Karmaşık Protein Mekanizmalarının Kendiliğinden Oluştuğu Tespit Edildi!

yorumsuz
275

Canlılığın cansızlıktan bir dizi kimyasal tepkime sonucu nasıl başladığı halen bir gizem konusu. Her ne kadar Dünya’nın ilkin koşullarında var olan kimyasalların neler olduğundan asla emin olamayabilecek olsak da, bugün var olan biyomolekülleri inceleyebilir ve 3 milyar yıl önce ne olduğunu tahmin edebiliriz.

Şimdi, bilim insanları, yaşamın nasıl başlamış olabileceğini göstermeye yönelik yeni bir biyomolekül seti denediler. Bugün yaşayan hücrelerdeki moleküler makinaların kendi başlarına pek iş yapmadıklarını gördüler. Ancak ne zaman ki bir çeşit zar oluşturabilen yağlı kimyasalları işin içine dahil ettiler, işte o zaman kimyasalların girdiği tepkimeler, yaşamın başlangıcı için gerekli olan, oldukça belirgin kimyasal tepkimelere oldukça yaklaştı.

Bu tür bir kendi kendine organizasyon gerçekten etkileyicidir ve bunun nasıl olduğunu anlamak, Dünya’da ve muhtemel olarak diğer gezegenlerde canlılığın nasıl başladığını anlamanın anahtarı olabilir.

1987 yılında verilen Nobel Kimya Ödülü, karmaşık moleküllerin çok hassas tepkimelere girebildiğinin gösterilmesine verilmişti. Bu moleküllerin davranışlarından birine “kendi kendine organizasyon” adını veriyoruz ve bu, kimyasalların üzerlerine etkiyen çok sayıda kuvvetin etkisiyle bir araya gelmeleri ve daha karmaşık işleri yapabilen moleküler makinalar üretebilmeleri anlamına geliyor. Her bir hücre, bu makinalarla doludur.

Roma Tre Üniversitesi’nden Pasquale Stano ve arkadaşları bu bilgiyi kullanarak yaşamın başlangıcını incelemeye çalıştılar. İşleri basitleştirmek adına, proteinleri üreten bir sistemi ele aldılar. Bu sistem DNA’yı da içeren 83 molekülden oluşmaktaydı ve yeşil florasan protein (YFP) adı verilen özel bir proteini üretmesi için programlanmıştı, ki bu sayede araştırmacılar konfokal mikroskop altında ürünleri görebilmekteydiler.

Bu sistem yalnızca, eğer molekülleri birbirleriyle etkileşebilecek kadar birbirlerine yakınsa üretim yapabilmektedir. Sistem su ile seyreltilecek olursa, tepkime de gerçekleşmez. Günümüzdeki hücrelerin içlerinin çok kalabalık, konsantre plakalardan oluşmasının bir nedeni de budur: yaşamın kimyasının çalışmayı sürdürebilmesi…

Bu moleküler kalabalığı yeniden yaratabilmek için Steno POPC adı verilen bir kimyasalı sisteme katmıştır ve bu sayede sistemi seyreltmiştir. POPC gibi yağlı moleküller su ile karışmazlar ve su içerisine kondukları zaman otomatik olarak lipozomlar adı verilen yapıları oluştururlar. Lipozomların günümüzdeki yaşayan canlıların hücre zarlarına çok benzer bir yapısı vardır ve genellikle hücrelerin evrimini incelemek için kullanılırlar.

Stano, Angewandte Chemie isimli dergide yayınladığı makalesinde bu lipozomların birçoğu, bazı molekülleri içinde hapsederek yeni sistemler oluşturmalarını sağlamaktadır. Fakat ilginç bir şekilde, bu şekildeki her 1.000 lipozomdan 5 tanesinde bir proteini üretmek için gereken 83 molekülün tamamı yer alır. Bu lipozomlarda çok miktarda YFP üretilmiştir ve mikroskop altında yeşil bir şekilde parlamaktadır.

Bilgisayarla yapılan hesaplamalar, bu 1000 lipozomdan 5 tanesinin 83 molekülü birden hapsetme olasılığının pratik olarak sıfır olduğunu göstermektedir. Hatta tek bir lipozomun bu 83 molekülü birden hapsetmesi olasılığı bile basitçe, sıfırdır. Ancak lipozomların bu molekülleri hapsederek YFP üretebilecek proteinlerin oluşabildiği gerçeği, oldukça sıradışı bir olayın meydana geldiğini göstermektedir.

