Venüs benzeri sülfürik asitte peptitler hem dayanıp hem katlanabiliyor

MIT’nin Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dergisinde yayımlanan çalışmasının temel sonucu şu: Derişik sülfürik asit, peptit yapısı için kendiliğinden “öldürücü” bir çözücü değil. Araştırmada seçilmiş kısa peptitler, Venüs’ün bulut damlacıklarına benzer yaklaşık yüzde 98 sülfürik asit ortamında haftalar boyunca kararlı kaldı ve omega-ilmeği benzeri belirli yapılara katlandı. Bu, Venüs bulutlarındaki karmaşık prebiyotik kimyanın olasılığını güçlendiriyor; ancak Venüs’te yaşam bulunduğunu göstermiyor. 6

Peptitlerin dayanması neden önemli?

Araştırmacılar, neredeyse saf sülfürik asitteki peptitleri yüksek alanlı çözelti NMR’siyle inceledi. Nükleer manyetik rezonans (NMR), moleküllerin ortam içindeki kimyasal durumunu ve üç boyutlu düzenini izlemeye yarayan bir yöntemdir. Ölçümler, peptitlerin yalnızca kısa süreli ya da dağınık zincirler olarak kalmadığını; kimyasal olarak korunduğunu ve tekrarlanabilir üç boyutlu yapılara katlandığını ortaya koydu. 6

Omega ilmeği, protein ve peptitlerde görülen kompakt, düzenli sarmal ya da tabaka sınıflarına tam uymayan bir yapısal motiftir. Bunun oluşması önemli, çünkü biyolojik işlev için molekülün parçalanmadan kalması çoğu zaman yeterli değildir: Molekülün belirli ve kararlı bir şekle sahip olması gerekir. 6

Su yok denecek kadar azken asit neden bağları hemen koparmıyor?

İlk bakışta çok güçlü bir asidin peptit bağlarını hızla parçalaması beklenebilir. Fakat peptit bağının asit katalizli kırılması bir hidroliz tepkimesidir; yani tepkimede suyun nükleofil olarak rol alması gerekir. Yaklaşık yüzde 98 sülfürik asitte su son derece azdır. Bu nedenle asidin peptiti protonlaması, tek başına bağı verimli biçimde koparmaya yetmeyebilir.

Bu açıklama, gözlenen dayanıklılık için makul bir kimyasal yorumdur; her peptidin bu ortamda kalıcı olacağının kanıtı değildir. Nitekim daha önce 20 homodipeptitle yapılan testlerde bunların çoğunun Venüs’le ilişkili sülfürik asit koşullarında birkaç hafta içinde solvölize olduğu görülmüştü. İstisna oluşturan bazı diziler ise daha dayanıklıydı. 3

NMR, sülfürik asidin katlanmaya yardım ettiğini nasıl gösterdi?

NMR spektrumları, peptitlerin tanımlı konformasyonlara sahip olduğunu ve sülfürik asit molekülleriyle bu yapıları destekleyebilecek etkileşimler kurduğunu gösterdi. Yorum, asit moleküllerinin peptidin çevresinde düzenlenerek katlanmış biçimi stabilize eden bir çözücü iskelesi gibi davranabildiği yönünde. 6

Bu, su temelli Dünya biyokimyası sezgisine ters düşen bir tablo: Aşırı bir çözücü, molekülü yalnızca bozmak yerine belirli bir yapıda tutmaya da katkı sağlayabilir. Ancak veriler, tüm peptit dizileri için geçerli eksiksiz bir mikroskobik mekanizma ortaya koymuş değil. 6

Önceki MIT bulgularının üzerine ne ekleniyor?

Çalışma, MIT’nin 2020’den beri neredeyse saf sülfürik asitte NMR kullanarak yürüttüğü araştırma çizgisini genişletiyor. Bu çalışmalar daha önce nükleik asit yapıtaşlarının, lipitlerin ve amino asitlerin derişik asitte kalıcılık gösterebildiğine işaret etmişti. 6

Sonraki deneylerde adenin, sitozin, guanin, timin, urasil, pürin, pirimidin ve ilişkili bazı bazların oda sıcaklığında derişik sülfürik asitte bir yıldan uzun süre kararlı olduğu bildirildi. 2

Yeni bulgunun farkı, yalnızca “yaşamın malzemeleri bozulmadan kalabiliyor” demesi değil. Kısa amino asit polimerlerinin işlev için gerekli olabilecek düzenli bir mimariyi de koruyabildiğini göstermesi. 6

Venüs’te yaşam arayışı için ne ifade ediyor?

Bu sonuçlar, Venüs’ün sülfürik asit bulutlarının kimyasal açıdan tamamen steril olduğu varsayımını zayıflatıyor. Gezegenin görece ılıman bulut katmanında karmaşık organik kimyanın ve belki su-dışı bir biyolojik sistemin mümkün olabileceği fikrine destek veriyor.

Bununla birlikte çalışma; metabolizma, çoğalma, evrim ya da günümüzde yaşayan organizmaların varlığını göstermiyor. Moleküler dayanıklılık, yaşanabilirlik ya da yaşamın varlığı için gerekli koşulların yalnızca küçük bir parçası. 6

Sıradaki hedef: PNA ve Venüs görevleri

Peptit nükleik asidi (PNA), nükleik asit bazlarını peptit benzeri bir omurgayla birleştirdiği için mantıklı bir sonraki test hedefi. İlk sonuçlar, PNA’nın dizisine bağlı bir dayanıklılığa işaret ediyor: PNA hekzamerlerinde yaklaşık 25 °C’de, yüzde 98 sülfürik asitte 14 gün sonunda yüzde 0,4 ile yüzde 28,6 arasında kısmi bozunma ölçüldü. Buna karşılık 80 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda tam solvöliz gerçekleşti. 1

Bulgular, Morning Star programındaki Venüs görevleri için de bulut damlacıklarının bileşimini ölçmenin; organik molekülleri ve kimyasal dengesizlikleri aramanın önemini artırıyor. Bu, belirli bir görevin mutlaka ne bulacağını öngören bir sonuç değil; asit bulutlarının araştırmaya değer karmaşık kimya barındırabileceğini söyleyen bir araştırma önceliği. 6

Daha geniş ölçekte ise ötegezegen yaşanabilirliği aramalarının yalnızca yüzeyinde sıvı su bulunan “Dünya ikizleriyle” sınırlı tutulmaması gerektiğini hatırlatıyor. Asit bulutlu veya Venüs benzeri dünyalar daha geniş bir çerçevede değerlendirilebilir; fakat tek başına molekül kararlılığı, bu gezegenlerin yaşanabilir olduğunu kanıtlamaktan hâlâ çok uzak. 6