Hücrenin yaşamı için çok önemli olan biyokimyasal süreçlerin bir kısmı dünyada 4 milyar önce gerçekleşen kimyasal reaksiyonlardan köken alıyor olabilir.

Francis Crick Enstitüsü ve Cambridge Üniversitesi’nden araştırmacılar laboratuvar ortamında canlı organizmaların hücrelerinde gerçekleşen Krebs döngüsündeki reaksiyonların benzerlerini gerçekleştirdiler. Krebs döngüsü; karbonhidrat, yağ ve proteinlerden enerji elde edilmesini sağlayan ve canlılardaki bazı aminoasitler için öncü maddeleri temin eden bir reaksiyonlar dizisi. Nature Ekoloji ve Evrim Dergisi’nde yayımlanan çalışma sonuçları dünyada yaşamın ortaya çıkışındaki önemli bir adımı açıklayabilir.

Yaşam günümüzden 4 milyar yıl önce, çok sert koşullara sahip, oksijen içermeyen, metal iyonlarından zengin büyük okyanusların bulunduğu volkanik dünyada ortaya çıktı. Bu şartlar altında ilk yaşamın nasıl geliştiği ve yaşamın devamlılığı için gereken biyokimyasal süreçlerin nasıl oluştuğu önemli bir araştırma konusu.

Gıdalardan enerji elde etmemiz ve vücudumuzdaki hücreler için gerekli biyomolekülleri sentezlediğimiz süreçlerin toplamı metabolizma olarak tanımlanıyor. Metabolizmayı oluşturan biyokimyasal yollar farklı organizma ve türlerde büyük bir benzerliğe sahip. Merkezi role sahip metabolik yollardan biri de Krebs döngüsü. Döngüde yer alan reaksiyonlar tek başına yaşamın devamlılığını sağlayamıyor, reaksiyonların birbiri ardına şekillenmesi gerekiyor. Yaşamın ilk ortaya çıktığı dönemde ise bu reaksiyonları katalize edecek enzimler henüz dünyada bulunmuyor. Çünkü enzimlerin yapıtaşlarından olan aminoasitler de Krebs döngüsünün ürünlerinden sentezleniyor. Enzimler tarafından katalize edilen bir dizi reaksiyonun ilk olarak nasıl ortaya çıktığı ise önemli bir soru.

Enzimler değil sülfat radikalleri reaksiyonları tetikliyor

Araştırmacılar enzim olmadan işleyen ve Krebs döngüsüne benzeyen metabolik yolları göstererek bu soruya bir yanıt bulmuş olabilirler. 4 milyar yıl önceki koşulların sağlandığı laboratuvar ortamında Krebs döngüsünün çeşitli basamaklarına dahil olan basit karbon bileşikleri kullanıldı. Bu bileşikler ilk okyanusların çökeltilerinde bulunan demir ve sülfür içeren kimyasallarla karıştırıldı.

Deneylerin büyük çoğunluğunda karışımlarda bir reaksiyon gözlemlenmedi. Fakat peroksidisülfat bileşiğinin varlığında şekillenen 24 kimyasal reaksiyon tespit edildi. Bu reaksiyonlar canlılardaki Krebs döngüsüyle benzerlik gösteriyordu.

Kimyasal karışımlara milyarlarca yıl önce dünyada bulunan çökeltileri temsil eden bileşikler dahil edildi. Özellikle kimyasal reaksiyonları tetikleme özelliği olan ve modern hücrelerdeki Krebs döngüsünde de rol oynayan metal iyonları ve sülfat türlerine odaklanıldı. Binlerce deney sonucunda Krebs döngüsünün ortaya çıkabileceği koşullar bulundu, bu ortam sülfat radikallerinden kaynaklanıyordu.

Araştırmacılar, Krebs döngüsünün öncüsü olabilecek bu enzim içermeyen reaksiyonların spontan olarak ortaya çıktığını, biyolojik olarak uygun ve verimli olduğunu belirtiyorlar. Bu nedenle yaşamın ortaya çıkışında rol alabileceklerini düşünüyorlar.

Önce metabolizma mı yoksa RNA dünyası mı?

Yaşamın kökenine dair bir diğer hipotez olan RNA dünyası hipotezine göre, yaşamın ilk ortaya çıkışında RNA molekülleri rol oynuyor. RNA molekülü genetik bilginin devamlılığını sağlayan DNA molekülüne benzer yapıda ancak daha reaktif. Yaşamın ortaya çıkışında genetiğin mi yoksa metabolizmanın mı öncelikli rol oynadığı büyük bir bilimsel tartışma konusu olmaya devam ediyor.

Makalenin yazarları metabolizmanın kökeninin RNA molekülleriyle açıklanamayacağını, çünkü RNA’nın kendisinin de metabolik ürünlerden oluştuğunu söylüyorlar. Çevresel kimyanın metabolik faaliyetlerin başlamasında etkili olduğunu ileri süren araştırma ekibi, Krebs döngüsünün enzim olmayan katalizörlerinin olduğunu ve çalışmalarının sonucunda bunu bulduklarını belirtiyor.

Kaynak : sol.org.tr