Dünyada yaşam nasıl başladı? Yaşam Dünya'da gerçekte nasıl başladı?

Dünyada yaşamın nasıl başladığını merak etmeyecek birini bulmak zor. Bu konuda İncil'den Darwin'e, bilim adamlarının son buluşları doğrultusunda sürekli değişime uğrayan modern evrim teorisine kadar pek çok fikir vardır.

Doğal olarak herkes dinozorları duymuş, onları filmlerde ve müzelerde görmüştür ve çok az kişi onların tarihsel varlığına karşı çıkar.

Her ne kadar 1842 yılına kadar insanlık, gezegenin farklı yerlerinde bulunan dev hayvanların kemiklerinin aynı türe ait olduğunun farkına bile varmadı, onlara "ejderha" adını verdi veya kalıntıları Truva Savaşı'nda savaşan titanlara atfetti. Verileri karşılaştıran ve garip kalıntılara isim veren bilim adamlarının görüşleri alındı: dinozorlar. Ve bugün, milyonlarca yıl önce nesli tükenen bu devasa kertenkelelerin neye benzediğini çok iyi biliyoruz, pek çok türü tanımlandı ve bunların kim olduğunu her çocuk biliyor.

Bu dev sürüngenlerin günümüzden 225-250 milyon yıl önce Dünya'da ortaya çıkması ve kronolojimizden yaklaşık 66 milyon yıl önce tamamen neslinin tükenmesi, bilimin ayrıntılarıyla ilgilenmeyen sıradan insanların çoğunluğunu şaşırtmıyor. Doğal olarak, tür olarak kökenleri 83 milyon yıl öncesine dayanan ve o zamandan bu yana hayatta kalmayı başaran dinozor bağlantılı timsahları da hatırlıyoruz. Ancak tüm bu sayılar nadiren zihnimizde bir ölçekte ilişkilendirilir.

İnsanlık kaç yaşında?

Bilim adamlarının sadece 200 bin yıl olarak tahmin ettiği modern tür olan Homo Sapiens'in (homo sapiens anlamına gelir) yaşını pek kimse bilmiyor. Yani insanlığın bir tür olarak yaşı, dinozorların ait olduğu sürüngenler sınıfının yaşından 1250 kat daha azdır.

Yaşamın gezegenimizde başlangıçta nasıl ortaya çıktığını anlamak istiyorsak, bu verileri bilince sığdırmak ve düzenlemek gerekir. Peki bugün bu hayatı anlamaya çalışan insanlar nereden geliyor?

Bugün bilim adamlarının gizli materyalleri halkın erişimine açıldı. Son yıllarda evrim teorisini yeniden yazan ve gezegenimizde yaşamın nasıl başladığına ışık tutan deneylerin şok edici hikayesi, onlarca yıldır yerleşik olan dogmaları yerle bir etti. Genellikle yalnızca dar bir "inisiyeler" çevresinin erişebildiği genetiğin sırları, Darwin'in varsayımına açık bir yanıt verdi.

Homo Sapiens (makul insan) türü yalnızca 200 bin yaşındadır. Ve gezegenimiz 4,5 milyar!

Gizli materyaller

Sadece birkaç yüzyıl önce bu tür fikirler, tehlikede idam anlamına gelebilirdi. Giordano Bruno, 400 yıldan biraz daha uzun bir süre önce, 1600 yılının Şubat ayında sapkınlık nedeniyle yakıldı. Ancak bugün cesur öncülerin yeraltı araştırmaları kamuoyunun bilgisi haline geldi.

50 yıl önce bile babalar cehaletten dolayı sıklıkla başka erkeklerin çocuklarını yetiştiriyorlardı; hatta annenin kendisi bile her zaman gerçeği bilmiyordu. Günümüzde babalığın tespiti rutin bir analizdir. Her birimiz bir DNA testi isteyebilir ve atalarının kim olduğunu, damarlarında kimin kanı aktığını öğrenebiliriz. Nesillerin izi sonsuza kadar genetik koda kazınmıştır.

İnsanoğlunun zihnini meşgul eden en yakıcı sorunun cevabını içeren kod budur: Hayat nasıl başladı?

Bilim adamlarının gizli dosyaları, tek doğru cevabı bulma arayışının öyküsünü ortaya koyuyor. Bu, modern bilimin en büyük keşiflerini kapsayan azim, azim ve şaşırtıcı yaratıcılığın hikayesidir.

Yaşamın nasıl başladığını anlama arayışında insanlar, gezegenin en uzak köşelerini keşfetmeye koyuldular. Bu arayış sırasında bazı bilim insanları deneyleri nedeniyle "canavar" olarak etiketlenirken, bazıları da deneylerini totaliter bir rejimin yakın denetimi altında yürütmek zorunda kaldı.

Dünya'da yaşam nasıl başladı?

Bu belki de mevcut soruların en zorudur. Binlerce yıl boyunca insanların büyük çoğunluğu bunu tek bir tezle açıkladı: "Hayat tanrılar tarafından yaratıldı." Diğer açıklamalar kesinlikle düşünülemezdi. Ancak zamanla durum değişti. BBC için Michael Marshall, geçen yüzyıl boyunca bilim adamlarının gezegendeki ilk yaşamın tam olarak nasıl ortaya çıktığını çözmeye çalıştıklarını yazıyor.

Yaşamın kökenlerini araştıran modern bilim adamlarının çoğu, doğru yönde ilerlediklerinden emindir ve yürütülen deneyler yalnızca onların güvenini pekiştirmektedir. Newton'un genetik konusundaki keşifleri bilgi kitabını ilk sayfasından son sayfasına kadar yeniden yazıyor.

• Kısa bir süre önce bilim insanları, yaklaşık 540 milyon yıl önce gezegende yaşayan en eski insan atasını keşfetti. Araştırmacılar, tüm omurgalıların bu "diş torbasından" kaynaklandığına inanıyor. Ortak atanın boyutu yalnızca bir milimetreydi.
• Modern araştırmacılar, DNA'da temel değişikliklerle ilk yarı sentetik organizmayı bile yaratmayı başardılar. Zaten yeni proteinlerin sentezine, yani tamamen yapay yaşama çok yaklaştık. Sadece birkaç yüzyıl içinde insanlık, yeni tür canlı organizmaların yaratılmasında ustalaşmayı başardı.
• Sadece yeni organizmalar yaratmakla kalmıyoruz, aynı zamanda mevcut olanları da güvenle düzenliyoruz. Bilim insanları, hücresel araçları kullanarak bir DNA zincirini düzenlemelerine olanak tanıyan bir “yazılım” bile yarattılar. Bu arada araştırmacılar, DNA'nın yalnızca %1'inin genetik bilgi taşıdığını söylüyor. Geri kalan %99 ne için gerekli?
• DNA o kadar çok yönlüdür ki bilgiyi bir sabit disk gibi saklayabilir. Zaten DNA üzerine bir film kaydetmişlerdi ve tıpkı bir disketten dosya aldıkları gibi, bilgiyi sorunsuz bir şekilde geri indirebildiler.

Kendinizi eğitimli ve modern bir insan olarak görüyor musunuz? O zaman şunu bilmelisiniz.

DNA'nın keşfi 1869 yılına dayansa da bu bilginin adli bilimlerde ilk kez kullanılması 1986 yılına kadar mümkün olmamıştır.

İşte Dünya'daki yaşamın kökeninin hikayesi

Hayat eskidir. Dinozorlar soyu tükenmiş canlılar arasında belki de en ünlüsüdür, fakat aynı zamanda sadece 250 milyon yıl önce ortaya çıkmışlardır. Gezegendeki ilk yaşam çok daha önce ortaya çıktı.

En eski fosillerin yaklaşık 3,5 milyar yıllık olduğu tahmin ediliyor. Yani ilk dinozorlardan 14 kat daha yaşlılar!

Ancak bu sınır değildir. Örneğin Ağustos 2016'da 3,7 milyar yıllık bakteri fosili bulundu. Bu dinozorlardan 15 bin kat daha yaşlı!

Dünyanın kendisi bu bakterilerden çok daha yaşlı değil; gezegenimiz nihayet yaklaşık 4,5 milyar yıl önce oluştu. Yani, Dünya'daki ilk yaşam oldukça "hızlı bir şekilde" ortaya çıktı; yaklaşık 800 milyon yıl sonra gezegende bakteriler vardı - bilim adamlarına göre, zamanla daha karmaşık hale gelmeyi başaran ve ilk önce basit organizmalara yol açan canlı organizmalar. okyanusa ve sonunda uçlara ve insan ırkının kendisine.

Kanada'dan yakın zamanda yayınlanan bir rapor bu verileri doğruluyor: En eski bakterilerin 3.770 ile 4.300 milyar yıl arasında olduğu tahmin ediliyor. Yani, gezegenimizdeki yaşam, büyük olasılıkla, oluşumundan "yaklaşık" 200 milyon yıl sonra ortaya çıktı. Bulunan mikroorganizmalar demir üzerinde yaşıyordu. Kalıntıları kuvars kayalarında bulundu.

Hayatın Dünya'da ortaya çıktığını varsayarsak - ki bu da henüz başka kozmik cisimlerde, başka gezegenlerde veya uzaydan getirilen meteor parçalarında bulamadık göz önüne alındığında mantıklı geliyor - o zaman bunun o zaman diliminde gerçekleşmiş olması gerekirdi. Bu, gezegenin nihayet oluştuğu zaman ile bugün bulunan fosillerin tarihi arasındaki milyar yılı kapsıyor.

Dolayısıyla, bizi ilgilendiren zaman dilimini son araştırmalara dayanarak daralttığımızda, Dünya'daki ilk yaşamın tam olarak nasıl bir şey olduğunu varsayabiliriz.

Bilim insanları, kazılar sırasında bulunan iskeletleri kullanarak tarih öncesi devlerin görünümünü yeniden yarattılar.

Her canlı organizma hücrelerden oluşur (ve siz de öyle)

19. yüzyılda biyologlar, tüm canlı organizmaların "hücrelerden", yani çeşitli şekil ve boyutlardaki küçük organik madde yığınlarından oluştuğunu keşfettiler.

Hücreler ilk olarak 17. yüzyılda, nispeten güçlü mikroskopların icadıyla eş zamanlı olarak keşfedildi, ancak yalnızca bir buçuk yüzyıl sonra bilim adamları ortak bir sonuca vardı: Hücreler gezegendeki tüm yaşamın temelidir.

Tabii ki, görünüş olarak bir insan ne balığa ne de dinozorlara benzemiyor, ancak insanların hayvanlar dünyasının temsilcileriyle neredeyse aynı hücrelerden oluştuğundan emin olmak için sadece mikroskoba bakmanız gerekiyor. Üstelik bitki ve mantarların temelinde de aynı hücreler bulunur.

Siz de dahil olmak üzere tüm organizmalar hücrelerden yapılmıştır.

En çok sayıdaki yaşam formu tek hücreli bakterilerdir.

Bugün, her biri yalnızca tek bir hücreden oluşan, çok sayıda yaşam biçimine güvenle mikroorganizma denilebilir.

Bu tür yaşamın en meşhur türü dünyanın her yerinde yaşayan bakterilerdir.

Nisan 2016'da bilim adamları "hayat ağacının" güncellenmiş bir versiyonunu sundular: her canlı organizma türü için bir tür aile ağacı. Bu ağacın "dallarının" büyük çoğunluğu bakteriler tarafından işgal edilmiştir. Üstelik ağacın şekli, Dünya'daki tüm yaşamın atasının bir bakteri olduğunu akla getiriyor. Başka bir deyişle, canlı organizmaların tüm çeşitliliği (siz de dahil) tek bir bakteriden gelmiştir.

Böylece yaşamın kökeni sorununa daha doğru yaklaşabiliriz. Bu ilk hücreyi yeniden yaratmak için, 3,5 milyar yıldan fazla bir süre önce gezegende hüküm süren koşulları mümkün olduğunca doğru bir şekilde yeniden yaratmak gerekiyor.

Peki ne kadar zor?

Tek hücreli bakteriler Dünya'daki en yaygın yaşam biçimidir.

Deneylerin başlangıcı

Yüzyıllar boyunca “yaşam nerede başladı?” sorusu neredeyse hiçbir zaman ciddi bir şekilde sormadı. Sonuçta, en başta da hatırladığımız gibi, cevap biliniyordu: Yaşam, Yaratıcı tarafından yaratılmıştı.

19. yüzyıla kadar çoğu insan "canlılık"a inanıyordu. Bu doktrin, tüm canlıların kendilerini cansız nesnelerden ayıran özel, doğaüstü bir güçle donatıldığı fikrine dayanmaktadır.

Vitalizmin fikirleri sıklıkla dini önermelerle örtüşüyordu. Kutsal Kitap, Tanrı'nın ilk insanları canlandırmak için "hayat nefesini" kullandığını ve ölümsüz canın canlılığın tezahürlerinden biri olduğunu söyler.

Ama bir sorun var. Vitalizmin fikirleri temelde yanlıştır.

19. yüzyılın başlarında bilim insanları, yalnızca canlılarda bulunan çeşitli maddeleri keşfettiler. Bu maddelerden biri de idrarın içerdiği üreydi ve 1799 yılında elde edildi.

Ancak bu keşif vitalizm kavramıyla çelişmiyordu. Üre yalnızca canlı organizmalarda ortaya çıktı, dolayısıyla belki de onları benzersiz kılan özel bir hayati enerjiyle donatılmışlardı.

Vitalizmin ölümü

Ancak 1828 yılında Alman kimyager Friedrich Wöhler, canlılarla hiçbir ilgisi olmayan inorganik bir bileşik olan amonyum siyanattan üre sentezlemeyi başardı. Diğer bilim adamları deneyini tekrarlayabildiler ve kısa sürede tüm organik bileşiklerin daha basit olanlardan, inorganik olanlardan elde edilebileceği anlaşıldı.

Bu, bilimsel bir kavram olarak vitalizmin sonunu işaret ediyordu.

Ancak insanların inançlarından kurtulmaları oldukça zordu. Canlılara özgü olan organik bileşiklerin aslında hiçbir özel yanının olmaması, birçokları için hayattan büyü unsurunu alıp götürmüş, insanları ilahi yaratıklardan adeta makinelere dönüştürmüş gibi görünmektedir. Elbette bu İncil'e çok aykırıydı.

Hatta bazı bilim insanları vitalizm uğruna mücadele etmeye devam etti. 1913'te İngiliz biyokimyacı Benjamin Moore, özünde aynı vitalizm olan, ancak farklı bir kılıfla "biyotik enerji" teorisini tutkuyla savundu. Vitalizm fikri duygusal düzeyde insan ruhunda oldukça güçlü kökler bulmuştur.

Bugün yansımaları en beklenmedik yerlerde bulunabilir. Örneğin, bir karakterin "yaşam enerjisinin" yeniden doldurulabileceği veya boşaltılabileceği bir dizi bilim kurgu öyküsünü ele alalım. Doctor Who'daki Zaman Lordlarının kullandığı "yenilenme enerjisini" düşünün. Bu enerji sona erdiğinde yeniden doldurulabilir. Fikir fütürist gibi görünse de aslında eski moda teorilerin bir yansıması.

Böylece, 1828'den sonra, bilim adamlarının sonunda yaşamın kökenine ilişkin yeni bir açıklama aramak için ikna edici nedenleri vardı; bu sefer ilahi müdahale hakkındaki spekülasyonları bir kenara bıraktılar.

Ama aramaya başlamadılar. Görünüşe göre araştırma konusu kendi kendine ortaya çıktı, ancak aslında yaşamın kökeninin gizemine birkaç on yıl daha yaklaşılmadı. Belki de herkes hâlâ yaşamsalcılığa devam edemeyecek kadar bağlıydı.

Kimyager Friedrich Wöhler, inorganik maddelerden organik bir bileşik olan üreyi sentezlemeyi başardı.

Darwin ve evrim teorisi

19. yüzyılda biyolojik araştırmalardaki en büyük atılım, Charles Darwin'in geliştirdiği ve diğer bilim adamlarının da devam ettirdiği evrim teorisiydi.

Darwin'in 1859 tarihli Türlerin Kökeni adlı eserinde özetlenen teorisi, hayvanlar alemindeki tüm çeşitliliğin nasıl tek bir atadan ortaya çıktığını açıklıyordu.

Darwin, Allah'ın her canlı türünü ayrı ayrı yaratmadığını, tüm bu türlerin milyonlarca yıl önce ortaya çıkan ve son evrensel ortak ata olarak da adlandırılan ilkel bir organizmadan türediklerini savundu.

Bu fikrin son derece tartışmalı olduğu ortaya çıktı, çünkü yine İncil'deki önermeleri çürütüyordu. Darwin'in teorisi, özellikle gücenmiş Hıristiyanlar tarafından şiddetle eleştirildi.

Ancak evrim teorisi ilk organizmanın nasıl ortaya çıktığına dair tek bir kelime bile söylemiyordu.

İlk yaşam nasıl ortaya çıktı?

Darwin bunun temel bir soru olduğunu anlamıştı, ancak (belki de din adamlarıyla başka bir çatışmaya girmek istemeyerek) bu konuyu yalnızca 1871 tarihli bir mektupta gündeme getirdi. Mektubun duygusal tonu, bilim adamının bu konunun derin öneminin farkında olduğunu gösteriyordu:

“...Ama eğer şimdi [ah, ne büyük bir eğer!] Gerekli tüm amonyum ve fosfor tuzlarını içeren ve ışığa, ısıya, elektriğe vb. erişilebilen ılık bir su kütlesinde, kimyasal olarak giderek daha karmaşık dönüşümler gerçekleştirebilen bir protein oluştu ... "

Başka bir deyişle: Basit organik bileşiklerle dolu ve güneşin altında bulunan küçük bir su kütlesi hayal edin. Bileşiklerden bazıları etkileşime girerek proteinler gibi daha karmaşık maddeler oluşturabilir ve bu maddeler de etkileşime girip gelişebilir.

Fikir oldukça yüzeyseldi. Ancak yine de yaşamın kökenine ilişkin ilk hipotezlerin temelini oluşturdu.

Darwin sadece evrim teorisini oluşturmakla kalmamış, aynı zamanda yaşamın gerekli inorganik bileşiklerle doymuş ılık sudan kaynaklandığını da ileri sürmüştür.

Alexander Oparin'in devrimci fikirleri

Ve bu yöndeki ilk adımlar hiç de beklediğiniz yerde atılmadı. Düşünce özgürlüğünü ima eden bu tür bir araştırmanın örneğin İngiltere'de ya da ABD'de yapılması gerektiğini düşünebilirsiniz. Ama aslında, yaşamın kökenine ilişkin ilk hipotezler, Stalinist SSCB'nin geniş topraklarında, muhtemelen adını hiç duymadığınız bir bilim adamı tarafından ortaya atıldı.

Stalin'in genetik alanında birçok çalışmayı kapattığı biliniyor. Bunun yerine tarım bilimci Trofim Lysenko'nun komünist ideolojiye daha uygun olduğunu düşündüğü fikirlerini destekledi. Genetik alanında araştırma yapan bilim adamları Lysenko'nun fikirlerini kamuya açık bir şekilde desteklemek zorunda kaldılar, aksi takdirde kamplara düşme riskiyle karşı karşıya kaldılar.

O kadar gergin bir ortamda biyokimyacı Alexander Ivanovich Oparin deneylerini yapmak zorunda kaldı. Bu mümkün oldu çünkü güvenilir bir komünist olduğunu kanıtladı: Lysenko'nun fikirlerini destekledi ve hatta o dönemde var olan en onurlu ödül olan Lenin Nişanı'nı bile aldı.

Sovyet biyokimyacı Alexander Oparin, ilk canlı organizmaların koaservatlar halinde oluştuğunu öne sürdü.

Dünyadaki ilk yaşamın kökenine ilişkin yeni teori

Oparin, Dünya'nın oluşumundan sonraki ilk günlerde nasıl olduğunu anlattı. Gezegenin kavurucu sıcak bir yüzeyi vardı ve küçük meteorları kendine çekiyordu. Çevrede yalnızca yarı erimiş kayalar vardı ve çoğu karbon bazlı olan çok çeşitli kimyasallar içeriyordu.

Sonunda Dünya, buharlaşmanın ilk kez sıvı suya dönüşmesine yetecek kadar soğudu ve böylece ilk yağmur oluştu. Bir süre sonra gezegende karbon bazlı kimyasallar açısından zengin sıcak okyanuslar ortaya çıktı. İki senaryoya göre başka olaylar da gelişebilir.

