Bir grup biyolog ve kimyager, canlı olmayan maddelere hayat vermeye çalışıyor.
Harvard Tıp Fakültesi’nden moleküler biyoloji uzmanı Jack Szostak önderliğindeki bir laboratuvar neredeyse yeni bir hayat olarak adlandırılan basit hücre modelleri üretiyor.
Szostak’ın protokolleri ile çoğalmak için kaynak kodu içeren nükleik asit bitlerini tutabilen yağ moleküllerinden üretildi. Güneş’ten gelen harici enerjiyi veya kimyasal reaksiyonları harekete geçiren bir süreçle birlikte, yaşam koşullarını yerine getiren kendiliğinden çoğalan, gelişen bir sistem oluşturmaya çalışılıyor. Şu an yeryüzünde yeni bir yaşam gibi değil, başladığı şekliyle yaşamı temsil edebilirler Veya evrenin herhangi bir yerinde varolabilir.
Szostak, son çalışmaları yayınlanmamış olsa da, geçen hafta Floransa’da düzenlenen 15. Dünya Hayatının Kökeni Konferansında genetik bilgiye sahip prototipler elde etme konusundaki yeni başarılarını açıkladı. Çoğaltma tamamıyla özerk bir yapıda değil, bu yüzden henüz yapay bir yaşam değil, bunu yapmay diğer herkesten daha yakın.
Szostak, bir hücre zarının nasıl büyüyüp bölünebileceği konusunda daha fazla ilerleme kaydettik, “şeklinde konuştu. “Artık yapabileceğimiz basit bir dizi [genetik] basit bir dizi kopyalar; ancak keyfi dizileri kopyalayabilmeliyiz, böylece dizilerin faydalı olmasını’da sağlayabilir.”
Hücre için “yararlı bir şey” yaparak, bu genler, en yaşlı canlı atalarımızın yolculuk etmesi gerekenine benzer şekilde Darwinci evrim yolunun altındaki yeni yaşam biçimini başlatacaktı. Seçici baskının nereye götüreceği yeni yaşam biçimini bilmek imkansızdır.
Szostak’ın laboratuvar eski üyesi ve şimdi Denver Üniversitesi’nden bir kimyager olan Sheref Mansy, “Bir kez tekrarlayan bir çevre elde edebildiğimizde, bu koşullar altında gelişebilecekleri deneysel olarak belirlemeyi umuyoruz” dedi.
Protosellüler çalışma yapay yaşam yaratmaya çalışan diğer alana göre daha radikal: sentetik biyoloji. J. Craig Venter’in bile yaşamak için gerekli olan en az sayıda gen ile suni bir bakteri inşa etme çalışmaları, mevcut yaşam biçimlerini şablon olarak alır. Protocell araştırmacılar, insanların hiç görmediği ve asla var olmayabileceği tamamen yeni bir yaşam biçimi tasarlamaya çalışıyorlar.
Yaz boyunca, Szostak’ın ekibi, Nature and Proceedings of National Academy of Sciences dergilerinde önemli yayınlar yaptı.
Bunun sadece bir fikir olmadığını ve onun laboratuvarının yapay bir yaşam yaratan ilk kişi olacağını göstermeye doğru uzun bir yol var – ve bunun yakında olacağını söyledi.
Jeffrey Bada, California Üniversitesi’nden “Umudunun nedeni, yakın gelecekte kendi laboratuarında kendini kopyalayan bir sisteme sahip olması” diyor.
Hayatın Kökeni Konferansı konferansına yardımcı olan San Diego kimyageri.
Modern yaşam, Szostak ve diğerlerinin üzerinde çalıştıkları basit sistemlerden çok daha karmaşıktır, bu yüzden protocell’ler, vücudumuzda veya Venter’in genetik olarak modifiye edilmiş E. coli’sinde sahip olduğumuz hücrelere benzemiyor.
Los Alamos Ulusal Laboratuarında protokol yapan bir araştırmacı olan Hans Ziock, “Bakmakta olduğumuz şey bir yönüyle yaşamın orijinidir ve diğer yönü tek bir hücre seviyesinde küçük bir nanomakin olarak hayattır” dedi.
Hayatın işlevi, basit bir nanomakin olarak kimyasalların kendisinden daha fazla sayıda kopyalanmasına yol açması için enerji kullanmaktır.
Ziock, “Kullanışlı olabilmek için kendinizi belirli bir şekilde organize etmeniz gerekiyor” dedi. “Bir yerden enerji alıp onu genellikle istemediği bir yere taşıyırsan, aslında işleri organize edebilirsin.”
Modern hücreler, bu özelliği, muazzam miktarda moleküler makine ile gerçekleştirirler. Aslında, basit bitkiler ve yosunların kimyasal sentezlerden bazıları, çok daha fazla olan insan teknolojilerini başarabilir. Canlıların en ilkel formları bile besinleri karmaşık hücre membranlarından alıp hücrenin teklifini yerine getiren molekülleri inşa etmelerine izin veren protein makineleri bulunduruyor.
Ziock, bu özelleşmiş bileşenler evrimleşmek için çok sayıda nesli almış olacaktı, bu nedenle ilk yaşam daha basit olurdu.
