Bilim her geçen gün daha da yaklaşıyor ve yeni bir çalışma, yaşamın kökeninden sorumlu olan protein tespitini gerçekleştirmiş olabilecek proteinlerin yapılarını tanımlıyor.
Yaşamın gezegenimizde ilk olarak nasıl ortaya çıktığı sorusu henüz tam olarak yanıtlayamadığımız bir soru, ancak bilim her geçen gün daha da yaklaşıyor ve yeni bir çalışma, yaşamın kökeninden sorumlu olan protein tespitini gerçekleştirmiş olabilecek proteinlerin yapılarını tanımlıyor.
Başlangıç olarak, çalışmanın arkasındaki ekip, bildiğimiz hayatın enerjiyi toplamaya ve kullanmaya bağlı olduğu öncülünden başlamaya karar verdi. Antik Dünya’nın ilkel çorbasında, bu enerji büyük olasılıkla göklerden, Güneş’ten gelen radyasyon şeklinde veya antik denizlerin dibindeki hidrotermal menfezlerden sızan ısı olarak Dünya’nın derinliklerinden gelirdi.
Moleküler düzeyde, bu enerji kullanımı, bir atom veya molekülden diğerine hareket eden bir elektronu içeren temel kimyasal süreç olan elektronların transferi anlamına gelir. Elektron transferi, yaşamın bazı temel işlevleri için hayati önem taşıyan oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarının (redoks reaksiyonları olarak da bilinir) tam merkezinde yer alır.
Metaller elektron transferini gerçekleştirmek için en iyi elementler olduğundan ve çoğu biyolojik süreci yönlendiren proteinler denilen karmaşık moleküller olduğundan, araştırmacılar ikisini birleştirmeye ve metalleri bağlayan proteinleri aramaya karar verdiler.
Metal bulucu proteinleri karşılaştırmak için metodik, hesaplamalı bir yaklaşım kullanıldı ve protein işlevselliğine, bağlandığı metale veya ilgili organizmaya bakılmaksızın hepsinde eşleşen belirli ortak özellikleri ortaya çıkardı.
New Jersey’deki Rutgers Üniversitesi-New Brunswick’ten mikrobiyolog Yana Bromberg, “Proteinlerin kendileri olmasa da, mevcut proteinlerin metal bağlayıcı çekirdeklerinin gerçekten benzer olduğunu gördük” diyor.
“Ayrıca, bu metal bağlayıcı çekirdeklerin genellikle tekrarlanan alt yapılardan oluştuğunu, bir tür Lego bloklarından oluştuğunu gördük. İlginç bir şekilde, bu bloklar proteinlerin sadece metal bağlayıcı çekirdeklerinde değil, diğer birçok bölgesinde ve diğer birçok proteinde de bulundu. bizim çalışmamızda dikkate alınmadı.”
Araştırmacılar, bu ortak özelliklerin en eski proteinlerde mevcut ve çalışıyor olabileceğini, zamanla bugün gördüğümüz proteinler haline gelmek için değişerek – ancak belirli ortak yapıları koruyarak – mevcut olabileceğini öne sürüyorlar.
Buradaki düşünce, binlerce milyonlarca yıl önce Dünya’yı kaplayan Archean Ocean’daki çözünür metallerin, enerji transferi ve dolayısıyla biyolojik yaşam için gerekli elektron karıştırmaya güç sağlamak için kullanılmış olabileceğidir.
Bromberg, “Gözlemimiz, bu küçük yapı taşlarının yeniden düzenlenmesinin, tek veya az sayıda ortak ataya sahip olabileceğini ve şu anda mevcut olan tüm protein yelpazesini ve işlevlerini ortaya çıkarmış olabileceğini gösteriyor” diyor. “Yani, bildiğimiz şekliyle hayata.”
Ekip, özellikle, neredeyse bir moleküler aile ağacı projesi gibi, bugün bildiğimiz proteinleri üretmiş olabilecek protein kıvrımlarındaki – proteinler biyolojik olarak aktif hale geldikçe benimsedikleri şekiller – evrimleri tanımlayabildi.
Çalışma ayrıca, proteinlerin daha küçük versiyonları olan biyolojik olarak işlevsel peptitlerin, 3,8 milyar yıl öncesine kadar giden en eski proteinlerden daha eski olabileceği sonucuna varıyor. Bütün bunlar, hayatın ilk nasıl başladığına dair anlayışımıza katkıda bulunur.
Her zaman olduğu gibi, Dünya’daki yaşamın başlangıcına ilişkin herhangi bir analiz, yaşamın benzer biyolojik yollar boyunca gelişmeye başlayabileceği (veya zaten evrimleşmiş olabileceği) diğer gezegenlerde de yaşam aramak için önemli olabilir.
Bromberg, “Bu gezegende yaşamın nasıl ortaya çıktığı hakkında çok az bilgimiz var ve çalışmamız daha önce mevcut olmayan bir açıklamaya katkıda bulunuyor” diyor. Bu açıklama, diğer gezegenlerde ve gezegen cisimlerinde yaşam arayışımıza potansiyel olarak katkıda bulunabilir.
“Belirli yapısal yapı taşlarını bulmamız, bilim adamlarının özellikle aktif proteinleri yeniden inşa etmeyi amaçladığı sentetik biyoloji çabalarıyla da ilgilidir.”