Birincisi, daha karmaşık bileşiklerin ortaya çıkacağı maddelerin etkileşimini ima ediyordu. Oparin, gezegenin su havzasında canlı organizmalar için önemli olan şeker ve amino asitlerin oluşmuş olabileceğini öne sürdü.

İkinci senaryoda ise bazı maddeler etkileşime girerek mikroskobik yapılar oluşturmaya başladı. Bildiğiniz gibi birçok organik bileşik suda çözünmez; örneğin yağ, suyun yüzeyinde bir tabaka oluşturur. Ancak bazı maddeler suyla temas ettiğinde çapı 0,01 cm'ye (veya 0,004 inç) kadar olan küresel kürecikler veya "koaservatlar" oluşturur.

Koaservatları mikroskop altında inceleyerek canlı hücrelere benzerliklerini fark edebiliriz. Büyürler, şekil değiştirirler ve bazen iki parçaya ayrılırlar. Ayrıca çevredeki bileşiklerle etkileşime girerek diğer maddelerin kendi içlerinde yoğunlaşmasını sağlarlar. Oparin, koaservatların modern hücrelerin atası olduğunu öne sürdü.

John Haldane'nin İlk Yaşam Teorisi

Beş yıl sonra, 1929'da İngiliz biyolog John Burdon Sanderson Haldane, bağımsız olarak benzer fikirlerle kendi teorisini ortaya koydu ve bu teori, Rationalist Annual dergisinde yayınlandı.

Haldane, Darwin'in fikirlerinin genetik bilimiyle bütünleşmesine katkıda bulunarak, evrim teorisinin gelişimine zaten büyük bir katkıda bulunmuştu.

Ve çok unutulmaz bir insandı. Bir keresinde, basınç odasındaki bir deney sırasında kulak zarı yırtıldı ve daha sonra bunun hakkında şunları yazdı: “Kulak zarı zaten iyileşiyor ve içinde bir delik kalsa bile, sağırlığa rağmen bu mümkün olacak. oradan düşünceli bir şekilde tütün dumanı halkaları üflemek ki bunun önemli bir başarı olduğuna inanıyorum."

Oparin gibi Haldane de organik bileşiklerin suda nasıl etkileşime girebileceğini tam olarak önerdi: "(daha önce) ilk okyanuslar sıcak bir çorba kıvamına ulaştı." Bu, "ilk canlı veya yarı canlı organizmaların" ortaya çıkması için gerekli koşulları yarattı. Aynı koşullar altında en basit organizmalar bile kendilerini bir "yağ filmi"nin içinde bulabilirler.

John Haldane, Oparin'den bağımsız olarak, ilk organizmaların kökeni hakkında benzer fikirler öne sürdü.

Oparin-Haldane varsayımı

Böylece bu teoriyi ilk ortaya atan biyologlar Oparin ve Haldane oldu. Ancak canlı organizmaların oluşumunun Tanrı'yı, hatta soyut bir "yaşam gücünü" kapsamadığı fikri radikaldi. Darwin'in evrim teorisi gibi bu fikir de Hıristiyanlığa indirilen bir tokattı.

SSCB yetkilileri bu gerçekten tamamen memnundu. Sovyet rejimi altında ülkede ateizm hüküm sürüyordu ve yetkililer, yaşam gibi karmaşık olaylara ilişkin materyalist açıklamaları memnuniyetle desteklediler. Bu arada Haldane de ateist ve komünistti.

Almanya'daki Osnabrück Üniversitesi'nde yaşamın kökeni konusunda uzman olan Armen Mulkijanyan, "O günlerde bu fikre yalnızca kendi inançlarının prizmasından bakılıyordu: komünist fikirlerin destekçilerinin aksine dindar insanlar bunu düşmanlıkla algıladılar" diyor . “Sovyetler Birliği'nde bu fikir sevinçle kabul edildi çünkü Tanrı'ya ihtiyaçları yoktu. Ve Batı'da da aynı solcu görüşlerin, komünistlerin vs. destekçileri tarafından paylaşılıyordu.”

Yaşamın organik bileşiklerden oluşan "ilkel çorba"da oluştuğu kavramına ne ad verilir? Oparin-Haldane hipotezi. Yeterince ikna edici görünüyordu ama bir sorun vardı. O zamanlar bu hipotezin doğruluğunu kanıtlayacak tek bir pratik deney yapılmamıştı.

Bu tür deneyler ancak neredeyse çeyrek yüzyıl sonra başladı.

"In vitro" yaşam yaratmaya yönelik ilk deneyler

1934'te Nobel Kimya Ödülü'nü almış ve hatta atom bombasının yaratılmasında yer almış ünlü bilim adamı Harold Urey, yaşamın kökeni sorusuyla ilgilenmeye başladı.

İkinci Dünya Savaşı sırasında Urey, bomba çekirdeği için gerekli olan kararsız uranyum-235'i toplayan Manhattan Projesi'ne katıldı. Savaşın bitiminden sonra Urey, nükleer teknolojinin sivil kontrolünü savundu.

Yuri, uzayda meydana gelen kimyasal olaylarla ilgilenmeye başladı. Ve onu en çok ilgilendiren şey Güneş Sistemi'nin oluşumu sırasında meydana gelen süreçlerdi. Derslerinden birinde, ilk başta Dünya'da büyük olasılıkla oksijen bulunmadığına dikkat çekti. Ve bu koşullar, Oparin ve Haldane'nin bahsettiği "ilkel çorba"nın oluşumu için idealdi, çünkü gerekli maddelerin bazıları o kadar zayıftı ki, oksijenle temas ettiğinde çözüneceklerdi.

Derse katılan Stanley Miller adında bir doktora öğrencisi Urey'e bu fikre dayalı bir deney yapma teklifiyle yaklaştı. Başlangıçta Yuri bu fikre şüpheyle yaklaştı ama daha sonra Miller onu ikna etmeyi başardı.

1952'de Miller, Dünya'daki yaşamın kökenini açıklamak için şimdiye kadarki en ünlü deneyi gerçekleştirdi.

Stanley Miller'ın deneyi, gezegenimizdeki canlı organizmaların kökenini inceleyen tarihteki en ünlü deney oldu.

Dünyadaki yaşamın kökenine dair en ünlü deney

Hazırlık çok zaman almadı. Miller, Dünya'nın erken dönemlerinde var olduğuna inanılan dört maddenin dolaştığı bir dizi cam şişeyi birbirine bağladı: kaynar su, hidrojen, amonyak ve metan. Gazlar sistematik kıvılcım deşarjlarına maruz bırakıldı; bu, Dünya'nın erken dönemlerinde yaygın olarak görülen yıldırım çarpmalarının bir simülasyonuydu.

Miller, "şişedeki suyun ilk günden sonra fark edilir derecede pembeye döndüğünü ve ilk haftadan sonra çözeltinin bulanık ve koyu kırmızı bir renge dönüştüğünü" buldu. Yeni kimyasal bileşiklerin oluşumu açıktı.

Miller çözeltinin bileşimini analiz ettiğinde iki amino asit içerdiğini keşfetti: glisin ve alanin. Bildiğiniz gibi amino asitler sıklıkla yaşamın yapı taşları olarak tanımlanır. Bu amino asitler vücudumuzdaki biyokimyasal süreçlerin çoğunu kontrol eden proteinlerin oluşumunda kullanılır. Miller, canlı bir organizmanın en önemli bileşenlerinden ikisini kelimenin tam anlamıyla sıfırdan yarattı.

1953 yılında deneyin sonuçları saygın Science dergisinde yayımlandı. Yuri, asil bir jestle, kendi çağındaki bilim adamlarına özgü olmasa da, adını başlıktan çıkardı ve tüm ihtişamı Miller'a bıraktı. Buna rağmen çalışma genellikle "Miller-Urey Deneyi" olarak anılıyor.

Miller-Urey deneyinin önemi

Cambridge Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'ndan bilim adamı John Sutherland, "Miller-Urey deneyinin değeri, basit bir atmosferde bile birçok biyolojik molekülün oluşabileceğini göstermesidir" diyor.

Daha sonra ortaya çıktığı gibi, deneyin tüm ayrıntıları doğru değildi. Aslında araştırmalar, erken dönem Dünya atmosferinde başka gazların da bulunduğunu gösterdi. Ancak bu hiçbir şekilde deneyin önemini azaltmaz.

Sutherland, "Bu, pek çok kişinin hayal gücünü yakalayan dönüm noktası niteliğinde bir deneydi, bu nedenle bugün hala referans olarak kullanılıyor" diyor.

Miller'in deneyinin ışığında birçok bilim adamı, basit biyolojik molekülleri sıfırdan yaratmanın yollarını aramaya başladı. “Dünyada yaşam nasıl başladı?” sorusunun cevabı çok yakın görünüyordu.

Ama sonra hayatın hayal edebileceğinden çok daha karmaşık olduğu ortaya çıktı. Yaşayan hücrelerin sadece bir dizi kimyasal bileşikten ibaret olmadığı, aynı zamanda karmaşık küçük mekanizmalar olduğu ortaya çıktı. Aniden, sıfırdan canlı hücreler oluşturmak, bilim adamlarının beklediğinden çok daha büyük bir sorun haline geldi.

Genlerin ve DNA'nın incelenmesi

20. yüzyılın 50'li yıllarının başlarında bilim adamları, yaşamın tanrıların bir armağanı olduğu fikrinden çoktan uzaklaşmışlardı.

Bunun yerine, Dünya'nın erken dönemlerinde yaşamın kendiliğinden ve doğal olarak ortaya çıkma olasılığını araştırmaya başladılar ve Stanley Miller'ın dönüm noktası niteliğindeki deneyi sayesinde, bu fikri destekleyen kanıtlar ortaya çıkmaya başladı.

Miller yaşamı sıfırdan yaratmaya çalışırken diğer bilim insanları da genlerin nelerden oluştuğunu bulmaya çalışıyordu.

Bu noktaya gelindiğinde biyolojik moleküllerin çoğu zaten çalışılmıştı. Bunlara şekerler, yağlar, proteinler ve “deoksiribonükleik asit” yani DNA gibi nükleik asitler dahildir.

Bugün herkes DNA'nın genlerimizi içerdiğini biliyor ama 1950'lerde biyologlar için bu gerçek bir şoktu.

Proteinler daha karmaşık bir yapıya sahipti, bu yüzden bilim adamları genetik bilginin proteinlerde yer aldığına inanıyorlardı.

Teori, 1952'de Carnegie Enstitüsü'nden bilim adamları Alfred Hershey ve Martha Chase tarafından yalanlandı. Diğer bakterileri enfekte ederek çoğalan, protein ve DNA'dan oluşan basit virüsler üzerinde çalıştılar. Bilim insanları bakterilere nüfuz eden şeyin protein değil viral DNA olduğunu buldu. Buradan DNA'nın genetik materyal olduğu sonucuna varıldı.

Hershey ve Chase'in keşfi, DNA'nın yapısını ve nasıl çalıştığını anlama yarışını başlattı.

Martha Chase ve Alfred Hershey, DNA'nın genetik bilgi taşıdığını keşfetti.

DNA'nın sarmal yapısı 20. yüzyılın en önemli keşiflerinden biridir.

Sorunu ilk çözenler, meslektaşları Rosalind Franklin'in küçümsenen yardımı olmadan, Cambridge Üniversitesi'nden Francis Crick ve James Watson oldu. Bu, Hershey ve Chase'in deneylerinden bir yıl sonra gerçekleşti.

Keşifleri 20. yüzyılın en önemli keşiflerinden biri haline geldi. Bu keşif, canlı hücrelerin inanılmaz derecede karmaşık yapısını ortaya çıkararak yaşamın kökenine olan bakışımızı değiştirdi.

Watson ve Crick, DNA'nın kavisli bir merdivene benzeyen bir çift sarmal (çift sarmal) olduğunu keşfettiler. Bu merdivenin iki kutbunun her biri nükleotid adı verilen moleküllerden oluşur.

Bu yapı, hücrelerin DNA'larını nasıl kopyaladığına dair fikir sağlar. Yani ebeveynlerin genlerinin kopyalarını çocuklarına nasıl aktardıkları netleşiyor.

Çift sarmalın "çözülebileceğini" anlamak önemlidir. Bu, genellikle DNA merdiveninin "basamaklarında" bulunan bir dizi genetik bazdan (A, T, C ve G) oluşan genetik koda erişim sağlayacaktır. Her iş parçacığı daha sonra diğerinin bir kopyasını oluşturmak için şablon olarak kullanılır.

Bu mekanizma, yaşamın başlangıcından bu yana genlerin nesiller boyunca aktarılmasına olanak sağlamıştır. Kendi genleriniz sonuçta eski bir bakteriden geliyor ve her aktarılışında, Crick ve Watson'ın keşfettiği mekanizmanın aynısını kullanıyorlar.

Hayatın en derin sırlarından biri ilk kez kamuoyuna açıklandı.

DNA yapısı: 2 omurga (antiparalel zincirler) ve nükleotit çiftleri.

DNA mücadelesi

DNA'nın tek bir görevi olduğu ortaya çıktı. DNA'nız vücudunuzdaki hücrelere birçok önemli görevi yerine getiren proteinleri, yani molekülleri nasıl yapacaklarını söyler.

Protein olmadan yiyecekleri sindiremezsiniz, kalbiniz atmaz ve nefesiniz durur.

Ancak proteinlerin DNA kullanılarak oluşturulduğu süreci yeniden yaratmanın şaşırtıcı derecede zor bir iş olduğu kanıtlandı. Yaşamın kökenini açıklamaya çalışan herkes, bu kadar karmaşık bir şeyin nasıl bağımsız olarak ortaya çıkıp gelişebildiğini anlayamıyordu.

Her protein esasen belirli bir sırayla bir araya gelen uzun bir amino asit zinciridir. Bu sıralama proteinin üç boyutlu şeklini ve dolayısıyla amacını belirler.

Bu bilgi DNA bazlarının dizilişinde kodlanmıştır. Dolayısıyla, bir hücre belirli bir protein yaratmaya ihtiyaç duyduğunda, DNA'daki karşılık gelen geni okur ve daha sonra belirtilen amino asit dizisini oluşturur.

RNA nedir?

DNA'nın hücreler tarafından kullanılması sürecinde bir nüans vardır.

• DNA hücrenin en değerli kaynağıdır. Bu nedenle hücreler her eylem için DNA'ya başvurmamayı tercih ederler.
• Bunun yerine hücreler, DNA'daki bilgiyi başka bir maddenin küçük moleküllerine kopyalar. RNA (ribonükleik asit).
• RNA, DNA'ya benzer ancak tek sarmalı vardır.

DNA ile bir kütüphane kitabı arasında bir benzetme yaparsak, buradaki RNA, kitabın özetini içeren bir sayfa gibi görünecektir.

Bilginin bir RNA zinciri aracılığıyla proteine ​​dönüştürülmesi işlemi, ribozom adı verilen çok karmaşık bir molekül tarafından tamamlanır.

Bu süreç her canlı hücrede, hatta en basit bakterilerde bile meydana gelir. Yaşamın sürdürülebilmesi için yemek ve nefes almak kadar önemlidir.

Dolayısıyla yaşamın ortaya çıkışına ilişkin herhangi bir açıklama, karmaşık bir üçlünün nasıl ortaya çıktığını ve çalışmaya başladığını göstermelidir. DNA, RNA ve ribozomlar.

DNA ve RNA arasındaki fark.

Her şey çok daha karmaşık

Oparin ve Haldane'nin teorileri artık saf ve basit görünüyordu; protein oluşumu için gerekli olan birkaç amino asidi yaratan Miller'in deneyi ise amatörce görünüyordu. Yaşamın yaratılışına giden uzun yolda yaptığı araştırmalar, her ne kadar verimli olsa da, açıkça sadece ilk adımdı.

John Sutherland, "DNA, RNA'ya, kapalı küçük bir kimyasal torba içinde protein yapmasını söyler" diyor. “Bakıyorsunuz ve ne kadar zor olduğuna şaşırıyorsunuz. Tüm bunları tek seferde yapabilecek organik bir bileşik bulmak için ne yapabiliriz?”

Belki de hayat RNA ile başlamıştır?

Bu soruyu yanıtlamaya çalışan ilk kişi Leslie Orgel adlı İngiliz kimyager oldu. Crick ve Watson tarafından yaratılan DNA modelini ilk görenlerden biriydi ve daha sonra Mars'a iniş araçları gönderen Viking programında NASA'ya yardım etti.

Orgel işleri daha basit hale getirmeyi amaçladı. 1968 yılında Crick'in desteğiyle ilk canlı hücrelerin protein veya DNA içermediğini öne sürdü. Tam tersine neredeyse tamamı RNA'dan oluşuyordu. Bu durumda birincil RNA moleküllerinin evrensel olması gerekirdi. Örneğin, muhtemelen DNA ile aynı eşleşme mekanizmasını kullanarak kendilerinin kopyalarını yapmaları gerekiyordu.

Yaşamın RNA ile başladığı fikri daha sonraki tüm araştırmalar üzerinde inanılmaz bir etki yarattı. Ve bilim camiasında bugüne kadar devam eden şiddetli tartışmaların nedeni haline geldi.

Yaşamın RNA ve bir başka elementle başladığını varsayan Orgel, yaşamın en önemli özelliklerinden birinin, yani kendini yeniden üretme yeteneğinin, diğerlerinden önce ortaya çıktığını öne sürdü. Sadece yaşamın ilk kez nasıl ortaya çıktığını yansıtmadığını, aynı zamanda yaşamın özünden de bahsettiğini söyleyebiliriz.

Pek çok biyolog Orgel'in "üremenin önce geldiği" fikrine katılıyordu. Darwin'in evrim teorisinde üreme yeteneği ön plandadır: Bir organizmanın bu yarışta "kazanmasının", yani arkasında çok sayıda çocuk bırakmasının tek yolu budur.

Leslie Orgel, ilk hücrelerin RNA'ya dayalı olarak çalıştığı fikrini ortaya attı.

3 kampa bölünme

Ancak yaşamın aynı derecede önemli başka özellikleri de vardır.

Bunlardan en belirgin olanı metabolizmadır: çevresel enerjiyi absorbe etme ve hayatta kalmak için kullanma yeteneği.

Pek çok biyolog için metabolizma yaşamın tanımlayıcı özelliğidir; üreme ise çok uzak bir saniyedir.

Böylece 1960'lı yıllardan itibaren yaşamın kökeni gizemiyle mücadele eden bilim insanları 2 kampa bölünmeye başladı.

Sutherland, "Birincisi metabolizmanın genetikten önce geldiğini savunuyordu, ikincisi ise tam tersi görüşteydi" diye açıklıyor.

Üçüncü bir grup da, öncelikle anahtar moleküller için onların parçalanmasına izin vermeyecek bir tür muhafaza olması gerektiğini savundu.

Sutherland, "Bölümlendirme ilk önce gelmeliydi çünkü o olmadan hücre metabolizması anlamsız hale gelir" diye açıklıyor.

Yani yaşamın kökeni, Oparin ve Haldane'nin onlarca yıl önce vurguladığı gibi bir hücre olmalı ve belki de bu hücre basit yağlar ve lipitlerle kaplı olmalıdır.

Her üç fikir de kendi taraftarlarını edinmiş ve günümüze kadar gelmiştir. Bilim adamları bazen soğukkanlı profesyonelliği unutup üç fikirden birini körü körüne desteklediler.

Sonuç olarak, bu konuyla ilgili bilimsel konferanslara sıklıkla skandallar eşlik ediyordu ve bu olayları haber yapan gazeteciler, bir kamptaki bilim adamlarının diğer iki kamptaki meslektaşlarının çalışmaları hakkında çoğu zaman kötüleyici değerlendirmeler duyuyordu.

Orgel sayesinde hayatın RNA ile başladığı fikri, halkı çözüme bir adım daha yaklaştırıyor.

Ve 1980'lerde Orgel'in hipotezini doğrulayan çarpıcı bir keşif gerçekleşti.

Önce ne geldi: kapsayıcı mı, metabolizma mı yoksa genetik mi?

Böylece 1960'ların sonlarında gezegendeki yaşamın kökeni gizemine cevap arayan bilim adamları 3 kampa bölündü.

1. İlki, yaşamın biyolojik hücrelerin ilkel versiyonlarının oluşmasıyla başladığına inanıyordu.
2. İkincisi, ilk ve anahtar adımın metabolik sistem olduğuna inanıyordu.
3. Bazıları genetiğin ve üremenin önemine odaklandılar.

