Canlılığın cansız kimyasal kümelerinden nasıl meydana geldiği hala bir gizemdir. Prebiyotik Dünya’da hangi kimyasalların var olduğundan asla emin olamasak da, bugün sahip olduğumuz biyomolekülleri inceleyerek bize üç milyar yıl önce neler olduğuna dair ipuçları verebiliriz.
Şimdi bilim adamları, yaşamın başlamış olabileceği bir yolu göstermek için bu biyomoleküllerin bir setini kullandılar. Bugün canlı hücrelerde var olan bu moleküler makinelerin kendi başlarına pek bir şey yapmadığını keşfettiler. Ancak hücre zarının ilkel bir versiyonunu oluşturan yağlı kimyasalları ekledikleri anda, kimyasalları oldukça spesifik bir şekilde tepkimeye girecek kadar yakınlaştırdı.
Bu kendi kendine örgütlenme biçimi dikkat çekicidir ve bunun nasıl gerçekleştiğini anlamak, dünyadaki yaşamın ve belki de diğer gezegenlerde nasıl oluşabileceğini anlamanın anahtarı olabilir.
1987 Nobel Kimya Ödülü, karmaşık moleküllerin çok hassas işlevleri nasıl gerçekleştirebildiğini gösterdikleri için kimyagerlere verildi. Bu moleküllerin davranışlarından birine, üzerlerine etki eden birçok kuvvet nedeniyle farklı kimyasalların bir araya geldiği ve daha karmaşık görevleri yerine getirebilen moleküler bir makine haline geldiği kendi kendine organizasyon denir. Her canlı hücre bu moleküler makinelerle doludur.
Roma Tre Üniversitesi’nden Pasquale Stano ve meslektaşları, bu bilgiyi yaşamın kökenlerini araştırmak için kullanmakla ilgilendiler. İşleri kolaylaştırmak için protein üreten bir düzenek seçtiler. Bu düzenek, konfokal bir mikroskop altında gözlemlenebilen özel bir yeşil floresan proteini (GFP) üretmek üzere programlanmış DNA da dahil olmak üzere 83 farklı molekülden oluşur.
Birleşim, yalnızca molekülleri birbiriyle reaksiyona girecek kadar birbirine yakın olduğunda protein üretebilir. Montaj suyla seyreltildiğinde artık tepki veremezler. Canlı hücrelerin içlerinin çok kalabalık, yoğun yerler olmasının bir nedeni de budur: yaşamın kimyasının çalışmasına izin vermek.
Bu moleküler kalabalıklığı yeniden yaratmak için Stano, seyreltik çözeltiye POPC adlı bir kimyasal ekledi. POPC gibi yağ molekülleri su ile karışmaz ve suya konulduğunda otomatik olarak lipozomlar oluştururlar. Bunlar, canlı hücrelerin zarlarına çok benzer bir yapıya sahiptir ve hücrelerin evrimini incelemek için yaygın olarak kullanılır.
Stano, Angewandte Chemie dergisinde , bu lipozomların çoğunun, düzeneğin bazı moleküllerini hapsettiğini bildiriyor. Ancak dikkat çekici bir şekilde, bu tür her 1000 lipozomdan beşi, bir protein üretmek için gereken 83 molekülün tamamına sahipti. Bu lipozomlar büyük miktarda GFP üretti ve mikroskop altında yeşil renkte parladı.
Bilgisayar hesaplamaları, tesadüfen bile, 1000’deki beş lipozomun, düzeneğin 83 molekülünün tümünü hapsetmiş olamayacağını ortaya koyuyor. Böyle bir lipozomun bile oluşması için hesaplanmış olasılıkları esasen sıfırdır. Bu tür lipozomların oluşması ve GFP’nin üretilmesi, oldukça benzersiz bir şeyin gerçekleştiği anlamına geliyor.
Stano ve meslektaşları bunun neden olduğunu henüz anlamış değiller. Henüz daha iyi bir istatistiksel modelin açıklayacağı rastgele bir süreç olabilir. Bu belirli moleküller, zaten oldukça gelişmiş oldukları için bu tür kendi kendine örgütlenmeye uygun olabilir. Bir sonraki önemli adım, benzer, ancak daha az karmaşık moleküllerin de bu başarıya sahip olup olmadığını görmektir.
Sınırlamalardan bağımsız olarak, Stano’nun deneyi ilk kez moleküler makinelerin basit hücrelere kendiliğinden birleştirilmesinin kaçınılmaz bir fiziksel süreç olabileceğini göstermiştir. Bu kendiliğinden bir araya gelmenin tam olarak nasıl gerçekleştiğini bulmak, yaşamın nasıl oluştuğunu anlamak için büyük bir adım atmak anlamına gelecektir.,