Teknoloji

Bu Keşif Dünyadaki En Eski Yaşam Biçimleri Hakkında Bildiklerimizi Şimdi Değiştirdi

0

Dünyadaki hemen hemen her bitkinin, alglerin ve yeşil göl pisliği damlacıklarının merkezinde, güneş ışığını toplamak için bir moleküler motor bulunur. Tek emisyonu oksijendir – bugün için hepimiz inanılmaz derecede minnettar olabileceğimiz bir gaz.

Bu çok yaygın fotosentez biçiminin (oksijenli olarak da bilinir) evrimi olmasaydı, bildiğimiz biçimiyle karmaşık yaşam, en azından ortaya çıktığı biçimde, neredeyse kesinlikle asla ortaya çıkmazdı.

Ancak böylesine değerli bir hediye için kime teşekkür edeceğinizi tam olarak bilmek kolay olmaktan çok uzaktır. Oksijen parçalayan bir fotosistemin kökenini tespit etme çabalarının çoğu, okyanuslarımıza ve atmosfere dökülen bir oksijen seliyle aynı zamana denk gelen yaklaşık 2,4 milyar yıl önceki bir dönemi gösteriyor.

Daha ilkel fotosentez formlarının var olması muhtemeldir, ancak sudan oksijen alma yeteneği fototropik organizmalara gerçekten bir avantaj sağlayacaktı, bu da oksijen üreten bu versiyonun geç bir adaptasyon olduğunu ima ediyor.

Imperial College London moleküler biyolog Tanai Cardona, oksijenik fotosentezin yaklaşık 3,5 milyar yıl önce hayatın yeni başladığı zamanlarda gerçekleşmiş olabileceğini öne sürerek, her şeyi yanlış anladığımızı savunuyor.

Cardona, “Daha önce, fotosistem II olarak bilinen oksijen üretimini gerçekleştirmek için biyolojik sistemin son derece eski olduğunu göstermiştik, ancak şimdiye kadar onu yaşam tarihinin zaman çizelgesine yerleştirememiştik” diyor.

Birkaç yıl önce, Cardona ve meslektaşları birbiriyle uzaktan ilişkili iki bakterideki genleri karşılaştırdılar; oksijen üretmeden fotosentez yapabilen biri Heliobacterium modesticaldumve siyanobakteri adı verilen fototropik bir mikrop.

Milyarlarca yıl önce ortak bir atayı paylaşmalarına ve her bakterinin farklı şekillerde güneş ışığını topladığı gerçeğine rağmen, kendi süreçleri için kritik olan bir enzimin tuhaf bir şekilde benzer olduğunu gördüklerinde şaşırdılar.

H. modesticaldum’s mikropların suyu ayırma yeteneği, günümüz modellerinin önerdiğinden çok daha erken fotosentezden oksijen üretme kapasitesine sahip olabileceğini öne sürdü.

Bu son çalışma, araştırmalarını bir adım öteye taşıyarak, fotosistem II için gerekli olan proteinlerin çağlar boyunca evrimleşme oranını tahmin ederek, ekibin sistemin işlevsel bir versiyonunun ortaya çıkmış olabileceği tarihin bir ana kadar geriye doğru hesaplama yapmasına izin veriyor.

Çalışmanın ilk yazarı Thomas Oliver, “Atalara ait fotosentetik proteinlerin protein sekanslarını tahmin etmek için Ancestral Sequence Reconstruction adlı bir teknik kullandık,” diyor.

“Bu diziler bize atadan kalma fotosistem II’nin nasıl çalıştığı hakkında bilgi veriyor ve biz de fotosistem II’de oksijen evrimi için gerekli olan anahtar bileşenlerin çoğunun enzimin evrimindeki en erken aşamalara kadar izlenebileceğini gösterebildik.”

Bir karşılaştırma noktası olarak ekip, ATP sentaz ve RNA polimeraz gibi başlangıçtan itibaren yaşam için çok önemli olduğu bilinen enzimlere aynı tekniği uyguladı.

Fotosistem II’nin bu ‘temel’ enzimler kadar uzun süredir var olduğuna ve onları 3,5 milyar yıl önce ilk mikrobiyal yaşam formları arasına yerleştirdiğine dair güçlü kanıtlar buldular.

Cardona, “Şimdi, fotosistem II’nin genellikle yalnızca bilinen en eski enzimlere atfedilen ve yaşamın gelişmesi için çok önemli olan evrim kalıplarını gösterdiğini biliyoruz” diyor.

Bu enzimlerin ne kadar iyi işleyeceği, gelecekteki araştırmalar için bir görevdir. Zaman içinde şimdiye kadar yükselen oksijen seviyelerine dair işaretler olmadan, verimli bir süreç ya da zorunlu olarak büyük bir avantaj sağlayan bir süreç olması pek mümkün değil.

Bununla birlikte, yapı taşlarının yerinde olduğunu bilmek, diğer gezegenlerde yaşamı aramada öncelikleri belirleme şeklimizi etkileyebilir; bu da, ancak bir milyar yıllık bir gezegendeki oksijenin yaşam belirtileri oluşturabileceğini düşündürür.

Keşif aynı zamanda araştırmacılara sentetik fotosentez formlarını tasarlamak için bir başlangıç ​​noktası sağlıyor.

Cardona, “Artık fotosentez proteinlerinin nasıl evrimleştiğine dair iyi bir fikrimiz var, değişen bir dünyaya adapte oluyoruz, onları yeni tür kimya üretmek için nasıl değiştireceğimizi öğrenmek için ‘yönlendirilmiş evrimi’ kullanabiliriz,” diyor Cardona.

“Tamamen ışıkla güçlendirilmiş karmaşık, yeni, yeşil ve sürdürülebilir kimyasal reaksiyonları gerçekleştirebilecek foto sistemleri geliştirebiliriz.”

Bu araştırma yayınlandı BBA-Biyoenerjetik.

.

Profesör

SpaceX Enkazı ABD Pasifik Kuzeybatı Üzerinde Muhteşem Işık Şovu Yaratıyor

Previous article

Çığır Açan Çalışma Amerikalı Çocuklarda Beyin Anormalliklerinin Kapsamını Ortaya Çıkardı

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Teknoloji