Bu üçüncü grup, kopyalayıcının RNA'dan yapılmış olması gerektiği fikrini akılda tutarak, ilk kopyalayıcının neye benzeyebileceğini anlamaya çalıştı.

RNA'nın birçok yüzü

1960'lara gelindiğinde bilim adamlarının RNA'nın tüm yaşamın kaynağı olduğuna inanmak için yeterli nedenleri vardı.

Bu nedenler arasında DNA'nın yapamadığı şeyleri RNA'nın yapabilmesi de vardı.

Tek sarmallı bir molekül olarak RNA, katı, çift sarmallı DNA'nın yapamadığı farklı şekillerde bükülebilir.

Origami gibi katlanan RNA, davranışı bakımından proteinlere çok benziyordu. Sonuçta proteinler aslında aynı uzun zincirlerden oluşuyor ancak nükleotidler yerine amino asitlerden oluşuyor, bu da onların daha karmaşık yapılar oluşturmasına olanak tanıyor.

Bu, proteinin en şaşırtıcı yeteneğinin anahtarıdır. Bazı proteinler kimyasal reaksiyonları hızlandırabilir veya "katalize edebilir". Bu proteinlere enzim denir.

Örneğin, insan bağırsakları, karmaşık gıda moleküllerini basit moleküllere (şeker gibi), yani daha sonra hücrelerimiz tarafından kullanılacak olanlara parçalayan birçok enzim içerir. Enzimler olmadan yaşamak kesinlikle imkansızdır. Örneğin, Kore liderinin üvey kardeşinin yakın zamanda Malezya havaalanında ölümü, etkisi sinir reaktifi VX tarafından baskılanan enzimin (enzimin) vücudunda çalışmayı durdurmasından kaynaklandı. Bunun sonucunda solunum sistemi felç olur ve kişi birkaç dakika içinde ölür. Enzimler vücudumuzun işleyişi için çok önemlidir.

Leslie Orgel ve Francis Crick başka bir hipotez öne sürdüler. Eğer RNA, proteinler gibi katlanabilseydi, enzimler de oluşturabilir miydi?

Eğer durumun böyle olduğu ortaya çıkarsa, o zaman RNA, (DNA'nın yaptığı gibi) bilgiyi depolayan ve bazı proteinlerin özelliği olan reaksiyonları katalize eden orijinal ve son derece çok yönlü canlı molekül olabilir.

Fikir ilginçti ama sonraki 10 yıl boyunca bunu destekleyecek hiçbir kanıt bulunamadı.

RNA enzimleri

Thomas Check Iowa'da doğdu ve büyüdü. Çocukken bile tutkusu taşlar ve minerallerdi. Zaten lisedeyken, yerel üniversitedeki jeologların düzenli konuğuydu ve ona mineral yapı modellerini gösteriyordu. Sonunda RNA çalışmalarına odaklanan bir biyokimyacı oldu.

1980'lerin başında Check ve Colorado Boulder Üniversitesi'ndeki meslektaşları Tetrahymena termofil adı verilen tek hücreli bir organizma üzerinde çalıştı. Bu hücresel organizmanın bir kısmı RNA iplikçiklerini içeriyordu. Check, RNA segmentlerinden birinin bazen sanki makasla ayrılmış gibi diğerlerinden ayrıldığını fark etti.

Ekibi, moleküler makas görevi görebilecek tüm enzimleri ve diğer molekülleri ortadan kaldırdığında, RNA hâlâ segmenti izole etmeye devam etti. Aynı zamanda, ilk RNA enzimi keşfedildi: bağlı olduğu büyük zincirden bağımsız olarak ayrılabilen küçük bir RNA parçası.

İki RNA enzimi nispeten hızlı bir şekilde bulunduğundan, bilim insanları aslında çok daha fazlasının olabileceğini tahmin etti. Artık yaşamın RNA ile başladığı fikrini destekleyen kanıtların sayısı giderek artıyor.

Thomas Check ilk RNA enzimini keşfetti.

RNA dünyası

Bu kavrama ilk isim veren kişi Walter Gilbert'tir.

Aniden moleküler biyolojiyle ilgilenmeye başlayan bir fizikçi olan Gilbert, insan genomunun dizilenmesi teorisini ilk savunanlardan biriydi.

Gilbert, 1986 yılında Nature dergisinde yayınlanan bir makalesinde, yaşamın sözde RNA Dünyası'nda başladığını öne sürdü.

Gilbert'e göre evrimin ilk aşaması, "RNA moleküllerinin katalizör görevi görerek kendilerini bir nükleotid çorbası halinde bir araya getirdiği bir süreçten" oluşuyordu.

RNA molekülleri, farklı RNA parçalarını kopyalayıp ortak bir zincire yapıştırarak mevcut zincirlerden daha kullanışlı zincirler oluşturdu. Sonunda, RNA versiyonlarından çok daha kullanışlı olduğu ortaya çıkan proteinler ve protein enzimleri oluşturmayı öğrendikleri an geldi, büyük ölçüde onların yerini aldılar ve bugün gördüğümüz yaşamı doğurdular.

RNA Dünyası, karmaşık canlı organizmaları sıfırdan yaratmanın oldukça zarif bir yoludur.

Bu anlayışta, "ilkel çorba"da onlarca biyolojik molekülün aynı anda oluşmasına güvenmeye gerek yok; her şeyin başladığı tek bir molekül yeterli olacaktır.

Kanıt

2000 yılında RNA Dünyası hipotezi sağlam kanıtlar elde etti.

Thomas Steitz canlı hücrelerdeki moleküllerin yapılarını incelemek için 30 yıl harcadı. 90'lı yıllarda hayatının ana araştırmasına başladı: ribozomun yapısını incelemek.

Her canlı hücrede bir ribozom bulunur. Bu büyük molekül, RNA'dan gelen talimatları okur ve amino asitleri birleştirerek proteinler oluşturur. İnsan hücrelerindeki ribozomlar vücudun neredeyse her parçasını kaplar.

O zamana kadar ribozomun RNA içerdiği zaten biliniyordu. Ancak 2000 yılında Steitz'in ekibi, RNA'nın ribozomun katalitik çekirdeği olarak göründüğü, ribozomun yapısının ayrıntılı bir modelini sundu.

Bu keşif, özellikle ribozomun yaşam için ne kadar eski ve temelde önemli olduğunun düşünüldüğü düşünüldüğünde önemliydi. Böylesine önemli bir mekanizmanın RNA'ya dayanması, RNA Dünyası teorisini bilim çevrelerinde çok daha inandırıcı hale getirdi. Bu keşiften en çok "RNA Dünyası" kavramının destekçileri memnun oldu ve Steitz 2009'da Nobel Ödülü'nü aldı.

Ancak bundan sonra bilim adamları şüphe duymaya başladı.

“RNA Dünyası” Teorisinin Sorunları

Başlangıçta RNA Dünyası teorisinde iki sorun vardı.

Birincisi, RNA aslında tüm hayati fonksiyonları yerine getirebilir mi? Ve erken Dünya koşulları altında oluşmuş olabilir mi?

Gilbert'in RNA Dünyası teorisini yaratmasının üzerinden 30 yıl geçti ve hala RNA'nın teorinin tanımladığı her şeyi yapabilecek kapasitede olduğuna dair kesin kanıta sahip değiliz. Evet, inanılmaz derecede işlevsel bir molekül ama RNA, kendisine atfedilen tüm işlevler için yeterli mi?

Bir tutarsızlık gözüme çarptı. Yaşam bir RNA molekülüyle başladıysa, RNA kendisinin kopyalarını veya replikalarını oluşturabilir.

Ancak bilinen RNA'ların hiçbiri bu yeteneğe sahip değildir. Bir RNA veya DNA parçasının tam bir kopyasını oluşturmak için birçok enzime ve başka moleküllere ihtiyaç vardır.

Bu nedenle 80'lerin sonlarında bir grup biyolog oldukça umutsuz bir araştırmaya başladı. Kendini kopyalayabilen RNA yaratmak için yola çıktılar.

Kendi kendini kopyalayan RNA yaratma girişimleri

Harvard Tıp Fakültesi'nden Jack Szostak bu araştırmacıların ilkiydi. Çocukluğundan beri kimyaya o kadar tutkuluydu ki bodrum katını laboratuvara bile çevirdi. Güvenliğini göz ardı etti ve bu da bir zamanlar tavana bir cam şişenin sabitlenmesine neden olan bir patlamaya yol açtı.

1980'lerin başında Shostak, insan genlerinin kendilerini yaşlanma sürecinden nasıl koruduğunu açıkça gösterdi. Bu ilk araştırma daha sonra onun Nobel Ödülü sahibi olmasına yol açacaktı.

Ancak çok geçmeden Check'in RNA enzimleri üzerine yaptığı araştırmayla ilgilenmeye başladı. Szostak, "Bunun inanılmaz bir çalışma olduğunu düşünüyorum" diyor. "Prensip olarak, RNA'nın kendisinin kopyalarını yapmak için bir katalizör görevi görmesi çok muhtemeldir."

1988'de Check, 10 nükleotid uzunluğunda küçük bir RNA molekülü oluşturabilen bir RNA enzimi keşfetti.

Shostak daha da ileri giderek laboratuvarda yeni RNA enzimleri yaratmaya karar verdi. Ekibi bir dizi rastgele dizi oluşturdu ve her birini katalitik yeteneklere sahip en az birini bulmak için test etti. Daha sonra sıralar değiştirilerek teste devam edildi.

10 denemeden sonra Szostak, katalizör olarak reaksiyonu doğal ortamda olduğundan 7 milyon kat daha hızlı hızlandıran bir RNA enzimi yaratmayı başardı.

Shostak'ın ekibi RNA enzimlerinin son derece güçlü olabileceğini kanıtladı. Ancak enzimleri kendi kopyasını oluşturamıyordu. Bu Shostak için bir çıkmaz sokaktı.

Enzim R18

2001 yılında bir sonraki atılım, Shostak'ın Cambridge'deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden eski öğrencisi David Bartel tarafından gerçekleştirildi.

Barthel, mevcut olanlara dayalı olarak bir RNA zincirine yeni nükleotidler ekleyebilen R18 adında bir RNA enzimi yarattı.

Başka bir deyişle, enzim rastgele nükleotidler eklemekle kalmıyor, diziyi tam olarak kopyalıyordu.

Kendi kendini kopyalayan moleküller hâlâ çok uzaktaydı ama gidişat doğruydu.

R18 enzimi, 189 nükleotid içeren bir zincirden oluşuyordu ve buna 11 tane daha, yani uzunluğunun %6'sı kadar ekleyebiliyordu. Araştırmacılar birkaç deneyden sonra bu %6'nın %100'e dönüştürülebileceğini umuyorlardı.

Bu alandaki en başarılı kişi Cambridge'deki Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'ndan Philip Holliger'di. 2011 yılında ekibi, 95 nükleotite kadar diziyi kopyalayabilen tC19Z enzimini oluşturmak için R18 enzimini değiştirdi. Bu, uzunluğunun %48'ini oluşturuyordu; R18'den daha fazla, ancak gerekli olan %100'ü kesinlikle teşkil etmiyordu.

La Jolla'daki Scripps Araştırma Enstitüsü'nden Gerald Joyce ve Tracy Lincoln, soruya alternatif bir yaklaşım sundular. 2009 yılında kendi kopyasını dolaylı olarak yaratan bir RNA enzimi yarattılar.

Enzimleri iki kısa RNA parçasını birleştirerek başka bir enzim oluşturur. Bu da orijinal enzimi yeniden oluşturmak için diğer iki RNA parçasını birleştirir.

Başlangıç ​​malzemeleri göz önüne alındığında, bu basit döngü süresiz olarak devam edebilir. Ancak enzimler, Joyce ve Lincoln tarafından yaratıldığı gibi, yalnızca doğru RNA şeritleri mevcutsa düzgün çalışır.

RNA Dünyası fikrine şüpheyle yaklaşan birçok bilim insanı için RNA'nın kendi kendini kopyalamasının olmaması, şüpheciliğin temel nedenidir. RNA, tüm yaşamın yaratıcısının rolüyle baş edemez.

Kimyagerlerin sıfırdan RNA oluşturmadaki başarısızlıkları iyimserliği artırmıyor. Her ne kadar RNA, DNA'dan çok daha basit bir molekül olsa da onu yaratmanın inanılmaz bir zorluk olduğu kanıtlandı.

İlk hücreler büyük olasılıkla bölünerek çoğaldı.

Sorun şeker

Her şey her nükleotitte bulunan şeker ve nükleotidin bazıyla ilgilidir. Bunları ayrı ayrı oluşturmak mümkündür ancak bunları birbirine bağlamak mümkün değildir.

90'ların başında bu sorun zaten açıktı. Pek çok biyoloğu, ne kadar çekici görünürse görünsün, "RNA Dünyası" hipotezinin hala yalnızca bir hipotez olarak kaldığına ikna etti.

• Belki de Dünya'nın ilk zamanlarında farklı bir molekül vardı: RNA'dan daha basit olan ve "ilkel çorba"dan kendini oluşturmayı başaran ve daha sonra kendini yeniden üretmeye başlayan.
• Belki de bu özel molekül ilkti ve ondan sonra RNA, DNA ve diğerleri ortaya çıktı.

Poliamid Nükleik Asit (PNA)

1991 yılında Danimarka'daki Kopenhag Üniversitesi'nden Peter Nielsen, ana kopyalayıcı rolü için uygun bir aday bulmuş görünüyordu.

Aslında bu, DNA'nın oldukça geliştirilmiş bir versiyonuydu. Nielsen bazı aynı tuttu (standart A, T, C ve G), ancak şeker molekülleri yerine poliamid adı verilen molekülleri kullandı.

Ortaya çıkan moleküle poliamid nükleik asit veya PNA adını verdi. Ancak zamanla kısaltmanın kodunun çözülmesi bir nedenden dolayı “peptit nükleik asit” e dönüştü.

PNA doğada oluşmaz. Ancak davranışı DNA'nınkine çok benzer. Bir PNA ipliği, bir DNA molekülündeki bir ipliğin yerini bile alabilir ve bazlar normal şekilde çiftleşir. Üstelik PNA, DNA gibi çift sarmal şeklinde bükülebilir.

Stanley Miller ilgisini çekmişti. "RNA Dünyası" kavramına derinden şüpheyle yaklaşarak, PNA'nın ilk genetik materyalin rolüne daha uygun olduğuna inanıyordu.

2000 yılında görüşünü delillerle destekledi. O zamana kadar zaten 70 yaşındaydı ve birkaç kez felç geçirmişti, sonrasında kendini bir bakımevine kapatabilirdi ama pes etmeyecekti.

Miller daha önce anlatılan klasik deneyini bu kez metan, nitrojen, amonyak ve su kullanarak tekrarladı ve sonunda PNA'nın poliamid bazını elde etti.

Buradan, Dünya'nın erken dönemlerinde RNA'nın aksine PNA'nın ortaya çıkması için koşulların olabileceği sonucu çıktı.

PNA, DNA gibi davranır.

Throse Nükleik Asidi (TNA)

Bu arada diğer kimyagerler de kendi nükleik asitlerini yarattılar.

2000 yılında Albert Eschenmoser, treoz nükleik asidini (TNA) yarattı.

Aslında aynı DNA'ydı ama tabanında farklı türde bir şeker vardı. TNK zincirleri çift sarmal oluşturabilir ve bilgi, RNA'dan TNK'ye ve geriye aktarılabilir.

Ayrıca TNC, protein formu da dahil olmak üzere karmaşık formlar oluşturabilir. Bu, TNA'nın tıpkı RNA gibi bir enzim görevi görebileceğini ima etti.

Glikol Nükleik Asit (GNA)

2005 yılında Eric Meggers aynı zamanda sarmal oluşturabilen bir glikol nükleik asit yarattı.

Bu nükleik asitlerin her birinin destekçileri vardı: genellikle asitlerin yaratıcıları.

Ancak doğada bu tür nükleik asitlerden eser kalmamıştır; dolayısıyla ilk yaşamın bunları kullandığını varsaysak bile, bir aşamada RNA ve DNA lehine bunları terk etmek zorunda kalmıştır.

Kulağa makul geliyor ancak kanıtlarla desteklenmiyor.

İyi bir konseptti ama...

Böylece, 21. yüzyılın ilk on yılının ortalarında, RNA Dünyası kavramının savunucuları kendilerini zor bir durumda buldular.

Bir yandan, RNA enzimleri doğada mevcuttu ve biyolojik mekanizmaların en önemli parçalarından biri olan ribozomu içeriyordu. Fena değil.

Ancak öte yandan doğada kendi kendini kopyalayan bir RNA bulunamadı ve hiç kimse "ilkel çorba"da RNA'nın nasıl oluştuğunu tam olarak açıklayamadı. İkincisi alternatif nükleik asitlerle açıklanabilir, ancak bunlar artık doğada mevcut değildi (veya hiçbir zaman). Bu kötü.

RNA Dünyası konseptinin tamamına ilişkin karar açıktı: Konsept iyiydi ama kapsamlı değildi.

Bu arada, 80'lerin ortalarından itibaren yavaş yavaş başka bir teori gelişiyordu. Destekçileri yaşamın RNA, DNA veya başka bir genetik maddeyle başlamadığını savundu. Onlara göre yaşam, enerjiyi kullanmaya yönelik bir mekanizma olarak ortaya çıktı.

Önce enerji mi?

Böylece yıllar geçtikçe yaşamın kökenini inceleyen bilim adamları 3 kampa ayrıldılar.

İlki, yaşamın bir RNA molekülüyle başladığına inanıyordu, ancak RNA veya RNA benzeri moleküllerin nasıl olup da erken Dünya'da kendiliğinden ortaya çıkıp kendilerini yeniden üretmeye başladıklarını çözemediler. Bilim adamlarının başarıları başlangıçta takdirle karşılandı, ancak sonunda araştırmacılar çıkmaza girdi. Ancak bu çalışmalar tüm hızıyla devam ederken bile yaşamın bambaşka bir şekilde başladığına inananlar vardı.

RNA Dünyası teorisi basit bir fikre dayanmaktadır: Bir organizmanın en önemli işlevi üreme yeteneğidir. Çoğu biyolog da bu görüşte. Bakterilerden mavi balinalara kadar tüm canlılar yavru bırakma çabasındadır.

Ancak bu konuda çalışan pek çok araştırmacı üreme fonksiyonunun ilk sırada geldiği konusunda hemfikir değil. Üreme başlamadan önce organizmanın kendi kendine yeterli hale gelmesi gerektiğini söylüyorlar. Kendi içindeki yaşamı sürdürebilmelidir. Sonuçta eğer önce ölürsen çocuk sahibi olamayacaksın.

Bitkiler güneş ışığından enerji alırken, biz yaşamı besinlerle sürdürüyoruz.

Evet, sulu bir pirzolayı mutlu bir şekilde yiyen bir adamın asırlık bir meşe ağacına benzemediği açıktır, ancak aslında ikisi de enerjiyi emer.

Enerji emilimi yaşamın temelidir.

Metabolizma

Canlıların enerjisinden bahsettiğimizde metabolizmayı kastediyoruz.

1. İlk aşama, örneğin enerji açısından zengin maddelerden (örneğin şeker) enerji elde etmektir.
2. İkincisi ise enerjinin vücutta faydalı hücreler oluşturmak için kullanılmasıdır.

Enerjiyi kullanma süreci son derece önemlidir ve birçok araştırmacı yaşamın böyle başladığına inanmaktadır.

Peki tek bir metabolik işlevi olan organizmalar neye benzeyebilir?

İlk ve en etkili öneri 1980'lerin sonunda Günter Wachtershauser tarafından yapıldı. Mesleği patent avukatıydı ama iyi bir kimya bilgisine sahipti.

Wachtershauser, ilk organizmaların "bildiğimiz her şeyden çarpıcı biçimde farklı" olduğunu öne sürdü. Hücrelerden oluşmamışlardı. Enzimleri, DNA'ları veya RNA'ları yoktu.

Açıklık sağlamak için Wachtershauser yanardağdan akan sıcak suyun akışını tanımladı. Su, amonyak gibi volkanik gazlarla doymuştu ve yanardağın merkezinden gelen mineral parçacıkları içeriyordu.

Derenin kayaların üzerinden aktığı yerlerde kimyasal reaksiyonlar başladı. Suda bulunan metaller, daha basit olanlardan büyük organik bileşiklerin oluşmasına katkıda bulundu.

Metabolik döngü

Dönüm noktası ilk metabolik döngünün yaratılmasıydı.

Bu işlem sırasında, bir kimyasal madde birkaç başka maddeye dönüştürülür ve bu böyle devam eder, ta ki sonunda her şey ilk maddeyi yeniden yaratana kadar.