Stano ve arkadaşları bunun neden olabildiğini henüz çözebilmiş değiller. Sebebi, elimizdeki istatistiki sistemlerin bu rastgele süreci tam olarak modelleyememesi olabilir ve daha iyi bir modelle bu süreç daha gerçekçi olarak hesaplanabilir. Bir diğer neden, bu tür bir kendi kendine organizasyonu başarabilen moleküllerin oldukça evrimleşmiş olmaları ve bu sebeple bu süreci gerçekleştirebilmeleri olabilir. Bir sonraki önemli adım, benzer ama daha az karmaşık olan sistemlerin de bu özelliği tekrar edip edemeyeceğini göstermektir.

Sınırlandırmalardan bağımsız olarak Stano’nun deneyi, hücrelerdeki moleküler mekanizmaların oluşmasını sağlayan kendi kendine organizasyonun kaçınılmaz ve mutlaka gerçekleşen bir fiziksel süreç olduğunu ilk defa gösteren bir deney olmasıdır. Kendi kendine organizasyonun nasıl gerçekleştiğini anlamak, yaşamın cansızlıktan nasıl başladığını anlamak yolundaki en büyük adımı atmamızı sağlayacak olabilir.

Evrim Ağacı Yorumu: Bu deneyin iki açıdan müthiş sonuçları olduğunu düşünüyoruz. İlki, deneyin yaşamın cansızlıktan kendi kendine başlayabileceğinin belki de kaçınılmaz ve son derece sıradan bir olay olduğunu; ancak bu sıradan olayın gerçekleşmesindeki sürecin tarafımızdan fazlaca abartılıyor olabileceğini göstermesidir. Yani yaşamı, evrim sayesinde ulaştığı, şu andaki oldukça karmaşık haliyle değerlendiriyoruz. Ancak basit biyomoleküller seviyesinde bu olay belki de tamamen kaçınılmaz bir şekilde ve kolaylıkla gerçekleşiyor olabilir. Bu makalenin müthiş sonuçlarından ikincisiyse, suratımıza net bir gerçeği çarpıyor olmasıdır: istatistiki ve matematiksel olarak yaptığımız bağımsız analizler ve simülasyonlar ne kadar küçük ihtimaller veriyor olursa olsun, bu düşük ihtimaller, bu olayların gerçek yaşantıda gerçekleşmeyeceği anlamına gelmez. Çünkü istatistiki modellerimiz, canlılık veya doğa gibi karmaşık ve kaotik sistemleri modellemek için oldukça yetersiz olabilir; bu da canlılığın başlangıcı, proteinlerin kendiliğinden oluşumu gibi konularda çok düşük matematiksel oranlar çıkmasına neden olabilir. Ancak bu olasılıkların hiçbiri, gerçek evren hakkında doğrudan bilgi veremez. Modelleyemediğimiz, kendi kendine organizasyona etki eden faktörler gibi sonsuz sayıda değişken, bizim çok düşük olasılıklarımızı bir anda sıradan birer olasılık haline getirebilir. Bu deney, bunu çok net bir şekilde göstermektedir. Zaten Angewandte Chemie gibi oldukça yüksek etki değerine sahip, çok kıymetli bir Alman makale dergisinde yayınlanması da bunun göstergesidir. Bu araştırmadan yola çıkarak varılacak bulguların yaşamın kendiliğinden, cansızlıktan başlangıcı hakkındaki çok önemli bilgileri açığa vuracağını ümit ediyoruz.

Çeviren: ÇMB (Evrim Ağacı)

Teşekkür: Sinan İpek ve Esra Soledad (Evrim Ağacı Okurları)

Kaynak: http://www.evrimagaci.org/fotograf/75/4598

Karmaşık Protein Mekanizmalarının Kendiliğinden Oluştuğu Tespit Edildi! Karmaşık Protein Mekanizmalarının Kendiliğinden Oluştuğu Tespit Edildi! Karmaşık Protein Mekanizmalarının Kendiliğinden Oluştuğu Tespit Edildi! Karmaşık Protein Mekanizmalarının Kendiliğinden Oluştuğu Tespit Edildi!

Sosyal Medyada Paylaş Facebook Twitter Google+

Etiketler: , , , , , , , , , , , , ,
Eklenme Tarihi: 24 Eylül 2015

Facebook Yorumları

Konu hakkında yorumunuzu yazın