Yeni Bir Kimyasal Reaksiyon Seti, Yaşamın Dünya'da Nasıl Başladığını Açıklayabilir

Bir zamanlar, gezegenimiz çok genç ve çok yeniyken, üzerinde bulunabilecek tek bir yaşam parçası yoktu.

Sonra, bir yerde, bir şekilde, kimyasal bir tuhaflık oldu ve ilk tek hücreli atalarımızın moleküler yapı taşları ortaya çıktı: amino asitler ve nükleik asitler, zincirleme reaksiyonu sürdürmek için doğru şekilde bir araya geldi.

Milyarlarca yıl önce gerçekleşen ve fosil kayıtlarında hiçbir iz bırakmayan bu oluşumun detaylarından tam olarak emin değiliz. Ancak, erken Dünya'nın kimyası hakkında bildiklerimizi kullanarak, bilim insanları, Dünya'daki bu biyolojik yapı taşlarını üretebilecek yeni bir dizi kimyasal reaksiyon buldular.

Scripps Araştırma Enstitüsü'nden kimyager Ramanarayanan Krishnamurthy, "Prebiyotikten biyotik kimyaya bu geçişi açıklamak için yeni bir paradigma bulduk" dedi. "Açıkladığımız türden tepkilerin, muhtemelen Dünya'nın erken dönemlerinde olmuş olabilecek şeyler olduğunu düşünüyoruz."

Biyotik kimyanın nasıl ortaya çıkabileceğini yeniden inşa etmek büyük ölçüde deneyseldir. Bilim insanları, mevcut biyolojik süreçler hakkında bildiklerini alırlar ve bunları 3,7 milyar yıl öncesindeki erken Dünya'nın kimyasını kullanarak laboratuvar ortamlarında yeniden yaratmaya çalışırlar.

Kanıtlar, mevcut moleküllerden birinin siyanür olduğunu gösteriyor; tüketmek için ölümcül, ancak muhtemelen Dünya'da yaşamın ortaya çıkması için bir araç. Siyanürün süreçteki rolü, dünya çapında birçok ekip tarafından araştırılmıştır; Bu yılın başlarında, Krishnamurthy ve meslektaşları, siyanürün oda sıcaklığında ve çok çeşitli pH koşullarında nasıl kolayca temel organik moleküller üretebileceğini gösterdi. Bir miktar karbondioksit eklendiğinde, bu reaksiyon gerçekten hızlanır.

Bu, araştırmacıları, canlı hücrelerdeki tüm proteinlerin oluşturduğu amino asitler olan daha karmaşık organik moleküller yaratmaya çalışırken elde ettikleri başarıyı tekrar edip edemeyeceklerini merak etmeye yöneltti.

Günümüzde amino asitlerin öncüleri, amino asitleri üretmek için nitrojen ve enzimlerle reaksiyona giren a-keto asitler adı verilen moleküllerdir. α-keto asitler muhtemelen erken Dünya'da var olmasına rağmen, enzimler yoktu, bu da bilim insanlarını amino asitlerin aldehitler olarak adlandırılan öncüllerden oluşması gerektiği sonucuna götürdü.

Krishnamurthy ve meslektaşları, a-keto asitlerin enzimler olmadan amino asitleri oluşturabileceği bir yol olabileceğini düşündüler. Tabii ki a-keto asitlerle başladılar ve önceki deneyleri organik moleküller üreten kimyasal reaksiyonların etkili bir itici gücü olduğunu gösterdiğinden, siyanür eklediler.

Daha sonra, gerekli nitrojene katkıda bulunmak için, erken Dünya'da da bulunan bir nitrojen ve hidrojen bileşiği olan amonyak eklendi. Son kısmı anlamak biraz deneme yanılma gerektirdi, ancak araştırmacıların önceki çalışmalarında buldukları gibi, anahtar karbondioksit oldu.

Krishnamurthy, "Bunu çözmenin oldukça zor olmasını bekliyorduk ve hayal ettiğimizden daha basit olduğu ortaya çıktı" dedi. "Yalnızca keto asit, siyanür ve amonyak karıştırırsanız, tepkisizce orada bekler. Ama eser miktarda bile karbondioksit eklediğiniz anda reaksiyon hızlanır."

Kombine olarak, ekibin genel sonuçları, karbondioksitin Dünya'daki yaşamın ortaya çıkması için hayati bir bileşen olduğunu gösteriyor - ancak yalnızca diğer bileşenlerle birleştirildiğinde. Ekip ayrıca, reaksiyonlarının bir yan ürününün, canlı hücrelerde üretilen orotat adı verilen bir bileşiğe benzer bir molekül olduğunu keşfetti. Bu, DNA ve RNA dahil olmak üzere nükleik asitlerin yapı taşlarından biridir.

Ve ekibin sonuçları, bugün canlı hücrelerde meydana gelen reaksiyonlara çok benziyor; bu, bulgunun, hücrelerin neden aldehitlerden α-keto asitlere geçiş yaptığını açıklama ihtiyacını ortadan kaldıracağı anlamına geliyor. Bu nedenle ekip, bulgularının prebiyotik moleküllerin ortaya çıkması için aldehit hipotezinden daha olası bir senaryoyu temsil ettiğine inanıyor.

Araştırma Nature Chemistry'de yayınlandı.