Site Rengi

BilgiliUsta.com | Aradığınız Her Bilginin Adresi.

Hayatın Kökeni: Polimerler ve İlkel Hücrelerin Oluşması

  • 08 Mayıs 2021
  • Hayatın Kökeni: Polimerler ve İlkel Hücrelerin Oluşması için yorumlar kapalı
  • 75 kez görüntülendi.

Polimerlerin Oluşması İlkin denizlerde, muhtelif hidrokarbonlar, yağ asitleri, amino asitler, pürin ve primidin bazları, kolay şekerler ve nisbeten minik öteki organik moleküllerin yavaş yavaş biriktiğini zannedelim. Bu vaziyet hayatın başlangıcı için yeniden de yeterli değildir. Özellikle polipeptitler ve nükleik asitler başta olmak üzere makromoleküllere gereksinim vardır. İlkin ummanlarda bu polimerler “bu çorbada” bulunan yapıtaşlarından nasıl […]

Yaşamın Kökeni: Polimerler ve İlkel Hücrelerin OluşmasıPolimerlerin Oluşması

İlkin denizlerde, muhtelif hidrokarbonlar, yağ asitleri, amino asitler, pürin ve primidin bazları, kolay şekerler ve nisbeten minik öteki organik moleküllerin yavaş yavaş biriktiğini zannedelim. Bu vaziyet hayatın başlangıcı için yeniden de yeterli değildir. Özellikle polipeptitler ve nükleik asitler başta olmak üzere makromoleküllere gereksinim vardır. İlkin ummanlarda bu polimerler “bu çorbada” bulunan yapıtaşlarından nasıl oluşturabilmişlerdir. Bu suali cevaplamak kolay değildir ve gşanımızda değişik analistler tarafından korunulan bir hayli varsayım vardır. Kimileri, denizlerdeki organik madde derişiminin, surat milyonlarca senelik bir periyot neticesinde, ehemmiyetli ölçülerde makromolekül oluşturmak üzere, kolay moleküllerin baht yapıtı bağlanmasına yetecek ölçüde olduğunu düşünmektedir. Protein enzimler olmadan, böylesi polimerizasyon tepkimelerinin olması muhtemel görülmezse dahi, bu görüşün korunucuları, yeniden de, bu zaman skalasında, ender ve ihtimali düşük vakaların beraber olabileceğine işaret etmektedirler. Ancak, öteki analistler, ilkin ummanlarda organik maddenin rasgele polimerizasyon uğru için yeterince bol olduğu fikrine katılmakta gönülsüzdürler. Bu analistler, kimyevi tepkimelerin konsantrasyon mekanizmalarına bağlı olarak süratlendiğini öne sürmüşlerdir. Böyle bir mekanizma, yapıtaşı monomerlerin kil parçacıkları gibi parçacıkların yüzeylerince absorbe edilmeleri olabilir. Öteki bir mekanizma, minik ölçülerdeki yapı taşı bileşiklerin çok seyreltik çözeltilerinin lagün ve gölcük sahillerindeki minik su çukurluklarında birikimi olabilir. Güneş ısısı, suyun çoğunu buğulaştırarak organik kimyevileri yoğunlaştırmış ve hem de polimerizasyon tepkimeleri için enerji sağlamıştır. Oluşan polimerler, sonra tekerrür gölcüklere geçmiş olmalıdır. Böyle bir süreç, gölcüklerde yavaş bir biçimde bir makromolekül kaynağı oluşturabilir. Sidney W. Fox tarafından gösterildiği gibi, hemen hemen kuru bir amino asit karışımı ısıtıldığında, özellikle fosfat varlığında, süratli bir biçimde polipeptit molekülleri birleşimlenebildiğinden, bu varsayım manalı bir varsayım olarak görülmektedir. Seçenek olarak, buğulaşma ile yoğunlaştıktan sonra gölcüklerdeki polimerizasyon tepkimeleri için gerekli enerji, ısıdan ziyade UV ışınımından gelmiş olabilir.
Periyodik polimerizasyon tepkimelerinde, birden fazla yoğunlaştırıcı mekanizma beraber rol almış olsa da, daha güç anlaşılabilecek şey, yapı taşı moleküllerinin polimerler biçiminde birleşmesidir. En azından aminoasitlerin proteinler biçiminde polimerleşmesi vaziyeti buna misaldir.
Miller ve Fox’un yapmış olduklarına eş deneylerde, farklı tahlilcilerin, ilk olarak polimerleri daha sonra da hidrolizle onların monomerlerini bulmuş olmaları afallatıcıdır.

