Dünya üzerindeki yaşam ortaya çıkmadan önce, yaklaşık 3,5 milyar yıl önce, okyanuslar rastgele karışmış moleküllerin bir çorbasıydı. Daha sonra, bir şekilde, bu moleküllerin bazıları kendilerini iyi organize edilmiş DNA dizeleri, koruyucu hücre duvarları ve hücreleri canlı ve işlevsel tutabilecek küçük organ benzeri yapılara yerleştirdiler. Fakat bu organizasyonu nasıl başardıkları uzun süredir şaşkın bilim adamlarına sahip. Şimdi, Münih'teki Ludwig-Maximilians Üniversitesi'nde biyofizikçiler bir cevapları olduğunu düşünüyorlar: kabarcıklar.
Hayatın başlangıcı anlık değildi. Erken öncü moleküller bir şekilde RNA, DNA, tuzlar ve lipitler gibi yaşamın yapı taşlarına dönüştü. Daha sonra, bu moleküller hücrelerin ilk erken versiyonlarını oluşturmak için organize edildi, daha sonra ilk tek hücreli organizmalar oldu.
Araştırmanın baş yazarı Ludwig-Maximilians Üniversitesi'nden Dieter Braun, "Bu, tüm canlı türlerinin temeli" dedi.
Hücrelerin oluşması için çoğalmaya başlayın ve ilkel Dünya'da kendi hayatlarını sürün, ancak Braun, ilk önce bir araya gelmesi gereken tüm kimyasal parçaların olduğunu söyledi.
Birçok bilim insanının hayatın başladığını düşündüğü derin okyanusta lipitler, RNA ve DNA gibi moleküller mevcut olabilir; ama öyle olsa bile, ilginç bir şey olması için çok fazla yayılmış olacaklardı.
"Moleküller kayboluyor. Yayılıyorlar," dedi Braun. "Tepkiler sadece kendi başlarına gerçekleşmeyecek."
Bilim adamları, Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nden bir kimyager olan Henderson Cleaves, Canlı Bilim'e yaptığı açıklamada, moleküllerin bir araya gelip birbirleriyle reaksiyona girmeleri için biraz güç gerektiğini kabul ediyor. Araştırmacılar bu gücün ne olduğu konusunda hemfikir değiller.
Baloncuklar devreye giriyor.
Kabarcıklar, dünyanın ilk deniz manzarası içinde her yerdeydi. Ilık, derin deniz volkanları gazlı tüyleri püskürttü. Bu havadar küreler, gözenekli volkanik kayaya yerleştiler. Braun ve meslektaşlarının çoğaltmaya çalıştıkları koşullar bunlardı. Volkanik kaya dokusunu taklit eden gözenekli bir malzemeden bir kap yarattılar, daha sonra altı farklı çözümle doldurdular, her biri yaşam oluşum sürecinde farklı bir aşamayı modellediler. Erken bir adımı temsil eden bir çözelti, nükleotitlerin, RNA ve DNA'nın yapı taşlarının yapımında gerekli olacak olan RAO adlı bir şeker içeriyordu. Daha sonraki aşamaları temsil eden diğer çözeltiler, RNA'nın kendisini ve hücre duvarlarını oluşturmak için gerekli yağları içeriyordu.
Daha sonra, araştırmacılar çözümü bir ucundan ısıttı ve diğer ucundan soğutdu. Derin deniz termal menfezlerinin yakınındaki suyun yavaş yavaş sıcaktan soğuğa değişmesine benzer şekilde, sıcaklığın bir uçtan diğerine kademeli olarak değiştiği bir "termal gradyan" adı verilen bir şey oluşturuyorlardı.
"Mikro okyanus gibi," dedi Braun.
Her çözeltide, sıcaklık değişimi molekülleri topaklamaya zorlar - ve bu koşullar altında doğal olarak oluşan kabarcıklara doğru yer değiştirirler. Hemen tepki vermeye başladılar.
Şekerler, RNA ve DNA nükleotitleri için bir tür iskelet olan kristaller oluşturdu. Asitler, kompleks RNA benzeri moleküllerin oluşumuna doğru bir adım daha atarak daha uzun zincirler oluşturdu. Son olarak, moleküller kendilerini basit hücrelere benzeyen yapılara yerleştirdiler. Temel anlamda Braun, hücrelerin yağlardan yapılmış torbalara yerleştirilmiş moleküller olduğunu söyledi. Kabarcıklarının yüzeyinde tam olarak böyle oldu: Yağlar kendilerini RNA ve diğer moleküllerin etrafında kürelere yerleştirdi.
Braun ve meslektaşları için en şaşırtıcı olanı, bu değişikliklerin 30 dakikadan kısa sürede ne kadar hızlı gerçekleştiğini söyledi.
"Şaşırdım," dedi. Kendisi ve meslektaşları ilk kez kabarcıklara baksalar da, araştırmacılar daha önce bu biyolojik moleküllerin yaşam için gerekli olan karmaşık reaksiyonlardan nasıl geçtiğini kopyalamaya çalıştılar. Normalde, bu reaksiyonların saatler sürdüğünü söyledi.
Bununla birlikte, bazı kimyagerler, Braun'un kabarcıklarının ilkel ortamın doğru bir temsili olduğu konusunda şüpheci. Braun ve meslektaşları çözümlerini yaşam için gerekli olan birçok karmaşık molekülle tohumladılar. En basit çözümleri bile hala yaşam oluşum sürecinin sonraki aşamalarını temsil ediyordu, Scripps Oşinografi Enstitüsü'nde kimyacı olan Ramanarayanan Krishnamurthy, Live Science'a söyledi. Bu, sıfırdan başlamak yerine, bir kutu karışımı ile kek yapmak gibi.
Buna karşılık, eski okyanuslar bu başlangıç moleküllerini oluşturmak için doğru koşullara sahip olmayabilir, dedi Krishnamurthy.
Ayrıca, kabarcık deneyi küçük bir ölçekte gerçekleşti. Bu önemlidir, çünkü testin bir ucundan diğerine sıcaklıktaki değişiklik çok ani olmuştur. Gerçekte, okyanusun altındaki termal gradyanlar daha kademeli, dedi Cleaves.
Yine de Braun, kabarcıkların yaşamın başlangıcı için ideal bir yer olabilmesinin birkaç nedeni olduğunu savundu. İlk olarak, hava ve su arasında mükemmel bir arayüz sağlarlar. Hava olmadan, yaşam için gerekli olan reaksiyonların çoğu gerçekleşemezdi. Örneğin, küçük moleküllerin karmaşık moleküler dizeler oluşturmasını sağlayan bir reaksiyon olan fosforilasyon, en azından kısmen kuru koşullar altında gerçekleşmelidir. Baloncukların içinde bu bir sorun değil; küçük olmalarına rağmen, kabarcıklar en azından geçici olarak bu reaksiyonların kuruması için mükemmel ortamı sağlar.
Ancak baloncukların oynayabileceği bir başka önemli rol daha var: Düzen yaratıyorlar. Durgun suda moleküller tipik olarak belirli bir düzenleme olmaksızın yayılır. Bununla birlikte, kabarcıklar kaotik bir dünyada moleküller - ve belki de hayatın başlangıcı - verilecek bir şey verir.
