Yaşamın kökeni, yüzyıllardır araştırmacıları büyüleyen bilimsel bir gizemdir. Yaşamın Dünya’da ilk olarak nasıl ortaya çıktığına dair birçok teori olsa da kesin süreç hâlâ bilinmiyor.
Araştırmacılar, erken Dünya’nın koşullarını yeniden yaratmak için laboratuvar simülasyonları kullandılar ve antik proteinlerin bitkiler, hayvanlar ve insanlar da dahil olmak üzere gezegendeki tüm yaşam formları, belirli amino asitler olmadan mümkün olmazdı.
Amino asitlerin eski mikroorganizmaların genetik kodunu şekillendirmede oynadığı rolün keşfi, Dünyadaki yaşamın kökenine ilişkin asırlık gizeme yeni bir ışık tutuyor.
“İnsanlardan bakterilere ve arkelere kadar her organizmada aynı amino asitleri görüyorsunuz ve bunun nedeni, Dünya üzerindeki her şeyin birbirine bağlı olmasıdır. Çek Cumhuriyeti’ndeki Charles Üniversitesi’ndeki bilim adamlarıyla birlikte araştırmayı yöneten Johns Hopkins kimyageri Stephen Fried, “Bir kökeni olan bu hayat ağacı, tüm canlıların atası olan bir organizma” dedi. “Bu atanın sahip olduğu amino asitleri alma nedenini şekillendiren olayları açıklıyoruz.”
Bulgular Journal of the American Chemical Society’de yeni yayınlandı.
Laboratuvarda. , araştırmacılar, Dünya’da yaşam ortaya çıkmadan önce oldukça bol bulunan alternatif bir amino asit seti kullanarak 4 milyar yıl önceki ilkel protein sentezini taklit ettiler.
Protein katlanması için en uygun amino asitleri entegre eden eski organik bileşikler buldular. biyokimyalarına girerler. Diğer bir deyişle, Dünya’da yaşam, yalnızca bazı amino asitlerin eski habitatlarda bulunması ve yapımının kolay olması nedeniyle değil, aynı zamanda bazılarının, proteinlerin önemli işlevleri yerine getirmek için belirli şekilleri benimsemesine özellikle iyi olması nedeniyle gelişti.
“Protein Kıvrılma, temelde gezegenimizde yaşam bile olmadan önce evrim yapmamıza izin veriyordu,” dedi Fried. “Biyolojiden önce evrime sahip olabilirdin, DNA’dan önce bile yaşam için yararlı olan kimyasallar için doğal seçilime sahip olabilirdin.”
İlk Dünya’da yüzlerce amino asit olmasına rağmen, tüm canlılar bu bileşiklerin aynı 20’sini kullanın. Fried bu bileşikleri “kanonik” olarak adlandırır. Ancak bilim, bu 20 amino asit hakkında neyin bu kadar özel olduğunu (eğer varsa) tam olarak belirlemekte zorlandı.
İlk milyar yılında, Dünya’nın atmosferi, yüksek seviyelerde amino asitle reaksiyona giren amonyak ve karbondioksit gibi çeşitli gazlardan oluşuyordu. daha basit kanonik amino asitlerden bazılarını hazırlamak için ultraviyole radyasyon. Diğerleri, Dünya’daki yaşamın 10 “erken” amino asitten oluşan bir diziyi tamamlamasına yardımcı olan karışık bir malzeme çantası getiren göktaşlarıyla özel teslimat yoluyla geldi.
Geriye kalanların nasıl oluştuğu, Fried’in ekibinin yanıtlayamadığı açık bir soru. sorusunu yeni araştırmayla yanıtlamaya çalışıyor, özellikle de bu uzay kayaları “modern” amino asitlerden çok daha fazlasını getirdiği için.
“Kanonik amino asitlerimizde neyin bu kadar özel olduğunu bulmaya çalışıyoruz.” Fried dedi. “Belirli bir nedenle mi seçildiler?”
Bilim adamları, Dünya’nın 4,6 milyar yaşında olduğunu ve DNA, proteinler ve diğer moleküllerin 3,8 milyar yıl öncesine kadar basit organizmalar oluşturmaya başlamadığını tahmin ediyor. Yeni araştırma, aradaki dönemde olanların gizemine dair yeni ipuçları sunuyor.
“Darwinci anlamda bir evrime sahip olmak için, DNA ve RNA gibi genetik molekülleri dönüştürmek için tüm bu karmaşık yola sahip olmanız gerekir. proteinler. Ancak DNA’yı kopyalamak aynı zamanda proteinler gerektirir, bu nedenle bir tavuk-yumurta problemimiz var,” dedi Fried. “Araştırmamız, doğanın, Darwinci evrimden önce yararlı özelliklere sahip yapı taşları için seçmiş olabileceğini gösteriyor.”
Bilim adamları, Dünya’dan uzaktaki asteroitlerde amino asitler tespit ettiler ve bu bileşiklerin, evrenin diğer köşelerinde her yerde bulunduğunu öne sürdüler. Bu nedenle Fried, yeni araştırmanın Dünya’nın ötesinde yaşam bulma olasılığı üzerinde de etkileri olabileceğini düşünüyor.
“Evren amino asitleri seviyor gibi görünüyor,” dedi Fried. “Belki farklı bir gezegende yaşam bulsaydık, o kadar da farklı olmazdı.”
Referans: “Amino Asit Alfabesinin Erken Seçimi, Katlanabilirliğin Biyofiziksel Kısıtlamaları Tarafından Uyarlanabilir Şekilde Şekillendi”, Mikhail Makarov, Alma C. Sanchez Rocha, Robin Krystufek, Ivan Cherepashuk, Volha Dzmitruk, Tatsiana Charnavets, Anneliese M. Faustino, Michal Lebl, Kosuke Fujishima, Stephen D. Fried ve Klara Hlouchova, 24 Şubat 2023, Journal of the American Chemical Society.
DOI: 10.1021/jacs.2c12987
Çalışma, Human Frontier Science Program ve NIH Director’s New Innovator Award tarafından finanse edilmiştir.