Dünya dışı hayatın ipuçları okyanuslarda olabilir

Teknoİstanbul

New member
6 Haz 2021
345
0
1
Karine Valentine

Okyanus tabanının garip ve karanlık dünyasında bulunan ve ‘hidrotermal menfezler ya da bacalar’ ismi verilen sualtı çatlakları, karmaşık hayat topluluklarına konut sahipliği yapar. Bu menfezler, yakıcı seviyedeki sıcak sıvıları çok soğuk deniz suyuna püskürterek, bu çok uçlardaki ortamda varlığını sürdüren küçük organizmaların hayatta kalması için gereken kimyasal güçleri yaratır.

Kısa mühlet evvel yayınlanan bir araştırmada, biyo-jeobilimciler* Jeffrey Dick ve Everett Shock, kendine has hidrotermal deniz tabanı ortamlarının, belli organizmaların gelişebileceği eşsiz bir ömür alanı barındırdığını tespit ettiler. Bu tespiti yaparak, Dünya’da bulunan okyanusların karanlık tabanlarında ve Güneş Sistemi genelindeki beklenen hayat bağlamında yeni olasılıkların önünü açtılar. Ulaştıkları sonuçlar Journal of Geophysical Research: Biogeosciences isimli mecmuada yayınlandı.

DEĞİŞİK BİR ÖMÜR ORTAMI

Karada, organizmalar tükettikleri besinlerden güç aldıkları vakit bunu oksijen alımı ve karbondioksitin salımının gerçekleştiği ‘hücresel solunum’ denilen bir müddetç aracılığıyla yaparlar. Biyolojik bağlamda söylersek, besinlerimizdeki moleküller oksijenin var olduğu bir durumda kararsızdır ve hücrelerimiz tarafınca büyümek ve üremek için kullanılan bu kararsızlık sürecine ‘biyosentez’ ismi verilir. Buna rağmen, deniz tabanında hayatını sürdüren organizmalar için ömür şartları dikkat cazibeli biçimde farklıdır.

Arizona Eyalet Üniversitesi Yeryüzü ve Uzay Araştırmaları Okulu ve bununla birlikte Moleküler Bilimler Okulu’nda nazaranv yapan araştırma ortak muharriri Shock, “Çoğu insan, karada, Dünya’nın oksijen bakımından varlıklı atmosferinde yaşamsal molekülleri yaratmanın güç gerektirdiğini bilir” diyor: “Çarpıcı bir tezat olarak, sıcak sıvılar, deniz tabanında bulunan hidrotermal deliklerin etrafında çok derecede soğuk olan deniz suyuna karışarak yaşamsal moleküllerin enerjiyi açığa çıkarmasını sağlayan şartları yaratır.”

Derin denizlerdeki mikrobiyal ekosistemlerde yaşayan organizmalar, hidrotermal sıvının ortamdaki deniz suyuyla karıştığı menfezlerin etrafında gelişirler. Shock’un öncülüğünde yürütülen daha eski araştırmalar, amino asitler ve şekerler üzere baz kökenli hücresel yapı taşlarının oluşturduğu biyosentezin, sıcak su menfezlerinin bilhassa de ultramafik kayalardan (fazlaca düşük ölçüde silika içeren magmatik ve meta-magmatik kayaç oluşumlardan) meydana geldiği alanlarda yaşama elverişli olduğunu buldu; çünkü bu kayalar hidrojeni en çok üreten unsurlardı.

BURADA HAYAT İÇİN GEREKLİ GÜÇ NASIL OLUŞUYOR?

Hücrelerin, amino asitler ve şekerler üzere temel yapı taşlarının yanı sıra, ‘biyomakromoleküller’ diye de bilinen daha büyük moleküller, yani ‘polimerler’ meydana getirmesi gerekir. Hücrelerde, bu moleküllerin en bol olanı proteinlerdir ve ‘polimerizasyon reaksiyonu’ (küçük moleküllerin daha büyük bir biyomolekül yaratacak formda birleştiği) düşünebileceğimiz şimdi tüm ortamlarda güce gereksinim duyar.

