Araştırma: Dünyada yaşam iki kez ortaya çıkmış olabilir

Dünyadaki ilk serbest yaşayan hücreler tek bir olayla ortaya çıkmamış olabilir. Science Advances dergisinde Salı günü yayımlanan bir araştırmaya göre, yaşamın iki ilksel soy hattı olan bakteri ve arkeler, cansız kimyadan canlı organizmalara geçiş eşiğini birbirinden bağımsız olarak aşmış gibi görünüyor.eurekalert+1

Heinrich Heine Üniversitesi Düsseldorf'tan biyologların liderlik ettiği uluslararası bir ekip, hücrelerin basit bileşiklerden amino asitler, RNA bazları ve vitaminler üretmek için kullandığı yaklaşık 420 kimyasal reaksiyondan oluşan ağ olan metabolizmanın derin tarihinin izini sürdü. Analizleri, hidrotermal bacalarda ortak bir kimyasal başlangıca ve ardından hücresel bağımsızlığa doğru giden iki ayrı yola işaret ediyor.

Eksik Kimyaya Sahip Ortak Bir Ata

Araştırmacılar, tüm hücrelerin son evrensel ortak atası olan LUCA'nın metabolik yeteneklerini yeniden kurguladı. LUCA'nın metabolizma için gereken reaksiyonların yalnızca yaklaşık yarısı için enzimlere sahip olduğunu buldular. Geri kalan reaksiyonlar muhtemelen hidrotermal baca sistemlerinde doğal olarak bulunan demir, nikel, kobalt ve paladyum gibi metaller tarafından katalize ediliyordu.thebrighterside+1

Ekip, katalizin ortaya çıkışında dört aşama belirledi: tamamen metallere dayanan ilk evre, LUCA'daki metal-enzim hibrit evresi ve ardından bakteri ile arkelerin çevresel katalizörlerin yerini alacak kendi enzimlerini geliştirmesiyle ayrılan iki farklı yol. Beş durumda, bu iki soy hattı aynı temel reaksiyonu gerçekleştirmek için yapısal olarak birbiriyle ilişkisiz proteinler geliştirdi; bu da paralel ve bağımsız bir icadın kanıtı niteliğinde.sciencealert+2

"Yeni veriler tek bir sonuç ortaya koyuyor," dedi kıdemli yazar William Martin. "Bakteri ve arke soy hatları, serbest yaşayan duruma geçişi bağımsız olarak gerçekleştirdi. Sadece serbest yaşayan hücreler canlıdır. Adını koyalım: Genetik kodun tek bir kökenine, ancak yaşamın iki farklı kökenine bakıyoruz."eurekalert+1

ATP'den Önceki Enerji Kaynağı

Çalışma ayrıca, ATP var olmadan önce ilk metabolizmanın nasıl enerji sağladığı konusunu da ele alıyor. Ekip, serpantinleşen hidrotermal ortamlarda bulunan fosforun indirgenmiş bir formu olan fosfitin, paladyum ile birleştiğinde suda bir gecede fosforilasyon reaksiyonlarını tetikleyebileceğini gösterdi; bu da kimyasal enerjinin aktarılmasında ATP ve enzimlerin rolünün yerini alıyor.bioengineer+2

"Fosfit ve paladyum, ATP ve enzimlerin yerini alıyor; bu inanılmaz bir şey ve ilk evrimi kavramayı çok daha kolaylaştırıyor," dedi Düsseldorf ekibinden Manon Schlikker.sciencealert

Yaşam Ağacını Yeniden Yazmak

Bulgular, yaşamın kökenini tek bir olay yerine iki olay olarak yeniden çerçevelendiriyor. Tüm hücresel organizmalar LUCA'dan miras kalan tek bir genetik kodu paylaşsa da, mineral bakımından zengin bir baca ortamından bağımsız olarak yaşama yeteneği bakteri ve arkeler tarafından ayrı ayrı kazanılmış olabilir. Belirsizlikler hala mevcut: Arke enzimlerinin özellikleri henüz tam olarak tanımlanmadı ve önerilen metal güdümlü reaksiyonların birçoğu hala doğrudan deneysel doğrulamadan yoksun. Ancak çalışma, araştırmacılara daha fazla test yapabilmeleri için tanımlanmış bir reaksiyon ağı, olası bir enerji kaynağı ve belirli bir jeolojik ortam sunuyor.smithsonianmag+2