4 milyar yıllık sır çözülebilir: Yaşamın ikinci başlangıcı ortaya çıktı

Bilim insanları, yaşamın Dünya'da yalnızca bir kez değil, iki ayrı kez başlamış olabileceğini öne süren dikkat çekici bir araştırmaya imza attı.

Dünya'daki yaşamın yaklaşık 4 milyar yıl önce ortaya çıktığı kabul edilse de, cansız maddelerin ilk canlı organizmalara nasıl dönüştüğü hâlâ bilim dünyasının en büyük gizemlerinden biri olmayı sürdürüyor.

Canlıları cansız maddelerden ayıran en önemli özelliklerden biri metabolizmadır. Metabolizma, organizmaların yaşamlarını sürdürebilmesi için gerekli molekülleri üreten tüm kimyasal reaksiyonların oluşturduğu sistem olarak tanımlanıyor.

Bilim çevrelerinde en yaygın kabul gören görüşe göre, metabolizmanın ilk adımları derin denizlerde bulunan hidrotermal bacaların çevresinde gerçekleşen kimyasal tepkimeler sayesinde atıldı.

Bu bölgelerde doğal olarak bulunan metaller; hidrojen gazı, amonyak ve karbondioksit gibi bileşikleri daha karmaşık ve biyolojik açıdan faydalı moleküllere dönüştürmüş olabilir.

Düsseldorf Üniversitesi'nden Natalia Mrnjavac'ın liderlik ettiği araştırma ekibi, yaklaşık 400 metabolik reaksiyondan oluşan temel ağın nasıl meydana geldiğini yeniden incelemeye aldı.

Bilim insanları, bugün yaşayan bütün canlıların Dünya'nın ilk okyanuslarında var olduğu düşünülen son evrensel ortak atadan (SEOA) türediğini kabul ediyor.

SEOA'dan bakteriler ile arkelerin ayrıldığı bilinse de, bu iki yaşam grubundan hangisinin önce ortaya çıktığı şimdiye kadar netlik kazanmamıştı.

Yeni araştırmayı yürüten ekip, bakteri ve arkea genomlarında bulunan temel metabolik enzimlerin protein yapılarını ayrıntılı biçimde analiz etti ve bunları karmaşıklık düzeylerine göre sıralayabilen yeni bir algoritma geliştirdi.

Araştırmacılar daha sonra bu enzimlerin hangi sırayla evrimleştiğini belirleyerek yaklaşık bir zaman çizelgesi oluşturmayı başardı.

Hakemli bilim dergisi Science Advances'ta 5 Ağustos'ta yayımlanan çalışmada, bakteri ve arkelerin birbirlerinden türemediği, her ikisinin de SEOA'dan bağımsız biçimde evrimleştiği sonucuna ulaşıldı. Bu da yaşamın Dünya'da iki ayrı kez ortaya çıkmış olabileceği anlamına geliyor.

Makalenin yazarlarından William Martin, "Tüm hücrelerin son evrensel ortak atası SEOA'nın, metabolizma reaksiyonlarının sadece yaklaşık yarısını gerçekleştirecek enzimlere sahip olduğunu bulduk" diyerek ekliyor: Diğer yarısı, SEOA'nın ortaya çıktığı ortamdaki metaller tarafından katalize edildi.

Araştırmacılara göre SEOA gibi henüz tamamen bağımsız yaşamayan öncül hücreler, ihtiyaç duydukları metabolik reaksiyonların önemli bir bölümünde çevrede bulunan metallere bağımlıydı. Daha sonra bakteri ve arkea soyları, bu metallerin görevini üstlenecek kendi enzimlerini birbirlerinden bağımsız şekilde geliştirdi.

Zaman içinde bu öncül hücreler giderek daha fazla enzim üretmeye başladı, dış ortamdaki metallere olan bağımlılıklarını azalttı ve sonunda tamamen ortadan kaldırdı. Böylece ilk kez kendi başına yaşayabilen hücreler ortaya çıktı.

Araştırma ekibi, bu dönüşümün bakteri ve arkea soyları birbirinden ayrıldıktan sonra gerçekleştiğini belirtiyor. Her iki grup SEOA'dan bazı ortak enzimleri miras alsa da, atalarında bulunmayan farklı enzimleri de bağımsız biçimde geliştirdikleri tespit edildi.

Martin, "Yeni veriler tek bir sonuç doğuruyor: Bakteri ve arkea soyları, serbest yaşayan duruma bağımsız olarak geçti" diye açıklıyor.

Bilim insanları ayrıca yaşamın başlangıcına ilişkin önemli bir başka soruya da yanıt bulduklarını düşünüyor. Günümüzde metabolizmanın temel enerji kaynağı olan ATP molekülü yalnızca enzimler tarafından üretilebildiği için hidrotermal bacaların çevresinde doğal olarak bulunması beklenmiyordu.

Araştırmacılar, bu bölgelerde doğal olarak bulunan fosfit ve paladyumun, ilk metabolik süreçlerde ATP'nin görevini üstlenebileceğini belirledi.

Çalışmada ortaya konulan bu görüş, gelecekte elde edilecek yeni kanıtlarla da desteklenirse, yaşamın kökenine ilişkin bilimsel anlayışın köklü biçimde değişmesine neden olabilir.