Miller’in cansızdan canlılığa geçişi anlamak amacıyla 60 yıl önce yaptığı deneyler yeniden analiz edildi. Sonuçlar ilk proteinlerin nasıl oluşabileceğini gösteriyor.
Stanley Miller 1953’de ilk aminoasitlerin Dünya yüzeyinde nasıl oluşabileceğini gösteren deneyiyle hızlı bir üne kavuşmuştu, çünkü yaşamın ortaya çıkışındaki başlıca basamaklardan birisini çözüme kavuşturuyordu. Ancak cevaplanmamış sorulardan birisi, bu aminoasitlerin ilk proteinlere nasıl polimerleştiğiydi; yani proteinin temel yapıtaşı olan aminoasitlerin nasıl ucu ucuna eklenerek birleştiğiydi. Şimdi ise eski bir öğrencisi, Miller’in 1958’de gerçekleştirdiği unutulmuş bir deneyinin numunelerinin analizinin ardından, Miller tarafından fark edilmeyen olası bir cevabın, 50 yılı aşkın süredir keşfedilmeden beklediğine inanıyor.
1953’te Miller, metan, amonyak, su ve hidrojen gazlarını özel olarak tasarlanmış bir reaksiyon kabında karıştırdı ve bunları bir hafta boyunca yıldırımları taklit etmek üzere sürekli bir elektrik kıvılcımına maruz bıraktı. Analiz edildiğinde kabın çeşitli aminoasitler içerdiği anlaşılmıştı. Miller 1958’de aminoasitlerin proteinlere nasıl dönüşebileceğini açıklamak üzere, siyanamit isimli ilaç üretiminde kullanılan reaktif kimyasalı ekleyerek deneyi tekrarladı.
1958’de hiç kimse, siyanamidin ilkel atmosferde bulunmuş olduğunu bilimsel olarak ileriye sürmüyordu. Peki, Miller neden siyanamit eklemişti? 1950’lerin başlarında ABD’nin Columbia Üniversitesi’nde bulunuyordu. “Bu ortamda çok sayıda insan ilk yapay proteini üretmek için peptit ve proteinlerin nasıl sentezlendiği üzerine yoğun bir çalışma içerisindeydi ve gerçekten (deney) bu laboratuvarlarda gerçekleştirildi” diyor, Miller’ın Kaliforniya Üniversitesi, San Diego’daki (UCSD) eski doktora öğrencisi Jeffrey Bada. Bada bir seminer sırasında veya “birkaç biradan sonra” birisinin siyanamidin Dünya’nın erken aşamalarında var olmuş olabileceği fikrini öne sürmüş olduğundan şüpheleniyor.
İlginç biçimde, deneylerin raporları tutulmuş ve numunelerin saklanmış olmasına karşın, Miller bunları asla analiz etmedi. 1960’ların sonunda, başka araştırmacılar ilkel atmosferde mor ötesi ışınların metanı amonyakla reaksiyona sokarak siyanamit üretmiş olabileceğini öne sürdüler. Buna rağmen, Miller’ın deneyleri tekrarlanmamıştı, çünkü siyanamit aminoasit tepkimesini hafif asidik ortamlarda etkili biçimde katalize eder (hızlandırır), Dünya’nın erken aşamalarının ise nötr veya bazik olduğu düşünülüyordu.
Alışılmadık miras
1999’da Miller şiddetli bir felç geçirdikten sonra Bada numuneleri devraldı. Son çalışmada, UCSD’deki ve Georgia Teknoloji Enstitüsü’nden meslektaşlarıyla birlikte Bada numuneleri analiz etti ve 12 aminoasitle 10 dipeptid tanımlandı. Çalışma 25 Haziran 2014’te yayımlandı.
Siyanamidin, aminoasitleri sadece asidik ortamda polimerize ettiği doğrulandıktan sonra, araştırmacılar afalladılar. Daha sonra bu deneylerde aminoasitleri üreten Strecker sentezinin iki ara ürüne sahip olduğunun farkına vardılar: bir aminonitril ve bir aminoasitamid. Bu ara ürünleri reaksiyon karışımına eklediklerinde, reaksiyon hafif bazik ortamlarda mükemmel biçimde gerçekleşti. Araştırmacılara göre sonuçlar, aminoasitlerin peptitlere sadece asidik koşullarda polimerize olurken, ara elemanların bunu bazik koşullarda da gerçekleştirdiğini gösteriyor.
Toplamda dipeptitlerin ve onların halkasal biçimleri olan diketopiperazinlerin oluşum miktarı yaklaşık yüzde 10; ancak Bada’ya göre küçük miktarda olmasına karşın, bu tür kimyasallar bu işi başarabilirler. Bada tanımladıkları kimyasallardan bir kısmının düşük yoğunluklarda çeşitli reaksiyonlara etkili katalizörlük yapabildiklerini söylüyor; “Bu yüzden, bunlar (dipeptitlerin ve diketopiperazinler) basit nükleik asit-temelli kendini kopyalayabilen oluşumlara ve sonuç olarak yaşamın kökenine öncülük eden karmaşık moleküllerin ortaya çıkışına zemin hazırlamış olabilirler” diyor.
Kaliforniya Üniversitesi, Santa Barbara’dan Irene Chen de, “Stanley Miller’in deneyinin bu yeniden hayat buluşu peptit sentezini destekleyen çevresel koşulların sınırlarını kayda değer ölçüde genişletiyor. Bu deneyde peptit üreten aynı mekanizmaların farklı koşullarda daha büyük ürünler üretebilecek şekilde geliştirilmesi mümkün” diye belirtiyor.