Moleküler Yığılmalar ve İlkel Hücrelerin YaradılışıYaşamın Kökeni: Polimerler ve İlkel Hücrelerin Oluşması

Şimdi, hayatın kökeni ile ilgili modelimizde, ilkin denizlerde ya da en azından nehir ağzı ve lagünlerde, tuzlar, polipeptit ve belki nükleik asit gibi polimerleri kapsayan organik molekül karışımından oluşmuş bir “çorbanın” olduğu bir noktaya eriştik. Şimdi sorulması gereken şey, bu karışımdan canlı varlıklar’ karakterize edecek tertip etmenin nasıl ortaya çıktığıdır.
Oparin, uygun sıcaklık, iyonik kompozisyon ve pH şartlarında, makromolekül kolloyitlerinin istikrarlı süspansiyonlar koaservat damlacıkları sınan karışık üniteleri verme meylinde olduğuna işaret etmiştir. Böylesi her bir damlacık, bir su kabuğu ile hudutları tanımlanmış, büyük oranda hidrofobik bir makromolekül kümesidir. Dolayısıyla, koaservat damlacığı ile damlacığın içinde yüzdüğü akışkan arasında, bir hudut ve ara yüzey vardır. Bir anlamda yüzeydeki su moleküllerinin oluşturduğu kabuk, damlacık çevresinde bir membran oluşturur. Artık, koaservat damlacıkları, kendisini çevreleyen çözeltiden, hidrofilik olan farklı maddeleri tamamen ya da kısmen absorbe etme ve bünyelerine katma istikametinde belirgin bir meyle sahiptirler. Bazen bu seçici meyil o kadar belirgindir ki, damlacıklar, civardaki bazı maddelerin tümünü alırlar. Bu yolla koaservat damlacığı, çevresindeki akışkanın hasarına gelişir. Yeniden hidrofilik ve iyonik etkileşimlerin bir neticeyi olarak, koaservat damlacıkları, muhakkak bir manevi yapı oluşturma istikametinde güçlü bir meyle sahiptir. Bu, damla içindeki moleküllerin rasgele parçalamış olması yerine kumpaslı bir stilde yığılma meylinde olması demektir. Damlacık içine giren madde ölçüyü çoğaldıkça, dizili su molekülleri, bu kabuğunun hemen iç yüzeyinde, yüzey faal madde fosfolipidlere analog kapsayan bir membran oluşturabilir.
Bu biçimde damlacık hududunun geçirgenliği, evvelkinden daha da seçici olmaya başlar. Böylece, koaservat damlacıkları, sözcüğün bütün anlamıyla canlı olmasalar dahi, iç kimyevi yapılarını kendi etraflarından gözettiklerinden, canlı organizmalara ait bir hayli özelliği gösterirler. Gerçekten, ışık mikroskobu ya da hatta elektron mikroskobu ile bakıldığında, bu tip damlacıklar, organizmalara o kadar eştirler ki, bazen tecrübeli biyologlar dahi yanlışlıkla bakterilere benzetir ve cins olarak belirlemeye kalkışırlar.
Fox, Oparin gibi, ilk hücrelerin gelişimini sağlayan prebiyolojik sistemleri mikroskobik multimoleküler damlacıklar olarak planlamıştır. Ancak, Fox, koaservat damlacıklarından ziyade protenoyit mikrosferler protenoid microspheres olarak önermiştir. Fox’un mikrosferleri, sıcak polipeptit solüsyonları soğutulduğunda, kendiliğinden oluşan damlacıklardır. Mikrosferlerin, hipotonik bir etrafta şişmesi ve hipertonik bir etrafta büzüşmesi, manevi hareket yapabilmesi, sihrime ve karışıklığını artırabilmesi, yüzeysel olarak bir anlamda mayalarda görülen faize stilinde tomurcuklanmayı anımsayan boğumlar alana getirmesi ve bir hayli bakteride görüldüğü gibi farklı stillerde gruplanma biçiminde bir yığılma göstermeleri, bir hücreye özgü özellikler olduğu söylenebilir. Gerçekten, son zamanlarda, Fox, bu mikrosferleri güneş ışığına yakaladığında, mikrosferin membranlarına karşı, hemen tüm canlı hücrelerde görülenden değişik olmayan, elektriksel bir potansiyel geliştiğini bulmuştur.
