Təkamül nəzəriyyəsini əsassız edən metabolizmə aid yollar

Metabolizmə aid yol, hüceyrə içində meydana gələn kimyəvi reaksiyalar cəmidir. Bir-birinə bağlı bir çox metabolizmə aid yol isə metabolizmi yaradır.

Hüceyrə içindəki metabolizm fəaliyyətləri, canlıların ətrafından enerji almasını və həyatın əsas hissələrini inşa etmələrini təmin edir. Bu proseslər nəticəsində orqanizmlər böyüyür, çoxalır, bioloji quruluşlarını davam etdirə bilir və ətraf mühitdəki dəyişikliklərə reaksiya verə bilir.

Metabolik reaksiyalar, yəni metabolizm, protein və RNT molekullarının istehsalını və parçalanmasını, DNT replikasiyasını və hüceyrə qılafı və divarının qurulmasını əhatə edir.

Metabolizm, bunlardan başqa, kiçik molekulların reaksiyalarını da ehtiva edir. Əhəmiyyətli sayda metabolik reaksiya, hüceyrənin zülal, DNT, RNT və hüceyrə qılafının təbəqələrini birləşdirməkdə istifadə edilən kiçik molekulları istehsal edirlər. Digər tərəfdən, bəzi metabolik fəaliyyətlər qlükoza və digər şəkər molekulları kimi komponentləri daha kiçik molekullara parçalayaraq hüceyrədəki əməliyyatlar üçün lazımlı enerjini təmin edir. Bəzi metabolik fəaliyyətlər, hüceyrənin artıq ehtiyac duymadığı maddələri (sellülyar tullantıları) atılmaq üzrə hazırlayırlar. Digər reaksiyalar, hüceyrəni zərərli maddələrdən təmizləyir.

Metabolik proseslər ümumiyyətlə hüceyrənin içində, sanki, bir şəhərin yollarının, prospekt və küçələrə ayrılması kimi bir sıra kimyəvi reaksiyalar halında mütəşəkkil olurlar. Bu reaksiyalar, bir sıra kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə ilk başdakı bir komponenti son məhsula çevirirlər. Metabolik yoldakı hər addımda kimyəvi transformasiyaya yardımçı olan ferment adlanan zülal vardır. Bu yollar xətti, budaqlara ayrılmış və ya dairəvi ola bilər. Xətti yola nümunə qlükozanın parçalanmasıdır. Aşağıdakı nümunədə olduğu kimi:

Bir metabolik görünüşün hissəsi olan kimyəvi bir maddə bəzən başqa bir metabolik yolda da yer alır. Və ya bir kimyəvi reaksiyanın məhsulu, bir sonrakı kimyəvi reaksiya sırasının bir hissəsidir. Bu paylaşılan elementlər metabolik yolların bir-birinə bağlanmalarına və son dərəcə mürəkkəb bir şəbəkə təşkil etmələrinə səbəb olur. Metabolik proseslərin hamısı, kompleks, qəfəsli bir kimyəvi reaksiya şəbəkəsi yaradır və hər biri bir ferment tərəfindən katalizə edilir. Şəkil 2-də hüceyrədəki əsas metabolik yollar və bunların bir-birinə necə bağlandıqları göstərilir.

Hüceyrə metabolizminin fövqəladə kompleksliyi düşünüldükdə sözdə təkamül xarakterli proseslərin bunları bir-bir yaradıb sonra bir-birilərinə bağlamalarının nə qədər imkansız olduğunu anlamaq heç də çətin deyil.

Nyu York kimi böyük bir şəhərin bütün küçələrinin, metro şəbəkəsinin, küçələrinin təsadüfən yaranması, avtomagistralların, prospektlərin və küçələrin bir-birilərinə təsadüfən bağlanmasının mümkünsüz olması kimi.

Aparılan bəzi son araşdırmalarda da, hüceyrə içindəki metabolik yolların təsadüfi əmələ gəldiyi deyil, incəliklə qurulduğu təəssüratını verdiyi etiraf edilir.

İndi aşağıda gördüyünüz şəklə diqqətlə baxın. Bu metabolik yolların kağıza tökülmüş formasıdır. “Metabolik yollar” termininin ingilis dilində qarşılığı “metabolic pathways” yəni metabolik yollardır. Cığır adının verilməsi səbəbi isə, məlum olduğu kimi, cığır, planlaşdırılaraq düzəldilmiş, inşa edilmiş bir yol deyil. İşlənə-işlənə zaman ərzində yaranan bir yoldur. Bəzi təkamülçülər isə, öz metabolik yolların da bəzi kimyəvi reaksiyalar yarandıqca zaman içində öz-özünə əmələ gəldiyi təsəvvürünü vermək üçün cığır terminini istifadə etmişlər. Halbuki aşağıdakı şəkildə də aydın göründüyü kimi nəhəng bir mürəkkəblik, bir-birinə keçmiş yüzlərlə maddə, kimyəvi reaksiya və bu mürəkkəblik içində müdhiş bir nizam vardır.

