UCL araştırmacıları tarafından yürütülen bir yeni çalışma, tüm canlıların hayati bir bileşiği olan bir kimyasal bileşiğin laboratuvar ortamında sentezlendiğini ve bu koşulların erken Dünya’da meydana gelebileceğini gösteriyor. Bu da, bu bileşiğin yaşamın başlangıcında bir rol oynadığını düşündürüyor.
Pantetein adlı bileşik, Koenzim A’nın aktif parçasıdır. Metabolizma için önemlidir ve yaşamı sürdüren kimyasal süreçlerde rol oynar. Daha önce yapılan çalışmalar, panteteini etkili bir şekilde sentezleyememiş ve bu da onun yaşamın kökeninde bulunmadığına dair önerilere yol açmıştır.
Yeni çalışmada, “Science” dergisinde yayınlanan araştırma ekibi, erken Dünya’da bol miktarda bulunan hidrojen siyanidinden oluşan moleküller kullanarak panteteini oda sıcaklığında su içinde oluşturdu.
Araştırmacılar, bir kez oluşturulduktan sonra, panteteinin basit kimyasal reaksiyonlara yardımcı olabileceğini ve protein ve RNA moleküllerinin basit öncüllerinden ilk canlı organizmalara kadar giden süreçte rol oynayabileceğini belirtti. Bu anın yaklaşık 4 milyar yıl önce gerçekleştiği düşünülmektedir.
Çalışma, bazı araştırmacılar arasında suyun yaşamın ortaya çıkması için çok yıkıcı olduğu ve yaşamın daha çok periyodik olarak kuruyan havuzlarda ortaya çıktığı görüşünü sorgulamaktadır.
Panteteini üreten reaksiyonları harekete geçiren enerji dolu moleküller aminonitrillerdir. Aminonitriller, proteinlerin ve yaşamın yapı taşları olan amino asitlerle yakından kimyasal olarak ilişkilidir.
Aynı ekip üyeleri, Profesör Matthew Powner (UCL Kimya) liderliğindeki ekip, aminonitriller tarafından desteklenen benzer kimya kullanarak yaşamın kökeninde diğer önemli biyolojik bileşenlerin nasıl oluşturulabileceğini göstermiştir. Bu bileşenler arasında peptitler (amino asitlerin protein oluşturan zincirleri) ve nükleotidler (RNA ve DNA’nın yapı taşları) bulunmaktadır.
Makalenin kıdemli yazarı Profesör Powner, “Bu yeni çalışma, biyolojinin temel yapılarının, biyolojinin inşa edildiği temel moleküllerin, nitril kimyası yoluyla oluşmaya yatkın olduğuna dair başka bir kanıttır” dedi.
Powner, “Nitriller kullanılarak farklı sınıflardaki biyolojik moleküllerin ne kadar kolay yapılabileceği, yaşamın başlamadan önce RNA gibi bir molekülün öncülü olan ‘RNA dünyası’ olduğu ve temel moleküllerin birbirleriyle birlikte ortaya çıktığı bir ağ olduğu konusunda beni ikna etti” diye ekledi.
Geçmişte, 1995 yılında, erken yaşam deneylerinin alanını üç on yıl önce başlatan Amerikalı kimyager Stanley Miller tarafından pantetein sentezlemek için önemli bir deneme yapılmıştır. Ancak, 1995 yılındaki denemede, pantetein verimleri çok düşüktü ve kimyasalların çok yüksek konsantrasyonlarda kullanılması gerekiyordu.
Çalışmanın başyazarlarından Dr. Jasper Fairchild (UCL Kimya), “Miller’ın çalışmasıyla aramızdaki temel fark, Miller’ın asit kimyası kullanmaya çalışırken bizim nitrilleri kullanmamızdır. Nitriller enerjiyi ve seçiciliği getiren şeydir. Reaksiyonlarımız sadece su içinde gerçekleşir ve kimyasalların konsantrasyonu düşüktür” dedi.
Profesör Powner ise “Bu molekülleri asitlerden yapmanız gerektiği varsayılmıştır, çünkü asit kullanmak biyolojiktir ve bunu okulda ve üniversitede öğreniriz. Bize peptitlerin amino asitlerden yapıldığı öğretilir” dedi.
Makale sadece kimyaya odaklanmasına rağmen, araştırma ekibi gösterdikleri reaksiyonların erken Dünya’daki su birikintilerinde veya göllerde gerçekleşebileceğini belirtti (ancak okyanuslarda muhtemelen kimyasalların konsantrasyonu çok seyrelmiş olacağı için gerçekleşmesi olası değildir).
Yeni çalışma, Mühendislik ve Fiziksel Bilimler Araştırma Konseyi, Simons Vakfı ve Volkswagen Vakfı tarafından desteklenmiştir. Yaşamın kökeni üzerine yaptığı çalışmalar nedeniyle Profesör Powner, 2021 Blavatnik Genç Bilim İnsanları Ödülleri’nde finalist olarak aday gösterilmiştir. Bu ödüller, araştırmalarıyla “teknolojiyi ve dünyayı anlama şeklimizi dönüştüren” 42 yaşından küçük bilim insanlarına verilmektedir.