Biologiyada həll edilməmiş toyuq və yumurta problemi: həyat necə meydana gəlmişdir?

 

(P.S. Bu günədək və bundan sonrakı dövrlərdə də həll edilməyəcək məsələ… )

     Biologiyada həll edilməmiş toyuq və ya yumurta problemi var. Həyat üçün iki növ molekul vacibdir. Hüceyrələrdə biokimyəvi və fiziki funksiyaların çoxunu yerinə yetirən protein molekulları var. Hüceyrələrdə yeni hüceyrələr yaratmaq üçün məlumat daşıyan DNT və RNT molekulları da var. 3,5 milyard il əvvəl Yer kürəsində həyat ilk dəfə yarananda ilk olaraq nə meydana gəlmişdir: funksiya, yoxsa məlumat? Bu həll edilməmiş əsas problemdir - biologiya prebiotik kimyadan necə yaranmışdır.

     Bəziləri həyatın RNT-dən başladığını - gəlin buna “birinci gün” deyək, çünki bəzi RNT molekulları ikiqat funksiyanı yerinə yetirə və zülal kimi fəaliyyət göstərə bilər. Ancaq biz zülalların ilk meydana gəldiyinə inanırıq. Zülalların ilk dəfə ortaya çıxdığı fikri başqa bir böyük sirri həll etməyə kömək edir: Darvinin təkamülü haradan yaranmışdır? Biz təkcə birinci gündə maddənin hansı formada meydana gəldiyini deyil, həm də bu maddənin ikinci, üçüncü və sonrakı günlərdə niyə qorunub saxlandığını, uyğunlaşdırıldığını və inkişaf etdirildiyini bilmək istəyirik.

Darvinin təkamülü, biologiyanın planetar miqyasda uyğunlaşma, yenilik və dəyişiklik üçün axtarışıdır. Ən güclülərin sağ qalması sayəsində orqanizmlər ehtiyatlar uğrunda yarışır, digər orqanizmləri dünyaya gətirir və ətraf mühitə uyğunlaşır. 160 il əvvəl Çarlz Darvindən bəri təkamülün necə işlədiyi haqqında çox şey bilirik, lakin onun necə başladığı haqda isə heç bir məlumatımız yoxdur. Təkamülün başlanğıcı olmalıdır. Bu, Kainatın (ən azı bizə məlum olan Kainatın) mövcud olduğu ilk gündən qüvvədə olan fizika və ya kimya prinsipləri kimi universal qanun deyil. Bildiyimiz kimi, təkamül biologiyanın ilk dəfə təxminən 3,5 milyard il əvvəl, Yerin yaranmasından bir milyard il sonra ortaya çıxmasından bəri işləyir.

Niyə zülallar ilk olaraq yaranmışdır

Niyə zülallar ilk növbədə peyda oldular? Zülallar hüceyrə kütləsinin əksəriyyətini təşkil edir, buna görə də hüceyrə təkamülünün dəyirmanındakı taxıl olan böyümə sürətlərindəki fərqlər əsasən zülal istehsalındakı fərqlərdən qaynaqlanır. Zülallar isə bu böyümə reaksiyalarını kataliz edən molekullardır. Qeyd etmək lazımdır ki, zülallar əlaqəyə malik olmalarına görə unikaldır: ardıcıllıq -> struktur -> funksiya. Əksər digər polimerlərdə, o cümlədən əksər RNT-lərdə belə bağlar yoxdur.

Zülallar hüceyrənin hərəkətlərini və davranışını yaradan molekulyar funksiyalar üçün əsas olan xüsusi qatlanmış strukturlar əmələ gətirir. Təxminən iki sinfə bölünən zülalın 20 amin turşusunu düşünün: yağa bənzər hidrofobik monomerlər və suya bənzər qütb monomerləri. zülallar qatlanır; yəni, yağın sudan qaçdığı əsas fiziki qanunlara görə zülal filamentləri suda müəyyən kompakt formalara bükülür - yəni yağlı amin turşuları zülalın xaricində ətrafdakı sudan uzaqda topun içərisində olmaq üçün qatlanır.

Bu, zülalları əla katalizator edir. Qatlanmış zülallar miniatür bərk maddələrdir. Kimyəvi reaksiyaları kataliz etmək üçün tam olaraq bərk cisim lazımdır, çünki katalizatorun atomları reaksiyanı sürətləndirmək üçün kifayət qədər uzun müddət yerində saxlanılmalıdır. Bundan əlavə, 20 amin turşusu əlifbası bir sıra kimyəvi reaksiyaları əhatə edir, buna görə də onlar bir sıra reaksiyaları kataliz edirlər. Bəs protein istehsalı necə başlamışdır? Birincisi, biz təcrübələrdən bilirik ki, zülalların amin turşusu struktur blokları, ehtimal ki, erkən Yer kürəsində mövcud ola bilərdi. Biz həmçinin bilirik ki, əvvəlcə amin turşularını peptidlərə - minerallara və gillərə və ya hava-su səthlərinə birləşdirə bilən sadə katalizatorlar var idi. Həmçinin unutmayın ki, peptidlər adlanan qısa zülallar hətta bəzi meteoritlərdə də olur.