Süreç boyunca, metabolizmaya dahil olan tüm sistem, döngüyü yeniden başlatmak veya yeni bir süreç başlatmak için kullanılabilecek enerjiyi biriktirir.

Modern organizmaların sahip olduğu diğer her şey (DNA, hücreler, beyin) daha sonra ve bu kimyasal döngüler temelinde ortaya çıktı.

Metabolik döngüler hayata pek benzemez. Bu nedenle Wachtershauser, icatlarını "öncü organizmalar" olarak adlandırdı ve bunlara "canlı denemenin pek mümkün olmadığını" yazdı.

Ancak Wachtershauser'in tanımladığı metabolik döngüler her zaman her canlı organizmanın merkezinde yer alır.

Hücreleriniz aslında mikroskobik fabrikalardır; sürekli olarak belirli maddeleri parçalayıp başkalarına dönüştürürler.

Metabolik döngüler mekanik olmasına rağmen temel olarak yaşam için önemlidir.

Wachtershauser, 20. yüzyılın son yirmi yılını teorisine adadı ve onun üzerinde ayrıntılı olarak çalıştı. Hangi minerallerin diğerlerinden daha uygun olacağını ve hangi kimyasal döngülerin gerçekleşmiş olabileceğini anlattı. Onun mantığı taraftar kazanmaya başladı.

Deneysel doğrulama

1977'de Oregon Eyalet Üniversitesi'nden Jack Corliss'in ekibi doğu Pasifik Okyanusu'nda 2,5 kilometre (1,5 mil) derinliğe daldı. Bilim insanları, Galapagos kaplıcasını, dipten kaya sırtlarının yükseldiği bir yerde inceledi. Sıradağların başlangıçta volkanik olarak aktif olduğu biliniyordu.

Corliss, sırtların neredeyse kaplıcalarla kaplı olduğunu keşfetti. Deniz tabanından sıcak, kimyasal yüklü su yükseliyor ve kayalardaki deliklerden dışarı akıyordu.

Şaşırtıcı bir şekilde, bu "hidrotermal menfezler" tuhaf yaratıklar tarafından yoğun bir şekilde doldurulmuştu. Bunlar çeşitli türlerden dev yumuşakçalar, midye ve annelidlerdi.

Su aynı zamanda bakterilerle doluydu. Bu organizmaların tümü hidrotermal menfezlerden gelen enerjiyle yaşıyordu.

Hidrotermal menfezlerin keşfi Corliss'e mükemmel bir itibar kazandırdı. Bu onu aynı zamanda düşündürdü.

Okyanuslardaki hidrotermal menfezler günümüzde organizmaları desteklemektedir. Belki de birincil kaynağı haline geldiler?

Hidrotermal menfezler

1981'de Jack Corliss, benzer deliklerin 4 milyar yıl önce Dünya'da bulunduğunu ve yaşamın bunların çevresinde başladığını öne sürdü. Tüm kariyerini bu fikri geliştirmeye adadı.

Corliss, hidrotermal menfezlerin bir kimyasal karışımı oluşturabileceğini öne sürdü. Ona göre her havalandırma deliği "ilkel et suyu" dağıtıcısı gibi bir şeydi.

• Sıcak su kayaların arasından akarken, ısı ve basınç en basit organik bileşiklerin amino asitler, nükleotidler ve şeker gibi daha karmaşık bileşiklere dönüşmesine neden oluyordu.
• Suyun artık o kadar sıcak olmadığı okyanus çıkışına daha yakın, zincirler oluşturmaya, karbonhidratlar, proteinler ve DNA gibi nükleotidler oluşturmaya başladılar.
• Daha sonra suyun önemli ölçüde soğuduğu okyanusta bu moleküller basit hücreler halinde bir araya geldi.

Teori makul göründü ve dikkat çekti.

Ancak deneyi daha önce tartışılan Stanley Miller bu heyecanı paylaşmıyordu. 1988'de havalandırma deliklerinin yaşamı destekleyemeyecek kadar sıcak olduğunu yazdı.

Corliss'in teorisi, aşırı sıcaklığın amino asitler gibi maddelerin oluşumunu tetikleyebileceği yönündeydi ancak Miller'ın deneyleri, aşırı sıcaklığın aynı zamanda onları yok edebileceğini de gösterdi.

Şeker gibi temel bileşikler en fazla birkaç saniye dayanabilir.

Üstelik bu basit moleküllerin zincir oluşturması pek mümkün değil çünkü çevredeki su onları neredeyse anında kırıyor.

Sıcak, hatta daha sıcak...

Bu noktada jeolog Mike Russell tartışmaya girdi. Havalandırma teorisinin Wachtershauser'in öncü organizmalar hakkındaki spekülasyonlarına mükemmel bir şekilde uyduğuna inanıyordu. Bu düşünceler onu yaşamın kökenine dair en popüler teorilerden birini yaratmaya yöneltti.

Russell'ın gençliği aspirin yaratmak ve değerli mineralleri incelemekle geçti. Ve 1960'larda olası bir volkanik patlama sırasında, arkasında herhangi bir deneyimi olmadan müdahale planını başarıyla koordine etti. Ancak Dünya yüzeyinin farklı dönemlerde nasıl değiştiğini incelemekle ilgileniyordu. Tarihe bir jeologun bakış açısından bakma fırsatı, onun yaşamın kökenine ilişkin teorisini şekillendirdi.

1980'lerde, antik çağlarda sıcaklığın 150 santigrat dereceyi aşmadığı hidrotermal menfezlerin bulunduğunu gösteren fosiller buldu. Bu ılımlı sıcaklıkların, moleküllerin Miller'in düşündüğünden çok daha uzun süre dayanmasına izin verebileceğini savundu.

Üstelik bu daha az sıcak menfezlerin fosilleri ilginç bir şeyi ortaya çıkardı. Demir ve kükürtten oluşan, 1 milimetre uzunluğunda tüpler halinde pirit adı verilen bir mineral.

Russell laboratuvarında piritin küresel damlacıklar da oluşturabildiğini keşfetti. İlk karmaşık organik moleküllerin pirit yapılarında oluştuğunu öne sürdü.

Aynı sıralarda Wachtershauser, kimyasal maddeler açısından zengin bir su akışının belirli bir mineralle etkileşime girdiği gerçeğine dayanan teorilerini yayınlamaya başladı. Hatta mineralin pirit olabileceğini öne sürdü.

2+2=?

Russell'ın tek yapması gereken 2 ile 2'yi bir araya getirmekti.

Wachtershauser öncü organizmalarının, pirit yapılarının oluşabileceği derin denizdeki sıcak hidrotermal menfezlerin içinde oluştuğunu öne sürdü. Russell yanılmıyorsa denizin derinliklerinde hayat ortaya çıktı ve önce metabolizma ortaya çıktı.

Bütün bunlar, Miller'in klasik deneyinden 40 yıl sonra, 1993'te Russell tarafından yayınlanan bir makalede özetlendi.

Basında çok daha az yankı vardı ama bu, keşfin önemini azaltmıyor. Russell iki farklı fikri (Wachtershauser metabolik döngüleri ve Corliss hidrotermal menfezleri) oldukça ilgi çekici bir konseptte birleştirdi.

Russell ilk organizmaların enerjiyi nasıl emdiğine dair fikirlerini paylaştığında konsept daha da etkileyici hale geldi. Yani metabolizmalarının nasıl çalışabileceğini anlattı. Onun fikri, modern bilimin unutulmuş dehalarından birinin çalışmasına dayanıyordu.

Mitchell'in "gülünç" deneyleri

60'lı yıllarda biyokimyacı Peter Mitchell hastalık nedeniyle Edinburgh Üniversitesi'nden ayrılmak zorunda kaldı.

Cornwall'daki bir konağı kişisel laboratuvarına dönüştürdü. Bilim camiasından kopmuş olduğundan çalışmalarını evcil ineklerinin sütünü satarak finanse ediyordu. RNA üzerine araştırmaları daha önce tartışılan Leslie Orgel de dahil olmak üzere birçok biyokimyacı, Mitchell'in çalışmasının son derece mantıksız olduğunu düşünüyordu.

Neredeyse yirmi yıl sonra Mitchell zafer kazandı ve 1978'de Nobel Kimya Ödülü'nü kazandı. Hiçbir zaman ünlü olmadı ama fikirleri herhangi bir biyoloji ders kitabında görülebilir.

Mitchell hayatını organizmaların yiyeceklerden aldıkları enerjiyi nasıl harcadıklarını araştırmaya adadı. Başka bir deyişle, saniyeden saniyeye nasıl hayatta kaldığımızla ilgileniyordu.

İngiliz biyokimyacı Peter Mitchell, ATP sentezi mekanizmasını keşfetme konusundaki çalışmaları nedeniyle Nobel Kimya Ödülü'nü aldı.

Vücut enerjiyi nasıl depolar?

Mitchell, tüm hücrelerin enerjiyi adenosin trifosfat (ATP) adı verilen spesifik bir molekülde depoladığını biliyordu. Önemli olan, adenozinin kendisine bağlı üç fosfattan oluşan bir zincire sahip olmasıdır. Üçüncü fosfatın eklenmesi çok fazla enerji gerektirir ve bu daha sonra ATP'de depolanır.

Bir hücre enerjiye ihtiyaç duyduğunda (örneğin kas kasılması sırasında), ATP'deki üçüncü fosfatı keser. Bu, ATP'yi adenosit fosfata (ADP) dönüştürür ve depolanan enerjiyi serbest bırakır.

Mitchell ilk etapta hücrelerin ATP oluşturmayı nasıl başardığını anlamak istedi. Üçüncü fosfatın katılması için yeterli enerjiyi ADP'ye nasıl yoğunlaştırdılar?

Mitchell, ATP üreten enzimin zar üzerinde bulunduğunu biliyordu. Hücrenin, proton adı verilen yüklü parçacıkları zar boyunca pompaladığı, böylece bir tarafta çok sayıda protonun görülebildiği, diğer tarafta neredeyse hiç protonun görülmediği sonucuna vardı.

Protonlar daha sonra her iki taraftaki dengeyi korumak için zara geri dönmeye çalışır, ancak yalnızca enzimin içine girebilirler. Etrafta koşuşturan protonların akışı, enzime ATP oluşturmak için gerekli enerjiyi verir.

Mitchell bu fikri ilk kez 1961'de ortaya attı. Sonraki 15 yıl boyunca, çok güçlü kanıtlara rağmen teorisini saldırılara karşı savundu.

Bugün Mitchell'in anlattığı sürecin gezegendeki her canlının karakteristik özelliği olduğu biliniyor. Bu şu anda hücrelerinizde gerçekleşiyor. DNA gibi, bildiğimiz şekliyle yaşamın temel bir parçasıdır.

Protonların doğal olarak ayrılması yaşam için gerekliydi

Yaşam teorisini oluştururken Russell, Mitchell'in gösterdiği proton ayrımına dikkat etti: zarın bir tarafında çok sayıda proton, diğer tarafında ise yalnızca birkaç proton.

Tüm hücrelerin enerji depolamak için bu proton paylaşımına ihtiyacı vardır.

Modern hücreler bu bölünmeyi, protonları zardan dışarı pompalayarak yaratırlar, ancak bir gecede gerçekleşemeyecek karmaşık moleküler mekanikler söz konusudur.

Böylece Russell başka bir mantıksal sonuca vardı: Yaşam, protonların doğal olarak ayrılmasının olduğu yerde oluştu.

Hidrotermal menfezlerin yakınında bir yerde. Ancak havalandırmanın belirli bir tipte olması gerekir.

İlk Dünya'da asidik denizler vardı ve asidik su protonlarla doymuştu. Protonları ayırmak için hidrotermal menfezlerdeki suyun proton bakımından fakir olması, yani alkali olması gerekir.

Corliss'in hidrotermal menfezleri bu koşulu karşılamıyordu. Sadece çok sıcak değil aynı zamanda çok asitliydiler.

Ancak 2000 yılında Washington Üniversitesi'nden Deborah Kelly ilk alkalin hidrotermal menfezleri keşfetti.

Dr.Deborah Kelly.

Alkali ve soğuk hidrotermal menfezler

Kelly büyük zorluklarla bilim adamı olmayı başardı. Babası o lisedeyken vefat ettiğinden üniversite masraflarını karşılamak için derslerden sonra çalışmak zorunda kaldı.

Ancak başardı ve daha sonra su altı volkanlarını ve sıcak hidrotermal kaynakları inceleme fikrini buldu. Volkanları ve su altı sıcak menfezlerini inceleme tutkusu onu Atlantik Okyanusu'nun kalbine götürdü. Burada, derinliklerde okyanus tabanından yükselen görkemli bir dağ sırası vardı.

Kelly bu sırtta, "Kayıp Şehir" adını verdiği hidrotermal menfezlerden oluşan bir ağ keşfetti. Corliss'in buldukları gibi değillerdi.

Onlardan 40-75 santigrat derece sıcaklıkta ve küçük alkali içerikli su aktı. Bu sudaki karbonat mineralleri, duman sütunlarına benzeyen ve organ boruları gibi alttan yükselen dik beyaz sütunlar oluşturdu. Ürkütücü ve “hayalet” görünümlerine rağmen bu sütunlar aslında ılık suda yaşayan mikroorganizma kolonilerine ev sahipliği yapıyordu.

Bu alkalin delikler Russell'ın teorisine mükemmel bir şekilde uyuyor. Hayatın Kayıp Şehir'dekine benzer havalandırma deliklerinde başladığından emindi.

Ama bir sorun vardı. Bir jeolog olarak Russell, biyolojik hücreler hakkında teorisini mümkün olduğunca ikna edici hale getirecek kadar bilgi sahibi değildi.

Dünyadaki yaşamın kökenine ilişkin en kapsamlı teori

Sınırlı bilgi birikiminden kaynaklanan sorunların üstesinden gelmek için Russell, Amerikalı biyolog William Martin ile iş birliği yaptı. Tartışmalı bir adam olan Martin, kariyerinin çoğunu Almanya'da çalışarak geçirdi.

2003 yılında Russell'ın önceki konseptinin geliştirilmiş bir versiyonunu sundular. Ve belki de Dünya'daki yaşamın kökeni hakkındaki bu teoriye, mevcut olanların en kapsamlısı denilebilir.

Kelly sayesinde alkali menfezlerdeki kayaların gözenekli olduğunu biliyorlardı: üzerlerinde suyla dolu küçük delikler vardı. Bilim insanları bu deliklerin “hücre” görevi gördüğünü öne sürdü. Her biri pirit gibi mineraller gibi önemli maddeler içeriyordu. Buna havalandırma deliklerinin sağladığı protonların doğal fisyonunu da ekleyin ve metabolizmanın doğuşu için ideal bir yer elde edersiniz.

Russell ve Martin'in teorisine göre, yaşam havalandırma suyunun kimyasal enerjisinden yararlanmaya başladığında, RNA gibi moleküller yaratmaya başladı. Sonunda kendi zarını yarattı, gerçek bir hücreye dönüştü ve gözenekli kayayı terk ederek açık sulara yöneldi.

Bu, günümüzde yaşamın kökenine ilişkin öne çıkan hipotezlerden biridir.

Son keşifler

Bu teori, Temmuz 2016'da Martin'in "son evrensel ortak atanın" (LUCA) bazı özelliklerini yeniden yapılandıran araştırmasını yayınlamasıyla büyük destek aldı. Bu, milyarlarca yıl önce var olan ve modern yaşamın tüm çeşitliliğini doğuran bir organizmanın geleneksel adıdır.

Bu organizmanın fosillerini hiçbir zaman bulamayabiliriz, ancak mevcut tüm verilere dayanarak, modern mikroorganizmaları inceleyerek neye benzediğini ve hangi özelliklere sahip olduğunu tahmin edebiliriz.

Martin'in yaptığı da tam olarak buydu. 1.930 modern mikroorganizmanın DNA'sını inceledi ve neredeyse hepsinde mevcut olan 355 gen tespit etti.

Bu 355 genin nesilden nesile aktarıldığı varsayılabilir, çünkü 1930 mikroplarının hepsinin ortak bir atası vardı - muhtemelen PUOP'un hala var olduğu zamandan beri.

Bu genler arasında, tıpkı Russell ve Martin'in teorisinde olduğu gibi, proton bölünmesini kullanmaktan sorumlu olanlar vardı, ancak bu bölünmeyi yaratmaktan sorumlu olanlar yoktu.

Üstelik PUOP, metan gibi maddelere uyum sağlayabiliyor gibi görünüyordu, bu da çevresinde volkanik olarak aktif bir ortamın varlığına işaret ediyordu. Yani hidrotermal bir havalandırma.

O kadar basit değil

Ancak RNA Dünyası fikrinin savunucuları Russell-Martin konseptinde iki sorun buldular. Biri hala potansiyel olarak düzeltilebilir, ancak diğeri tüm teorinin çöküşü anlamına gelebilir.

İlk sorun, Russell ve Martin'in tanımladığı süreçlerin gerçekte gerçekleştiğine dair deneysel kanıtların bulunmamasıdır.

Evet, bilim adamları adım adım bir teori oluşturdular, ancak henüz tek bir adım laboratuvarda kopyalanmadı.

“Birincil görünüm fikrinin savunucuları çoğaltma düzenli olarak deneylerin sonuçlarını sağlıyorlar” diyor yaşamın kökeni konusunda uzman Armen Mulkijanyan. “Birincil görünüm fikrinin destekçileri metabolizma bunu yapmıyorlar.

Ancak Martin'in Londra Üniversitesi Koleji'nden meslektaşı Nick Lane sayesinde bu durum yakında değişebilir. Lane, alkalin bir havalandırma deliğinin içindeki koşulları simüle edecek bir "yaşamın kökeni reaktörü" tasarladı. Metabolik döngüleri ve hatta belki de RNA'yı yeniden yaratmayı umuyor. Ancak bunu konuşmak için henüz çok erken.

İkinci sorun ise havalandırma deliklerinin derin su altında olmasıdır. Miller'ın 1988'de belirttiği gibi, RNA ve protein gibi uzun zincirli moleküller, parçalanmalarını önleyen enzimler olmadan suda oluşamazlar.

Birçok araştırmacı için bu argüman belirleyici oldu.

Mulkijanian, "Kimya geçmişiniz varsa, derin deniz deliği teorisine inanamayacaksınız çünkü kimyayı biliyorsunuz ve tüm bu moleküllerin suyla uyumsuz olduğunu anlıyorsunuz" diyor.

Ancak Russell ve destekçilerinin fikirlerinden vazgeçmek için aceleleri yok.

Ancak son on yılda, bir dizi son derece ilginç deneyle birlikte üçüncü bir yaklaşım öne çıktı.

RNA Dünyası ve hidrotermal menfezlerle ilgili teorilerin aksine, bu yaklaşım, eğer başarılı olursa, düşünülemez olanı vaat ediyordu; sıfırdan canlı bir hücre yaratmak.

Hücre nasıl oluşturulur?

21. yüzyılın başlarında yaşamın kökenine ilişkin iki temel kavram vardı.

1. Destekçiler "RNA Dünyası" yaşamın kendini kopyalayan bir molekülle başladığını savundu.
2. Teorinin savunucuları “ birincil metabolizma" derin deniz hidrotermal bacalarında yaşamın nasıl ortaya çıkmış olabileceğine dair ayrıntılı bir resim oluşturdular.

Ancak üçüncü bir teori daha öne çıktı.

Dünya üzerinde yaşayan her canlı hücrelerden oluşur. Her hücre aslında sert bir duvarı veya "zarı" olan yumuşak bir toptur.

Hücrenin görevi tüm hayati unsurları bünyesinde barındırmaktır. Dış duvar yırtılırsa, iç kısımlar dışarı taşacak ve hücre, içi boşaltılmış bir insan gibi esasen ölecektir.

Dış hücre duvarı o kadar önemlidir ki, bazı bilim adamları onun önce gelmesi gerektiğine inanıyor. "Birincil genetik" teorisinin ve "birincil metabolizma" teorisinin temelde yanlış olduğundan eminler.

Alternatifleri olan "birincil bölümlendirme" öncelikle Roma'daki Roma Tre Üniversitesi'nden Pier Luigi Luisi'nin çalışmasına dayanıyor.

Protohücre teorisi

Luisi'nin argümanları basit ve ikna edici. Moleküllerin güvende olduğu bir kap yoksa, tek bir yerde çok sayıda madde gerektiren bir metabolik süreci veya kendi kendini kopyalayan RNA'yı nasıl hayal edebilirsiniz?

