Moleküler Biyoloji ve Genetik
DÜNYADAKİ YAŞAM RNA-DNA KARIŞIMINDAN MI DOĞUYOR?
Angewandte Chemie kimya dergisinde yayınlanan bir çalışmada, hayatın ortaya çıkmasından önce Dünya’da makul bir şekilde mevcut olan diamidofosfat (DAP) adı verilen basit bir bileşiğin, deoksinükleositler adı verilen minik DNA yapı taşlarını kimyasal olarak bir araya getirerek ilkel DNA zincirleri haline getirebileceğini gösterdiler.
Bulgu, son birkaç yıldaki bir dizi keşifin en sonuncusu olup, DNA ve onun yakın kimyasal kuzeni RNA’nın benzer kimyasal reaksiyonların ürünleri olarak birlikte ortaya çıktığı ve kendi kendini kopyalayan ilk moleküller ile yeryüzündeki ilk yaşam formları bu ikisinin karışımlarıydı.
Keşif, kimya ve biyolojide yeni pratik uygulamalara da yol açabilir, ancak asıl önemi, Dünya’daki yaşamın ilk olarak nasıl ortaya çıktığına dair asırlık soruyu ele almasıdır. Özellikle, kendi kendini kopyalayan DNA-RNA karışımlarının nasıl evrimleşip ilkel Dünya’ya yayılmış ve nihayetinde modern organizmaların daha olgun biyolojisini tohumlamış olabileceğine dair daha kapsamlı çalışmaların yolunu açıyor.
Scripps Research’te doçent kimyager Ramanarayanan Krishnamurthy, “Bu bulgu, ilk yaşam formlarının Dünya’da nasıl ortaya çıktığına dair ayrıntılı bir kimyasal modelin geliştirilmesine yönelik önemli bir adımdır” diyor.
Bulgu aynı zamanda yaşamın kökeni kimya alanını, Set’in son on yılda üzerinde egemen olduğu hipotezden uzaklaştırıyor: “RNA Dünyası” hipotezi, ilk kopyalayıcıların RNA temelli olduğunu ve DNA’nın ancak daha sonra RNA yaşam formlarının bir ürünü olarak ortaya çıktığını öne sürüyor.
RNA çok yapışkan mı?
Krishnamurthy ve diğerleri, RNA Dünyası hipotezinden kısmen şüphe duydular; çünkü RNA molekülleri, ilk kendi kendini kopyalayıcılar olarak hizmet edemeyecek kadar “yapışkan” olabilirdi.
Bir RNA zinciri, bir tür ayna görüntüsü dizisi oluşturmak için ona yapışan diğer bağımsız RNA yapı bloklarını çekebilir.Yeni iplikteki her bir yapı bloğu, orijinal “şablon” iplik üzerindeki tamamlayıcı yapı bloğuna bağlanır.
Yeni iplik, şablon iplikten ayrılabilirse ve aynı süreçle diğer yeni ipleri şablonlamaya başlayabilirse, o zaman hayatın altında yatan kendi kendini kopyalama becerisine ulaşmış demektir.
Ancak RNA zincirleri tamamlayıcı iplikleri şablonlamakta iyi olabilirken, bu ipliklerden ayrılmada o kadar iyi değiller.
Modern organizmalar, ikiz RNA ipliklerini veya DNA’yı kendi ayrı yollarına gitmeye zorlayabilen ve böylece koyalanmayı mümkün kılan enzimler yapar; ancak enzimlerin henüz var olmadığı bir dünyada bunun nasıl yapılabileceği açık değildir.
Kimerik bir çözüm
Krishnamurthy ve meslektaşları son çalışmalarda, kısmen DNA ve kısmi RNA olan “kimerik” moleküler ipliklerin bu problemin üstesinden gelebilmiş olabileceğini; çünkü tamamlayıcı iplikleri daha az yapışkan bir şekilde kalıplayıp nispeten daha kolay ayrılmalarını sağladığını gösterdiler.
Kimyagerler ayrıca, geçtiğimiz birkaç yıl içinde yaygın olarak alıntı yapılan makalelerde, RNA ve DNA’nın sırasıyla basit ribonükleosit ve deoksinükleosit yapı taşlarının, erken Dünya’da çok benzer kimyasal koşullar altında ortaya çıkmış olabileceğini gösterdiler.
Dahası, 2017’de organik bileşik DAP’nin ribonükleositleri modifiye etme ve bunları ilk RNA ipliklerine dizme konusunda çok önemli bir rol oynayabileceğini bildirdiler.
Yeni çalışma, benzer koşullar altında DAP’nin DNA için aynısını yapabileceğini gösteriyor.
Araştırmacı Eddy Jiménez: “Deoksinükleositlerle reaksiyona girmek için DAP kullanmanın, deoksinükleositlerin hepsinin aynı olmadığı, bunun yerine A ve T veya G ve C gibi gerçek DNA gibi farklı DNA “harflerinin” karışımları olduğunda daha iyi çalıştığını gördük.”diyor.
Krishnamurthy: “Artık ilkel kimyanın ilk RNA’ları ve DNA’ları nasıl yaptığını daha iyi anladığımıza göre, hangi kimerik moleküllerin oluştuğunu ve kendi kendilerine kopyalanıp evrimleşip gelişip gelişemeyeceklerini görmek için onu ribonükleosit ve deoksinükleosit yapı blokları üzerinde kullanmaya başlayabiliriz.” diyor.
Çalışmanın geniş pratik uygulamalara sahip olabileceğini de not ediyor. Örneğin, COVID-19 testlerinin altında yatan “PCR” tekniğinde DNA ve RNA’nın yapay sentezi, çok büyük bir küresel iş anlamına gelir; ancak nispeten kırılgan olan ve dolayısıyla birçok sınırlaması olan enzimlere bağlıdır.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL