Radyasyonla tetiklenen kimyasal ağ RNA üretebilir mi?

RNA dünyası hipotezine göre organik moleküllerden ilkel hücrelere geçişte ilk karşılaşılan molekül RNA idi. Yeni yapılan bir çalışmada ise RNA öncü maddelerinin basit kimyasal maddelerden evrimleşen bir molekül ağından ortaya çıktığını göstermekte ve dünyanın ilk zamanlarında RNA’nın nasıl ortaya çıkmış olabileceğine dair yeni bir fikir sunmakta.

[BAA - Biyolojik Hareket ve Evrim]

Yaşamın başlangıcının kendini kopyalama özelliği olan RNA moleküllerine dayandığı RNA dünyası hipotezi oldukça popüler. Ancak asıl problem bunun tam olarak nasıl olduğunu açıklamak. Tokyo Teknoloji Enstitüsüne bağlı Dünya-Yaşam Bilimleri Enstitüsü (ELSI), Princeton Araştırma Enstitüsü ve Arizona Üniversitesi'nden araştırmacılar tarafından yapılan yeni bir çalışmada, sudaki basit organik moleküllerin yüksek enerjili ışınlara maruz kalması sonucu RNA’yı da oluşturabilen birçok karmaşık yapıdaki organik molekülü oluşturabildiği öne sürülüyor.

Dünyanın erken evrelerinde radyoaktif minerallerin çokça bulunduğu ve etraflarına radyasyon yaydıkları düşünülüyor. Bu ilk koşulları oluşturmaya çalışan araştırmacılar basit moleküllerin olduğu (sofra tuzu, amonyak, fosfat, hidrojen siyanür) bir karışımı alıp gama ışınlarına maruz bıraktılar. Sonrasında, radyolitik enerji sayesinde gerçekleşen tepkimeleri aralıklı olarak kurutmaya bıraktılar. Bu şekilde sığ su birikintileri ve deniz kıyılarındaki buharlaşmaya benzer bir ortam yarattılar. İlginç bir şekilde, tepkimeler sonucunda yaşamın başlangıcında rol oynayabilecek çok çeşitli moleküller oluştu. Amino asitlerin öncü maddelerini ve RNA’yı oluşturabilecek diğer maddeler de oluşan moleküller arasındaydı.

Araştırmacıların oluşturdukları ortamda değişik bileşenler sürekli oluşup bozunmaktaydı ve birbirleriyle sürekli tepkime halindeydi. Bu devamlı tepkime ağı sonucunda ise daha karmaşık tepkime setlerinin oluştuğunu gördüler. Araştırmacılar, meydana gelen bu oluşumlara “Devamlı Tepkime Ağı” adını verdiler. Yaşamın başlangıcına dair yapılan araştırmalarda üzerinde durulan en önemli noktalar, gözlenen tepkimelerin kendi kendilerini besleyebilmesi ve süreklilik gösterebilmesi. Çünkü, yaşamın ortaya çıkabilmesi ve evrimleşebilmesi tepkimelerin devamlılığına bağlı. Tepkimenin kendi kendini besleyebilmesi, dışarıdan ekstra bir bileşen giriş çıkışı olmadan tepkimenin sürekli devam edebilmesi demek. Bu açıdan bakıldığında, araştırmada bulunan devamlı tepkime ağı, yaşamın başlangıcı konusunda bilgilendirici olarak nitelendirilebilir.

Araştırmacılar, ilkel dünyadaki pre-biyotik (biyolojik yaşam öncesi) kimyanın, modern laboratuvarlarda olduğu gibi doğru zamanda doğru bileşenin eklenmesine dayalı olmadığını belirtiyorlar. Grubun düşüncesine göre çalışmada gösterilen model, RNA gibi moleküllerin ne çeşit ilkel gezegen koşullarında oluşturabileceğini anlamamızda yardımcı olabilir. Örneğin, kayalıklı yüzeye sahip gezegelerde çeşitli yüzey şekilleri olduğu düşünüldüğünde (nehirler, sıcak kaplıcalar veya sığ deniz kenarları) çalışmada gösterilene benzer bir kimyasal ortamın oluşması mümkün. Bu tür araştırmalar dünya dışı yaşam arayan diğer bilim insanlarına da yaşam arayışı için en iyi nereye bakabilecekleri konusunda yardımcı olabilir. Henüz RNA’nın kendisi oluşturulamış olsa da bu çalışma yeni sorulara da kapı açıyor. Görülen tepkimeler RNA oluşturacak bir yola girebilir mi? Karmaşık yapıdaki amino asitler gibi diğer yararlı bileşenleri bu kimyasal çorbadan üretmek mümkün olabilir mi?

Kaynaklar

http://www.elsi.jp/en/news_events/highlights/2020/complex_chemistry_rel…

Ruiqin Yi, Quoc Phuong Tran, Sarfaraz Ali, Isao Yoda, Zachary R. Adam, H. James Cleaves II, and Albert C. Fahrenbach, A Continuous Reaction Network that Produces RNA Precursors, Proceedings of the National Academy of Sciences, DOI: 10.1073/pnas.1922139117

Görsel: Ruiqin Yi, ELSI