Biyokimyacılar için, bu ilk soru: fotosentez ile oksijen üretimi veya aerobik metabolizma ile oksijen tüketimi?
Fotosentezde, algler ve bitkiler, karbondioksit ve suyu büyüme için yakıta dönüştürmek için güneş ışığını alır ve oksijeni yan ürün olarak serbest bırakır. Öte yandan hayvanlar, tükettikleri yakıtı enerjiye dönüştürmek ve aerobik metabolizma adı verilen bir işlem olan karbondioksit yaymak için oksijen kullanırlar.
Peki önce hangisi geldi? Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri'ndeki yeni bir makale, evrimsel sorunun cevabına yol açabilecek olası bir eksik bağlantı molekülünün uluslararası bir araştırmacı konsorsiyumu tarafından kazara bir keşif detaylandırıyor.
Dünya ve Gezegen Bilimleri Bölümü'ndeki eski doktora sonrası adam ve gazetede baş yazar olan Felix Elling, “Başından beri bunun fotosentezin evrimi ve oksijen nefes alma yeteneği ile ilgili olabileceği fikrimiz vardı” dedi.
Profesör Ann Pearson'un moleküler biyojeokimya ve organik jeokimya laboratuvarında çalışan Elling, olağandışı bir şey keşfettiğinde aerobik metabolizmanın evrimi hakkında sorularla ilgisi olmayan spesifik moleküller arıyordu: bir azot-utilize edici bakteri, nitrospirot için bir şeyden daha fazla bir şey gibi görünen bir şey gibi, bir molekülde bir molekülde bir molekülde.
Şu anda Almanya'daki Kiel Üniversitesi'nde fakültede olan Elling, “Tamamen farklı bir proje için bakteriler tarıyorduk” dedi.
Araştırmacıların bulduğu şey, kinon adı verilen bir molekül tipinde bir varyasyon olan metil-plastokinondur. Tüm yaşam formlarında bulunan kinonların iki temel çeşitte var olduğu düşünülmüştü: oksijen ve anaerobik olmayan aerobik kinonlar.
Aerobik kinonlar ayrıca iki tipte alt bölümlere ayrılır – bitkiler tarafından fotosentez yapmak için kullanılanlar ve bakteriler ve hayvanlar tarafından oksijen nefes almak için kullanılır.
“Temel olarak, tüm yaşam biçimleri metabolizmaları için kinon kullanıyor” diye açıkladı Elling. Oksijeni soluyan bir bakteride “bitkilerin fotosentez yapmak için kullandıklarına benzer” bir kinon bulmak oldukça sıra dışıdır. Araştırmacılar, üçüncü bir tip ve muhtemelen ikisi arasında eksik bir bağlantı olduğunu fark ettikleri metil-plastokinon.
Bu gelişme fotosentezin önce geldiğini ima ediyor gibi görünse de, metil-plastokinonun keşfi başka bir hipotezi destekliyor. Basitçe söylemek gerekirse, bazı bakteriler zaten siyanobakteriler üretmeye başlamadan önce bile oksijen kullanma yeteneğine sahipti.
Başka bir deyişle, “Tavuk ve yumurta aynı zamanda,” dedi Elling.
PVK Sanat ve Bilimler Profesörü Pearson ve Murray ve Martha Ross Çevre Bilimleri Profesörü, laboratuarın araştırması başladı, fotosentezi ile üretiminin ortaya çıkmasında oksijen için biyokimyasal bir işleme sistemine sahip olmanın büyük bir adım olduğunu vurguladı.
“Oksijen içeren reaksiyonlar çok zararlıdır ve metabolik yan ürünlerle başa çıkmak için mekanizmalara sahip olmayan hücreler için oldukça ölümcül olabilir” dedi. Onları kabul etsek de, “aerobik metabolik yaşam tarzımızda hayatta kalmak için hepimizin hücrelerimizde kullandığı kimyasal sistemler aslında oldukça sofistike.”
Basitçe söylemek gerekirse, “Nefes almayı böyle öğrendik” dedi Pearson. “Ve oksijeni soluduktan ve güvenli bir şekilde yapabildiğinizde, etrafımızda gördüğümüz tüm yaşamın çeşitlendirilmesinin yolunu açar.”
Kinon yapılarının çeşitlendirilmesinin izleri, insan mitokondrisindeki kinonlar arasındaki temel ayrımlar da dahil olmak üzere, bitkilerdekilere kıyasla kendi bedenlerimizde bulunabilir.
Elling, “Bulduğumuz şeyin, bu molekülün birincil veya ata biçimi olduğunu düşünüyoruz, daha sonra iki form var – biri yosun ve bitkilerde belirli fonksiyonlara ve bugün sahip olduğumuz mitokondride alternatif form” dedi.
“Bu molekül bir zaman kapsülü,” dedi Ell. “2 milyar yılı aşkın bir süredir hayatta kalan bir molekülün yaşayan bir fosili.”
Bu araştırma kısmen ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi.
