Dünya’da yaşam nasıl başladı?

Dünya’da yaşam nasıl başladı ve başka bir yerde var olabilir mi? Simon Fraser Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yaşamın kökenleri hakkında yeni içgörüler sağlayan genetik bir ipucu buldular ve RNA polimeraz enzimini izole ettiler. Araştırma Science dergisinde yayınlandı.

SFU moleküler biyoloji ve biyokimya profesörü Peter Unrau’nun laboratuvarındaki araştırmacılar, yaşamın başlangıcıyla ilgili temel sorulara yanıt olarak RNA Dünyası Hipotezini ilerletmek için çalışıyorlar.

Hipotez, gezegenimizdeki yaşamın, deoksiribonükleik asit (DNA) ve proteinlerin evriminden önce, yalnızca genetik bilgiyi taşımakla kalmayıp aynı zamanda yaşam için gerekli olan kimyasal reaksiyonları da yürütebilen kendi kendini kopyalayan ribonükleik asit (RNA) molekülleri ile başladığını öne sürüyor.

Ekip, laboratuvardaki in vitro evrim süreciyle, günümüz protein polimerazlarına eşdeğer olan işlemsel kenetleme yeteneklerine sahip, bir şablon olarak RNA’yı kullanarak RNA’yı sentezleyebilen bir enzim olan promoter bazlı bir RNA polimeraz ribozimi izole etti.

Unrau, “Bu RNA polimeraz, modern protein polimerazların birçok özelliğine sahiptir; bir RNA promotörünü tanımak ve daha sonra RNA’yı işlemsel olarak kopyalamak için geliştirildi. Bulgumuzun ima ettiği şey, yaşamın evriminin erken dönemlerinde benzer RNA enzimlerinin de böylesine sofistike biyolojik özellikler göstermiş olabileceğidir.”

Yaşamın başlangıcında, RNA’dan yapılan polimerazlar muhtemelen RNA genomlarını kopyaladı ve yaşam için gerekli olan metabolik RNA enzimlerini sürdürdü. Sıkıştırıcı RNA polimeraz ribozimi, bir RNA promotörünü tanımak için bir özgüllük primeri kullanır. Lokalize edildikten sonra, polimeraz, şablonun genişletilmiş bölgelerini kopyalayabilen bir proses kompleksi halinde yeniden düzenlenir. Bu hızlandırıcı tanıma ve işlenebilirlik, modern destekleyiciye bağlı transkripsiyonun birçok yönüne benzer ve RNA genlerinin evrimin ne kadar erken dönemlerinde kopyalanıp ifade edilmiş olabileceğini gösterir.

RNA’nın DNA ve proteinlerden önce geldiğini gösteren kanıtlar var. Örneğin, hücrelerimizde protein üreten ‘makine’ olan ribozom, RNA’dan yapılmıştır. Yine de proteinler reaksiyonları katalize etmede daha iyidir.

Bu, uzmanları, bu makinenin geç RNA dünyasının evrim tarafından asla göz ardı edilmeyen bir icadı olduğunu teorileştirmeye yöneltti.

DNA ayrıca RNA’dan yapılır. RNA, her şeyi değiştirebilen bir ürün olduğundan ve hem protein hem de DNA’nın işlevlerini yerine getirebildiğinden, bu, DNA ve proteinlerin daha sonra orijinal olarak RNA tarafından desteklenen hücresel işlevleri geliştirmek için bir ‘yükseltme’ olarak evrimleştiğini kanıtlıyor.

SFU’nun Burnaby kampüsünde bulunan Unrau laboratuvarı tarafından keşfedilen kenetleme polimeraz ribozimi, RNA katalizörleri tarafından RNA replikasyonunun gerçekten de bu tür ilkel yaşamda mümkün olabileceğini gösteriyor.

Unrau ve ekibinin uzun vadeli hedefi laboratuvarda kendi kendine gelişen bir sistem oluşturmaktır. Bu, RNA bazlı organizmaların nasıl erken var olduklarına dair daha derin bir anlayış kazanmak için kendini kopyalayabilen ve sürdürebilen bir RNA polimeraz ribozimi yaratmayı içerecektir.

SFU doktora öğrencisi Razvan Cojocaru ile bilim makalesini yazan Unrau,” Laboratuarda yaşayan ve gelişen bir RNA tabanlı sistem yaratabilseydik, oldukça dikkat çekici bir şey yapardık, muhtemelen bu gezegendeki yaşamın başlangıcından bu yana hiç var olmamış bir şey.”

“Laboratuvarda yaşamın temel karmaşıklığını anlayarak, diğer gezegenlerde yaşam şansını tahmin etmeye başlayabilir ve Mars gibi gezegenlerin yaşamı barındırabilme potansiyeline sahip olma olasılığını belirleyebiliriz.”