Yeryüzündeki yaşam, basit bir hücresel düzeyde bile karmaşık biyokimya tarafından yönlendirilen kendi kendini üretmek için olağanüstü bir yeteneğe sahiptir. Ancak biyokimya içermeyen bir ortamda kendini yeniden üretme olabilir mi?
Harvard Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından yapılan bir araştırma, cevabın evet olduğunu gösterdi.
Araştırmacılar, sentetik hücre benzeri yapıların polimerik sporları çıkararak oluşturdukları ve kendi kendini ürettiği biyokimyasal olmayan bir sistem tasarladılar.
. PNA’lar Kağıt, kimyasal olarak aktif polimer protosellerin, genellikle kendi kendine bir araya gelmeyen moliform bir molekül karışımı olarak yolculuğuna başladığı tek potlu bir reaksiyonu rapor eder. Bununla birlikte, yeşil ışık (530 nm) altına yerleştirildiğinde, reaksiyon ilerledikçe büyüyen ve bölünen vezikül benzeri yapılar oluşturdular.
Canlı organizmalar, kendi hücresel malzemelerinden yavrular üreterek, hayatta kalma için gereken gıda, enerji ve bilgileri elde etmek için çevreleriyle etkileşime giren yeni, bağımsız yaşam formlarına yol açar. Her şey yolunda giderse, bu yeni sistemlerin dahili kimyasal ağları da kendi kendini üretmelerini sağlayarak gelecek nesillere yol açar. 1858’de hücresel patolojinin babası Rudolf Virchow’un “Her hücre önceden var olan bir hücreden geliyor”.
Biyokimya temelli yaşamda, bakteriler gibi tek hücreli organizmalar bile yaşamı sürdüren süreçleri ve üremeyi yürütmek için iyi koordine edilmiş karmaşık kimyasal süreçler zincirine bağlıdır.
Biyokimyanın kendini yeniden üretmeyi yönlendirmek için yeterli olduğu bilinmektedir, ancak gerekli mi? Yoksa laboratuvarda kendi başlarına kendi kendine bir araya gelebilecek ve çoğalabilecek yapay, bölümlere ayrılmış kimyasal sistemler inşa edebilir miyiz?
Önceki çalışmalar, misellerde ve veziküllerde polimerizasyona bağlı kendi kendine montaj (PISA) gibi üreme benzeri davranışları göstermiştir. Bununla birlikte, bu süreçler ne biyokimya içermez ne de gerçek otonom kendini yeniden üretme göstermediler.
Bilinmeyenleri keşfetmek için, ekip, kimyasal olarak aktif varlıklara kendi kendini organize edebilen, kendi kendini birleştirebilen ve kendi kendine başlatabilen amfifilleri sentezlemek amacıyla kesinlikle biyokimyasal olmayan moleküllerden oluşan tek potlu bir PISA parti reaktörü tasarladı.
Reaksiyon şişesi, ucuna bağlı bir hidrofobik zincir transfer maddesi molekülü (CTA) ile sulu bir hidrofilik polimerin sulu bir çözeltisini, monomerin polimerize edilmesi ve azot dolu bir inert ortamda bir fotokatalizör içeriyordu. Bu karışımın daha sonra 33 ° C’de 90 dakika boyunca yeşil LED ışığı altında oturmasına izin verildi.
Başlangıç moleküllerini amfifilik blok kopolimerlere dönüştürmek için kimyasalların karışımının suda foto-geri döndürülebilir ilave-fragmentasyon zinciri transferi (RAFT) fotopolimerizasyonuna uğradığını gözlemlediler. Bu blok kopolimerler daha sonra PISA yoluyla kendi kendini yeniden üretme davranışı gösteren biyokimyasal olmayan polimer veziküllere veya sentetik hücrelere yol açtı.
Veziküller sadece kendilerini oluşturmak ve sürdürmekle kalmadı, aynı zamanda vezikül sayılarında doğrusal olmayan, üstel bir artışı tohumlayan polimerik “sporları” serbest bıraktı, her yeni nesil belirli özellikleri “ana” veziküllerinden miras aldı.
Bu çalışmada gösterilen davranış, karmaşık biyokimyasal süreçlere ihtiyaç duymadan basit kimyadan kaynaklanan kendinden yeniden üretim-yaşam sistemlerinin temel bir özelliği-taklit etmektedir.
Araştırmacılar, bulguların sadece yaşamın nasıl başlamış olabileceğine dair içgörüler sunmakla kalmayıp, aynı zamanda çok çeşitli abiyotik, yaşam benzeri sistemler yaratmak için yeni olasılıklar da açtığını belirtiyor.
