Dünyadaki Yaşam Bir Değil İki Kez Ortaya Çıktı; Her İki Kez de Ortak Bir Genetik Koddan Evrimleşti

Bu, Dünya tarihinde genetik kodun ortaya çıktığı tek bir zaman olsa da, yaşamın şaşırtıcı bir şekilde iki kez ortaya çıktığının öne sürüldüğü anlamına geliyor.

Yaşamın kökenini anlamaya çalışan bilim insanları, tarihsel olarak tek bir olayın, belki de tek bir olayın olduğunu düşünmüşlerdir. sıcak durgun gölet veya civarında derin deniz hidrotermal havalandırması.

Bir noktada şekerler, amino asitler ve fosfat bakımından zengin moleküller bir araya gelerek RNA oluşturmakkendini kopyaladı. Sonunda evrim gerçekleşti ve bugün sahip olduğumuz muhteşem bitki, hayvan, bakteri ve mantar çeşitliliğine yol açtı.

arayışına yönelik pek çok araştırma yapıldı. Son Evrensel Ortak Ata (LUCA) Hepsinden önemlisi, bugün Dünya’da gördüğümüz tüm atasal yaşam soylarının temelinde tek bir organizmanın olduğu beklentisiydi.

Şimdi, Düsseldorf Heinrich Heine Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Natalia Mrnjavac, bir LUCA’nın varlığını inkar etmiyor ancak canlı olarak adlandırılmayı hak edip etmediğini sorguluyor.

Luca mı? Yoksa bunlar LUCA’lar mı olmalı?

Eğer bir zaman makinesi, ilk hücrelerin yaklaşık 4 milyar yıl önce ortaya çıktığı zamana dönmemize izin verseydi, “çok farklı iki tür hücrenin ortaya çıktığını görürdük: öncü bakteriler ve öncü arkeler, hidrotermal menfezin sınırları dışında ilk yaşam girişimlerini yapıyorlardı.” ifade.

Sonuç, tek hücreli organizmaların DNA’sının yanı sıra protein yapılarının ve yaşamak için kullandıkları metabolik kimyasal reaksiyonların analizine dayanmaktadır. Bunlar bakteriler ve arkeler arasında o kadar temel farklılıklar gösteriyor ki ekip, bu farklılığın henüz işlevsel hücreler olmadan önce ortaya çıkmış olması gerektiği sonucuna vardı.

Mrnjavac ve ortak yazarlar, hücre kodunda programlanan 420 kimyasal reaksiyonun tamamını kategorize etti; bunlar, yaşamın gerekliliklerini başlangıçta Dünya’da var olan kimyasallardan en basitinden en karmaşığına kadar inşa etti.

Bugün bu reaksiyonlar enzimlere bağlıdır, ancak Profesör William Martin’in dediği gibi, “sürpriz şu ki, bu reaksiyonları katalize eden enzimler, bakterileri ve arkeleri ayıran evrimsel ayrım boyunca korunmamıştır.[…] LUCA, metabolizma reaksiyonlarının yalnızca yarısı kadar enzime sahipti.”

“Diğer yarısı LUCA’nın ortaya çıktığı ortamdaki metaller tarafından katalize edildi.”

Bu, hücrelerin çevreden metalleri alarak başladıklarını, daha sonra aynı şeyi yapmak için kendi enzimlerini geliştirene kadar reaksiyonları yönlendirmek için kullandıklarını ima edebilir.

Ancak makalenin yazarları işlerin bu şekilde yürüdüğünü düşünmüyor.

Bunun yerine, Martin şöyle açıklıyor: “Bakteri ve arkal soylarının bağımsız yaşama durumuna bağımsız olarak geçiş yaptığını” düşünüyorlar. Her biri, genlerin reaksiyonları gerçekleştirdiği bir tür çorbadan evrimleşti, ancak organizma olarak kabul edilecek sınırlara sahip değildi.

Martin, “Yalnızca serbest yaşayan hücreler canlıdır” diye devam etti. “Hadi ismiyle analım: Genetik kodun tek bir kökenine bakıyoruz, ancak yaşamın iki kökenine bakıyoruz.”

Eğer bu doğruysa, tanınabilir bir LUCA yaşam formu yoktu, yalnızca kaynak açısından zengin bir ortamda kimyasalları işleyen genetik kod vardı.

Ekip, kendi kendini kopyalayan ilk kodun, hayata dönüşecek molekülleri katalize etmek için tamamen metallere dayandığını öne sürüyor. Bu, daha karmaşık kimyanın oluşmasına olanak tanıdı ve bu metallerin gittikçe daha fazlasının enzimlerle değiştirilmesine yol açtı.

Bu metal-melez aşamasında bakteri ve arkelerin yolları birbirinden ayrıldı. Daha sonra her ikisi de bağımsız yaşamaya yetecek kadar enzim geliştirdi.

Mrnjavac, “Bakteri ve arkelerin atalarının, aynı temel metabolik reaksiyonu katalize etmek için bağımsız olarak yapısal olarak farklı enzimler geliştirdikleri vakaları görebiliriz” dedi.

Metabolik reaksiyonlara nasıl güç verilir?

Katalizörler, ister enzim ister inorganik olsun, metabolizmanın gerçekleşmesi için hâlâ enerjiye ihtiyaç duyarlar.

Günümüzde bu genellikle adı verilen bir molekül tarafından sağlanmaktadır. adenosin trifosfat (ATP). Ancak ATP, onu yapacak enzimlerin ortaya çıkmasından önce var olamayacak kadar karmaşıktır, bu nedenle yaşamın kökenleri üzerinde çalışan biyologlar uzun süredir bir alternatif arıyorlar.

Yazarlar bunu paladyumda bulduklarını düşünüyorlar. Bu metal, günümüzde ATP ve enzimlerin dahil olduğu reaksiyonları gerçekleştirmek için fosfiti katalize eder.

Araştırmada yer alan doktora öğrencisi Manon Schlikker, “Bu şaşırtıcı ve erken evrimin anlaşılmasını çok daha kolay hale getiriyor” diyor.

Çok nadir bulunan bir metal olduğundan şu anda dünyadaki en pahalı metallerden biridir. kısaca ünlü oldu Soğuk füzyonu tetikleyebileceği iddialarına göre paladyum bugün gördüğümüz yaşam bolluğunu asla destekleyemezdi.

Ancak eğer yazarlar haklıysa, yapması gereken tek şey, işleri yürütebilecek enerji kaynağını sağlamak, daha sonra işi devralabilecek çok daha karmaşık moleküller yaratan reaksiyonlara güç vermekti.

Hem bakterilerin hem de arkelerin neden bu kadar az bulunan bir şeye alternatif bulmaya ihtiyaç duyduklarını görebilirsiniz.

Araştırmacılar, genetik aktivite ortaya çıktıkça demir ve nikel gibi daha yaygın metallerin diğer reaksiyonları katalize ettiğini düşünüyor. Bunların da zamanla yerini enzimler aldı, ama bu onların nadir olmasından kaynaklanmıyordu.

Bunun yerine metallerin yeterince spesifik olmadığı ve çok fazla farklı reaksiyonu katalize ettiği düşünülüyor. Ancak enzimler daha hedefe yöneliktir.

Çalışma, metal açısından göl ve göletlerden çok daha zengin olduğundan, hidrotermal menfezlerin yaşamın beşiği olduğunu öne sürüyor. Diğer gezegenlerde yaşam bulunmasına ilişkin çıkarımlar henüz araştırılmayı beklemektedir.

Çalışma şu tarihte açık erişimlidir: Bilim Gelişmeleri