Fotosentezde, algler ve bitkiler, karbondioksit ve suyu büyüme için yakıta dönüştürmek için güneş ışığını alır ve oksijeni yan ürün olarak serbest bırakır. Öte yandan hayvanlar, tükettikleri yakıtı enerjiye dönüştürmek ve aerobik metabolizma adı verilen bir işlem olan karbondioksit yaymak için oksijen kullanırlar.
Peki önce hangisi geldi? Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri'ndeki yeni bir makale, evrimsel sorunun cevabına yol açabilecek olası bir eksik bağlantı molekülünün uluslararası bir araştırmacı konsorsiyumu tarafından kazara bir keşif detaylandırıyor.
Dünya ve Gezegen Bilimleri Bölümü'ndeki eski doktora sonrası adam ve gazetede baş yazar olan Felix Elling, “Başından beri bunun fotosentezin evrimi ve oksijen nefes alma yeteneği ile ilgili olabileceği fikrimiz vardı” dedi.
Profesör Ann Pearson'un moleküler biyojeokimya ve organik jeokimya laboratuvarında çalışan Elling, olağandışı bir şey keşfettiğinde aerobik metabolizmanın evrimi hakkında sorularla ilgisi olmayan spesifik moleküller arıyordu: bir azot-utilize edici bakteri, nitrospirot için bir şeyden daha fazla bir şey gibi görünen bir şey gibi, bir molekülde bir molekülde bir molekülde.
Şu anda Almanya'daki Kiel Üniversitesi'nde fakültede olan Elling, “Tamamen farklı bir proje için bakteriler tarıyorduk” dedi.
Araştırmacıların bulduğu şey, kinon adı verilen bir molekül tipinde bir varyasyon olan metil-plastokinondur. Tüm yaşam formlarında bulunan kinonların iki temel çeşitte var olduğu düşünülmüştü: oksijen ve anaerobik olmayan aerobik kinonlar.
Aerobik kinonlar ayrıca iki tipte alt bölümlere ayrılır – bitkiler tarafından fotosentez yapmak için kullanılanlar ve bakteriler ve hayvanlar tarafından oksijen nefes almak için kullanılır.
“Temel olarak, tüm yaşam biçimleri metabolizmaları için kinon kullanıyor” diye açıkladı Elling. Oksijeni soluyan bir bakteride “bitkilerin fotosentez yapmak için kullandıklarına benzer” bir kinon bulmak oldukça sıra dışıdır. Araştırmacılar, üçüncü bir tip ve muhtemelen ikisi arasında eksik bir bağlantı olduğunu fark ettikleri metil-plastokinon.
Araştırma, büyük oksidasyon olayı olarak adlandırılanlara ışık tutuyor. Bu dönem – yaklaşık 2.3 ila 2,4 milyar yıl önce – siyanobakteri (bir tür alg) fotosentez sonucunda önemli miktarlarda oksijen üretmeye başladığında, aerobik metabolizmayı mümkün kıldığında işaretlenmiştir.
Bu gelişme fotosentezin önce geldiğini ima ediyor gibi görünse de, metil-plastokinonun keşfi başka bir hipotezi destekliyor. Basitçe söylemek gerekirse, bazı bakteriler zaten siyanobakteriler üretmeye başlamadan önce bile oksijen kullanma yeteneğine sahipti.
Başka bir deyişle, “Tavuk ve yumurta aynı zamanda,” dedi Elling.
PVK Sanat ve Bilimler Profesörü Pearson ve Murray ve Martha Ross Çevre Bilimleri Profesörü, laboratuarın araştırması başladı, fotosentezi ile üretiminin ortaya çıkmasında oksijen için biyokimyasal bir işleme sistemine sahip olmanın büyük bir adım olduğunu vurguladı.
“Oksijen içeren reaksiyonlar çok zararlıdır ve metabolik yan ürünlerle başa çıkmak için mekanizmalara sahip olmayan hücreler için oldukça ölümcül olabilir” dedi. Onları kabul etsek de, “aerobik metabolik yaşam tarzımızda hayatta kalmak için hepimizin hücrelerimizde kullandığı kimyasal sistemler aslında oldukça sofistike.”
Basitçe söylemek gerekirse, “Nefes almayı böyle öğrendik” dedi Pearson. “Ve oksijeni soluduktan ve güvenli bir şekilde yapabildiğinizde, etrafımızda gördüğümüz tüm yaşamın çeşitlendirilmesinin yolunu açar.”
Kinon yapılarının çeşitlendirilmesinin izleri, insan mitokondrisindeki kinonlar arasındaki temel ayrımlar da dahil olmak üzere, bitkilerdekilere kıyasla kendi bedenlerimizde bulunabilir.
Elling, “Bulduğumuz şeyin, bu molekülün birincil veya ata biçimi olduğunu düşünüyoruz, daha sonra iki form var – biri yosun ve bitkilerde belirli fonksiyonlara ve bugün sahip olduğumuz mitokondride alternatif form” dedi.
“Bu molekül bir zaman kapsülü,” dedi Ell. “2 milyar yılı aşkın bir süredir hayatta kalan bir molekülün yaşayan bir fosili.”
Bu araştırma kısmen ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi.