Yaklaşık 4 milyar yıl önce Dünya'da yaşamın ortaya çıkmasına neden olan moleküllerin kendiliğinden birleşmesi, nihayet bir laboratuvarda gözlemlenmiş olabilir. Yenidoğan gezegenimizin olası koşullarını tekrarlayan kimyagerler, yaşamın başlaması için kritik bir ilk adım olan RNA ve amino asitleri bir araya getirmeyi başardı.
Bu deneysel çalışma, nükleik asitler ve proteinler arasındaki önemli biyolojik ilişkilerden birinin kökenleri hakkında önemli ipuçları sunabilir.
Günümüzde yaşam, protein sentezlemek için devasa bir moleküler makine olan ribozomu kullanıyor. Bu makine, genin dizisini hücrenin DNA'sından ribozoma taşıyan haberci RNA'da yazılı kimyasal talimatlar gerektiriyor. Ardından ribozom, bir fabrika montaj hattı gibi bu RNA'yı okuyor ve birer birer amino asitleri birbirine bağlayarak bir protein oluşturuyor.
Bilim insanları, nötr pH'ta suda gerçekleşen çok basit kimya kullanarak, amino asitleri RNA'ya bağlamayı başardıklarını belirtiyor. Bu kimyanın kendiliğinden gerçekleştiği, seçici olduğu ve erken Dünya'da meydana gelmiş olabileceği ifade ediliyor.
Yaşamın Dünya'nın ilkel çamurundan nasıl çıktığını tam olarak bilmesek de, bilim insanları bu sürecin nasıl gerçekleştiği konusunda emin değiller. Artan bir düşünce akımı, kendi kendine çoğalabilen bir nükleik asit olan RNA'ya yatırım yapıyor. RNA, mekanik işleri de yerine getirme yeteneği sayesinde diğer kimyasal reaksiyonları katalize edebiliyor. Bu, 'RNA dünyası' hipotezi olarak biliniyor.
Proteinler kendi kendilerine çoğalamıyor; kesin amino asit dizilimleri için talimatlar RNA gibi nükleik asit dizilimlerinde kodlanıyor.
Bu nedenle, proteinler birçok biyolojik süreçte gerekli bir rol oynarken, nükleik asit molekülleri üretimleri için kritik bir şablon sağlıyor. Ancak bu, iki moleküler bileşenin erken Dünya'nın nemli ve buğulu koşullarında birleşmenin bir yolunu bulmaları gerektiği anlamına geliyor.
Protein sentezleme yeteneği, yaşamın temel işlevsel molekülleri olan proteinler için hayati önem taşıyor. Protein sentezinin kökenini anlamak, yaşamın nereden geldiğini anlamanın temelini oluşturuyor. Bu çalışma, RNA'nın protein sentezini nasıl kontrol etmeye başladığını göstererek bu hedefe doğru büyük bir adım atıyor.
Amino asitlerin ve RNA'nın doğal birleşmesini tekrarlamak için birçok girişimde bulunuldu. Bu süreç yüksek enerjili bir aracıyı gerektiriyor ve geçmiş çalışmalar, bazı yüksek reaktif moleküllerin bu amaç için uygun olmadığını, çünkü suda bozulma eğiliminde olduklarını ve amino asitlerin RNA yerine birbirleriyle reaksiyona girmelerine neden olduğunu buldu.
Araştırma ekibi, bu kez biyolojiden ilham alarak, yüksek enerjili ve yüksek reaktif bir bileşik olan ve yaşam için hayati olduğu düşünülen altı elementten dördünü içeren bir 'tiyoester'i aracı olarak denedi.
Tiyoesterlerin bazı biyolojik süreçlerde kilit bir aracı rol oynadığı biliniyor ve 'ilkel organik çorba'da bol miktarda bulundukları düşünülüyor. Bazı bilim insanları, bunların çoğalmasının RNA dünyasından önce geldiğine inanıyor; bu da 'tiyoester dünyası' hipotezini destekliyor.
Simüle edilmiş organik çorbalarında, araştırmacılar tiyoesterin, amino asidin RNA'ya bağlanmasına izin vermek için gerekli harici enerjiyi sağladığını buldu. Bu, iki hipotezi zarif bir şekilde birleştiren oldukça önemli bir gelişmeydi.
Bu çalışma, kendi kendine çoğalan RNA'nın temel olduğu 'RNA dünyası' ve tiyoesterlerin yaşamın en erken biçimleri için enerji kaynağı olarak görüldüğü 'tiyoester dünyası' olmak üzere iki önde gelen yaşam kökeni teorisini birleştiriyor.
Şu an için yaşamın kökenlerine dair ayrıntılı ve kapsamlı bir anlayıştan oldukça uzaktayız. Yeni araştırma, bu bileşenlerin yüksek enerjili bir aracı ile bir araya gelebileceğini gösteriyor; bir sonraki adım, RNA'nın genetik kodun ortaya çıkmasını kolaylaştıracak belirli amino asitlere tercihli olarak bağlanıp bağlanmayacağını görmek olacak.
Bilim insanları, karbon, nitrojen, hidrojen, oksijen ve kükürt atomlarından oluşan basit, küçük moleküller alıp, bu lego parçalarından kendi kendine çoğalabilen moleküller oluşturabilecekleri günü hayal ediyor. Bunun yaşamın kökeni sorusunu çözmeye yönelik muazzam bir adım olacağını belirtiyorlar. Bu çalışma, iki ilkel kimyasal lego parçacığının (aktive edilmiş amino asitler ve RNA) yaşam için gerekli olan kısa amino asit zincirleri olan peptitleri nasıl oluşturabileceğini göstererek bizi bu hedefe yaklaştırıyor.
