Bilim insanları ‘yaşamın kökeninde yatan kimyayı’ ortaya çıkardı

Purdue Üniversitesi

Purdue Üniversitesi’ndeki kimyagerler, suda peptitler* oluşturan yansımaların meydana gelmesini sağlayan bir düzenek keşfettiler. Üniversitede Henry Bohn Hass Seçkin Analitik Kimya Profesörü olan Graham Cooks, “Bu, aslında ömrün kökeninin arkasındaki kimya” diyor: “Bu, ilkel moleküllerin, kolay amino asitlerin, saf su damlacıklarında bizatihi hayatın yapı taşları olan peptitleri oluşturduğunun birinci delili. Bu, nitekim de dramatik bir keşif.”

YAŞAMIN ARKASINDA YATAN KİMYA

Proteinlerin ve en sonunda dünya üzerinde var olan hayatın yolunu açan bu su tabanlı kimya, insanlığın maruz kaldığı en yıkıcı hastalıkları tedavi etmeye yarayacak ilaçların daha hızlı biçimde geliştirilmesinin de önünü açabilir. Araştırma grubunun yaptığı keşif 3 Ekim 2022 tarihli Ulusal Bilimler Akademisi Bülteni’nde yayınlandı.

Bilim insanları, onlarca yıl boyunca, dünyada sürmekte olan hayatın okyanuslarda başladığı teorisini geliştirdiler. Bununla birlikte, bunun arkasında yatan kimya bir bilinmez olarak kaldı. Göktaşlarının her gün ilkel dünyaya taşıdığı ham amino asitler peptitler oluşturacak biçimde tepkiye girebilir ve birbirine bağlanabilir. Onlar, proteinlerin ve en nihayetinde hayatın yapı taşlarını oluştururlar. Anlaşılmaz bir biçimde, bu süreç nemli, sulu ya da okyanus ortamında çok derecede imkânsız görünen biçimde bir su molekülünün dışarı atılmasına gereksinim duyar. Ömrün ortaya çıkması için suya ihtiyacı vardır. Öte yandan, sudan uzak bir alana da gereksinim duyar.

Kütle spektrometresi ve ilkel dünya kimyası uzmanı olan Cooks ve öncülüğündeki araştırma takımı, bu bilmecenin karşılığını ortaya çıkardı: “Su, her yerde ıslak değildir.” Bir su damlasının atmosferle buluştuğu hudutlarda, abiyotik amino asitleri** hayatın yapı taşlarına dönüştüren çok hızlı tepkiler meydana gelebilir. Hâl böyleyken, potansiyel olarak hayatın evrimine imkân tanıyan alanlar, denizdeki damlacıkların havaya karıştığı ve dalgaların karaya çarptığı ya da tatlı suyun bir yamaçtan aşağı çağladığı bölgeler oldu.

YENİ TİP İLAÇLARIN VE UZAYDA ÖMÜR ARAYIŞININ ÖNÜNÜ AÇACAK

Kimyagerler, 10 yılı aşkın bir vakittir su barındıran damlacıklarda gerçekleşen kimyasal tepkileri incelemek hedefiyle kütle spektrometrelerine başvuruyorlar. Cooks, “Damlacıklarda gözlemlenen tepki oranları, toplu halde bulundukları çözeltide tepkiye giren birebir kimyasallardan yüz ilâ milyon kat daha hızlı” diyor.

Bu tepkilerin hızlı biçimde gerçekleşen tepki süreçleri, katalizörleri gereksiz kılar, tepkileri hızlandırır ve ilkel Dünya’nın kimyası kelam konusu olduğunda, ömrün evrim geçirmesini imkanlı hale getirir. Onlarca yıl süren bilimsel araştırma, bu düzeneğin nasıl işlediğini bulmaya odaklanmıştı. Dünya’da hayatın nasıl ortaya çıktığının sırrı, bilim insanlarının bunun neden gerçekleştiğini daha hakikat biçimde anlamalarına ve öbür gezegen ve hatta uydularda mümkün ömür arayışlarına yol göstermelerine yardım edebilir.

DEVRİM YARATACAK BİR KEŞİF

Amino asitlerin kendilerini proteinlere ve en sonunda hayat formlarına nasıl dönüştürdüklerini anlamak, bilim insanlarının kimyasal senteze dair anlayışında bir ihtilale yol açacak. Sonuçta, birebir kimya, sentetik kimyagerlerin kilit süreçleri hızlandırarak hastalıklara karşı yeni ilaçlar ve terapötik tedaviler belirlemelerine ve yaratmalarına potansiyel olarak yardım edebilir.

Cooks, “Geceleri bir akademik yerleşkede yürüdüğünüzde, ışıkları açık olan binalar, sentetik kimyagerlerin çalıştığı yerlerdir” diyor. “Deneyleri o kadar yavaş ilerler ki günler ve haftalar boyunca devam eder. Aslında bu gerekli değil ve damlacık kimyasını kullanarak yeni kimyasalların ve beklenen yeni ilaçların sentezlenmesini hızlandırmak maksadıyla Purdue’da şu anda kullanımda olan bir araç geliştirdik.”

*Peptitler, tanımlanmış bir sistemde, α-amino asitlerin birbirine bağlanmasıyla oluşan kısa polimerlerdir.[ç.n.]

**Biyoloji ve ekolojide abiyotik faktörler ya da abiyotik bileşenler, canlıların ve ekosistemin işleyişini etkileyen, kendisi canlı olmayan, fizikî yahut kimyasal olarak etrafın birer modülleri olan unsurlardır. Abiyotik faktörler ve bunlarla bağlı olaylar biyolojiyi takviyeler.[ç.n.]

Yazının özgünü scitechdaily.com sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)