisinde bulundukları küçük, kimerik RNA-peptit yapılarıyla sounçlanıyor. Bu gibi yapılarda RNA’ya bağlanan amino asit ve peptitler, sonrasında birbirleriyle etkileşime geçip çok daha büyük ve karmaşık peptitler bile oluşturabiliyor. “Bu şekilde, laboratuvarda genetik bilgi kodlayabilen ve hatta uzayan peptitler oluşturan RNA-peptit parçacıkları oluşturduk” diyor Carell.
Dolayısıyla bu antik fosil nükleositler, bir şekilde RNA’daki çekirdeğe benziyor ve uzun peptit zincirlerinin üzerinde büyüyebildiği bir çekirdek meydana getiriyor. Bazı RNA zincirlerinde, bu peptitler birkaç noktada bile büyüyebiliyor. “Çok şaşırtıcı bir keşifti” diyor Carell. “Hiçbir zaman saf bir RNA dünyasının olmamış olması ve RNA ile peptitlerin, en başından beri ortak bir molekülde bir arada bulunmuş olmaları muhtemel.” Hal böyle olunca, RNA dünya kavramının genişletilip RNA-peptit dünya kavramına dönüştürülmesi gerekiyor. Yeni görüş, peptitlerin ve RNA’nın evrimleri süresince birbirlerini karşılıklı olarak desteklediğini söylüyor.
Kaynak: Münih – Ludwig-Maximilians Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