Yaşamın Kökeni: Polimerler ve İlkel Hücrelerin OluşmasıHer iki damlacık -karışık koaservat ya da protenoyit mikrosfer yapısal olarak organize olduklarından ve dış civardan kesin olarak ufaladıklarından, damlacığın içinde alana gelen kimyevi tepkimeler, sadece civarın şartlarına bağlı olmayacak, aynı zamanda damlacığın kendi içindeki organizasyonuna da bağlı olacaktır. Farklı maddeler, damlacık içinde daha yoğun olarak yer alabileceğinden dolayı, bu maddelerin kimyevi tepkimelerde yer alma ihtimali çoğalır ve damlacık içindeki organizasyondan dolayı, alana gelen her tepkime, maddeler dış etrafta hür olarak bulunduklarından çok daha değişik biçimlerde bulunacaklarından, bir miktarda öteki tepkimeleri de etkileyeceklerdir. Ayrıca, hem metalik bileşikler gibi inorganik maddelerin hem de protein gibi organik bileşiklerin katalitik etkinliği, moleküllerin damlacık içindeki kumpaslı uzaysal dizilimleri ile çoğaldırılır. Kısaca, damlacık içindeki özel şartlar, damlacık içinde alana gelen tepkimeler üzerinde seçici ve tertip edici bir tesir gösterecektir.
İlkin dünyanın denizlerinde, oldukça fazla rakamda bu tip değişik prebiyolojik sistem oluşmuş olabilir. Büyük bir ihtimalle bunların çoğu uzun vakit yaşayamayacak kadar tereddüt olmuş olsa dahi, bazı protenoyit mikrosferler laboratuvar şartlarında altı seneden daha fazla bir vakit kararlı kalmıştır. Bu vakit, kimyevi tepkimelerin oluşması, bir hayli “döllük” gelişmenin ve tomurcuklanmanın olması ve natürel seçilimin işlemesi için oldukça uzun bir zamandır. Bazı damlacıkların seçim edilir muhakkak madde kombinasyonları, özellikle katalitik etkinliği olan kompleksler kapsıyor olmaları damlacık içinde oluşan tepkimeler arasında, beklenmedik harmonik etkileşimleri geliştirmiş olabilir. Böylesi damlacıkların büyüklükleri çoğalacağından, özellikle, daha sonra gerçek damlacığın kompozisyonuna ve özelliklerine sahip, daha minik damlacıklar verecek fiziksel parçalanmalar için daha galibiyetli olacaklardır. Bu damlacıklar, tekerrür tekerrür gelişmiş ve bölünmüşlerdir.
Bileşenleri abiyotik şartlarda birleşimlenebilse ve bazı prebiyontların içine girebilse de, bu ilkel faize, başlangıçta nükleik asitlerin teftişinde gerçekleşmemiş olabilir. Bu senaryodan sonraki temel adım, organik katalizörlerin işe karışması ve bunların gelecek “döner” için kopya edilme marifetlerinin gelişme düzeyidir. İntronları uzaklaştıran Ribo Nükleik Asit temelli enzimlerin -ribozimlerin- bulunuşu, köken olarak Ribo Nükleik Asit’nın hem enzim hem de genetik kütüphane harekâtlarının her ikisin birden yapabileceği tezine yol açmıştır. Gerçekten kendini yavaş olarak replike eden sentetik bir ribozim oluşturulmuş ve natürel olarak öğrenilen intron bağlayıcı üç Ribo Nükleik Asit’nın bir alt üniteyi de kendi kopyasını oluşturabilme becerisindedir. Kimyevi yaklaşım, büyük bir ihtimalle ilk katalizör/gen kombinasyonlarının sadece Ribo Nükleik Asit analogları olabileceğini göstermektedir. Bütün Ribo Nükleik Asit temelli bir sistem, ikinci kere, kendisinden daha az yeterli bir atasının yerine geçebilir. Yoğun natürel seçilim, daha az bereketli replikasyonları ve metabolik hakimiyet sistemlerini elemek istikametinde işleyecek ve yüksek değişinim süratine sahip olan bu ilkel formlar arasından, tamir kabiliyetleri olan sistemleri seçecektir.