Buradan çıkan sonuç şudur: Hayatın kökeni konusunda tek bir seçenek vardır.

Her nasılsa, Dünya'nın ilk zamanlarındaki sıcaklık ve fırtınaların ortasında, bazı hammaddeler ilkel hücreleri veya "protohücreleri" oluşturdu.

Bu teoriyi kanıtlamak için laboratuvarda deneyler yapmak, basit bir canlı hücre yaratmaya çalışmak gerekir.

Luisi'nin fikirlerinin kökleri, daha önce tartışılan Sovyet bilim adamı Alexander Oparin'in çalışmalarına dayanıyordu. Oparin, bazı maddelerin baloncuklar oluşturduğunu vurguladı. koaservatlar diğer maddeleri merkezlerinde tutabilen.

Luisi bu koaservatların ilk protohücreler olduğunu öne sürdü.

Koaservatlar ilk protohücreler olabilir.

Lipidlerin dünyası

Herhangi bir yağlı veya yağlı madde su üzerinde kabarcıklar veya bir film oluşturacaktır. Bu madde grubuna lipitler denir ve bunların yaşamı meydana getirdiği teorisine de "Lipitlerin Dünyası" adı verilir.

Ancak baloncukların oluşması tek başına yeterli değildir. Kararlı olmaları, “kardeş” kabarcıklar oluşturacak şekilde bölünebilmeleri ve en azından maddelerin içeri ve dışarı akışı üzerinde bir miktar kontrole sahip olmaları gerekir; üstelik modern hücrelerde bu işlevlerden sorumlu olan proteinler olmadan.

Bu, gerekli malzemelerden protokoller oluşturmanın gerekli olduğu anlamına gelir. Luisi'nin onlarca yıldır yaptığı da tam olarak buydu ama hiçbir zaman ikna edici bir şey üretmedi.

RNA'lı protohücre

Daha sonra 1994 yılında Luisi cesur bir öneride bulundu. Ona göre ilk protohücrelerde RNA bulunmalıdır. Üstelik bu RNA'nın protohücre içinde kendini çoğaltabilmesi gerekir.

Bu varsayım, saf "birincil bölümlendirmenin" reddedilmesi anlamına geliyordu, ancak Luisi'nin bunun için iyi nedenleri vardı.

Dış duvarı olan ancak içinde gen bulunmayan bir hücre birçok fonksiyondan yoksundu. Yavru hücrelere bölünebilme yeteneğine sahip olması gerekiyordu, ancak kendisi hakkındaki bilgiyi yavrularına aktaramıyordu. Bir hücre ancak en az birkaç gene sahipse gelişmeye başlayabilir ve daha karmaşık hale gelebilir.

Teori kısa sürede RNA Dünyası hipotezi üzerine çalışmaları daha önce tartışılan Jack Szostak'ta güçlü bir destekçi kazandı. Uzun yıllar boyunca, bu bilim adamları bilim camiasının karşıt taraflarında yer aldılar; Luisi "birincil bölümlendirme" fikrini ve Shostak - "birincil genetik" fikrini destekledi.

Szostak, "Yaşamın kökeni konferanslarında her zaman hangisinin daha önemli, hangisinin önce geldiği konusunda uzun tartışmalara girerdik" diye anımsıyor. "Sonunda hücrelerin her ikisine de ihtiyacı olduğunu fark ettik. Bölümlendirme ve genetik sistem olmadan ilk yaşamın oluşamayacağı sonucuna vardık.”

2001 yılında Szostak ve Luisi güçlerini birleştirerek araştırmalarına devam ettiler. Nature dergisindeki bir makalede, sıfırdan canlı bir hücre yaratmak için kendi kendini kopyalayan RNA'yı basit bir yağ damlasına yerleştirmeniz gerektiğini savundular.

Fikir cesurdu ve çok geçmeden Shostak kendisini tamamen bunun uygulanmasına adadı. "Pratik kanıtlar olmadan bir teoriyi tanımlayamazsınız" şeklinde haklı bir yargıya vararak protohücrelerle deneylere başlamaya karar verdi.

Veziküller

İki yıl sonra Shostak ve iki meslektaşı büyük bir bilimsel buluşu duyurdular.

Deneyler kesecikler üzerinde gerçekleştirildi: dış tarafında iki tabaka yağ asidi ve içinde sıvı çekirdek bulunan küresel damlacıklar.

Keseciklerin oluşumunu hızlandırmak amacıyla bilim insanları, montmorillonit adı verilen kil mineralinin parçacıklarını eklediler. Bu, keseciklerin oluşumunu 100 kat hızlandırdı. Kilin yüzeyi, esasen bir enzimin görevini yerine getiren bir katalizör görevi görüyordu.

Üstelik kesecikler kil yüzeyinden hem montmorillonit parçacıklarını hem de RNA zincirlerini emebilir.

Basit bir kil ilavesi sayesinde protohücreler sonunda hem genleri hem de katalizörü içeriyordu.

Montmorillonit ekleme kararı sebepsiz değildi. Onlarca yıl süren araştırmalar, montmorillonit ve diğer kil minerallerinin yaşamın kökeninde çok önemli olduğunu göstermiştir.

Montmorillonit yaygın bir kildir. Günümüzde günlük yaşamda, örneğin kedi kumu için dolgu maddesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Hava koşullarının etkisi altında volkanik külün parçalanmasıyla oluşur. Dünyanın erken dönemlerinde çok sayıda volkan bulunduğundan, montmorillonitin bol olduğunu varsaymak mantıklıdır.

1986 yılında kimyager James Ferris, montmorillonitin organik moleküllerin oluşumunu destekleyen bir katalizör olduğunu kanıtladı. Daha sonra bu mineralin küçük RNA'ların oluşumunu hızlandırdığını da keşfetti.

Bu, Ferris'in göze çarpmayan kilin bir zamanlar yaşam alanı olduğuna inanmasına neden oldu. Szostak bu fikri benimsedi ve protohücreler oluşturmak için montmorillonit kullandı.

Kilin katılımıyla keseciklerin oluşumu yüzlerce kat daha hızlı gerçekleşti.

Protohücrelerin gelişimi ve bölünmesi

Bir yıl sonra Shostak'ın ekibi proto hücrelerinin kendi kendine büyüdüğünü keşfetti.

Protohücreye yeni RNA molekülleri eklendikçe dış duvar artan basınç altında sarktı. Sanki protohücre karnını doldurmuş ve patlamak üzereymiş gibi görünüyordu.

Basıncı dengelemek için protohücreler en fazla yağ asidini seçti ve bunları duvarın içine yerleştirdi, böylece büyük boyutlara kadar güvenli bir şekilde şişmeye devam edebildiler.

Ama önemli olan, yağ asitlerinin daha az RNA'ya sahip diğer protohücrelerden alınmış olması ve bu nedenle küçülmeye başlamış olmalarıdır. Bu, protohücrelerin rekabet ettiği ve en fazla RNA içerenlerin kazandığı anlamına geliyordu.

Bu etkileyici sonuçlara yol açtı. Eğer protohücreler büyüyebilseydi bölünebilirler miydi? Shostak protohücreleri kendi başlarına çoğalmaya zorlayabilecek mi?

Shostak'ın ilk deneyleri protohücrelerin bölünme yollarından birini gösterdi. Protohücreler küçük deliklerden itildiğinde tüp şekline sıkıştırıldılar ve bunlar daha sonra "kardeş" protohücrelere bölündü.

Bu çok hoştu çünkü süreçte herhangi bir hücresel mekanizma yer almıyordu, yalnızca sıradan mekanik basınç söz konusuydu.

Ancak deney sırasında protohücrelerin içeriklerinin bir kısmını kaybetmesi nedeniyle dezavantajlar da vardı. Ayrıca ilk hücrelerin yalnızca onları dar deliklerden itecek dış kuvvetlerin baskısı altında bölünebildiği ortaya çıktı.

Kesecikleri bölünmeye zorlamanın birçok yolu vardır: örneğin güçlü bir su akışı eklemek. Ancak protohücrelerin içeriklerini kaybetmeden bölünebilmelerinin bir yolunu bulmak gerekiyordu.

Soğan prensibi

2009 yılında Shostak ve öğrencisi Ting Zhu bir çözüm buldu. Biraz daha soğanın katmanlarına benzeyen, çok duvarlı, biraz daha karmaşık protohücreler yarattılar. Görünen karmaşıklıklarına rağmen bu tür protokolleri oluşturmak oldukça basitti.

Zhu onları yağ asitleriyle besledikçe protohücreler büyüdü ve şekil değiştirdi, uzadı ve iplik benzeri bir şekil aldı. Protohücre yeterince büyüdüğünde, küçük protohücrelere parçalanması için yalnızca küçük bir kuvvet uygulaması yeterliydi.

Her yavru protohücre, ana protohücreden gelen RNA'yı içeriyordu ve neredeyse hiçbir RNA elemanı kaybolmadı. Üstelik protohücreler bu döngüyü devam ettirebiliyordu; yavru protohücreler bağımsız olarak büyüyüp bölünüyordu.

Daha sonraki deneylerde Zhu ve Szostak, protohücreleri bölünmeye zorlamanın bir yolunu buldu. Sorunun bir kısmı çözülmüş gibi görünüyor.

Kendi kendini kopyalayan RNA'nın gerekliliği

Ancak protohücreler hala düzgün çalışmıyordu. Luisi, protohücreleri kendi kendini kopyalayan RNA'ların taşıyıcıları olarak gördü, ancak şu ana kadar RNA'lar sadece içerideydi ve hiçbir şeyi etkilemedi.

Protohücrelerin gerçekten Dünya üzerindeki ilk yaşam olduğunu göstermek için Shostak'ın RNA'yı kendisinin kopyalarını yapmaya zorlaması gerekiyordu.

Bu görev kolay değildi, çünkü bilim adamlarının daha önce hakkında yazdığımız onlarca yıllık deneyleri, kendi kendini kopyalayan RNA'nın yaratılmasına yol açmamıştı.

Shostak'ın kendisi de RNA Dünyası teorisi üzerine yaptığı ilk çalışmalarda aynı sorunla karşılaştı. O zamandan beri kimse sorunu çözmüş gibi görünmüyor.

Orgel 70'li ve 80'li yıllarını RNA iplikçiklerinin kopyalanması ilkesini inceleyerek geçirdi.

Özü basittir. Bir RNA ipliği alıp onu nükleotidlerin bulunduğu bir kaba koymanız gerekir. Daha sonra bu nükleotidleri kullanarak birinciyi tamamlayan ikinci bir RNA dizisi oluşturun.

Örneğin, "CGC" örneğinin RNA dizisi, "GCG" örneğinin ek bir dizisini oluşturacaktır. Bir sonraki kopya orijinal CGC devresini yeniden oluşturacaktır.

Orgel, belirli koşullar altında RNA zincirlerinin enzimlerin yardımı olmadan bu şekilde kopyalandığını fark etti. İlk canlının genlerini bu şekilde kopyalamış olması kuvvetle muhtemeldir.

1987'ye gelindiğinde Orgel, RNA iplikçiklerinde 14 nükleotit uzunluğunda ek iplikler oluşturabildi; bunlar da 14 nükleotit uzunluğundaydı.

Eksik unsur

Adamala ve Szostak reaksiyon için magnezyumun gerekli olduğunu keşfetti. Bu sorunluydu çünkü magnezyum protohücreleri yok etti. Ancak bir çözüm vardı: Limon ve portakalda bulunan sitrik asitle hemen hemen aynı olan ve her canlı hücrede bulunan sitrat kullanın.

2013 yılında yayınlanan bir makalede Adamala ve Szostak, protohücrelere sitratın eklendiği, magnezyum ile örtüşen ve zincir kopyalamaya müdahale etmeden protohücreleri koruyan bir çalışmayı anlattı.

Yani 1994 yılında Luisi'nin bahsettiği şeyi başardılar. Szostak, "RNA'nın yağ asidi keseciklerinin içinde kendini kopyalamasını sağladık" diyor.

Shostak'ın ekibi yalnızca on yıllık araştırmada inanılmaz sonuçlar elde etti.

• Bilim insanları, çevreden yararlı molekülleri emerken genlerini koruyan protohücreler yarattılar.
• Protohücreler büyüyebilir, bölünebilir ve hatta birbirleriyle rekabet edebilir.
• Kendi kendini kopyalayan RNA'lar içerirler.
• Laboratuvarda oluşturulan protohücreler her bakımdan şaşırtıcı bir şekilde hayata benzemektedir.

Aynı zamanda dirençliydiler. 2008 yılında Szostak'ın ekibi, protohücrelerin çoğu modern hücrenin öldüğü 100 santigrat dereceye kadar sıcaklıklarda hayatta kalabildiğini keşfetti. Bu, yalnızca protohücrelerin, sürekli meteor yağmuru koşullarında bir şekilde hayatta kalması gereken ilk yaşama benzer olduğu inancını güçlendirdi.

Armen Mulkijanyan, "Shostak'ın başarıları etkileyici" diyor.

Ancak ilk bakışta Shostak'ın yaklaşımı, yaşamın kökenine ilişkin son 40 yıldır devam eden diğer araştırmalardan çok farklı. "Birincil kendini yeniden üretme" veya "birincil bölümlendirme"ye odaklanmak yerine, bu teorileri birleştirmenin bir yolunu buldu.

Bu, Dünya'daki yaşamın kökeni sorununu incelemek için yeni bir birleşik yaklaşımın yaratılmasının nedeni oldu.

Bu yaklaşım, ilk canlının diğerlerinden önce ortaya çıkan bir özelliğe sahip olmadığını ima etmektedir. "Birincil özellikler dizisi" fikrinin zaten pek çok pratik kanıtı var ve varsayımsal olarak mevcut teorilerin tüm sorunlarını çözebilir.

Büyük Birleşme

Yaşamın kökeni sorusuna cevap arayan 20. yüzyılın bilim adamları 3 kampa bölündü. Her biri yalnızca kendi hipotezlerine bağlı kaldı ve diğer ikisinin çalışmaları hakkında olumsuz konuştu. Bu yaklaşım kesinlikle etkiliydi, ancak her kamp sonuçta çözümü zor sorunlarla karşı karşıya kaldı. Bu nedenle, bugünlerde birçok bilim insanı bu soruna birleşik bir yaklaşım denemeye karar verdi.

Birleşme fikrinin kökleri, RNA Dünyasının "birincil kendi kendine çoğalmasına" ilişkin geleneksel teoriyi yalnızca ilk bakışta kanıtlayan yeni bir keşifte yatmaktadır.

2009 yılında RNA Dünyası teorisinin savunucuları büyük bir sorunla karşı karşıya kaldı. RNA'nın yapı taşı olan nükleotidleri, erken Dünya koşullarında kendilerinin oluşturabileceği şekilde oluşturamadılar.

Bu durum, daha önce de gördüğümüz gibi, pek çok araştırmacının, ilk yaşamın hiçbir şekilde RNA'ya dayanmadığına inanmasına yol açtı.

John Sutherland 1980'lerden beri bunu düşünüyor. "Birisi RNA'nın kendisini nasıl bir araya getirdiğini gösterebilseydi harika olurdu" diyor.

Şans eseri Sutherland, Cambridge Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'nda (CMB) çalıştı. Çoğu araştırma enstitüsü sürekli olarak yeni keşifler beklentisiyle personelini çalıştırıyor, ancak LMB personelin sorun üzerinde ciddi şekilde çalışmasına izin verdi. Böylece Sutherland, RNA nükleotidleri üretmenin neden bu kadar zor olduğunu düşünmekte özgürdü ve birkaç yıl boyunca alternatif bir yaklaşım geliştirdi.

Sonuç olarak Sutherland, yaşamın kökenine ilişkin tamamen yeni bir görüşe ulaştı; bu görüş, yaşamın tüm temel bileşenlerinin aynı anda oluşmuş olabileceği yönündeydi.

Cambridge Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'nın mütevazı binası.

Moleküllerin ve koşulların mutlu bir tesadüfü

Sutherland, "RNA kimyasının bazı önemli yönleri bozuldu" diye açıklıyor. Her RNA nükleotidi bir şeker, bir baz ve bir fosfattan oluşur. Ancak pratikte şeker ve bazın etkileşime girmesinin imkansız olduğu ortaya çıktı. Moleküllerin şekli kesinlikle yanlıştı.

Böylece Sutherland başka maddelerle deneyler yapmaya başladı. Sonunda ekibi, adından da anlaşılacağı gibi siyanürle ilgili olan başka bir tür şeker ve siyanamidden oluşan 5 basit molekül yarattı. Bu maddeler bir dizi kimyasal reaksiyona tabi tutuldu ve sonuçta dört nükleotidden ikisinin oluşmasına yol açtı.

Bu şüphesiz bir başarıydı ve Sutherland'in itibarını anında artırdı.

Pek çok gözlemci bunun "RNA Dünyası" teorisini destekleyen yeni bir kanıt olduğunu düşündü. Ancak Sutherland'ın kendisi bunu farklı görüyordu.

“Klasik” RNA Dünyası hipotezi, ilk organizmalarda RNA'nın tüm yaşam işlevlerinden sorumlu olduğu gerçeğine odaklanıyordu. Ancak Sutherland bu iddiayı "umutsuz derecede iyimser" olarak nitelendiriyor. RNA'nın işin içinde olduğuna inanıyor ancak yaşayabilirlik için önemli olan tek bileşen bu değil.

Sutherland, RNA Dünyası "birincil kendini kopyalama" kavramını Pier Luigi Luisi'nin "birincil bölümlendirme" fikirleriyle birleştiren Jack Szostak'ın son çalışmalarından ilham aldı.

Sıfırdan canlı bir hücre nasıl oluşturulur?

Sutherland'ın dikkati, nükleotidlerin sentezinde ilk başta rastgele görünen ilginç bir ayrıntıya çekildi.

Sutherland'ın deneylerindeki son adım her zaman nükleotide fosfatların eklenmesiydi. Ancak daha sonra bunu eklemesi gerektiğini fark etti. başından beriçünkü fosfat erken aşamalarda reaksiyonları hızlandırır.

Başlangıçta fosfat eklenmesi reaksiyonun rastgeleliğini artırıyor gibi görünüyordu, ancak Sutherland bu rastgeleliğin faydalı olduğunu fark edebildi.

Bu onu şunu düşündürdü karışımlar kaotik olmalı. Dünyanın ilk zamanlarında muhtemelen tek bir havuzda çok sayıda kimyasal yüzüyordu. Tabii ki karışımlar bataklık suyuna benzememeli çünkü en uygun rastgelelik seviyesini bulmanız gerekiyor.

1950'de yaratılan, daha önce tartıştığımız Stanley Miller'ın karışımları, Sutherland'ın karışımından çok daha kaotikti. Biyolojik moleküller içeriyorlardı, ancak Sutherland'in söylediği gibi "az sayıdaydılar ve çok daha fazla biyolojik olmayan bileşik onlara eşlik ediyordu."

Sutherland, Miller'in deneyindeki koşulların yeterince saf olmadığını düşünüyordu. Karışım çok kaotikti, bu yüzden gerekli maddeler içinde kaybolmuştu.

Bu yüzden Sutherland bir "Goldilocks kimyası" bulmaya karar verdi: çeşitli maddelerle gereksiz hale gelecek kadar aşırı yüklenmemiş, ancak aynı zamanda yetenekleri sınırlı olacak kadar basit de değil.

Yaşamın tüm bileşenlerinin aynı anda oluşabileceği ve daha sonra birleşebileceği karmaşık bir karışım yaratmak gerekiyordu.

İlkel bir gölet ve yaşamın birkaç dakikada oluşması

Basitçe söylemek gerekirse, 4 milyar yıl önce Dünya'da küçük bir gölet olduğunu hayal edin. Uzun yıllar boyunca, karışım, işlemi başlatmak için gerekli olan kimyasal bileşimi elde edene kadar gerekli maddeler oluşmuştur. Ve belki de sadece birkaç dakika içinde ilk hücre oluştu.

Bu, ortaçağ simyacılarının ifadeleri gibi kulağa fantastik gelebilir. Ancak Sutherland'in elinde deliller olmaya başladı.

2009'dan bu yana, ilk iki RNA nükleotidini oluşturan aynı maddeleri kullanarak, herhangi bir canlı organizma için önemli olan diğer molekülleri yaratmanın mümkün olduğunu gösterdi.

Bir sonraki adım, diğer RNA nükleotidlerini yaratmaktı. Sutherland henüz bu konuda uzmanlaşamadı ancak 2010'da buna yakın, potansiyel olarak nükleotidlere dönüşebilecek molekülleri gösterdi.

