Scripps Research’teki Kimyagerler, gezegenimizde yaşamın nasıl ortaya çıktığına dair DNA RNA karışımından geldiği teorisini destekleyen şaşırtıcı bir keşif yaptılar.
Angewandte Chemie kimya dergisinde yayınlanan bir çalışmada, hayatın ortaya çıkmasından önce Dünya’da makul bir şekilde mevcut olan diamidofosfat (DAP) adlı basit bir bileşiğin, deoksinükleositler adı verilen küçük DNA yapı taşlarını kimyasal olarak birbirine ilkel DNA zincirleri halinde örmüş olabileceğini gösterdiler.
Bulgu, son birkaç yıldaki bir dizi keşifte en sonuncusu olup, DNA ve onun yakın kimyasal kuzeni RNA’nın benzer kimyasal reaksiyonların ürünleri olarak birlikte ortaya çıkma olasılığına ve ilk kendi kendini kopyalayan moleküllerin – ilk yaşam Yeryüzündeki formlar – ikisinin karışımlarıydı.
Keşif, kimya ve biyolojide yeni pratik uygulamalara da yol açabilir, ancak asıl önemi, Dünya’daki yaşamın ilk olarak nasıl ortaya çıktığına dair asırlık soruyu ele almasıdır. Özellikle, kendi kendini kopyalayan DNA-RNA karışımlarının nasıl evrimleşip ilkel Dünya’ya yayılmış ve nihayetinde modern organizmaların daha olgun biyolojisini tohumlamış olabileceğine dair daha kapsamlı çalışmaların yolunu açıyor.
Scripps Research’te kimya doçenti olan kıdemli yazar Ramanarayanan Krishnamurthy, “Bu bulgu, ilk yaşam formlarının Dünya’da nasıl ortaya çıktığına dair ayrıntılı bir kimyasal modelin geliştirilmesine yönelik önemli bir adımdır” dedi.
Bulgu aynı zamanda yaşamın kökeni kimyası alanını, Set’in son on yılda üzerinde egemen olduğu hipotezden uzaklaştırıyor : “RNA Dünyası” hipotezi, ilk kopyalayıcıların RNA tabanlı olduğunu ve DNA’nın daha sonra ortaya çıktığını öne sürüyor. RNA yaşam formlarının bir ürünü olarak.
RNA çok yapışkan mı?
Krishnamurthy ve diğerleri, RNA Dünyası hipotezinden kısmen şüphe duydular çünkü RNA molekülleri, ilk kendi kendini kopyalayıcılar olarak hizmet edemeyecek kadar “yapışkan” olabilirdi.
Bir RNA zinciri, bir tür ayna görüntüsü dizisi oluşturmak için ona yapışan diğer bağımsız RNA yapı bloklarını çekebilir – yeni iplikteki her bir yapı bloğu, orijinal “şablon” iplikçi üzerindeki tamamlayıcı yapı bloğuna bağlanır. Yeni iplik, şablon iplikten ayrılabilirse ve aynı süreçle diğer yeni ipleri şablonlamaya başlayabilirse, o zaman hayatın altında yatan kendi kendini kopyalama becerisine ulaşmış demektir.
Ancak RNA zincirleri tamamlayıcı iplikleri şablonlamakta iyi olabilirken, bu ipliklerden ayrılmada o kadar iyi değiller. Modern organizmalar, ikizlenmiş RNA ipliklerini –veya DNA– kendi ayrı yollarına gitmeye zorlayabilen ve böylece replikasyonu mümkün kılan enzimler yapar, ancak enzimlerin henüz var olmadığı bir dünyada bunun nasıl yapılabileceği açık değildir.
Kimerik bir çözüm
Krishnamurthy ve meslektaşları son çalışmalarda, kısmen DNA ve kısmi RNA olan “kimerik” moleküler ipliklerin bu problemin üstesinden gelebilmiş olabileceğini, çünkü tamamlayıcı iplikleri daha az yapışkan bir şekilde kalıplayıp nispeten daha kolay ayrılmalarını sağladığını gösterdiler.
Kimyagerler ayrıca geçtiğimiz birkaç yıl içinde yaygın olarak alıntı yapılan makalelerde, RNA ve DNA’nın sırasıyla basit ribonükleosit ve deoksinükleosit yapı taşlarının, erken Dünya’da çok benzer kimyasal koşullar altında ortaya çıkmış olabileceğini gösterdiler.
Dahası, 2017’de organik bileşik DAP’nin ribonükleositleri modifiye etme ve bunları ilk RNA ipliklerine dizme konusunda çok önemli bir rol oynayabileceğini bildirdiler. Yeni çalışma, benzer koşullar altında DAP’nin DNA için aynısını yapabileceğini gösteriyor.
Krishnamurthy laboratuarında doktora sonrası araştırma görevlisi olan Eddy Jiménez, ”Deoksinükleositlerle reaksiyona girmek için DAP kullanmanın, deoksinükleositlerin hepsi aynı olmadığı, bunun yerine A ve T veya G ve C gibi gerçek DNA gibi farklı DNA “harflerinin” karışımları olduğunda daha iyi çalıştığını gördük. Artık bir ilkel kimyanın ilk RNA’ları ve DNA’ları nasıl yaptığını daha iyi anladığımıza göre, hangi kimerik moleküllerin oluştuğunu ve kendi kendilerine kopyalanıp evrimleşip gelişemeyeceklerini görmek için onu ribonükleosit ve deoksinükleosit yapı blokları üzerinde kullanmaya başlayabiliriz.”
Çalışmanın geniş pratik uygulamalara sahip olabileceğini de not ediyor. DNA ve RNA’nın yapay sentezi – örneğin, COVID-19 testlerinin altında yatan “PCR” tekniğinde – çok büyük bir küresel iş anlamına gelir, ancak nispeten kırılgan olan ve dolayısıyla birçok sınırlaması olan enzimlere bağlıdır. Krishnamurthy, DNA ve RNA yapmak için sağlam, enzim içermeyen kimyasal yöntemler, birçok bağlamda daha çekici hale gelebilir.
SCRIPPS ARAŞTIRMA ENSTİTÜSÜ
Makalenin orjinal okumasını buradan yapabilirsiniz.
