Boronlu Şekerin Canlılığın Doğuşuna Yardımcı Olmuş Olası Kimyasal Döngüsü Bulundu

Avustralya’daki Yeni Güney Galler Üniversitesi’nden astrobiyologlar ve kimyacılar, eski riboz şekerinin karamelize olmasını engelleyebilecek bir element ortaya çıkardı: metaloit boron. Araştırmacılara göre bu süreçte boronun kullanılabilirliğini korumada riboz da kendisine yardımcı oldu.

Bu bulgu, Bennu gibi uzay kayalarının şeker gibi yaşam dostu malzemeleri patlayıcı biçimde taşıyarak erken Dünya’ya ulaştırdığı fikriyle bağlantılı. Riboz, biyolojik açıdan kritik bir şeker olup, bazı türlerinin dünyevi süreçler başlamadan önce uzaydan gelmiş olması muhtemel.

“RNA’nın harfi olan riboz, ribonükleik asidin fiziksel olarak omurgasını oluşturur; DNA‘da ise modifiye bir sürümü iskelet yapısını sağlar.” DNA daha ünlü olsa da hücre çekirdeğinde güvenli biçimde kalırken, tek zincirli RNA genetik veriyi paylaşmak, protein yapmak ve gen aktivitesini düzenlemek için “iş yerlerine” gider.

Ribozun kırılgan olması sorunu burada ortaya çıkıyor. Masa şekerine benzer şekilde ısı ve diğer etkenler onu karamelize ediyor; bu da lezzetli bir şey değil, katran gibi bir kahverengi çöp oluşturuyor.

Bu durum, kimyanın biyolojiye dönüştüğü ve canlılığın çamurdan doğduğu nasıl açıklanır sorusuna yanıt arayan jeokimyasal bulmaca için potansiyel bir kırılma noktası olabilir. Scientific Reports dergisinde yayımlanan yeni çalışmaya göre araştırmacılar, bu gizemi çözmeye yönelik önemli bir adım attıklarını belirtiyor.

Araştırmacılar, boronun riboz ve boron bileşenleri karşılaştığında kompleksler oluşturduğunu açıklıyor. Ancak

boronun kullanılabilirliği de kırılgan; kalsiyum gibi öğeler onu sudan çekip kayalara hapsederek gelişmekte olan canlılar için işlevsiz hale getirebiliyor.

Bu nedenle araştırmacılar, son iki dekette çeşitli riboz-boron etkileşimi senaryolarını incelediklerini ancak bu çalışmaların “belirli yöntemleri nedeniyle gerçekçi erken Dünya ortamlarını yansıtmayabileceğini” not.

Araştırmacılar, standart laboratuvar kalites boraksın yanı sıra doğal dünyaya ait boron içeren yaygın mineralleri—sodyum, kalsiyum ya da her ikisini de içeren kernit, kolanit ve uklesiti—kullandılar. Amaçları, mineralin türüne göre boronun suda ne kadar çözündüğünü test etmekti.

Bunu hem ribozlu hem de bez riboz olarak yaptılar; ilk koşul kontrol görevi gördü. Sonuç olarak kalsiyumla olan etkileşimi riboz kritik bir biçimde değiştirdi.

Kalsiyum boronu çözülmeye direnen kayalarda hapsederken, buna riboz eklemek kimyasal bir “aşk üçgeni” oluşturuyordu. Riboz, araştırmacıların kullandığı dört mineralin hepsinde boronu kaya hapishanesinden suda çekmeye yardımcı oldu—özellikle de kalsiyum içerenlerde.

Takım daha sonra bu deneyi tekrarladı; Hint’in Ladakh bölgesindeki Puga jeotermal sisteminden toplanmış yüksek irtifalı bir “gözenekli buharlaşma kabuğu” parçasını erken Dünya analojisi olarak kullandı. Bu maddeyi suda erittiğinde, riboz olmadan belirli miktarda boron salındı; sonra riboz eklediklerinde sudan salınan boron miktarı yaklaşık %60 arttı.

Araştırmacılar ayrıca bozulmuş ribozun boron çözünürlüğünü iyileştirip iyileştiremeyeceğini de inceledi. Isı ve alkalilikle ya da kimyasal olarak “karamelize ettikten” sonra çözeltilerdeki çözünmüş boron miktarında ancak hafif bir artış buldular.

Kolanitten gelen çözünmiş boron konsantrasyonu karamelize riboz eklenince %50 artsa da, bu taze ribozun aynı mineral için sağladığından (yaklaşık 3.5 kat daha fazla boron) çok daha küçük bir artıştı; bu da taze ribozun en iyi olduğunu gösteriyor.

Son olarak araştırmacılar sukroz ve glüköz de benzer biçimde test etti; bunların boron çözünürlüğünü iyileştirse de riboz kadar yapamadığını buldular. Bunun olası nedeni, ribozun moleküler geometrisinin boronla kararlı kompleksler oluşturmak için özellikle uygun olmasıdır.

Araştırmacılar aşağıdaki döngüyü öne sürüyor: Riboz boronu çeker ve korur; boron da ribozu korur. Böylece daha fazla riboz daha fazla çözünmüş borona, bu da daha fazla ribozun hayatta kalmasına yardımcı olarak RNA Dünyası Hipotezi’nin sahneye hazırlanmasını sağlıyor.

Ancak çalışma ilginç bir nüansı da ortaya koyuyor: boron bileşenleri çift uçlu kılımlardır. Mevcut ribozu stabilize edebilirler, ancak fazla miktarda ribozun ilk başta oluşmasını engelleyebiliyorlar.

Bu bağlamda kalsiyum birden kahramana dönüşen kötü karaktere dönüyor: Boron seviyelerini düşük tutarak ribozun oluşmasına izin verebiliyor; ardından söz konusu döngü muhtemelen devreye giriyor.

Son olarak, sıcak su sistemlerinde yaygın olabilecek pH değişimleri ribozun borondan ayrılmasına yardımcı olmuş olabilir; böylece riboz tekrar biz dahil olmak üzere diğer reaksiyonlara girebiliyor.

Bu çalışma, doğal mineral örneklerinin kullanmanın değerini gösteriyor; saf ve sentetik malzemeler kontrolü sürdürmek ve deney karmaşıklığını azaltmaya yardımcı olsa da.

Sonuç olarak hepimizin yıldız tozundan geldiğine dair Carl Sagan’ın sözüne—özgününde uzay şekerine—tam (ya da yarı) bir döngü tamamlıyoruz. Şekerin sakinleştirici tatlılığına olan eğilimimiz birçok sağlık etkisi getirse de, belki de bizi var eden ve bunu moderasyon içinde keyifle deneyimlememize yardımcı olan fiziksel kaldırağı da sağlamıştır.

Araştırma yayımlanmıştır. Bu makale Rebecca Dyer tarafından doğrulandı ve Rebecca Dyer tarafından düzenlendi. Sürecimize özen duyuyoruz ancak yalnızca insanız; bir hata fark ederseniz lütfen bize bildirin.