Bu sadeliğin ne biçimi olurdu UC-Santa Cruz’da profesör ismi olan David Deamer’in öncü çalışmalarına uzanan yaşam bilimcilerinin kökeni konusunda yoğun tartışmaların konusu olmuştur.
Çoğu araştırmacının üzerinde anlaştığı, ilk işleyen yaşamın üç temel bileşene sahip olmasıydı: bir konteyner, enerjiyi toplamanın bir yolu ve RNA ya da başka bir nükleik asit gibi bir bilgi taşıyıcısı.
Szostak’ın daha önceki çalışması, kabın muhtemelen suya tepkileri üzerine kendiliğinden yerleşebilecek bir yağ asidi tabakası biçiminde olduğunu gösterdi (videoya bakınız). Asitin bir ucu hidrofiliktir, yani suya çekilirken diğer ucu hidrofobiktir. Araştırmacılar bu molekülleri bir araya getirdiğinde, vagonu suya karşı çevirecek ve kapalı bir halka oluşturacak.
Kimyasalların doğru karışımı ile bu membranlar, bazı koşullar altında nükleik asitlere izin verebilir ve onları diğerlerinde sıkıştırabilir.
Bu, bir gün, uzak geçmişte, RNA benzeri bir molekülün yağ asidine dolaşıp kopyalanmaya başlamasını ihtimalini doğuruyor. Araştırmacılar, bu rasgele olay, milyarlarca evrimsel tekrarlamayla, bildiğimiz şekliyle hayat yarattığına inandı.
Bu ay Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda yayınlanan bir makalede, Mansy ve Szostak, özel zarların, yağ kabarcıklarının esasen çeşitli sıcaklıklarda kararlı olduklarını ve DNA gibi molekülleri basit termal bisikletle manipüle edebileceğini gösterdi; tıpkı Bilim adamları PCR makineleri yapıyorlar.
Bütün araştırma dizisi, yine de, şu soruyu aklından çıkarmaz: DNA ya da çoğaltma için talimat taşıyan başka herhangi bir malzeme nereden gelebilir?
Birçok araştırmacı, RNA’nın veya DNA benzeri moleküllerin, İlk Dünya’da bulunan amino asitlerden nasıl gelişebileceği konusundaki bu sorunun üstesinden gelmeye çalışıyorlar. Manchester Üniversitesi’nden bir kimyager olan John Sutherland geçen yıl, prebiyotik dünyada RNA’nın kendiliğinden oluşabileceğini gösteren bir makale yayınladı.
Bu moleküller var olduktan sonra, Szostak’ın laboratuvarı, bu yazın başlarında bir Nature makalesinde, nükleik asitlerin bir protokol içinde çoğaltılabileceğini gösterdi (pdf).
Birçok bilim adamı, protokol çalışmasının etkileyici olduğunu kabul ederken, her bilim insanı hayatın kökeni için makul bir açıklama yapmaya katkıda bulunduğu konusunda ikna olmuş değildir.
“Yaptıkları şey olabilir, çünkü yaptıkları iş harika” dedi.
Jet Propulsion Laboratory’nin Jeokimyacısı Mike Russell
Pasadena, Kaliforniya. “Sadece yaşamın kökeni açısından önemsiz olduğuna huzursuzum” dedi.
Russell, dünyadaki ilk yaşam benzeri moleküllerin inorganik bileşiklere dayandığını iddia ediyor. Russell, bir yağ asidi zarının yerine demir sülfidin erken hücreler için gerekli konteyneri sağlayabileceğini savunuyor.
Ancak UCSD’nin Bada, hayatın nasıl başladığını artık bilemeyeceğimizi belirtti.
“[Szostak’ın] dikkat çektiği nokta ve hepimiz bunu nasıl izlediğimiz, güzel bir model olduğu, ancak bunun böyle olacağı anlamına gelmiyor” dedi.
Szostak, teorik olarak ya da başka bir şekilde başlayabilmesine rağmen, laboratuvarının varsayımının (en azından) deneysel olarak makul olduğunu ileri sürdü.
“Şimdi, büyümenin ve bölünmenin, makul ön koşullar altında, bazı yapay laboratuvar yapıları olmayacak şekilde oluşabileceğinden çok emin olduk” dedi.
Ve aslında, en ilginç olanı, Szostak’ın laboratuvarındaki prototocuların dünyevi hayatın kökenlerini yakından modellememesi olabilir. Eğer bu doğruysa, kendimizi en ilkel organizmalardan evrim ürünü olan insanlar, maddenin yaşamın özellikleri ile birleştirilmesine alternatif bir yol yaratmış olurdu.
Szostack, “Biyolojide sahip olduğumuz şey, pek çok ihtimalden yalnızca biridir” dedi. “İnsanlar yaşam ve evrensel nitelikleri hakkında konuşurken hep ortaya çıkan şeylerden biridir, fakat su gerçekten gerekli mi, başka bir yerde çalışan bir sistem tasarlayabilirsek ne olur?”
Kaynak:Tıkla
Bu makaleyi 6 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik