Bugün en çok kabul gören görüşe göre, ilk organizmalar 3,5 milyar yıl önce ortaya çıkmış ve bu organizmalar çevrelerinde serbestçe bulunan karbonhidratları, amino asitleri ve diğer organik bileşikleri besin olarak kullanmışlardır. Yani bu organizmalar, canlı organizmalar ortaya çıkmadan önce sentezlenmiş organik bileşiklere bağımlıydılar. Ancak organizasyonları büyüdükçe ve çevrede önceden var olan besin maddelerini değiştirmede daha etkili hale geldikçe, besin kaynakları tükenmeye başlar. İnorganik hammaddelerden organik maddenin kendiliğinden hücre dışı oluşumu büyük miktarlarda olmamış olabilir ve bu şekilde bir besin kaynağının birikmesi ortalama milyarlarca yıl sürmüş olmalıdır. Organizmalar ortaya çıktıklarında, bu kaynaklar daha yüksek oranda tüketilmiş ve özellikle faydalı kaynaklar daha çabuk tükendiği için organizmalar arasındaki rekabet artmış olmalıdır. Tabii ki, besin sağlamaya yetmeyen formlar ortadan kalktı. Besin sağlamada etkili olan formlar büyük ölçüde hayatta kaldı. Bu durumda, doğal seçilim, besin öncüllerini elde etme veya kendi besinlerini sentezleme yeteneklerini artıran yeni mutasyonlar taşıyanların lehine olacaktır.
İlkel organizmaların başlangıçta nispeten basit biyokimyasal dönüşümleri başarabilmeleri muhtemeldir. İhtiyaç duydukları malzemelerin çoğunu çevredeki hazır malzemelerden alıyorlardı. Ancak küçük bir değişiklikle, doğrudan kullanılan malzemelerin miktarı, ne kadar olursa olsun, giderek azalacaktı. Bu nedenle, hangi organizmanın alternatif bir besin maddesi kullanabileceği lehine güçlü bir seçim olacaktır. Örneğin, hücrelerin yaşamı için gerekli olan kompleks A, başlangıçta çevreden elde edilir; Ancak bu bileşiğin hızla tükendiğini varsayalım. Eğer bazı hücreler ortamdaki fazla B maddesinden A maddesini sentezleyen A enzimini kodlayacak bir gen içeriyorsa, bu hücrelerin o geni olmayanlara göre önemli uyumsal avantajları olacaktır. Bu geni taşıyan hücreler artık ortamdan A maddesini alamasalar dahi bu reaksiyonla A maddesini oluşturarak varlıklarını devam ettirebileceklerdir.
Ancak bundan sonra serbest B maddesine olan talep artacak ve B’nin kullanım oranı kısa sürede abiyotik sentez oranını aşacaktır. Böylece B maddesinin kaynağı kademeli olarak azalacak ve güçlü bir seçilim olacak, bu kez B maddesini b enzimi için kodlayan ikinci bir C maddesi genine sahip hücreler lehine. Bu gene sahip hücreler, serbest malzeme kaynağı A veya B’ye bağlı olmayacaklardır. Çünkü yeterince C alabildikleri sürece hem A hem de B yapabileceklerdir.
İlk olarak, Caltech’ten NH Horowitz tarafından sunulan bu genel sentetik yetenek evrimi süreci, hücreler ihtiyaç duydukları tüm karmaşık bileşikleri oluşturana kadar uzun bir kimyasal reaksiyonlar zinciri oluşturarak devam edebilir. Bu şekilde, ilkel hücreler yavaş yavaş daha ayrıntılı biyokimyasal yetenekler geliştirdiler.
Moleküler hidrojenin parçalanması veya organik bileşiklerin hidrolizi gibi katabolik reaksiyonlardan gelen kimyasal enerjiyi kullanan spesifik bir mekanizmaya sahip hücrelerin oluşumu olmadan daha gelişmiş bir sentez yeteneğinin meydana gelmesi pek olası görünmüyor.
Nitekim bakterilerden insanlara kadar tüm organizmaların ATP’yi ana enerji taşıyıcısı olarak kullanması, ATP kullanımının ilk evrimsel gelişmelerden biri olduğunu güçlü bir şekilde desteklemektedir. Ancak ATP’nin erken organizmalar için yararlı olduğunun kanıtı nedir?
ATP’nin iki organik öncüsü adenin ve 5 karbonlu şeker ribozdur. Bu iki bileşik aynı zamanda nükleik asitlerin yapısında yer alır ve deneyler her iki bileşiğin de farazi biyolojik öncesi koşullar altında abiyotik olarak sentezlenebileceğini göstermiştir. Gerçekten de, DNA ve RNA’nın yapısında yer alan beş azotlu bazdan biri olan adenin, beklenen biyolojik öncesi koşullar altında en kolay oluşan formlardan biridir.
Bu nedenle, (önemli) biyosentetik bileşiklerin -sadece ATP (ve ADP, AMP ve cAMP) değil, aynı zamanda NAD, NADP ve FAD elektron taşıyıcıları- yapısındaki birincil yapı taşları olmaları tesadüf değildir. Muhtemelen, ilkel hücreler etkileşime girebildiğinde, ATP, dış enerji etkileşimlerini iç etkileşimlerle eşleştirmede faydalıydı.
3,5 milyar yıl önce oluşan, ATP kullanan ilk metabolizma biçimi, neredeyse kesin olarak, bugün tüm organizmalar için evrensel bir anaerobik süreç olan fermantasyondur. Enerji üreten üç ana sistemden (fermantasyon, solunum ve fotosentez), tüm bakterilerde ve tüm ökaryotik hücrelerde yalnızca fermantasyon mevcuttur.
kaynak:
https://www.sciencedirect.com
yazar: bronzlaştırıcı tonik
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]