Aşağıda Tokio və Paris kimi böyük şəhərlərin metro şəbəkələrinin xəritələri görülür. Göründüyü kimi, hüceyrə içindəki bir-birinə bağlı kimyəvi reaksiyaları göstərən xəritə, bu metro şəbəkələrindən daha çox mürəkkəbdir. Metabolik yolların təsadüflər nəticəsində, sözdə təkamül xarakterli proseslərlə, addım-addım yarandığını iddia etmək, bu metro şəbəkələrinin da, özlərinin, addım-addım, səmt-səmt ibarət olub bir-birinə bağlandığını iddia etməkdən daha çox ağıl və məntiqdən uzaqdır.

Bu metabolik yollar kompleks olmağından başqa, həmçinin ən yaxşı şəkildə qurulmuşdur. Son zamanlarda edilən bəzi araşdırmalarda bu cəhəti xüsusilə vurğulanır. [i]

Science jurnalında dərc olunan sözügedən işin nəticələrində, tədqiqatçılar bir neçə müxtəlif bakteriyanın metabolik sistemlərinin çıxışını çox ölçülü optimallaşdırma nəzəriyyəsini istifadə edərək qiymətləndirdilər. Metabolik yollardakı molekulların hərəkətlərini (avtomagistrallarda vasitələrin hərəkəti kimi) izləyərək metabolizmin çoxlu məqsədi olan bir sistem üçün ən mükəmməl şəkildə çalışdığını gördülər.

Bir-birinə bağlı bir çox hissədən ibarət olan bütün şəbəkələrdə olduğu kimi, pillələrdən birində meydana gələn səhv torun davamındakı digər pillələrə də əks olunur. Məsələn, metabolik yoldakı addımlardan birini katalizə edən fermentdəki bir xəta, bütün şəbəkəyə təsir göstərəcəkdir.

Sözügedən tədqiqatda, biologiya və kimya mühəndislərindən ibarət qrup, metabolik yolların bu cür səhvlərə qarşı nə qədər dözümlü olduğunu görmək istədi. Bunun üçün təsadüfi yaradılmış metabolik yollardakı səhvləri, tək hüceyrəli orqanizmlərin metabolik yollarında yaranan səhvlər ilə müqayisə etdilər. Təsadüfi yaradılan metabolik yollardakı səhvlərin daha uzun yol keçərək daha çox pilləyə mənfi təsir etdiyini gördülər. Tək hüceyrəli orqanizmlərin hüceyrələrində metabolik yollarda yaranan səhvlər isə daha az yol keçərək torun daha kiçik bir qisminə təsir göstərirdilər. Bu təbiətdəki metabolik yolların son dərəcə dözümlü olduqlarını, ən yaxşı şəkildə hazırlandığını, protoplazmadakı metabolik torun təsadüfi təşkil edilmədiyini ancaq yüksək dərəcədə mütəşəkkil olduğunu göstərir.

Bu quruluşun bir Yaradıcının əsəri olduğunu göstərir.

Başqa bir tədqiqatda isə, metabolizm məhsullarının yəni metabolitlərin müvazinətli dəyişikliklərə qarşı da metabolik yolların son dərəcə dözümlü olduğu göstərilmişdir. [ii]

Hüceyrənin son dərəcə dinamik şəraiti düşünüldükdə, metabolizm məhsullarının səviyyələrində oynamalar olması da son dərəcə normaldır. Bu arzuolunmaz dəyişikliklər meydana gələndə bunlar şəbəkə boyu gəzirlər. Hüceyrədəki bəzi proseslər metabolit müvazinətinə həssasdır və nəticə olaraq mənfi təsirlənir. Bu təsirlərin öhdəsindən gəlmək üçün, metabolik sistemlərin tənzimləyici sistemləri vardır. Bunlar müvazinəti müəyyən sərhədlər içində tuturlar. Başqa sözlə, metabolik yollar labüd olan metabolit müvazinətlərindəki çıxış etmələrinə qarşı dözümlü olacaq şəkildə dizayn edilmişdirlər, yəni yaradılmışdırlar.

Bu qeyri-adi kompleks sistem daxilində nizam möhtəşəm bir dəqiqliklə qorunur, xətaya yer buraxılmır və bütün tədbirlər görülür.

Sadəcə sxeminə baxmaq belə bu sistemlərin təsadüflər əsəri yaranamayacaqlarını açıq şəkildə göstərir. Canlıların təsadüflər nəticəsində öz-özünə əmələ gəldiyini iddia edən təkamülçülər, minlərlə sistem kimi metabolik yolların da necə yarandığını izah etmək məcburiyyətindədirlər.

Həyatın bütün detalları ilə üstün və güclü olan Uca Allah tərəfindən yaradıldığı son dərəcə açıqdır.

O kəslər ki, ayaq üstə olanda da, oturanda da, uzananda da Allahı yad edir, göylərin və yerin yaradılması haqqında düşünür və deyirlər: “Ey Rəbbimiz! Sən bunları əbəs yerə xəlq etməmisən. Sən pak və müqəddəssən. Bizi Odun əzabından qoru! (Ali İmran surəsi, 191)

[i] Robert Schuetz et al., “Multidimensional Optimality of Microbial Metabolism,” Science 336 (2012): 601–4.

[ii] Guy Shinar and Martin Feinberg, “Structural Sources of Robustness in Biochemical Reaction Networks,” Science 327 (2010): 1389–91.

Bu yazının hazırlanmasında Dr. Fazale Rananın “The Optimal Design of Metabolism” başlıqlı yazısından faydalanılmışdır.