Bu araştırma başladığında Arizona Eyalet Üniversitesi’nde doktora daha sonrası araştırmacı olan ve şu anda Çin’in Changsha kentinde bulunan Central South Üniversitesi’nde Yerbilimleri ve Bilgisel Fizik Okulu’nda jeokimya araştırmacısı olan makale başyazarı Dick, “Farklı halde söylersek, hayatın var olduğu yerde su vardır; bir daha de polimerizasyonun uygun bir hale gelmesi için suyun sistemden atılması gerekir” diyor: “özetlemek gerekirsesı, temel yapı taşlarının biyosentezi yoluyla gücün özgür bırakılması ve polimerizasyon için gereken güç üzere birbirine zıt iki güç akışı mevcut.”

Dick ve Shock’un bilmek istediği şey, bunları birbirine eklediğinizde ne olacağıydı: Yani karışım bölgesinde genel sentezi sahiden de uygun olan proteinlere ulaşıyor muydunuz?

Bu sıkıntıya eşsiz bir teori ve bilgi kombinasyonu kullanarak yaklaştılar.

Teorik açıdan, proteinler için, protein dizilerindeki belli amino asitleri ve polimerizasyon güçlerini de hesaba katan ve ‘grup eklenebilirliği’ diye isimlendirilen termodinamik bir model kullandılar. Datalar içinse, ‘Methanocaldococcus jannaschii’ ismi verilen ve detaylı halde bilinen bir menfez organizmasının genomunda bulunan protein dizilerinin tamamını kullandılar.

Hesaplamaları gerçekleştirerek, genomda bulunan neredeyse tüm proteinlerin genel sentezinin, bu organizmanın en süratli geliştiği sıcaklıkta, yani yaklaşık 85 santigrat derecede ultramafik** materyaller barındıran bir menfezi karışım bölgesinde güç ürettiğini ortaya koyabildiler. Öte yandan, daha az hidrojen üreten farklı bir menfezde (içeriğinde bazalt barındıran bir sistemde), proteinlerin sentezi mümkün olmuyor.

Dick, “Ulaştığımız bulgu, sadece biyokimyaya değil hem de ekolojiye de yeni bir bakış açısı sunuyor; zira belli organizma kümelerinin kendine has hidrotermal ortamlarda doğal olarak daha fazla tercih edildiğini gösteriyor” diyor. “Mikrobiyal ekoloji alanındaki eski çalışmalar, Methanocaldococcus jannaschii’nin bir meselai teşkil ettiği metanojenlerin, ultramafik içeriğe sahip sıcak su bacalarında bazalt barındıran sistemlere nazaran daha bol olduğunu ortaya koymuştu. Ultramafik içeriğe sahip sistemlerde, protein sentezinin [sürece] uygun düşen güçleri bu dağılımla dengeli görünüyor” diye ekliyor.

Dick ve Shock, ondan sonrasındaki adımlar için jeokimya ile genomun evrimi içinde daha sıkı bir ilişki sunacağını umut ettikleri bu güç hesaplamalarını hayat ağacında kullanmanın yollarını bulmaya çalışıyorlar. Shock, “Keşif sürdükçe, hiç bir vakit yaşadığımız ortamı yaşanabilir olanla kıyaslamamamız gerektiğini bir daha ve bir daha hatırlatıyoruz” diyor.

*Biyo-jeobilim; gezegenleri ömrün varlığı bağlamında araştıran bilim alanı.

**Ultramafik kayaçlar, içeriğinde yüzde 45’ten daha az SiO2 (silikon dioksit) bulunduran magmatik ve meta-magmatik kayaçlardır. Kayaçların bir öbür özelliği yüksek oranda MgO (magnezyum oksit) ve FeO (demir oksit) bulundurmasıdır. Bu kayaçlar yüzde 90’dan fazla magnezyum ve demirce güçlü, koyu renkli mineral içerirler.


Yazının özgünü Phys.org sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)