Dünya’daki Yaşam RNA-DNA Karışımından Doğmuş Olabilir

Çeviren: Ümit Sözbilir

Düzenleyen: Ezgi Ordu

Özet: Kimyagerler, gezegenimizde yaşamın nasıl ortaya çıktığına dair şaşırtıcı yeni bir görüşü destekleyen bir keşif yaptılar. Yaşam ortaya çıkmadan önce Dünya’da makul bir şekilde mevcut olan diamidofosfat (DAP) adı verilen basit bir bileşiğin, deoksinükleositler adı verilen minik DNA yapı taşlarını kimyasal olarak ilkel DNA iplikçiklerine örmüş olabileceğini gösterdiler.

Angewandte Chemie kimya dergisinde yayımlanan bir çalışmada bilim insanları, hayatın ortaya çıkmasından önce Dünya’da makul bir şekilde mevcut olan diamidofosfat (DAP) adı verilen basit bir bileşiğin, deoksinükleositler adı verilen minik DNA yapı taşlarını kimyasal olarak bir araya getirerek ilkel DNA zincirleri haline getirebileceğini gösterdiler.

Bulgu, son birkaç yılda yapılan bir dizi keşfin en sonuncusu olup, DNA ve onun yakın kimyasal kuzeni RNA’nın benzer kimyasal reaksiyonların ürünleri olarak birlikte ortaya çıkma olasılığına sahip olup, ilk kendi kendini kopyalayan moleküllerin –Dünya’daki ilk yaşam formları- ikisinin şeklinde olduğudur.

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 biyolojisinin temelini doluşturmuş 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.” diyor.

Bulgu ayrıca, yaşamın kökeni kimyası alanını, son on yıllarda kendisine hâkim olan varsayımdan uzaklaştırıyor: “RNA Dünyası” varsayımı bize ilk kopyalayıcıların RNA temelli olduğunu ve DNA’nın ancak daha sonra RNA yaşam formlarının bir ürünü olarak ortaya çıktığını öne sürüyor.

RNA Çok Yapışkan mı?

Krishnamurthy ve diğer araştırmacılar, RNA Dünyası varsayımından kısmen şüphe ettiler 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 ve böylece yeni iplikteki her bir yapı bloğu, asıl “şablon” ipliği üzerindeki tamamlayıcı yapı bloğuna bağlanır. Yeni iplik, şablon iplikten ayrılabilirse ve aynı süreçle diğer yeni ipleri şablonlamaya başlayabilirse o zaman hayatın ortaya çıkışının 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, ikiz RNA ipliklerini -veya DNA’yı- kendi ayrı yollarına gitmeye zorlayabilen ve böylece kopyalanmasını mümkün kılan enzimler yapar, ancak enzimlerin henüz var olmadığı bir dünyada bunun nasıl yapılabileceği açık değildir.

Hayali Bir Çözüm

Krishnamurthy ve meslektaşları son çalışmalarda, kısmi DNA ve kısmi RNA olan “hayali[1]” 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’ın ribonükleositleri modifiye etme ve bunları ilk RNA ipliklerine dizme konusunda çok önemli bir rol oynayabileceğini bildirdi. Yeni çalışma, benzer koşullar altında DAP’ın DNA için aynısını yapabileceğini gösteriyor.

Krishnamurthy laboratuvarında doktora sonrası araştırma görevlisi olan ilk yazar Eddy Jiménez, “Deoksinükleositlerle tepkimeye girmek için DAP kullanmanın, deoksinükleositlerin hepsi aynı olmadığında, bunun yerine gerçek DNA gibi A ve T veya G ve C gibi farklı DNA ‘harflerinin’ karışımları olduğu durumlarda daha iyi sonuç verdiğini gördük.” diyor.

Krishnamurthy ayrıca “Artık bir ilkel kimyanın ilk RNA’ları ve DNA’ları nasıl yaptığını daha iyi anladığımıza göre, hangi hayali1 moleküllerin oluştuğunu ve kendi kendilerine kopyalanıp evrimleşip gelişemeyeceklerini görmek için onu ribonükleosit ve deoksinükleosit yapı taşları karışımlarında kullanmaya başlayabiliriz.” diyor.

Yazar ayrıca çalışmanın geniş pratik uygulamalara sahip olabileceğini de not ediyor. DNA ve RNA’nın yapay sentezi -örneğin COVID-19 testlerinin temelini oluşturan “PCR” tekniğinde- çok büyük bir küresel iş anlamına gelir, ancak bu nispeten kırılgan olan ve dolayısıyla birçok sınırlaması olan enzimlere bağlıdır. Krishnamurthy son olarak DNA ve RNA yapmak için sağlam, enzim içermeyen kimyasal yöntemlerin, birçok bağlamda daha çekici hale gelebileceğini söylüyor.


[1] Kimerik. Kimerik bir molekül, yeni ve benzersiz bir biyolojik ajan oluşturmak için iki veya daha fazla işlevsel bileşenin bağlandığı yapay bir yapıdır.

Yoluyla
https://www.scripps.edu/news-and-events/press-room/2020/20201223-krishnamurthy-dna.html

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu