Yaşam, Fosfat Olmadan Belirmiş Olabilir

Yaşamın kökenine ilişkin başlıca gizemlerden biri, dünyada oldukça güç erişilebilir olan fosfatın nasıl hücrelerdeki metabolik mekanizmanın ve genetiğin temel yapı taşı hâline geldiğidir. Cell dergisi..
Görsel Telif:

Yaşamın kökenine ilişkin başlıca gizemlerden biri, dünyada oldukça güç erişilebilir olan fosfatın nasıl hücrelerdeki metabolik mekanizmanın ve genetiğin temel yapı taşı hâline geldiğidir. Cell dergisinde 2 Mart 2017 tarihinde yayımlanan makalede, araştırmacılar uzun süredir merak edilen bu konu hakkında elde ettikleri bulguları paylaştılar.

Çalışmaya göre, ilkel yaşam formları hiç de fosfata dayalı olmamış olabilirler. Onun yerine, az sayıdaki basit ve bol bulunan molekül, yaşamın ilk zamanlarında sülfür bazlı ve fosfattan bağımsız bir metabolizmanın belirmesini sağlamaya yetmiş olabilir. Bu organizma daha sonra zengin bir biyokimyasal tepkimeler ağına genişleyerek, önemli biyomoleküllerin sentezlenmesini sağlamış olabilir.

Araştırmanın önemi, yaşamın kökeninin anlaşılması konusunda ileride yapılacak çalışmalarda hesaba katılması gereken bir gerçeği ortaya koymuş olması: Günümüzde canlılık için mutlak gereklilik olan fosfat temelli işlemlere, ilk yaşam benzeri işlemler belirmeye başladığında rastlanmamış olabilir. Ekibin kıdemli üyesi Daniel Segrè şöyle diyor: “Canlı sistemlerin bazı önemli yapı taşlarını üretebilecek olan fosfattan bağımsız bir ilkel metabolizmanın varolmuş olması ilkesel olarak olası.”

Fosfat, tüm yaşayan sistemler için temeldir ve bilinen biyomoleküllerin büyük bölümünde mevcuttur. DNA ve RNA dahil, nükleik asitlerin omurgası, şeker-fosfat yapısındadır. Dahası fosfat, kimyasal enerjiyi hücrelere taşıyan ATP’nin ve metabolizmada çeşitli temel roller üstlenen NADH’nin kritik bir bileşenidir. Ancak fosfatın, ilkel dünyada bu merkezi rolleri nasıl edinmiş olabildiği hâlâ açıklığıa kavuşmuş değildir; hele ender rastlandığı ve güç erişilebilir olduğu düşünüldüğünde, durumu açıklamak iyice zorlaşır.

Bu bilmecenin ışığında, bazı bilimciler erken dönem metabolik yollarının fosfata dayalı olmayabileceğini öne sürmüştür. Senaryoların çoğunda, fosfat belirmeden önce, mineral yüzeylerdeki sülfür ve demirin başlıca katalitik ve enerjik işlevleri yerine getirdiği düşünülmüştür. Dikkate değer bir yaşamnın kökeni senaryosunda, ATP’nin rolünün başlangıçta thioesterler adı verilen sülfür içeren bileşikler tarafından oynandığı varsayılır. Demir ve sülfürün erken dünyada bulunabilirliği dışında, bu senaryoları destekleyici somut kanıtlar elde edilememiştir.

“Demir-sülfür dünya hipotezi” ile “thioester dünya senaryosu”nun fizibilitesini sınamak için Segrè ve çalışma arkadaşları bilgisayarlardan yararlandı. Yaptıkları analizler sonucunda, az sayıda basit prebiyotik (canlılık öncesi) bileşenin, fosfattan bağımsız zengin metabolik ağların belirmesini sağlayabileceğini gördüler. Bu çekirdek ağ, 315 tepkimeden ve 260 metabolitten oluşuyordu. Bunlar, amino asitler ve karboksil asitler gibi önemli biyomoleküllerin geniş bir kategorisininin biyosentezini destekleyebiliyordu. Dikkati çeken nokta, bu ağın demir-dülfür kümeleri içeren enzimler açısından zenginliğiydi. Bu da, modern biyokimyanın mineral jeokimyasından belirmiş olabilecğei fikrini akla getiriyor. Ayrıca fosfattan ziyade thioesterler, eneji darboğazlarının üstesinden gelmek için bu çekirdek metabolizmayı mümün kılmış olabilir.

Çalışmadan elde edilen sonuçlar, yaşamın kesinlikle fosfat olmadan başladığını söyleyemiyor. Fakat demir-sülfür dünya hipotezi ve thioester dünya senaryosy için ikna edici bir destek sağlıyor. Aynı zamanda, çalışma “RNA dünyası hipotezi”ni de sorguluyor. Bu hipoteze göre, kendilerini eşleyebilen RNA moleküllerinin dünyadaki tüm yaşamın kökeni olduğu düşünülür. Yani kendini sürdürebilen fosfatsız bir metabolik ağın, nükleik asitler belirmeden önce varolduğunu söyler. Dolayısıyla nükleik asitler, evrimsel süreç için bir önkoşul değil, bir sonuç olabilir.

Makalenin başyazarı Joshua Goldford, ilkel metabolizmaların fosfat olmadan işlemiş olabileceğine ilişkin kanıtın, hücresel yaşamın ortaya çıkışında fosfatın yaşamın temel bileşeni olmayabileceğine işaret ettiğini belirtiyor. Bu proto-metabolik sistemin bir enerji kaynağına gereksini olmuş olmalıdır ve ya dünyanın yüzeyinde olup güneş enerjisi ile işlemiş ya da okyanusların derinliklerindeki hidrotermal bacalarda olup jeokimyasal işlemlerle varolmuş olabilir.


Kaynak: Phys.org, “Biochemical ‘fossil’ shows how life may have emerged without phosphate
<https://phys.org/news/2017-03-biochemical-fossil-life-emerged-phosphate.html>

İlgili Makale: Cell, Goldford et al: “Remnants of an Ancient Metabolism without Phosphate” http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30133-2 , DOI: 10.1016/j.cell.2017.02.001


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv