Yaşamın ilk molekülüne ilişkin yeni model önerileri

Biyoloji

İnsanoğlu başta kendisini, yaşadığı çevreyi ve tüm olan biteni algılamak için tarihsel süreç boyunca bilgi üretmeye çalışmıştır. Bu bilgi üretiminin itici gücünü ise en temelde merak duygusu ve şüphecilik oluşturmuştur. Gerçekleştirilen olağandışı buluşlar ise olağandışı iddiaların kapısını açmıştır. James Watson ve arkadaşı Francis Crick’in DNA molekülünün yapısını keşfetmelerinden hemen sonra buluşlarını, “Gökyüzünde süzülerek uçan kartal herkese duyursun ki, biz yaşamın sırrını keşfettik” şeklinde ifade etmişlerdir. Sürece bakıldığında, keşfettikleri DNA’nın çift sarmal yapısının da böyle bir nitelemeyi hak ettiği görülmektedir. Bilginin depolanması ve korunmasında, söz konusu çift sarmal yapıda bulunan ve baz adı verilen 4 adet kimyasal yapı başlıca bilgi depolama noktalarıdır. Bazlar, alfabedeki harflerin sözcük oluşturmada oynadıkları role benzer bir rol oynamaktadır. Buna ek olarak, yaşamsal bilgi kendi yapıtaşlarını oluşturarak birbiriyle eşleşen iki DNA zincirinin oluşturduğu yapıda depolanmıştır. Bu noktada DNA ikili sarmal yapısının kendini kopyalaması oldukça önem kazanmaktadır. Kopyalanma sürecinde, DNA çift sarmal yapısından iki zinciri ayrılır ve nükleotidler her bir DNA zincirinin etrafında düzenlenerek iki çift yeni yapı meydana getirir. Bu şekilde bir önceki orijinal DNA çift sarmal yapısıyla tamamen aynı olan iki zincir oluşur.

Günümüzde hücrelerdeki yaşamsal işlevlerin anlaşılması ve açıklanması anlamında Watson-Crick modeli oldukça önemlidir. Bu buluş aynı zamanda yaşamın başlangıcı ve niteliği hakkındaki iddiaların çoğalmasına öncülük etmiştir. Carl Sagan, genetik materyalin seyreltik bir organik çözelti içerisinde serbestçe bulunduğunu ve bunu bir primat olarak tanımladığını, ilk yaşamın günümüzdeki temsilcisi olarak da varlığını devam ettirdiğini ifade etmişti. (Bu makalede “organik” terimi, karbon bağı içeren hem yaşam içerisinde var olan hem de yaşamda tek başına rol oynamayan bileşikleri belirtir). 1946 yılında Fizyoloji ve Tıp Nobel’ini alan Amerikalı Genetikçi H.J.Muller de, Sagan’ın bu tanımına katıldığını belirtmiştir. Kaynaklar incelendiğinde pek çok yaşam kavramı tanımı ile karşılaşmak mümkündür. NASA’nın yaşam tanımı; “Yaşam, Darwin’in evrim teorisindeki süreçlerine maruz kalma ve değişikliklere uyma kapasitesine sahip, kendi kendini bir arada tutan kimyasal bir sistemdir” şeklindedir. Öte yandan, Richard Dawkins, yaşayan ilk öz varlıkların bu durumlarını “Bencil Gen” adlı kitabında ayrıntılı bir şekilde irdelemiştir. Dawkins kitabında, herhangi bir noktada kazara veya tesadüfen, kendi kendini kopyalayabilen, karmaşık ve olağandışı bir molekülün ortaya çıktığını ifade etmiştir. Söz konusu kitaptaki açıklamalar incelendiğinde, aslında büyük veya karmaşık olan molekül yapılarının değil, kendi kopyalarını oluşturabilme gibi olağanüstü bir özelliğe sahip olmalarının olduğu görülecektir. Dawkins yıllar önce bu düşüncesini yazdığında, bu yaklaşımdaki kopyalayıcı için DNA en büyük adaydı. Ancak daha sonraları DNA ve RNA’nın yapı ve işlevleriyle ilgili yapılan araştırmalar ilerledikçe, bazı bilim insanları ilk kopyalayıcı olarak RNA’ya yöneldiler. RNA dünyada hüküm sürmeye başlayıp, “Önce-RNA” modelinin gelişimiyle, yaşamın ilk önce DNA ile başladığı tezini esas alan “Önce-DNA” teorisine itirazlar başlamıştır. Bir grup bilim insanı ise, yaşamın başlangıcına dair Önce-kopyalayıcı modelinin her iki durumda da temelde eksik bir düşünce olduğunu iddia etmişler ve kopyalayıcı esaslı olmayan daha uygun ve geçerli başka alternatiflere odaklanmışlardır.

DNA kopyalama olayı, protein molekülleri olmadan gerçekleşemez. Öte yandan, protein moleküllerinin yapıları incelendiğinde, oldukça büyük yapılar oldukları ve DNA yapısından çok farklı özelliklere sahip oldukları görülür. Her ikisi de monomer diyebileceğimiz küçük alt birimlerin birbirleriyle bağlanarak (bir anlamda polimerleşerek) uzun zincirler meydana getirmesiyle oluşur. Fakat DNA’nın nükleotidlerden oluşmasına karşılık, proteinlerin yapıtaşı amino asitlerdir.

Proteinlerin metabolizmada birbirinden farklı onlarca görevi vardır. Yapı-Fonksiyon ilişkisinin ortaya çıkarılması için bilim insanları göreceli olarak uzunca bir süredir çalışmaktadırlar. Gün geçmiyor ki canlı hücrelerde her yeni gün yeni bir protein bulunmasın ve inanılmaz fonksiyonları ortaya çıkarılmasın.

Prof. Dr. Sinan AKGÖL, Ecem TUNA
Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Biyokimya Bölümü

Yazının tamamı Bilim ve Ütopya'nın ocak 2018 sayısında!

Etiketler
molekül
yaşam
abiyogenez
biyoloji
biyokimya
protein
dna
sinan akgöl
ecem tuna
bilim ve ütopya