Ve 2013 yılında amino asit öncülerini topladı. Bu sefer gerekli reaksiyonu oluşturmak için bakır siyanür ekledi.

Deneylerin çoğunda siyanür bazlı maddeler mevcuttu ve Sutherland bunları 2015 yılında tekrar kullandı. Aynı maddelerle hücre duvarlarını oluşturan moleküller olan lipitlerin öncüllerini yaratmanın mümkün olduğunu gösterdi. Reaksiyon ultraviyole ışığın etkisi altında gerçekleşti ve kükürt ve bakır içeriyordu, bu da sürecin hızlanmasına yardımcı oldu.

Szostak, "Tüm yapı taşları ortak bir kimyasal reaksiyon çekirdeğinden [oluşturuldu]" diye açıklıyor.

Eğer Sutherland haklıysa, yaşamın kökenine ilişkin görüşümüz son 40 yıldır temelde yanlıştı.

Bilim adamları hücre yapısının ne kadar karmaşık olduğunu gördükleri andan itibaren herkes ilk hücrelerin bir araya geleceği fikrine odaklanmıştı. kademeli olarak, öğe öğe.

Sutherland, Leslie Orgel'in RNA'nın önce geldiği fikrini ortaya atmasından bu yana, araştırmacıların "bir elementi alıp gerisini ona yaptırmaya çalıştıklarını" söylüyor. Kendisi yaratmanın gerekli olduğuna inanıyor hepsi birden.

Kaos yaşamın gerekli bir koşuludur

Sutherland, "Bir hücrenin bir anda ortaya çıkamayacak kadar karmaşık olduğu fikrini sorguladık" diyor. “Gördüğünüz gibi tüm sistemlerin yapı taşlarını aynı anda oluşturabiliyorsunuz.”

Shostak, yaşam molekülleri yaratma ve bunları canlı hücrelerde birleştirme girişimlerinin çoğunun aynı nedenden dolayı başarısız olduğundan şüpheleniyor: aşırı steril deney koşulları.

Bilim adamları gerekli maddeleri aldılar ve Dünya'nın erken dönemlerinde de var olabilecekleri tamamen unuttular. Ancak Sutherland'ın çalışması, karışıma yeni maddeler eklendiğinde daha karmaşık bileşiklerin ortaya çıktığını gösteriyor.

Shostak, 2005 yılında protohücrelerine bir RNA enzimi yerleştirmeye çalıştığında bununla bizzat karşılaştı. Enzimin, protohücre zarını yok eden magnezyuma ihtiyacı vardı.

Çözüm zarifti. Tek bir yağ asidinden kesecikler oluşturmak yerine, bunları iki asidin karışımından oluşturun. Ortaya çıkan kesecikler magnezyumla başa çıkabiliyor ve dolayısıyla RNA enzimlerinin “taşıyıcıları” olarak görev yapabiliyor.

Üstelik Szostak, ilk genlerin muhtemelen rastgele olduğunu söylüyor.

Modern organizmalar genleri aktarmak için saf DNA kullanıyor ancak başlangıçta saf DNA'nın mevcut olmaması muhtemeldir. Onun yerine RNA nükleotidleri ile DNA nükleotidlerinin bir karışımı olabilir.

2012 yılında Szostak, böyle bir karışımın saf RNA gibi görünen ve davranan "mozaik" moleküller halinde birleşebileceğini gösterdi. Bu da karışık RNA ve DNA molekülleri teorisinin var olma hakkına sahip olduğunu kanıtlıyor.

Bu deneyler şunu ortaya koyuyordu: İlk organizmaların saf RNA'ya veya saf DNA'ya sahip olmasının bir önemi yoktu.

Szostak, "Aslında ilk polimerin RNA'ya benzer olduğu ancak biraz daha kaotik göründüğü fikrine geri döndüm" diyor.

RNA'ya alternatifler

Daha önce tartışılan mevcut TNC'lere ve PNA'lara ek olarak artık RNA'ya daha fazla alternatifin olması mümkündür. Bunların Dünya'nın erken dönemlerinde var olup olmadıklarını bilmiyoruz, ancak var olsalar bile, ilk organizmalar onları RNA ile birlikte kullanmış olabilir.

Artık "RNA'nın Dünyası" değil, "Olmayan Bir Şeyin Dünyası"ydı.

Tüm bunlardan çıkaracağımız ders, ilk canlı hücresinin kendi kendini yaratmasının hiç de sanıldığı kadar zor olmadığıdır. Evet hücreler karmaşık makinelerdir. Ancak ortaya çıktığı gibi, hurda malzemelerden "rastgele yapılmış" olsalar bile mükemmel olmasa da çalışacaklar.

Ortaya çıktıklarında, bu tür ham hücrelerin Dünya'nın erken dönemlerinde hayatta kalma şansları çok az gibi görünüyor. Öte yandan, hiçbir rekabetleri yoktu ve herhangi bir yırtıcı hayvan tarafından tehdit edilmiyorlardı; bu nedenle, ilkel Dünya'daki yaşam birçok açıdan şimdi olduğundan daha basitti.

Ama bir "Ama" var

Ancak ne Sutherland'in ne de Szostak'ın çözemediği bir sorun var ve bu oldukça ciddi.

İlk organizmanın bir tür metabolizmaya sahip olması gerekir. Yaşamın en başından beri enerji alma yeteneğine sahip olması gerekiyordu, aksi takdirde yaşam yok olacaktı.

Bu noktada Sutherland, Mike Russell, Bill Martin ve diğer "ilkel metabolizma" savunucularının fikirlerine katılıyordu.

“RNA dünyası” ve “birincil metabolizma” ile ilgili teorilerin savunucuları birbirleriyle boşuna tartıştılar. Her iki tarafın da ikna edici argümanları vardı” diye açıklıyor Sutherland.

Shostak, "Metabolizma bir şekilde bir yerlerde başladı" diye yazıyor. “Fakat kimyasal enerjinin kaynağının ne olduğu büyük bir soru.”

Martin ve Russell, yaşamın derin denizlerdeki menfezlerde başladığı fikri konusunda yanılıyor olsalar bile teorilerinin pek çok kısmı gerçeğe yakın. Birincisi metallerin yaşamın kökenindeki önemli rolüdür.

Doğadaki pek çok enzimin çekirdeğinde bir metal atomu bulunur. Tipik olarak bu, enzimin "aktif" kısmıdır, molekülün geri kalanı ise destekleyici yapıdır.

İlk yaşam karmaşık enzimlere sahip olamazdı, bu yüzden büyük olasılıkla katalizör olarak çıplak metalleri kullanmıştı.

Katalizörler ve enzimler

Günther Wachtenshauser de yaşamın demir pirit üzerinde oluştuğunu öne sürerken aynı şeyi söylemişti. Russell ayrıca hidrotermal menfezlerdeki suyun katalizör görevi görebilecek metaller açısından zengin olduğunu vurguluyor ve Martin'in modern bakterilerin son evrensel ortak atası üzerinde yaptığı araştırma, birçok demir bazlı enzimin varlığını ortaya koyuyor.

Bütün bunlar, Sutherland'in kimyasal reaksiyonlarının çoğunun yalnızca bakır (ve Wachtershauser'in vurguladığı gibi kükürt) nedeniyle başarılı bir şekilde ilerlediğini ve Shostak'ın proto hücrelerindeki RNA'nın magnezyum gerektirdiğini gösteriyor.

Hidrotermal menfezlerin yaşamın yaratılması için de önemli olması pekala mümkündür.

Szostak, "Modern metabolizmaya bakarsanız, demir ve kükürt kümeleri gibi kendi adına konuşan elementleri görürsünüz" diye açıklıyor. "Bu, yaşamın, suyun demir ve kükürt açısından zengin olduğu bir havalandırma deliğinin içinde veya yakınında başladığı fikrine uyuyor."

Bununla birlikte eklenecek tek bir şey var. Eğer Sutherland ve Szostak doğru yoldaysa, o zaman havalandırma teorisinin bir yönü kesinlikle yanlıştır: Hayat denizin derinliklerinde başlamış olamaz.

Sutherland, "Keşfettiğimiz kimyasal süreçler büyük ölçüde ultraviyole radyasyona bağlı" diyor.

Bu tür radyasyonun tek kaynağı Güneş'tir, bu nedenle reaksiyonların doğrudan ışınlarının altında gerçekleşmesi gerekir. Bu, derin deniz menfezlerine sahip versiyonu hariç tutar.

Shostak, denizin derinliklerinin yaşamın beşiği olarak kabul edilemeyeceği konusunda hemfikir. "En kötü yanı, siyanür gibi enerji açısından zengin hammaddelerin kaynağı olan atmosferle etkileşimden izole olmalarıdır."

Ancak tüm bu sorunlar hidrotermal menfez teorisini işe yaramaz hale getirmiyor. Belki de bu menfezler güneş ışığına ve siyanüre erişebilecekleri sığ sularda bulunuyordu.

Yaşam okyanusta değil karada başladı

Armen Mulkijanyan bir alternatif önerdi. Ya yaşam sudan başlayıp okyanusta değil de karada ortaya çıksaydı? Yani volkanik bir gölette.

Mulkijanyan hücrelerin kimyasal bileşimine, özellikle de hangi maddeleri kabul edip neyi reddettiklerine dikkat çekti. Herhangi bir organizmanın hücrelerinin, sodyum hariç, çok fazla fosfat, potasyum ve diğer metalleri içerdiği ortaya çıktı.

Modern hücreler, metalleri ortamdan dışarı pompalayarak dengeyi korurlar, ancak ilk hücrelerde bu fırsat yoktu; pompalama mekanizması henüz gelişmemişti. Bu nedenle Mulkijanian, ilk hücrelerin mevcut hücreleri oluşturan yaklaşık bir dizi maddenin bulunduğu yerde ortaya çıktığını öne sürdü.

Bu, okyanusun potansiyel yaşam beşiği listesinden hemen silinmesine neden oluyor. Canlı hücrelerde okyanuslarda bulunandan çok daha fazla potasyum ve fosfat, çok daha az sodyum bulunur.

Volkanların yakınındaki jeotermal kaynaklar bu teoriye daha uygundur. Bu havuzlar hücrelerle aynı metal karışımını içerir.

Shostak bu fikri sıcak bir şekilde destekliyor. "İdeal konumun jeotermal açıdan aktif bir bölgedeki sığ bir göl veya gölet olacağını düşünüyorum" diye doğruluyor. "Hidrotermal menfezlere ihtiyacımız var, ancak derin denizdekilere değil, Yellowstone gibi volkanik olarak aktif bölgelerde bulunanlara benzer."

Sutherland'ın kimyasal reaksiyonları böyle bir yerde gerçekleşebilir. Kaynaklar gerekli miktarda madde içeriyor, su seviyesi dalgalanıyor, böylece bazı alanlar zaman zaman kuruyor ve güneş ultraviyole ışınlarında herhangi bir eksiklik yok.

Üstelik Szostak, bu tür havuzların protohücreleri için mükemmel olduğunu söylüyor.

Szostak, "Protohücreler genellikle düşük bir sıcaklığı korur, bu da RNA kopyalama ve diğer basit metabolizma için iyidir" diyor. "Fakat zaman zaman kısa süreliğine ısınırlar, bu da RNA iplikçiklerinin ayrılmasına yardımcı olur ve onları daha fazla kendi kendini kopyalamaya hazırlar." Soğuk veya sıcak su akıntıları da protohücrelerin bölünmesine yardımcı olabilir.

Volkanların yakınındaki jeotermal kaynaklar pekala yaşamın doğum yeri haline gelmiş olabilir.

Meteorlar hayata yardımcı olabilirdi

Sutherland, mevcut tüm argümanlara dayanarak üçüncü bir seçenek de sunuyor: göktaşının düştüğü yer.

Dünya, varoluşunun ilk 500 milyon yılında düzenli olarak meteor yağmurlarına maruz kaldı; bunlar bugün hâlâ düşüyor, ancak çok daha az sıklıkta. Yeterli büyüklükteki bir göktaşı düşme alanı, Mulkijanyan'ın bahsettiği göletlerle aynı koşulları yaratabilir.

İlk olarak meteorlar çoğunlukla metalden yapılmıştır. Ve düştükleri yerler genellikle demir ve kükürt gibi metaller açısından zengindir. Ve en önemlisi göktaşının düştüğü yerlerde yer kabuğunun sıkışması jeotermal aktiviteye ve sıcak suyun ortaya çıkmasına neden oluyor.

Sutherland, yeni oluşan kraterlerin kenarlarından aşağı doğru akan ve kayalardan siyanür bazlı maddeleri çeken küçük nehirleri ve dereleri anlatıyor; bunların hepsi ultraviyole ışınlarının etkisi altında. Her akış diğerlerinden biraz farklı bir madde karışımı taşır, böylece sonuçta farklı reaksiyonlar meydana gelir ve bir dizi organik madde üretilir.

Sonunda dereler birleşerek kraterin dibinde volkanik bir gölet oluşturur. Belki de ilk protokollerin oluşturulduğu tüm gerekli maddeler aynı anda böyle bir havuzda toplanmıştı.

Sutherland da aynı fikirde: "Bu çok spesifik bir gelişme." Ancak bulunan kimyasal reaksiyonlara dayanarak buna yöneliyor: "Deneylerimde gösterilen tüm reaksiyonların gerçekleşebileceği tek olay bu."

Shostak henüz bundan tam olarak emin değil ancak Sutherland'in fikirlerinin yakından ilgilenilmesi gerektiği konusunda hemfikir: "Bana öyle geliyor ki bu olaylar bir göktaşının çarptığı yerde gerçekleşmiş olabilir. Ama aynı zamanda volkanik sistemler fikrini de seviyorum. Her iki versiyonun da lehine güçlü argümanlar var.”

Hayat nasıl başladı sorusunun cevabını ne zaman alacağız?

Görünüşe göre tartışma yakında durmayacak ve bilim adamları hemen ortak bir görüşe varamayacaklar. Karar, kimyasal reaksiyonlar ve protohücrelerle yapılan deneylere dayanarak verilecek. Seçeneklerden birinde önemli bir maddenin eksik olduğu veya protohücreleri yok eden bir madde kullanıldığı ortaya çıkarsa, bu yanlış kabul edilecektir.

Bu, tarihte ilk kez yaşamın nasıl başladığına dair en eksiksiz açıklamanın eşiğinde olduğumuz anlamına geliyor.

Sutherland iyimser bir tavırla "Zorluklar artık imkansız görünmüyor" diyor.

Şu ana kadar Shostak ve Sutherland'in "hepsi bir arada" yaklaşımı sadece kaba bir taslaktan ibaret. Ancak bu yaklaşımın argümanlarının her biri onlarca yıllık deneylerle kanıtlanmıştır.

Bu konsept daha önce var olan tüm yaklaşımlara dayanmaktadır. Tüm başarılı gelişmeleri birleştirir ve aynı zamanda her yaklaşımın bireysel sorunlarını çözer.

Örneğin Russell'ın hidrotermal menfez teorisini çürütmüyor ama onun en başarılı unsurlarını kullanıyor.

4 milyar yıl önce ne oldu

4 milyar yıl önce ne olduğunu kesin olarak bilmiyoruz.

Martin, "E. coli'nin dışarı fırladığı bir reaktör yaratsanız bile bunun o ilk yaşamın bir kopyası olduğunu söyleyemezsiniz" dedi.

Yapabileceğimiz en iyi şey, olayların gidişatını hayal ederek görüşümüzü kanıtlarla desteklemektir: kimya alanındaki deneyler, erken Dünya hakkında bildiğimiz her şey ve biyolojinin bize erken yaşam formları hakkında söylediği her şey.

Yüzyıllardır süren yoğun çabaların ardından, sonunda olayların gerçek gidişatının hikâyesinin ortaya çıkmaya başladığını göreceğiz.

Bu, insanlık tarihindeki en büyük ayrıma yaklaştığımız anlamına geliyor: Hayatın kökeninin hikayesini bilenler ile bu anı görecek kadar yaşamamış ve dolayısıyla bunu hiçbir zaman bilemeyecek olanlar arasındaki bölünme.

Darwin'in 1859 yılında yayınlanan Türlerin Kökeni kitabını göremeyenlerin hepsi, evrim hakkında hiçbir şey bilmediklerinden, insanın kökeni hakkında en ufak bir fikirleri olmadan ölmüşlerdir. Ancak bugün, birkaç izole topluluk dışında herkes, hayvanlar dünyasının diğer temsilcileriyle akrabalığımız hakkındaki gerçeği öğrenebilir.

Aynı şekilde Yuri Gagarin'in Dünya yörüngesine girmesinden sonra doğan herkes, başka dünyalara seyahat edebilen bir toplumun üyesi oldu. Her ne kadar gezegende yaşayanların hepsi gezegeni ziyaret etmemiş olsa da, uzay yolculuğu halihazırda modern bir gerçeklik haline geldi.

Yeni gerçeklik

Bu gerçekler dünya algımızı ustaca değiştiriyor. Bizi daha akıllı yapıyorlar. Evrim bize her canlıya değer vermeyi öğretir, çünkü hepimiz uzak da olsa akraba olarak kabul edilebiliriz. Uzay yolculuğu bize kendi gezegenimize dışarıdan bakmayı ve onun ne kadar benzersiz ve kırılgan olduğunu anlamamızı öğretir.

Bugün yaşayan insanlardan bazıları, yakında tarihte kökenlerini anlatabilecek ilk insanlar olacak. Ortak atalarını ve onun nerede yaşadığını bilecekler.

Bu bilgi bizi değiştirecek. Tamamen bilimsel bir bakış açısıyla, bize Evrende yaşamın ortaya çıkma şansı ve onu nerede arayabileceğimiz hakkında bir fikir verecektir. Aynı zamanda bize yaşamın özünü de ortaya çıkaracaktır.

Ancak yaşamın kökeninin sırrının ortaya çıktığı anda önümüze hangi bilgeliğin çıkacağını ancak tahmin edebiliriz. Her ay ve her yıl, gezegenimizdeki yaşamın kökenine ilişkin büyük gizemi çözmeye daha da yaklaşıyoruz. Şu anda siz bu satırları okurken yeni keşifler yapılıyor.

Ayrıca okuyun:

Bu makaleyi paylaş

Genel olarak kabul edilen teori, tüm evrenin bir proton boyutuna kadar sıkıştırıldığı, ancak güçlü bir patlamanın ardından sonsuza kadar genişlediği yönündedir. Bu olay yaklaşık 10 milyar yıl önce meydana geldi ve bunun sonucunda ortaya çıkan evren, etrafındaki yıldızların ve gezegenlerin oluşmaya başladığı kozmik tozla doldu. Dünya kozmik standartlara göre çok genç bir gezegendir, yaklaşık beş milyar yıl önce oluşmuştur, peki üzerinde yaşam nasıl ortaya çıktı? Bilim insanları bu soruya hâlâ kesin bir cevap bulamıyor.

Darwin'in teorisine göre, Dünya'daki yaşam, uygun koşullar oluştuğunda, yani bir atmosfer, yaşam süreçlerinin ve suyun akışını sağlayan bir sıcaklık ortaya çıktığında ortaya çıktı. Bilim adamına göre, ilk basit tek hücreli organizmalar tam olarak Güneş'in su üzerindeki etkisi altında ortaya çıktı. Daha sonra kahverengi alglere ve diğer bitki türlerine dönüştüler. Yani bu kurala uyulursa gezegendeki tüm çok hücreli türlerin kökeni bitkilerden gelir. En önemli sorunun cevabı alınamadı: "Güneş'in etkisi altında bile hayat nasıl yoktan var olabilir?" Basit bir deney yapmak yeterlidir - bir kavanoza kuyu suyu dökün, ardından sıkıca kapatın ve güneş ışığına koyun. Her durumda sıvı eskisi gibi kalacaktır, bileşiminde mikroskobik değişiklikler meydana gelebilir ancak mikroorganizmalar orada ortaya çıkmayacaktır. Aynı deneyi açık bir kavanozla yaparsanız, birkaç gün sonra duvarların nasıl tek hücreli bir alg tabakasıyla kaplanmaya başladığını fark edeceksiniz.

Buradan yola çıkarak yaşamın kökeni ve en basit formları için bile dışarıdan müdahalenin gerekli olduğunu söyleyebiliriz. Elbette, türlerin bağımsız kökeni versiyonu çok cazip çünkü iddiaya göre bu, Tanrı'ya veya diğer gezegenlerden gelen uzaylılara bağlı olmayan insanlığın bağımsızlığını kanıtlıyor.

