Bilim Adamları Doğayı Silikon Bazlı Bir Sisteme Adapte Etmeyi Başardı

Yapılan ilk çalışmalarda bilim insanları canlı organizmaların karbon ve silisyum bağlarını yapabileceğini gösterdi. Caltech teki bilim adamlarının bakterilerden elde ettikleri ve‘besleme’ olarak adlandırdıkları protein yapısı bağların insan yapımı haline gelmesini sağlıyor ve bu birkaç endüstride kullanılıyor.

Organosilan olarak bilinen karbon ve silisyum bileşikleri ilaç endüstrisinde diğer ürünler kadar kolay bulunabilirken aynı durum tarım kimyasallarında,boyalarda,yarı iletken malzemelerde,bilgisayarlarda ve televizyon ekranlarında kullanılıyor.Ve bu yapılar sentetik olarak elde ediliyor.

Biyolojik olarak üretimi ise çok daha çevre dostu olsa da  sentetik haline göre biraz daha pahalı. Kimya Mühendisliği , Biyomühendislik ve Biyokimya Profesörleri olan Frances Arnold, Caltech’s Dick  ve Barbara Dickinson Science dergisinde yayınlanan makalelerinde her ne olursa olsun doğal organosilan bileşiklerini sentezleyeceklerini ve her türlü riski göze aldıklarını ifade ettiler.

Çalışma silisyumun karbon bazlı malzemelere nasıl adapte edildiğini gösteriyor ve bu adaptasyon yaşamın kilometre taşlarını oluşturuyor.Bilim adamları uzun zamandır yaşamın karbon değilde silikon bazlı bir sistem üzerine kurulsaydı bizi neler beklerdi sorusunun cevaplarını bulmaya çalışıyor.Bir bilim kurgu olan Star Trek’te ise bu silikon bazlı yaşam, vücudu pütür pütür olan uzaylılar ile beyaz perdeye yansıyor.Karbon ve silisyum yapısı birbirine çok benziyor ikiside dörtlü bağ kuruyor ve canlılardaki protein ve DNA gibi  uzun zincirlerde çok iyi konumlanabiliyor.

Arnold Laboratuarında doktorasını tamamlayan Jennifer Kan ‘Canlılarda  Karbon silisyum yapılarına hiç rastlanmamasına rağmen silisyum hepimizin etrafında bolca var kayalarda ve kumsallarda.Silisyum dünyada en çok bulunan ikinci element olarak yer alıyor’ dedi.

Arnoldun 1990larda gerçekleştirdiği çalışmalarda mısırdan, inekten ve kedilerden yapay seleksiyonla daha iyi enzimler üretmeyi ve bunun evrimini gerçekleştirmeyi denedi . Bu enzimler kimyasal reaksiyonları katalizliyorlardı.Diğer yandan bu  evrim bilim adamlarının geliştirdiği enzimlerle başlıyor.Enzimlerin DNA kodlaması çok küçük mutasyonlar içerse de istenilen özelliklere sahiptiler.En yüksek performanslı enzimler mutasyona uğratılarak orijinal kodlardaki halini alması sağlandı.

Bu evrim ise ev gereçleri,deterjanlar, ve yeşi bir sürüdürülebilirlik politikası olarak tarım,ilaç kimyasallarında ve yakıtlarda kullanılabilecek şekilde yönlendirildi.

Bu yeni çalışmada ise enzimler sadece biyolojik olarak geliştirilmiyor, daha önce denememiş şeylerin gerçekleştirilmesinde de kullanılıyor. Araştırmacılar çalışmanın ilk adımında ise karbon silikon bağlarını oluşturabilecek potansiyel enzimleri buldu.

Caltechteki  Donna and Benjamin M. Rosen Biyomühendislik merkezinin müdürü olan Arnold bu çalışmanın yarış atı beslemek gibi bir şey olduğunu iyi besleyenin atın içindeki potansiyeli ortaya çıkarıp onu bir yarışçı olarak yetiştirmeye ve başarı elde etmeye hakkı olduğunu ve kendi çalışmalarının proteinler için bunu gerçekleştirmek olduğunu ifade etti.

İdeal proteinin İzlanda’nın sıcak bahar aylarında bakteriye dönüştüğünü belirti. Bu protein Cytochrome c olarak adlandırıldı .Bu protein düşük oranlarda Karbon silikon bağlarını oluşturan enzim gibi davranıyor.Bunu mutasyonun aşamaları ise şöyle; proteinin DNA’sındaki demir içeren kısım Karbon silikon bağlarını oluşturacak şekilde mutasyona uğratılıyor. Ondan sonra ise enzimlerin daha iyi Organosilan bileşikleri oluşturup oluşturamadığı test ediliyor.

Üç kontrolden sonra ise kimyacılar 15 kat daha etkili bir katalizör keşfetti.Üstelik bu enzim yüksek seçiciliğe sahip ve neredeyse istenmeyen ürün hiç oluşmuyor.

Kan demir bazlı genetik olarak yeniden kodlanmış bu enzimin diğer kimyasal reaksiyonlarda kullanılan katalizörlere göre daha ucuz, daha kolay bir şekilde modifiye edilebilir ve toksik olmadığını reaksiyonlarının ise oda koşullarında ve su içinde kolayca gerçekleştirilebileceğini ifade etti.

Bu sentetik proses metallerin,toksik malzemelerin ve istenmeyen yan ürünlerin silikon ve karbon bağlarında kullanılabilmesini içeriyor.

Akıllara ise şu soru geliyor Doğa bu silikon bazlı yaşama evrimleşebilir mi? Arnold bu soruyu şöyle cevaplıyor :Doğa kolayca yeni zorluklara adapte olabiliyor ve yeniden kodlanan DNA lara sahip yapılar yeni reaksiyonları kontrol edebiliyor ve içinde bulunan seçicilik özelliğini ortaya çıkarabiliyor bu ise doğanın kendi başına bunu çok kolay gerçekleştirebileceğini gösteriyor.

Kaynak : phys.org

Haberi Çeviren : Pembe Özçakmak

Üniversite : Hacettepe Üniversitesi (Lisans Öğrencisi)

Bölüm : Kimya Mühendisliği

Mail : p.ozcakmak@gmail.com

Not : Haberlerin dergi yönetimi ile çevirene haber verilmeksizin yayınlanması, kopyalanması, kendi web sitenize eklenmesi kesinlikle yasaktır.  Bir yerde yayınlamayı düşünenler iletisim@inovatifkimyadergisi.com adresine ve de haberi çeviren arkadaşımıza mail atarak durumu belirtmeleri gerekmektedir.