Bilim insanları yaşamın Dünya'da bir değil, iki kere başladığını öne sürdü.
Dünya'daki yaşamın yaklaşık 4 milyar yıl önce ortaya çıktığı düşünülse de cansız varlıklardan canlılara geçişin tam olarak nasıl gerçekleştiği bilinmiyor.
Canlıları cansız maddeden ayıran en temel özelliklerden biri metabolizma. Metabolizma, organizmaların yaşamsal faaliyetlerini sürdürmek için ihtiyaç duyduğu molekülleri üreten kimyasal reaksiyonlar bütünüdür.
Enzimler ise bu reaksiyonlar için katalizör görevi gören temel proteinlerdir. Canlılar, enzimlerin katalize ettiği yaklaşık 400 metabolik reaksiyondan oluşan temel bir ağa sahip.
Ancak enzimlerin kendisi de kimyasal süreçler sonucunda üretildiği için ortaya açıklanması güç bir çıkmaz çıkıyor. İlk yaşam biçimlerinde henüz enzimler yokken bu metabolik reaksiyonlar nasıl gerçekleşebildi?
Bilim insanları arasında en çok kabul gören ihtimal, derin denizlerdeki hidrotermal bacalarının çevresinde meydana gelen kimyasal reaksiyonların, metabolizmanın ilk katalizörü olduğu yönünde.
Buralarda doğal olarak bulunan metaller; hidrojen gazı, amonyak ve karbondioksit gibi bileşikleri diğer yararlı moleküllere dönüştürmüş olabilir.
Düsseldorf Üniversitesi'nden Natalia Mrnjavac liderliğindeki araştırma ekibi, yaklaşık 400 metabolik reaksiyonu içeren temel ağın nasıl oluştuğunu tekrar masaya yatırdı.
Bilim insanları bugün yaşayan tüm organizmaların, Dünya'nın ilk okyanuslarında yaşayan son evrensel ortak atadan (SEOA) türediğini tahmin ediyor.
SEOA'dan bakteriler ve arkealar türese de hangisinin önce geldiği bilinmiyordu.
Yeni çalışmayı yürüten ekip, bakteri ve arkea genomlarındaki temel metabolik enzimlerin protein yapılarını inceledi ve bunları karmaşıklık derecesine göre sıralamak için bir algoritma geliştirdi.
Ardından hangilerinin hangi sırayla evrimleştiğini saptayarak kabaca bir zaman çizelgesi oluşturmayı başardılar.
Bulguları hakemli dergi Science Advances'ta dün (5 Ağustos) yayımlanan çalışmada bakteri ve arkeanın birbirlerinden türemek yerine, SEOA'dan bağımsız şekilde evrimleştiği sonucuna varıldı. Yani Dünya'da yaşam birbirinden ayrı şekilde iki kere ortaya çıktı.
Makalenin yazarlarından William Martin, "Tüm hücrelerin son evrensel ortak atası SEOA'nın, metabolizma reaksiyonlarının sadece yaklaşık yarısını gerçekleştirecek enzimlere sahip olduğunu bulduk" diyerek ekliyor:
Diğer yarısı, SEOA'nın ortaya çıktığı ortamdaki metaller tarafından katalize edildi.
Araştırmacılara göre SEOA gibi henüz bağımsız yaşayamayan öncül hücreler, ihtiyaç duydukları reaksiyonların bir bölümünde çevredeki metallere bağımlıydı. Bakteri ve arkea soyları daha sonra bu metallerin yerini alacak kendi enzimlerini birbirinden bağımsız biçimde geliştirdi.
Zaman içinde öncül hücreler giderek daha fazla enzim geliştirerek dış metallere bağımlılıklarını azalttı ve sonunda hiç ihtiyaç duymamaya başladı. Ancak bu noktadan sonra "serbest yaşayan hücreler" oldular.
Ekip, bunun bakteri ve arkea ayrıldıktan sonra gerçekleştiğini söylüyor. Bakteri ve arkealar, SEOA'yla bazı enzimleri paylaşsa da her iki grubun, atalarında bulunmayan bazı enzimlere de sahip olduğunu keşfetti.
Martin, "Yeni veriler tek bir sonuç doğuruyor: Bakteri ve arkea soyları, serbest yaşayan duruma bağımsız olarak geçti" diye açıklıyor.
Bilim insanları yaşamın başlangıcına dair merak edilen bir soruyu daha yanıtladı. ATP isimli molekül bugünkü metabolizmaların temel enerji kaynağı ancak enzimler tarafından üretildiği için hidrotermal bacaların çevresinde bulunması beklenemez.
Araştırmacılar buralarda doğal olarak bulunan fosfit ve paladyumun, ATP'nin yerini alabildiğini saptadı.
Bu çalışmada öne sürüldüğü gibi canlılığın birbirinden ayrı şekilde oluştuğu başka bulgularla da desteklenirse, bu durum yaşamın kökenine dair anlayışımızda kökten değişikliğe yol açabilir.
Independent Türkçe, Science Alert, Smithsonian Magazine, Phys.org, Science Advances