Son zamanlarda, hem insanlar hem de tüm biyosfer için giderek daha fazla kozmik kökenli destekçi ortaya çıktı. Ancak tuhaf bir şekilde, araştırmalarında araştırmacılar yalnızca halihazırda bulunmuş veya bulunan eserlere değil, aynı zamanda İncil'e de ilgi çekici bir şekilde bir araya geliyor. Orada yazılanları sıradan bir dille yorumlarsanız, mucizelerle değil, tamamen açıklanabilir fiziksel olaylarla benzetmeler yapabilirsiniz. Bu materyale dayanarak, gezegeni insan ırkının yanı sıra canlılarla da dolduran belirli bir yüksek zeka var. Kitap, Tanrı'nın insanı kendi suretinde ve benzerliğinde yarattığını, yani bizim bir kopya olmamızın mümkün olduğunu, her halükarda dışarıdan yaratıcımızı tekrarladığımızı söylüyor.

Bir kişi bir biyorobottur - yani, kendini geliştirme için yerleşik bir fırsata sahip, zekaya sahip, yapay olarak yaratılmış bir organizmadır. İnsanların gezegene yerleşme anının, Adem ve Havva'nın Cennet Bahçesi'nden zorlu yaşam koşullarına bağımsız olarak uyum sağlamak zorunda kaldıkları Dünya'ya kovulduğu bölümde tam olarak anlatılmış olması mümkündür. Cennet Bahçesi, yaratıcının yaptığı biyorobotların sera koşullarında test edildiği ve performansları kontrol edildikten sonra sert gerçekliğe salındıkları yer anlamına gelebilir.

Tabii geriye şu soru kalıyor: “Peki ya bu durumda hayvan türlerinin çeşitliliği? Elbette yaratıcı, tek hücreli canlılara kadar türleri, alt türleri, takımları yaratmış olamaz mı?” Evrimin hâlâ burada gerçekleştiği, ancak daha hızlı olduğu ve yaratıcıların kontrolü altında gerçekleştiği varsayılmaktadır. Her hayvan türünde, evrim merdiveninde kendisinden önce gelen bir türün izlerinin hala bulunduğunu inkar etmemek mümkün değildir. Kuşlar, özellikle gagalarının uzun şekli ve patilerinin derileri bakımından sürüngenlere çok benzemektedir. Sürüngenlerin ana hatları da balıklara çok benzer ve birçok memeli, önceki birkaç türün özelliklerini aynı anda özümsemiştir. Bir kediye baktığınızda hem sürüngenlerin hem de amfibilerin işaretlerini kolaylıkla tahmin edebilirsiniz. Sıcak ortam sevgisi büyük ihtimalle genlerinde kedilere geçmiştir ve sıcakkanlı olmalarına rağmen her zaman ısı kaynağı olan yerlerde yaşamayı tercih ederler. Aynı işaret, kendi başına ısı üretemeyen soğukkanlı hayvanların karakteristiğidir. Kedinin gözünü dikkatlice inceleyerek timsahın gözlerine çok benzediğini, kafa şeklinin küçük değişikliklerle bir yılanınkine benzediğini görebilirsiniz. Bazen birisinin, örneğin bir otomobil üreticisinin tasarımcılarının yaptığı gibi, önceki bir arabanın şasisini temel alarak ve birkaç değişiklik ekleyerek türün yaratılması üzerinde çalıştığı izlenimini edinirsiniz.

Eğer durum böyleyse, bazı hayvan türlerinin montaj sırasında yeterli parçanın olmaması ve mevcut olanı kullanma durumuyla ilişkilendirilerek basitçe şaşkınlık yaratması şaşırtıcı değildir. Özellikle Avustralya'da bu tür hayvanların pek çok örneği var. Bir kemirgen olan ancak at gibi güçlü bir kas-iskelet sistemine sahip olan kangurunun yanı sıra ornitorenk gibi ilginç türler de vardır. Bu hayvan bir memelidir, ancak kuşlar gibi ürer; yumurta bırakır ve kazınkine benzer kemikli bir gagası vardır. Vücudunun yapısı kunduzunkine çok benzer ve doğan yavrular sütle annenin meme uçlarından değil, karın yüzeyine çıkan sıvıyı yalayarak beslenirler. Yaratıcıların kendilerinin bu kadar özenli bir çalışma yapıp yapmadığı veya gelişimde yalnızca temel yönü belirleyip belirlemedikleri ve bireysel alt türlerin oluşumu zaten bağımsız olarak meydana gelip gelmediği - bugün bu soru açık kalıyor.

Evrim seçenekleri farklı açılardan değerlendirilebilir, ancak çoğu araştırmacı hâlâ evrimin kendisinin, eğer gerçekleşmişse, sadece bir sonuç olduğu konusunda hemfikirdir, ancak nedeninin bulunması gerekmektedir. Aynı derecede popüler bir görüş, Dünya'da yaşamın ortaya çıkmasının nedeninin, en basit tek hücreli organizmaların donmuş durumda olduğu bir göktaşının düşmesi olduğu yönündedir. O zamana kadar gezegende zaten sıcak bir iklim kurulmuş olduğundan ve yüzeyin çoğu eski dünya okyanusu tarafından işgal edildiğinden, yaşamın daha sonraki gelişimi için tüm koşullar yaratıldı. Ayrıca göktaşının aslında zeki varlıklar tarafından özellikle gezegeni doldurmak amacıyla gönderildiğine dair bir versiyon da var ki bu da var olma hakkı olmadan değil.

Bir göktaşı yerine, örneğin başka bir evrenden veya hatta başka bir boyuttan gönderilen basit bir optik bilgi ışını olabilir. Aslında bu kadar gelişmiş varlıklar neden milyarlarca ışıkyılı öteye maddi bir şey göndersin? Gelişim düzeyleri göz önüne alındığında, uzun zamandır ışınlanma olanaklarını keşfedebiliyorlar ve tam olarak ihtiyaç duyulan yerde ortaya çıkarak uzay ve zamanda özgürce hareket edebiliyorlar. Işın kullanılarak iletilen bilgiler, yeryüzünde aynı organizmalarda cisimleşmiş ve böylece evrim süreci başlatılmıştır.

Elbette, hayat yalnızca kazara uçan bir göktaşı tarafından tetiklenmiş olamaz; Mars'ın donör olabileceği versiyonun da pek çok destekçisi var. Bu gezegenin gizemi hâlâ çözülemiyor. Bilim adamlarının elinde olan tek şey, derin çöküntülerle inceltilmiş kırmızı bir yüzeyin fotoğrafları, büyük olasılıkla kabartmanın bir özelliği olan gizemli bir yüz ve önemsiz toprak örnekleridir. Cihazların tasarlanması ve piyasaya sürülmesi için milyarlarca dolar harcandı, ancak bu girişimlerin çoğu başarısız oldu. Görünüşe göre bu gezegendeki bazı güçler inatla dünyalılarla temas kurmak istemiyor.

Mars'ın bir zamanlar Dünya gibi yerleşim yeri olduğu ve doğal kaynaklar açısından zengin olduğu, ancak daha sonra manyetik alanının zayıfladığı varsayılıyor. Bu, atmosferin ve nemin çoğunun uzaya buharlaşmasına ve gezegenin gövdesini sert ultraviyole radyasyona karşı korumasız bırakmasına neden oldu. Mars sakinlerinin gerekli bilgiye sahip olması ve bazı hayvan türlerini komşu gezegene taşıyabilmeleri, kendilerini hareket ettirebilmeleri veya mikroorganizmalarla dolu bir kapsül gönderebilmeleri mümkündür.

Yaşamın orijinal kaynağının araştırılması çok uzun bir süre devam edecektir. Çünkü bilimde ve özellikle genetikte yapılan her yeni keşif, insanlığın kökeni hakkındaki sır perdesini ancak biraz olsun aralayabiliyor. yeni hipotezlerin ortaya çıkması. Yine de bu sorunun cevabı ne olursa olsun, insanın üzerinde yaşama şansına sahip olduğu eşsiz gezegeninin sorumluluğunu hissetmeyi öğrenene kadar bunun bilinmesi pek mümkün değil.

İlgili bağlantı bulunamadı



RIA Novosti'nin kafa nakli için ilk adayı Valery Spiridonov

Uzun yıllardır insanlık, gezegenimizdeki yaşamın ortaya çıkışının gerçek nedenini ve tarihini çözmeye çalışıyor. Yüz yılı aşkın bir süre önce, neredeyse tüm ülkelerde insanlar, ilahi müdahale teorisini ve dünyanın yüce bir manevi varlık tarafından yaratılışını sorgulamayı bile düşünmüyorlardı.

Charles Darwin'in en büyük eserinin Kasım 1859'da yayınlanmasından sonra durum değişti ve şimdi bu konu etrafında pek çok tartışma var. Son on yılın sonuna göre Darwin'in evrim teorisini destekleyenlerin sayısı Avrupa ve Asya'da %60-70'in üzerinde, ABD'de yaklaşık %20, Rusya'da ise %19 civarındadır.

Bugün pek çok ülkede Darwin'in çalışmasının okul müfredatından çıkarılması ya da en azından diğer olası teorilerle birlikte incelenmesi yönünde çağrılar yapılıyor. Dünya nüfusunun çoğunun eğilimli olduğu dini versiyondan bahsetmezsek, bugün yaşamın kökeni ve evrimi hakkında çeşitli aşamalardaki gelişimini açıklayan birkaç temel teori vardır.

Panspermi

Panspermia fikrinin savunucuları, ilk mikroorganizmaların Dünya'ya uzaydan getirildiğine inanıyorlar. Bu, ünlü Alman ansiklopedist Hermann Helmholtz'un, İngiliz fizikçi Kelvin'in, Rus bilim adamı Vladimir Vernadsky'nin ve bugün bu teorinin kurucusu olarak kabul edilen İsveçli kimyager Svante Arrhenius'un görüşüydü.

Mars'tan ve diğer gezegenlerden, hatta muhtemelen yabancı yıldız sistemlerinden gelebilecek kuyruklu yıldızlardan gelen meteorların Dünya'da defalarca keşfedildiği bilimsel olarak doğrulandı. Bugün bundan kimsenin şüphesi yok ama diğer dünyalarda yaşamın nasıl ortaya çıktığı henüz belli değil. Aslında panspermi savunucuları, yabancı uygarlıklara olup bitenlerin “sorumluluğunu” değiştiriyor.

İlkel Çorba Teorisi

Bu hipotezin doğuşu, Harold Urey ve Stanley Miller'ın 1950'lerde yaptıkları deneylerle kolaylaştırıldı. Yaşamın başlangıcından önce gezegenimizin yüzeyinde var olan koşulların neredeyse aynısını yeniden yaratmayı başardılar. Küçük elektrik deşarjları ve ultraviyole ışık, moleküler hidrojen, karbon monoksit ve metan karışımından geçirildi.

Sonuç olarak metan ve diğer ilkel moleküller, düzinelerce amino asit, şeker, lipit ve hatta nükleik asitlerin başlangıcını içeren karmaşık organik maddelere dönüştü.

Nispeten yakın bir zamanda, Mart 2015'te, John Sutherland liderliğindeki Cambridge Üniversitesi'ndeki bilim adamları, RNA, proteinler, yağlar ve karbonhidratlar da dahil olmak üzere her tür "yaşam molekülünün", basit inorganik karbonun kullanıldığı benzer reaksiyonlarla elde edilebileceğini gösterdi. bileşikler, hidrojen sülfür, metal tuzları ve fosfatlar.

Yaşamın kil nefesi

Yaşamın evriminin önceki versiyonunun temel sorunlarından biri, şekerler, DNA ve RNA da dahil olmak üzere birçok organik molekülün, daha önce en çok düşünüldüğü yer olan Dünya'nın ilkel okyanusunun sularında yeterli miktarlarda birikemeyecek kadar kırılgan olmasıdır. Evrimcilere göre ilk canlılar ortaya çıktı.

Bilim insanları, insanların en eski atalarının yaşadığı ortamı keşfettiOlduvai Boğazı'ndaki büyük ölçekli kazılar, paleontologların ilk atalarımızın palmiye ve akasya korularında yaşadıklarını ve bu ağaçların gölgesinde Afrika'nın savanlarındaki zürafa, antilop ve diğer toynaklı hayvanların leşlerini kesebileceklerini keşfetmelerine yardımcı oldu.

İngiliz kimyager Alexander Cairns-Smith, yaşamın su kökenli değil, "kil" olduğuna inanıyor; karmaşık organik moleküllerin birikmesi ve komplikasyonu için en uygun ortam, Darwin'in "ilkel göleti"nde değil, kil minerallerindeki gözenekler ve kristallerin içinde bulunabilir. " ya da Miller-Urey teorilerinin okyanusu.

Aslında evrim kristal seviyesinde başladı ve ancak o zaman, bileşikler yeterince karmaşık ve kararlı hale geldiğinde, ilk canlı organizmalar Dünya'nın ana okyanusuna doğru "açık bir yolculuğa" çıktılar.

Okyanusun dibinde yaşam

Bu fikirle rekabet eden, günümüzün popüler fikri, yaşamın okyanusun yüzeyinde değil, tabanının en derin bölgelerinde, "siyah dumanlılar", su altı gayzerleri ve diğer jeotermal kaynakların yakınında ortaya çıktığı yönündeki popüler fikirdir.

Emisyonları, bilim adamlarına göre kaya yamaçlarında birikebilecek ve gerekli tüm besin kaynakları ve reaksiyon katalizörleri ile ilk yaşamı sağlayabilecek hidrojen ve diğer maddeler açısından zengindir.

Bunun kanıtı, Dünya okyanuslarının dibindeki benzer kaynakların yakınında bulunan modern ekosistemlerde görülebilir; bunlar arasında yalnızca mikroplar değil, aynı zamanda çok hücreli canlılar da bulunur.

RNA Evreni

Diyalektik materyalizm teorisi, bir çift ilkenin eş zamanlı birliğine ve sonsuz mücadelesine dayanmaktadır. Bilginin kalıtımı ve yapısal biyokimyasal değişikliklerden bahsediyoruz. RNA'nın anahtar rol oynadığı yaşamın kökeni versiyonu, 1960'larda ortaya çıkışından, modern özelliklerini kazandığı 1980'lerin sonlarına kadar uzun bir yol kat etti.

Bir yandan, RNA molekülleri bilgi depolamada DNA kadar etkili değildir, ancak aynı anda kimyasal reaksiyonları hızlandırabilir ve kendi kopyalarını bir araya getirebilirler. Bilim adamlarının, RNA yaşamının tüm evrim zincirinin nasıl çalıştığını henüz gösteremediği ve bu nedenle bu teorinin henüz evrensel kabul görmediği anlaşılmalıdır.

Protokoller

Yaşamın evrimindeki bir diğer önemli soru da, bu tür RNA veya DNA moleküllerinin ve proteinlerin dış dünyadan nasıl "tecrit edildiği" ve içerikleri esnek bir zar veya yarı zar tarafından korunan ilk izole hücrelere dönüştüğü gizemidir. -geçirgen sert kabuk.

Bu alandaki öncü, çift katmanlı yağ molekülleriyle çevrelenen su damlalarının da benzer özelliklere sahip olabileceğini gösteren ünlü Sovyet kimyager Alexander Oparin'di.

Onun fikirleri, 2009 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü sahibi Jack Szostak'ın liderliğindeki Kanadalı biyologlar tarafından hayata geçirildi. Ekibi, ilk "protohücre"nin içine magnezyum iyonları ve sitrik asit ekleyerek, kendi kendini kopyalayabilen basit bir dizi RNA molekülünü yağ moleküllerinden oluşan bir zara "paketlemeyi" başardı.

Endosembiyoz

Yaşamın evriminin bir başka gizemi de, çok hücreli canlıların nasıl ortaya çıktığı ve insan, hayvan ve bitki hücrelerinin neden mitokondri ve kloroplast gibi alışılmadık derecede karmaşık bir yapıya sahip özel bedenler içerdiğidir.

İnsanların ve şempanzelerin atalarının beslenme biçimleri 3 milyon yıl önce “farklıydı”Paleontologlar, Australopithecinlerin diş minesindeki karbon izotoplarının oranlarını karşılaştırdılar ve insanların ve şempanzelerin atalarının, daha önce düşünülenden 1,5 milyon yıl önce, 3 milyon yıl önce farklı beslenmeye geçtiklerini buldular.

Bu sorunu ilk kez Alman botanikçi Andreas Schimper düşündü ve geçmişte kloroplastların, bitki atalarının hücreleriyle "arkadaş olan" ve onların içinde yaşamaya başlayan siyanobakterilere benzer bağımsız organizmalar olduğunu öne sürdü.

Bu fikir daha sonra Rus botanikçi Konstantin Merezhkovsky ve Amerikalı evrimci Lynn Margulis tarafından geliştirildi ve mitokondrinin ve muhtemelen hücrelerimizdeki tüm karmaşık organellerin benzer bir kökene sahip olduğunu gösterdi.
“RNA dünyası” ve yaşamın “kil” evrimi teorilerinde olduğu gibi, endosembiyoz fikri de başlangıçta çoğu bilim adamı tarafından çok eleştirilmişti, ancak bugün neredeyse tüm evrimciler bunun doğruluğundan şüphe duymuyor.

Kim doğru, kim yanlış?

Özellikle "ara geçiş formları" alanında, Darwin'in hipotezlerini destekleyen pek çok bilimsel çalışma ve özel çalışma bulunmuştur. Darwin, bilimsel çalışmalarını destekleyecek yeterli sayıda arkeolojik esere sahip değildi, çünkü çoğunlukla kişisel tahminlere göre hareket ediyordu.

Örneğin, yalnızca son on yılda bilim insanları, Tiktaalik ve Indohyus gibi, kara hayvanları ile balıklar ve balinalar ile suaygırları arasında bir çizgi çizmemize olanak sağlayan, evrimin benzer "kayıp halkalarının" kalıntılarını buldular.
Öte yandan şüpheciler, bu tür hayvan türlerinin gerçek ara geçiş formu olmadığını sıklıkla ileri sürerler ve bu durum, Darwinizm'i destekleyenlerle karşıtları arasında bitmek bilmeyen tartışmalara yol açar.

Öte yandan sıradan E. coli ve çeşitli çok hücreli canlılar üzerinde yapılan deneyler, evrimin gerçek olduğunu, hayvanların yeni yaşam koşullarına hızla uyum sağlayabildiklerini, 100-200 nesil önceki atalarının sahip olmadığı yeni özellikleri kazanabildiklerini açıkça göstermektedir.

Modern toplumun önemli bir kısmının hala daha yüksek bir ilahi zekanın veya Dünya'da yaşamı kuran dünya dışı medeniyetlerin varlığına inanma eğiliminde olduğunu hatırlamakta fayda var. Şu ana kadar tek bir doğru teori yok ve insanlık bu soruyu gelecekte de henüz yanıtlayamadı.

Yaşam evrimin mi yoksa yaratılışın mı sonucu? Bu ikilem birden fazla nesil bilim insanının zihnini rahatsız etti. Bu konudaki bitmek bilmeyen tartışmalar giderek daha ilginç teorilerin ortaya çıkmasına neden oluyor.

Düzen ve kaos

Termodinamiğin ikinci yasası (entropi), kozmosun tüm unsurlarının düzenden kaosa doğru hareket ettiğini belirtir. Bu, "evrenin bir saat gibi durduğunu" iddia eden NASA bilim adamı Robert Destrow tarafından belirtiliyor. Yaratılışçılar, evrimcilerin çevredeki dünyanın tüm unsurlarının kendiliğinden geliştiğini ve karmaşıklaştığını varsayan bakış açısının tutarsızlığını kanıtlamak için entropi yasasına güveniyorlar.

19. yüzyıl ilahiyatçısı William Peley şu benzetmeyi yapmıştır. Cep saatlerinin kendiliğinden ortaya çıkmadığını, insan tarafından yapıldığını biliyoruz: Buradan insan vücudu gibi karmaşık bir yapının da yaratılışın bir sonucu olduğu anlaşılmaktadır.

Charles Darwin, uzun vadeli evrim sürecindeki kalıtsal değişkenliğe dayanarak en karmaşık organik yapıları oluşturma yeteneğine sahip olan doğal seçilimin gücü teorisiyle bu bakış açısına karşı çıktı.

Yaratılışçılar, Darwin'in teorisinin zayıf noktasına "Fakat organik yaşam cansız maddeden ortaya çıkamaz" dedi.

