Bilimin en büyük gizemlerinden biri, dünyadaki yaşamın kökenidir. Bu temel soru, inorganik moleküllerin organik maddeye dönüşmesiyle başlar.
Aralarında Fen Fakültesi mezunlarımızdan Ş. Furkan Öztürk’ün (PHYS’18) de bulunduğu bilim insanları, bu konuda çığır açan bir dizi keşfe imza attı. Nobel ödüllü biyokimyacı Jack Szostak, “Bu gerçekten çığır açıcı bir keşif” diyor ve ekliyor: “Homokiralite, yaşamın başlangıcı için olmazsa olmazdır ve bu yeni keşif homokiralite probleminin çözümüne dair çok önemli bir adımdır.”. (https://www.science.org/content/article/breakthrough-could-explain-why-life-molecules-are-left-or-right-handed).
Peki, homokiralite nedir? Amino asitler, şekerler ve RNA gibi biyoloji için önemli moleküller ayna simetrisine sahip çiftler halinde bulunurlar. Bu özelliğe organik kimyada kirallik veya kiralite deniyor. Ancak her ne kadar biyomoleküller simetrik çiftler halinde var olabilse de, yaşam yani biyolojik sistemler bu simetriyi kırıyor. Yani biyolojide var olan, üretilen ve kullanılan bütün kiral moleküller bu simetrik çiftlerin yalnızca bir tanesinden ibaret. Bu sebeple biyolojiye homokiral, yani tek bir kiraliteye sahip denir. Ancak işin gizemli tarafı da tam bu noktada başlıyor. Kiral simetrinin kırılmasına neden olan etkinin ne olduğu hala büyük bir soru işareti. Nitekim ünlü Amerikan bilim dergisi Science tarafından 2005 yılında yayınlanan listede kiralite konusu doğa bilimleri alanındaki en büyük 125 soru arasında yer almıştır.
Ş. Furkan Öztürk, Bilkent Üniversitesi Fizik Bölümü’nde lisans eğitimini tamamladıktan sonra Harvard Üniversitesi’nde doktora eğitimine devam ediyor. Öztürk’ün yaşamın kökeni üzerine yaptığı çalışmalar, homokiralite problemine temelden bir çözüm sunmaktadır. Mezunumuzun geçtiğimiz birkaç ay içinde yayımlanan ve birinci yazar olduğu üç makale, fizik, prebiyotik kimya ve jeokimyadaki güncel yöntemleri kullanarak bu önemli mekanizmaya bir çözüm getirmiştir. Böylece ilkin dünya koşullarında, yaşamı oluşturan kiral moleküllerin ayna simetrisinin nasıl kırılmış olabileceği deneysel verilere dayanarak ortaya konmuştur.
Bu mekanizma, CISS etkisi denilen ve fizikokimyada yeni keşfedilen bir fenomene dayanıyor. CISS etkisi, kiral moleküllerin elektron spin’i ile olan güçlü etkileşimini açıklamaktadır. CISS etkisi sayesinde, elektron spin’i bir kiral obje haline gelebiliyor ve spin polarize, yani manyetik, yüzeyler kiral seçilime yol açabilecek nitelik kazanıyor. Araştırmacılar bu etki sayesinde, ilkin Dünya koşullarında yaygın olarak bulunan ve doğal manyetik özelliği gösteren magnetit gibi mineralleri yaşamın simetrisini kırmak için kullanıyorlar. Yayımlanan makaleler, manyetik yüzeyler üzerinde RNA’nın temeli olan bir molekülü kristalize ederek, bu molekülün yalnızca bir kiral formunun seçilebildiğini gösteriyor. Sonuç olarak, RNA bazlı homokiral bir öncü yaşamın nasıl ortaya çıktığına dair gizem manyetik mineraller sayesinde açıklığa kavuşmuş olabilir.