Züleyha Demirci
Giriş
Hayatımızın kimyasal kökeni üzerinde çalışmalar yapan araştırmacılar, tipik DNA modelinin meydana gelmesi için mümkün olabilecek farklı bir yol buldular. Bu çalışmalara göre, tipik DNA baz çiftleri su veya farklı çözücüler olmadan kuru ısıtma yoluyla meydana gelebilir. Rudjer Boskovic Enstitüsü’nden Ivan Halasz ve Xellia ilaç şirketinden Ernest Mestrovic öncülüğünde bir ekip, DESY’nin X-ışını kaynağı PETRA III’ teki gözlemlerini Chemical Communications dergisinde yayınladılar.
Zgreb’deki Rudjer Boskovic Enstitüsünde çalışan ve makalenin de ilk yazarı olan Tomislav Stolar, “Hayatın kökeni ile ilgili araştırmalardaki en merak uyandırıcı sorulardan biri, kimyasal seçilimin nasıl meydana geldiği ve ilk biyomoleküllerin nasıl oluştuğudur.” şeklinde düşüncelerini ifade ediyor. Canlı hücrelerin çok gelişmiş mekanizmalarıyla biyomoleküllerin üretimini kontrol ederken, canlılığın ilk moleküler ve süpermoleküler yapı taşları ise muhtemelen enzimsel hızlandırmalar (katalizleme) olmadan saf kimyadan oluşturuldu. Bilim insanları, kendi çalışmalarında Deoksiribonükleik Asit (DNA)’in moleküler tanımlama birimleri olarak görev alan nükleobaz çiftlerinin oluşumunu araştırdılar.
Bizim genetik kodumuz; Adenin (A), Sitozin (C), Guanin (G) ve Timin (T) nükleobazlarının özel olarak birbirinin ardı sıra gelmesi ile oluşan DNA’da depolanır. Bu kod, iki adet uzun ve birbirini tamamlayan çift sarmal (double helix) yapıda sarılmış iplikler şeklinde düzenlenmiştir. Bu iplikler üzerindeki her nükleobaz kendini tamamlayan diğer iplikteki partneri ile çift oluşturur. DNA’da bu çiftler daima Adenin karşısına Timin, Guanin karşısına Sitozin gelecek şekilde olur.
Stolar, “DNA’da sadece özel eşleşme kombinasyonları meydana gelir ancak nükleobazlar izole edildiklerinde birbirine bağlanmayı hiç sevmezler. Peki, ne için doğa bu baz çiftlerini seçti?” sorusunu sorarak bizler için de merak uyandırıcı bir konuya değiniyor. 1953’te, James Watson ve Francis Crick tarafından DNA’nın çift sarmal yapısının keşfedilmesinden sonra nükleobazların eşleştirilmesi ile ilgili incelemeler aniden artmaya başladı. Aynı zamanda, prebiyotik olarak mantıklı olabileceği düşünülen durumlarda özel nükleobaz eşleşmelerini elde etmede çok az başarılı olunması oldukça şaşırtıcıydı.
DESY’den ortak yazar Martin Etter, ” Farklı bir yol keşfettik. Biz, baz çiftlerinin mekanik enerji ile mi yoksa basitçe bir ısıtma yöntemiyle mi üretilir sorularına cevap bulmak istedik.” açıklamasında bulundu. Bu düşünce kapsamında ekip, metillenmiş nükleobazlar ile çalıştılar. İlgili nükleobazlara bağlı olan bir metil grubuna sahip olmak, prensip olarak molekülün Watson – Crick tarafından hidrojen bağları oluşturmalarına izin verir. Metillenen nükleobazlar, çeşitli biyolojik fonksiyonların gerçekleştirdikleri pek çok canlı organizmada doğal olarak meydana gelir.
Bilim insanları, laboratuvarda öğütme sistemi kullanarak nükleobaz çiftleri oluşturmayı denediler. İki nükleobazın tozları, öğütme ortamı olarak görev yapan çelik bilyeler ile birlikte bir öğütme kavanozuna yüklenirken, kavanozlar kontrollü bir şekilde çalkalandı. Deney, önceden diğer bilim adamları tarafında da gözlemlenmiş A:T çiftlerini üretmişti. Ancak öğütme sürecinde, G:C çiftlerinin oluşumu başarılı bir şekilde sağlanamadı.
Araştırmacılar ikinci adımda, öğütülmüş Guanin ve Sitozin tozlarını ısıttılar. Stolar, “Yaklaşık 200 santigrat derecede, Guanin ve Sitozin çiftlerinin oluşumunu gerçekten de gözlemleyebildik.” diyerek gözlemlerini belirtti. Ekip, bazların sadece termal koşullar altında bilinen çiftleri oluşturup oluşturmadığını test etmek amacıyla DESY’nin X-ışını kaynağı PETRA III’ün PO2.1 ölçüm istasyonundan üç veya dört nükleobazın karışımlarıyla deneyleri tekrarladı. Burada, karışımların detaylı yapısı ısıtma sırasında izlenebilmekte ve yeni aşamaları gözlemlenebilmektedir.
Ölçüm istasyonunun başında çalışan Etter, “Yaklaşık olarak 100 santigrat derecede, Adenin – Timin çiftlerinin oluşumunu ve yaklaşık 200 santigrat derecede Watson – Crick’in, Guanin ve Sitozin çiftlerinin oluşumu gözlemlenmektedir.” diyerek ekledi, “Diğer baz çiftlerinin herhangi biri eriyene kadar ısıtıldığında dahi oluşmadı.” Bu durum, nükleobaz eşleşmelerinin temel reaksiyonunun DNA’daki ile benzer seçiciliğe sahip olduğunu ortaya koydu.
Stolar, “Sonuçlarımız, DNA’da farkına vardığımız moleküler teşhis yaklaşımlarının nasıl oluşmuş olabileceğine dair olası bir farklı yol gösteriyor. Deneyin bu durumları yanardağlar, depremler, gök taşı çarpmaları ve diğer her tür olaylar ile sıcak ve kaynayan bir kazan olan genç dünyamız için akla yatkınlık gösteriyor. Sonuçlarımız, hayatın kimyasal kökenleri ile ilgili araştırmalarda pek çok yeni yörüngeler açıyor.” açıklamalarında bulundu. Ekip PO2.1’deki gözlemlenen deneylerle bu güzergahı daha ayrıntılı olarak araştırmayı planlıyor.
Kaynak: https://phys.org/news/2020-10-chemistry-life.html
Görsel Kaynak: https://www.weblumbaga.com/dna-yapisi-Ogrendigimiz-hale-nasil-geldi-
Editör: Elif Berfin KORGAN