Modern hücreler biyolojik dünyanın aşırı başarılılarıdır - iç iskele, sıkı kontrol edilen kimyasal süreçler ve her şey için bir genetik talimat kılavuzu. Peki en eski hücre benzeri yapılar? Onlar aslında büyüklük hayalleri olan yağlı kabarcıklardı. Bu basit protokolların bugün gördüğümüz karmaşık hücresel makinelere nasıl evrildiğini anlamak, yaşamın kökeni araştırmalarında başlıca bir baş ağrısı olmuştur.
Tokyo Bilim Enstitüsü'ndeki (Institute of Science Tokyo) Dünya-Yaşam Bilimi Enstitüsü'nden (Earth-Life Science Institute, ELSI) yakın tarihli bir çalışma, tahmin etmeyi bırakıp dondurmaya başlamaya karar verdi. Büyük bir teori önermek yerine, üç tip fosfolipid kullanarak model protokollar - büyük unilamellar veziküller (LUV'ler) - inşa ettiler: POPC (1-palmitoil-2-oleoil-gliserol-3-fosfokolin; 16:0-18:1 PC), PLPC (1-palmitoil-2-linoleoil-sn-gliserol-3-fosfokolin; 16:0-18:2 PC) ve DOPC (1,2-di-oleoil-sn-gliserol-3-fosfokolin; 18:1 (D9-cis) PC). "Modern hücrelerle kimyasal yapısal süreklilikleri, prebiyotik koşullar altında potansiyel bulunabilirlikleri ve temel içerikleri tutma yetenekleri nedeniyle membran bileşenleri olarak fosfatidilkolin (PC) kullandık," dedi ELSI'de doktora öğrencisi ve baş yazar Tatsuya Shinoda. Çift bağlardaki ince farklılıklar, bazı membranları sert (POPC) ve diğerlerini gevşek (PLPC ve DOPC) yaptı.
Ardından donma/çözülme döngüleri (F/T) geldi - antik Dünya'nın sıcaklık dalgalanmalarını taklit ederek. Üç döngüden sonra, POPC açısından zengin veziküller birleşmeden sadece bir araya toplandı. Ancak PLPC ve DOPC vezikülleri daha büyük bölmelere kaynaştı. Ne kadar çok PLPC varsa, o kadar çok kaynaşma oldu. "Buz kristali oluşumunun stresleri altında, membranlar dengesizleşebilir veya parçalanabilir, çözülme sırasında yapısal yeniden düzenleme gerektirir," diye açıkladı ELSI araştırmacısı Natsumi Noda. Çeviri: Gevşek membranlar, işler buz tuttuğunda birleşmede daha iyidir - ve kaynaşma, dağınık organik moleküllerin karışmasını sağlayarak potansiyel olarak yaşama doğru kimyayı başlatır.
Ekip ayrıca DNA tutma kapasitesini test etti. PLPC vezikülleri, donmadan önce bile POPC veziküllerinden daha iyi DNA yakaladı ve tuttu. Tekrarlanan döngülerden sonra hâlâ daha fazla DNA'ya tutundular. Bu, buzlu ortamların - sadece kuruyan havuzlar veya hidrotermal bacalar değil - yaşam için bir beşik olabileceğini düşündürüyor. Donma/çözülme döngüleri molekülleri yoğunlaştırır ve kaynaşmayı teşvik eder, ancak akışkan membranlar sızıntı riski taşır. Her şey dengededir.
"F/T kaynaklı büyümüş veziküllerin ardışık nesiller boyunca özyinelemeli seçimi, ozmotik basınç veya mekanik kayma gibi fisyon mekanizmalarını entegre ederek gerçekleştirilebilir," diye belirtti ELSI'de Profesör ve baş araştırmacı Tomoaki Matsuura. Sade Türkçeyle: Basit donma ve çözülme, temel kabarcıkları Darwin evrimi yeteneğine sahip ilk hücrelere doğru itmiş olabilir. Yani bir dahaki sefere arabanızın camındaki buzu kazırken, tüm yaşamın köken hikayesine tanıklık ediyor olabileceğinizi unutmayın.