Sonraki adım ve teorisiyenler için en güç olan adım translasyonun evrimidir. Enzim ve yapısal elementler olarak, Ribo Nükleik Asit’dan ziyade proteinlerin kullanılmasının canlı sistemlere seçici bir avantaj kazandırması sarihçe bilinse bile, transkripsiyon ve translasyon süreçleri arasında görülen boşluk çok büyük görünmektedir. Nükleik asitlerdeki nükleotit dizileri ile, proteinlerdeki amino asit dizileri arasındaki korelasyonun nasıl ortaya çıktığının bir gizem olması gibi, transkripsiyon ile translasyon arasındaki korelasyon da bir gizemdir. Ancak, takribî bir hipotezi verecek bazı teklifler vardır. İlki, şimdiye kadar aşinayı kadarıyla, genetik kodun hemen hemen evrensel olmasıdır. Çok ender gidişatlar hariç, mikroorganizmalardan insana kadar tüm organizmalarda kodonlar aynı amino asitleri şifrelerler. Bu vaziyet, genetik kodun yalnız bir kere ve rastgele ortaya çıkmış olduğu ve bilgi akışının kesilmesine neden olacağından, metamorfozların organizmalar için öldürücü olacağı anlamına gelebilir. Öteki taraftan, hücresel var oluş yarıyılının tümünde, kodonlarda çok az varyasyonun oluşmuş olduğu, hangi kodunun hangi amino asitlere gittiğinin tamamen rastgele olduğu zorlaması ile çelişebilir. Misalin, genetik kod lügatine dikkatli olarak bakıldığında, U`nun ikinci harf olduğu tüm kadonların hidrofobik amino asitleri kodladığı ve elektriksel yükü olan 5 beş amino asidi kodlayan kodonlarda ortadaki harfi bir pürin A ya da G olan kodonlar olduğu görülür. Kısaca, bazı kimyevi sistemler, kodon ve amino asit eşleşmelerinin temelini oluşturmaktadır. Bu kimyevi sistemler için yapılan açıklamada, -eğer kimyevi bir anlama sahip ise ki öğrenilmiyor- tahmin, kademeli olarak evvelki servete ilave edileceğinden, hem faize süreci sırasında daha doğru duplikasyonları, hem de damlacıklar içinde alana gelen kimyevi tepkimeler üzerinde daha kesin bir hakimiyeti muhtemel kıldığı zannedilmektedir.
Yaşamın Kökeni: Polimerler ve İlkel Hücrelerin OluşmasıSonraki adım, özellikle seçim edilen kaliteleri taşıyan canlı öncüllerinin prebiyontların minik bir yüzdesinin yavaş yavaş ilk ilkel hücrelere gelişmesi olmuş olmalıdır. “Cansız” prebiyontlardan “canlı” hücrelere ani bir geçişin olmadığının hemen hemen kesin olduğuna dikkat edin. Olağanda hayata atıf ettiğimiz bu özellikler, kademeli olarak kazanılmıştır. Bu düzeyde, canlı ve cansız arasındaki hudut sevinci meçhul bir huduttur.
Yukarıyada verilmiş hadise dizeler, tüm biyologlarca kabul edilmemektedir. Kimileri, ilk canlının nükleik asit gibi kendi kendini replike eden öncüller üryan gen olmasının daha mümkün olduğunu düşünürler. Bu vaziyette ilk hücre, bu makromoleküllerin çevresinde öteki maddelerin yavaş yavaş birikmesi ile bir kabuğun oluşması neticeyi ortaya çıkmış olacaktır. Başka bir deyişle, hücrenin genezisi ilk ortaya çıkışı ile ilgili ilk model, evvel oldukça ilkel ve gerçek anlamdaki üremeden değişik bir faize maharetine sahip prebiyontların ortaya çıktığını ve sonra yavaş yavaş bir genetik hakimiyet sisteminin geliştiğini korunur. Fakat bu ikinci model evvel hakimiyet sisteminin ortaya çıktığını ve daha sonra bunun çevresinde bir sitoplazma ve çeperin geliştiği öne devam ettir.
Öteki bir senaryo hayatın kil partikülleri yüzeyi üzerinde geliştiğini varsayar. Kil, muhakkak molekülleri absorbe etme ve cılız olarak tepkimeleri katalizleme maharetine sahiptir. Daha sonra seçilim en bereketli kimyevi özellikli kimyevi partikülleri seçim edecektir.
Nasıl ortaya çıkmış olursa olsun, canlı hücrelerin bu ilkel öncülleri, kendi etraflarındaki kimyevi maddeleri gıda olarak absorbe etmiş ve aynı zamanda bu kimyevileri replikasyon için gerekli maddelere çevirmeye başlamışlardır. Bunlar “beslenme” ve “faize” becerisinde olan varlıklar olduklarından, artık canlıları belirleyen kriterlerin en azından kimilerine uymaya başlamışlardır.

ZİYARETÇİ YORUMLARI

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu aşağıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.

BİR YORUM YAZ