Beləliklə, ilk katalizatoru ”Bünövrə daşı” adlandıraq - burada “daş” sadəcə olaraq kosmosda sabitlənmiş yer deməkdir və “təməl” zülalların özləri katalizatora çevrilməmiş, sərbəst üzən və hüceyrələrin içərisində sıxışdırılmamış ilk katalizator olduğunu bildirir. Bununla belə, təməl daşı üzərində yaradılan zülallar çox qısa olacaq və nə funksiyaları, nə yayılma prinsipləri, nə də xüsusi məlumat ardıcıllığı olmayacaqdır. Bu bioloji oxşar xüsusiyyətlər sadə peptidlərdən necə yarana bilər? Yaranma, bəzi parametrlərdə kiçik bir dəyişikliyin sadə davranışı daha mürəkkəb bir davranışa çevirməsidir.

Qatlanmanın meydana gəlməsi

Bizim kompüter simulyasiyalarımız inandırıcı bir hekayə danışır: Bu kiçik, təsadüfi peptidlərdən bəziləri neft-su qüvvələrinin təsiri altında suda qatlanır, sabit qatlanmış səthlər əmələ gətirir, primitiv katalizatorlara çevrilir və digər zəncirlərin uzanmasına kömək edir. Biz belə zəncirləri “qatlanan pişiklər” adlandırırıq (“qatlanan” sözündən). Bu ardıcıllıqlar nadir, çox nadir olacaqdır. Lakin, statistik fizikada bir çox digər oxşar suallarda olduğu kimi, sual vəziyyətlərin nə qədər qeyri-mümkün olması deyil, onların nə qədər ehtimallı olmasıdır.

Bir molekulyar hərəkət digərini necə gücləndirə bilər, məsələn, təpədən aşağı yuvarlanan qartopu kimi? İlk qar dənəciyinin nə olmasının əhəmiyyəti yoxdur. Yeganə vacib olan qartopuna çevrilmə prosesinin necə baş verməsidir. Qatlanan fərziyyə qartopu və uçma nöqtəsi ehtimalını izah edir - kimyadan biologiyaya və molekulların çürüməsindən onların daimi böyüməsinə keçid baş verir. Bütün bunlar necə işləyə bilər? “Təməl Daşı” nda yaradılmış bir neçə uzun zəncir əlavə sabit və müxtəlif katalizatorlar istehsal edərək daha uzun zəncirlərin yaradılmasını kataliz edir. Bunun səbəbi uzun zəncirlərin öz nüvəsini kimyəvi parçalanmadan qoruyaraq daha sıx qatlanmasıdır. Qısa zəncirlər daha tez parçalanır. Daha uzun zəncirlər amin turşusu monomerlərinin işlənməsindən faydalanaraq daha çox resurs udurlar. Qazanan peptid molekulları hər şeyi Darvinin təkamülünün başlanğıcı kimi qəbul edir. Bir skeptik bunun Termodinamikanın II Qanununu pozduğunu iddia edə bilər, lakin bu doğru deyil. Qısacası: II Qanun ölü maddənin tarazlıq və deqradasiyaya meylli olduğunu söyləsə də, II Qanun “qoşulmuş” şeylərə - tarazlığı pozulmuş televizorlara şamil edilmir. Qatlanan fərziyyədə şəbəkəyə bağlı olan çoxlu sayda amin turşularının iştirakı ilə təməl daşı üzərində peptidlərin sintezidir. Bu hərəkətverici qüvvədir. Nəticə çoxlu miqdarda lazımsız peptidlər və çox az miqdarda qatlanmış uzun zəncirlərdir. Ancaq qartopunu yuvarlamaq üçün lazım olan hər şey budur.

Hər şeydən üstün olan funksiya

Bir sözlə, funksiyanın (zülalların) informasiyadan (RNT) əvvəl gəldiyinə inanırıq. Biz alternativi, yəni “əvvəlcə məlumat” prosesinin hərəkətverici qüvvəsini bilmirik. Yeni genlər yaratmaq üçün zülallardan istifadə edən genlər əvəzinə, zülalların yeni zülallar yaratmaq üçün genlərdən istifadə etdiyini düşünürük. Qatlama mexanizmi sadəcə vasitəçinin - genlərin əvvəlcə lazım olmadığını göstərir. Peptidlər həyatın yaranması yolunda ilk addım olaraq zülallar yaratdılar.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Doktor Ken Dill, Stoni- Bruk Universitetində Laufer Fiziki və Kəmiyyət Biologiya Mərkəzinin direktoru və Beatris Laufer, Laufer fizika və kimya professoru

Mənbə:

https://bit.ly/3LdVoTy

Rus dilindən tərcümə etdi:

Əsədov Seyyub Əsəd oğlu - Şirvan şəhər T. Bağırov adına 11 №-li tam orta məktəbin tarix müəllimi, “Ən yaxşı müəllim” müsabiqəsinin (2015-ci il), “Elektron Təhsil” Respublika Müsabiqəsi, “Təhsildə ən yaxşı İnternet resursları” nominasiyası qalibi (2017-ci il), Respublika “Pedaqoji Mühazirələr”inin (2003-cü il III dərəcəli Diplom və 2019-cu il Tərifnamə) təltifçisi, Təhsildə inkişaf və innovasiyalar üzrə IV qrant müsabiqəsinin (2020) qalibi (“V-XI siniflərdə tarix fənninin tədrisi metodikası” adlı metodik vəsait müəllifi), Azərbaycan Respublikası “Təhsil Şurası” İB-nin İdarə Heyətinin üzvü

İstinad: https://multiurok.ru/files/biologiyada-h-ll-edilm-mis-toyuq-v-yumurta-problem.html