Kimyager Stanley Miller ve Harold Urey'in araştırmaları ancak nispeten yakın zamanda evrim teorisini savunan argümanlar ortaya koydu.

Amerikalı bilim adamlarının yaptığı bir deney, ilkel Dünya'da inorganik maddelerden biyolojik moleküllerin ortaya çıkmasına katkıda bulunan koşulların var olduğu hipotezini doğruladı. Bulgulara göre moleküller, atmosferde sıradan kimyasal reaksiyonlar sonucunda oluşmuş, daha sonra yağmurla birlikte okyanusa düşerek ilk hücrenin doğuşuna yol açmıştı.

Dünya kaç yaşında?

2010 yılında Amerikalı biyokimyacı Douglas Theobald, Dünya'daki tüm yaşamın ortak bir ataya sahip olduğunu kanıtlamaya çalıştı. En yaygın proteinlerin dizilerini matematiksel olarak analiz etti ve seçilen moleküllerin insanlarda, sineklerde, bitkilerde ve bakterilerde bulunduğunu buldu. Bilim insanının hesaplamalarına göre ortak ata olasılığı 102.860 idi.

Evrim teorisine göre en basit organizmalardan daha gelişmiş organizmalara geçiş süreci milyarlarca yıl sürmektedir. Ancak yaratılışçılar, Dünya'nın yaşının birkaç on binlerce yılı aşmaması nedeniyle bunun imkansız olduğunu iddia ediyorlar.

Onlara göre tüm hayvan ve bitki türleri, neredeyse aynı anda ve birbirlerinden bağımsız olarak, şimdi onları gözlemleyebileceğimiz biçimde ortaya çıktı.

Karasal örneklerin ve gök taşı maddesinin radyoizotop analizinden elde edilen verilere dayanan modern bilim, Dünya'nın yaşını 4,54 milyar yıl olarak belirlemektedir. Ancak bazı deneylerin de gösterdiği gibi bu tarihleme yöntemi çok ciddi hatalara sahip olabiliyor.

1968'de American Journal of Geographical Research, 1800 yılında meydana gelen volkanik bir patlama sonucu Hawaii'de oluşan volkanik kayaların radyoizotop analizini yayınladı. Kayaların yaşının 22 milyon ile 2 milyar yıl arasında değiştiği belirlendi.

Biyolojik kalıntıların tarihlendirilmesinde kullanılan radyokarbon analizi de birçok soruyu beraberinde getiriyor. Bu yöntem, numunelerin yaş sınırının, karbon-14'ün 10 yarı ömrüyle 60.000 yıl olarak ayarlanmasına olanak tanır. Peki karbon-14'ün "Jurassic wood" örneklerinde bulunması nasıl açıklanabilir? Yaratılışçılar "Sırf Dünya'nın yaşı makul olmayan bir şekilde ilerlemiş olduğu için" diye ısrar ediyorlar.

Paleontolog Harold Coffin, tortul kayaçların oluşumunun düzensiz bir şekilde gerçekleştiğini ve bunlardan gezegenimizin gerçek yaşını bulmanın zor olduğunu belirtiyor. Örneğin Joggins (Kanada) yakınlarında yer katmanına dikey olarak 3 metre veya daha fazla nüfuz eden fosil ağaç fosilleri, felaket olayları sonucunda bitkilerin çok kısa bir süre içerisinde toprak altına gömüldüğünü göstermektedir.

Hızlı evrim

Dünyanın bu kadar eski olmadığını varsayarsak, evrimin daha sıkıştırılmış bir zaman dilimine sığması mümkün müdür? 1988 yılında, Richard Lenski liderliğindeki Amerikalı biyologlardan oluşan bir ekip, Escherichia coli bakterisi örneğini kullanarak laboratuvarda evrim sürecini simüle eden uzun vadeli bir deney yapmaya karar verdi.

12 bakteri kolonisi, besin kaynağı olarak yalnızca glikozun bulunduğu ve ayrıca oksijen varlığında bakteriler tarafından absorbe edilemeyen sitratın bulunduğu aynı ortama yerleştirildi.

Bilim insanları E. coli'yi 20 yıl boyunca gözlemledi ve bu süre zarfında 44 binden fazla bakteri nesli değişti. Bilim adamları, tüm kolonilerde görülen bakteri boyutundaki değişikliklere ek olarak, yalnızca bir kolonide bulunan ilginç bir özelliği keşfettiler: Bu kolonide 31. ve 32. bin nesiller arasındaki bakteriler sitratı absorbe etme yeteneği gösterdi.

1971 yılında İtalyan bilim adamları Adriyatik Denizi'nde bulunan Pod Markaru adasına 5 duvar kertenkelesi getirdiler. Önceki yaşam alanlarının aksine, adada kertenkelelerin beslendiği çok az böcek vardı, ancak çok fazla ot vardı. Bilim adamları deneylerinin sonuçlarını yalnızca 2004'te kontrol ettiler. Ne gördüler?

Kertenkeleler alışılmadık ortama uyum sağladı: nüfusları 5.000 kişiye ulaştı, ancak en önemlisi sürüngenlerin iç organlarının görünümü ve yapısı değişti. Özellikle baş ve ısırma kuvveti, büyük yapraklarla başa çıkabilmek için arttı ve sindirim sisteminde yeni bir bölüm ortaya çıktı: kertenkelelerin bağırsaklarının sert selülozu sindirmesine olanak tanıyan bir fermantasyon odası. Yani sadece 33 yıl içinde duvar kertenkeleleri yırtıcı hayvanlardan otoburlara dönüştü!

Zayıf bağlantı

Bilim, tür içi değişiklikleri deneysel olarak doğrulayabilirse, o zaman evrim sırasında yeni bir türün ortaya çıkma olasılığı yalnızca teoride kalır. Yaratılışçılığın savunucuları, evrimcilere yalnızca canlı organizmaların ara formlarının bulunmadığını belirtmekle kalmıyor, aynı zamanda türlerin kökenine ilişkin evrim teorisinin tutarsızlığını bilimsel olarak doğrulamaya çalışıyor.

İspanyol genetikçi Svante Pääbo, yaklaşık 50.000 yıl önce yaşadığına inanılan bir Neandertal omurunun bir parçasından DNA çıkarmayı başardı. Modern insanların ve Neandertallerin DNA'sının karşılaştırmalı analizi, Neandertallerin atamız olmadığını gösterdi.

ABD'li genetikçi Alan Wilson, mitokondriyal DNA yöntemini kullanarak muhtemelen "Havva"nın Dünya'da ne zaman ortaya çıktığını söyleyebildi. Çalışmaları 150-200 bin yıllık bir yaş verdi. Japon bilim adamı Satoshi Horai de benzer veriler sağlıyor. Ona göre, modern insan yaklaşık 200 bin yıl önce Afrika'da ortaya çıktı ve oradan hızla Neandertal insanının yerini aldığı Avrasya'ya taşındı.

Biyolog Jonathan Wells, fosil kayıtlarından elde edilen kanıtlara dayanarak şunu belirtiyor: "Krallıklar, filumlar ve sınıflar düzeyinde, ortak atalardan değişiklik yoluyla türemenin tartışılmaz bir gerçek olarak kabul edilemeyeceği oldukça açıktır."

Bağlantı noktaları

Hayatın kökeni konusunda evrimci ve yaratılışçı görüşleri savunanlar her zaman temel görüş ayrılıkları yaşamazlar. Bu nedenle, pek çok yaratılış bilimcisi Dünya'nın antik çağının destekçisidir ve teologlar arasında da gerçekçi yaratılışçılığın birçok eleştirmeni vardır.

Örneğin, Protodeacon Andrei Kuraev şunları yazıyor: “Ortodokslukta evrimciliği reddetmek için ne metinsel ne de doktrinsel bir gerekçe yoktur... Ortodoksluk, maddeyi şeytanlaştıran paganizmden ve yaratılmış dünyayı birlikte yaratma hakkından mahrum bırakan Protestanlıktan farklı olarak Yaratıcının iyi gelişmeye sahip maddeyi yarattığını öne süren tezi reddetmek için hiçbir neden yoktur.”

Rus matematikçi ve filozof Julius Schroeder, Tanrı'nın dünyayı yarattığı altı günün süresini bildiğimiz bir ölçekte nasıl ölçeceğimizi bilmediğimizi, çünkü zamanın kendisinin de bu aynı günlerde yaratıldığını belirtiyor. Bilim adamı, "Yaratılış sırası, modern kozmolojinin fikirleriyle tamamen tutarlıdır" diye belirtiyor.

Biyolojik Bilimler Doktoru Yuri Simakov, insanları genetik mühendisliğinin bir ürünü olarak bile görüyor. Deneyin iki türün (Neandertal ve Homo sapiens) kavşağında gerçekleştirildiğini öne sürüyor. Biyoloğa göre "bizimkinden çok daha üstün bir zekanın karmaşık ve kasıtlı bir müdahalesi var."

St. Louis Hayvanat Bahçesi'nde bulunan Evrim Salonu personeli, iki teoriyi esprili bir şekilde uzlaştırmaya karar verdi. Girişe şu yazıyı astılar: "Bu kesinlikle canlılar dünyasının hemen yaratılamayacağı anlamına gelmiyor; sadece uzun bir evrimin sonucu olarak ortaya çıkmış gibi görünüyor."

Jeolojik ve Mineralojik Bilimler Doktoru I. A. REZANOV

Edebi anlamda hayat “Yeryüzü çığlık attığında” doğdu. Ancak Dünya'nın çığlık atması için, Profesör Challenger'ın deneyimi ve kahramanını kuyu açmaya zorlayan Conan Doyle'un küçük hayal gücü yeterli değildi. Bilimsel açıdan konuşursak, hayatlarımızı kozmik ölçekte iki felakete borçlu olduğumuza inanıyorum. Benim düşünceme göre, hangi olayların yaşamın ortaya çıkmasına yol açtığını güvenilir bir şekilde söyleyebilecek tek bir bilgi kaynağı var - bu, gezegenin "taş kaydı".

Uzman olmayan birinin, radyoaktif analizin, yalnızca jeolojik senaryonun bölümlerini hayal edilemeyecek kadar eski bir zaman dilimine kadar doğru bir şekilde tarihlemeyi değil, aynı zamanda o zamanın fiziksel süreçlerinin resimlerini yeniden yaratmayı da mümkün kıldığına inanması zordur. Yaşam ölü maddeden nasıl ortaya çıktı?

En son jeolojik verilere göre, Dünya'nın var olduğu ilk 600 milyon yılda (4,0-3,9 milyar yıl önce), gezegendeki koşullar o kadar ekstremdi ki, yaşam imkansızdı. Yoğun atmosfer esas olarak hidrojen ve bir miktar helyumdan oluşuyordu. Çok sayıda volkanın havalandırma deliklerinden karbondioksit, metan, amonyak, hidrojen sülfit ve diğer gazlar fışkırdı. Patrik taşlarının analizi, basıncın altı bin atmosfere ulaştığını, gezegenin yüzeyinin 600 ° C'ye kadar ısındığını, yani bu cehennem sıcaklığında, yaşamın keşfedilmediği Venüs'te şu andan daha sıcak olduğunu gösterdi.

Ancak 3,8 milyar yıl önce ve sonrasında doğan daha genç kayalar, modern koşullara yakın koşullarda oluşmuştu. Kaya kaydının bu sayfaları, o zamana kadar yoğun ve oldukça ısıtılmış hidrojen atmosferinin gezegeni terk ettiğini gösteriyor. Buna neyin sebep olduğunu anlamak ancak uzay aracının Ay'dan dönmesini bekledikten sonra mümkün oldu. Ay toprağı örneklerini inceleyen selenologlar, Dünya'nın kaya kayıtlarına yapılan bu kozmik uygulamada, 3,9 milyar yıl önce güneş sisteminde devasa bir felaketin meydana geldiğini okudu. Ay denizleri - çapı 1200 kilometreye kadar olan krater şeklindeki huniler - o dönemde dev asteroitlerin bombardımanı sırasında devrildi. Ay'ı bombalayan kozmik cisimler, ona güçlü bir ısı darbesi verdi ve bu da onun derinliklerini erime noktasına kadar ısıttı. O zamandan beri Ay'ın yüzeyinde iki tür kabartma ayırt edildi: açık "kıtalar" ve erimiş bazaltlarla dolu karanlık "denizler".

Akademisyen V. G. Fesenkov ve diğer birçok gökbilimci, felaketin en olası nedeninin, yörüngesi Mars ve Jüpiter'in yörüngeleri arasında bulunan asteroit kuşağıyla çakışan bir gezegenin patlaması olduğuna inanıyordu.

Güneş sisteminin ölçeğini ölçerseniz, Ay Dünya'dan çok uzakta değildir. Sonuç olarak, bir asteroit ve meteor yağmuru Dünya'ya çarptı. Herkes sesin moleküllerin titreşimleri nedeniyle iletildiğini bilir. O zaman bile Ay'da atmosfer yoksa, tüm bu felaketler ürkütücü bir sessizlik içinde gerçekleşti (tabii ki bir kişi için orada bulunabiliyorsa). Peki bir tanık gezegenimizin üzerinde ne tür bir devasa senfoni duyabilir? Conan Doyle'un izinden giderek "Dünya haykırdı" demek belki zayıf olur. Kükredi. Düşerken asteroit kalıntıları güçlü hava akımlarına neden oldu ve cehennem 100 derece daha sıcak hale geldi. İlave ısı, Dünya'nın hidrojen elbisesinden sıyrılmasına yetiyordu. Ve ancak bundan sonra Dünya'da yaşamın ortaya çıkması için uygun koşullar ortaya çıktı. Dedikleri gibi mutluluk olmazdı ama talihsizlik yardımcı oldu.

Felaketin yaşamın doğuşu için gerekli bir koşul haline geldiği ortaya çıktı, ama yeterli miydi? Hayır, çünkü Dünya yüzeyinde atmosfer ya da hidrosfer kalmamış, kabuk ve manto erimiş. Gezegen, gazların geçmesine izin vermeyen, erimiş, viskoz bir granit kabukla çevrelenmişti. Gazlar daha az viskoz olan mantoda birikmiştir. Ancak en az on bin atmosfer basınçta ve en az 1000° sıcaklıkta, magmadaki az çözünen gazlar, CO, CO2, H2, CH4, NH3, dev jetler şeklinde kabuğu deldi.

Volkanik bir patlama sırasında karmaşık organik bileşiklerin (amino asitler, şekerler, porfirinler) oluştuğu bilinmektedir. Böylece, 1973 yılında Kuril Adaları'ndaki Tyatya yanardağının tek bir patlaması sırasında külde 200 ton karmaşık organik madde birikti. Devasa gaz jetleri, mevcut volkanik patlamaların gücünden binlerce kat daha büyük bir yoğunlukla sürekli olarak fışkırırken, ilkel hidrojen atmosferi Dünya'dan sıyrıldıktan sonra gezegende bunun ne kadarı oluştu? O dönemde gaz volkanlarının ağızlarında her yıl milyonlarca ton organik bileşik sentezleniyordu. Jeolojik olarak kısa bir sürede (ilk milyonlarca yıl), gezegenin yüzeyinde değişen kül ve organik bileşik katmanlarından birkaç on metre kalınlığında bir tabaka keki pişirildi.

Organik maddenin bolluğu, Dünya'da yaşamın doğuşunun ikinci gerekli nedeniydi. Ancak bu yeterli değildi. Başka ne?

Yüz yıldan fazla bir süre önce, ünlü Fransız doğa bilimci Louis Pasteur, bitki ve hayvanlardaki organik bileşiklerin optik olarak asimetrik olduğunu keşfetti; üzerlerine gelen ışığın polarizasyon düzlemini döndürüyorlar. Hayvanları ve bitkileri oluşturan tüm amino asitler polarizasyon düzlemini sola, tüm şekerler ise sağa döner. Aynı kimyasal bileşime sahip bileşikleri sentezlersek, her biri eşit sayıda sol ve sağ elli molekül içerecektir.

Şimdi, solak ve sağ elli moleküllerin bulunduğu bir ortamın, yalnızca sol elli veya yalnızca sağ elli moleküllerin bulunduğu bir duruma geçtiğini hayal edin. Uzmanlar böyle bir ortamı kiral olarak (Yunanca "cheira" - el kelimesinden) düzenli olarak adlandırıyor. Canlıların kendi kendine çoğalması (biyopoez - D. Bernal'in tanımıyla) ancak böyle bir ortamda gerçekleşebilir ve sürdürülebilir.

Sovyet bilim adamı L.L. Morozov, kiral düzene geçişin evrimsel olarak gerçekleşemeyeceğini, ancak keskin bir faz değişimiyle gerçekleşebileceğini kanıtladı. Akademisyen V.I. Goldansky bu geçişi kiral bir felaket olarak nitelendirdi. Sonuçta bilim adamları diğer insanlardan yalnızca bilgi açısından farklılık göstermiyor. Herkes bir felaketin korkunç bir şey olduğunu düşünmeye alışkındır ve fizikçiler, yaşamın ve nihayetinde kendilerinin ortaya çıkmasını sağlayan fenomeni felaket olarak adlandırdılar.

Kiral geçişe neden olan faz felaketinin koşulları nasıl oluştu?

En önemlisi, büyüyen kül-organik kekin alt katmanlarının 600 dereceye kadar ısıtılan yer kabuğunda kızartılması, üst katmanlarının ise uzay sıcaklığına yani mutlak sıfır sıcaklığına kadar soğutulmasıydı. Sıcaklık farkı 1000°'ye ulaştı. Pastanın tabanının yandığı, yani organik moleküllerin yüksek sıcaklığın etkisi altında eridiği ve hatta tamamen yok olduğu, organik moleküller donduğu için pastanın üst kısmının şimdilik pişmeden kaldığı açıktır. . Elbette yer kabuğundan sızan gazlar ve muhtemelen su buharı organik bileşiklerin kimyasal bileşimini değiştirdi. Gazlar ısıyı beraberlerinde taşıyarak organik katmanın erime sınırının yukarı ve aşağı kaymasına neden oldu.

Çok düşük atmosferik basınçlarda su, dünya yüzeyinde yalnızca buhar ve buz halinde bulunuyordu. Basınç, suyun üçlü noktası (0,006 atmosfer) olarak adlandırılan noktaya ulaştığında, su ilk kez sıvı halde var olabildi.

Elbette kiral geçişe tam olarak neyin sebep olduğu yalnızca deneysel olarak kanıtlanabilir: karasal veya kozmik nedenler. Ancak öyle ya da böyle, bir noktada kiral olarak sıralanan moleküllerin (yani sola dönen amino asitler ve sağa dönen şekerler) daha kararlı olduğu ortaya çıktı ve sayılarında durdurulamaz bir artış başladı - kiral bir geçiş.

Taş tarih bize aynı zamanda o zamanlar Dünya'da ne dağların ne de çöküntülerin olduğunu söylüyor. Yarı erimiş granitik kabuk, modern okyanus seviyesi kadar pürüzsüz bir yüzey sunuyordu. Ancak bu ovada kütlelerin dengesiz dağılımı nedeniyle hâlâ çöküntüler mevcuttu. Bu azalmalar son derece önemli bir rol oynadı. Gerçek şu ki, yüzlerce hatta binlerce kilometre genişliğinde ve yüz metreyi geçmeyen derinliği olan düz dipli çöküntüler muhtemelen yaşamın beşiği haline geldi. Sonuçta gezegenin yüzeyinde biriken su onlara aktı. Su, kül tabakasındaki kiral organik bileşikleri seyreltmiştir. Bileşiğin kimyasal bileşimi yavaş yavaş değişti ve sıcaklık sabitlendi. Susuz koşullarda başlayan cansızdan canlıya geçiş, su ortamında da devam etti.

Konu bu mu? yaşamın kökeni? Büyük olasılıkla evet. 3,8 milyar yıllık Isua'nın (Batı Grönland) jeolojik bölümünde, fotosentetik kökenli karbonun C12/C13 izotop oranı karakteristiğine sahip benzin ve yağ benzeri bileşikler bulundu. Isua bölümündeki karbon bileşiklerinin biyolojik doğası doğrulanırsa, kiral organiklerin ortaya çıkmasından fotosentez ve üreme yeteneğine sahip bir hücrenin ortaya çıkmasına kadar tüm olay örgüsünün yalnızca yüz milyonda oynandığı ortaya çıkıyor. yıllar.

Sovyet bilim adamlarının kalemin ucunda öngördüğü kozmik boyutlardaki bir olgu, cesur hipotezler kategorisinden onurlu teoriler kategorisine geçmek için deneysel olarak onaylanmayı bekliyor.