Laboratuvarda yaşamın kökenine dair süreçler gözlendi

Yaşamın kökenine dair hipotezlerden birisi, volkanik aktivite ile ilgili olan okyanus dibindeki hidrotermal bacalar ve çatlaklara dayanmaktadır. Buradaki kaçaklardan dünyanın derinliklerindeki ısı ve çeşitli gazlar yüzeye çıkmaktadır.

[BAA – Biyolojik Hareket ve Evrim/ Sinem Özmen]

Yaşamın kökenine dair araştırmalar yüzlerce yıldır süregelmektedir ve bu konuda birçok farklı yaklaşım yer almaktadır. Konuya dair araştırmalar 20. Yüzyılın başında hız kazanmış ve ilk bütünlüklü cevaplar bu dönemde bulunabilmiştir.  Yaşamın kökeni arayışında canlıların yapı taşı olan hücreler ve onu oluşturan kimyasal moleküllerin anlaşılması gerekmekteydi. Bu molekülerin oluşumundaki kimyasal süreçler temel olarak incelenmiştir.

Canlılar dünyası ile cansız moleküller arasındaki bağ yaşamın başlangıcının moleküler evrimsel süreçleri olduğu düşüncesi beslemiştir. Bu süreçlerle ilişkili deneylerinin yapılabilmesi ile daha çok araştırmacının ilgisini çeken bir konu halini almıştır. Yaşamın kökenine dair günümüz araştırmalarında temel alınan ‘’kimyasal evrim’’ olarak da adlandırılan süreçleri Sovyet Biyokimyacısı A.İ. Oparin 1924’te bir makalede önermiş ve daha sonra Stanley Miller ve Harold Urey tarafından yürütülen bir deney ile doğrulanmıştır. Bu deneyde canlıların ortak yönü olan organik maddelerin, ilkin dünya koşullarına benzer bir ortamda, sentezi gerçekleştirilmeye çalışılmıştır.

Dünyanın tam olarak neresinde yaşamın ortaya çıktığı sorusu ise farklı yaklaşımlar ortaya çıkarmıştır. Buna dair en çok düşünülen güneş ışınlarının erişemediği okyanus diplerindeki hidrotermal bacalardır. Burada çeşitli kimyasalların okyanus tabanındaki çatlaklardan yüzeye çıkarak reaksiyon oluşturdukları düşünülmektedir. Bu görüş son zamanlarda üzerinde en çok durulan olasılıklardan birisidir.

Yaşamın kökenine dair hipotezlerden birisi, volkanik aktivite ile ilgili olan okyanus dibindeki hidrotermal bacalar ve çatlaklara dayanmaktadır. Buradaki kaçaklardan dünyanın derinliklerindeki ısı ve çeşitli gazlar yüzeye çıkmaktadır. Dünyanın güneşin ölümcül ultraviyole ışınları ile yıkandığı ilk zamanlarında, yaşam bu ışınların erişemediği okyanus dibi ortamında oluşabilirdi.

[Derin deniz tabanındaki hidrotermal bacaların araştırma sürecinden kısa hareketli bir görüntü]

Hidrotermal bacaların etrafındaki canlılar dünyadaki çoğu canlılar için hayati olan fotosenteze ihtiyaç duymaz. Bunun yerine kemosentez ile gerekli enerjiyi üretirler. Bakteriler bacaların çevresinde toplanırlar. Burada hidrotermal bacadan gelen hidrojen sülfit ve deniz suyundan gelen oksijenin reaksiyonu ile besin niteliğindeki şeker molekülleri üreyebilir.

İlk olarak bakteri oluştuktan sonra, diğer canlılar onlarla ve onların ürettiği besin ile beslenebilirler. Bu tüm besin zincirini geliştirebilir.

Dünyadaki yaşamın nasıl oluştuğunun ortaya çıkarılabilmesi, uzayın bilinmeyen dünyasının da araştırılmasına yardım edebilir. Bazı bilim insanları Jüpiter ve Satürn gibi güneş sistemindeki buz aylarının donmuş kabuklarının altındaki sıvı okyanuslarda hidrotermal bacaların var olabileceğini düşünmektedir.

Türkiye’de ODTÜ Deniz Bilimleri Enstitüsü’nden bir grup araştırmacı Pasifik ve Atlantik okyanusunun derinlerinde yer kabuğu sırtı (magmanın yüzeye çıkabileceği kırıklar) denen noktaları incelemekteler. Bu derin denizlerde hidrotermal alanlardaki jeokimyasal süreçleri ve ekosistemin oluşumunu, çeşitliliğini anlamaya çalışıyorlar.

Laboratuvardaki gözlem süreci

NASA’ya bağlı çalışan bir grup astrobiyolog da yaşamın ortaya çıkmasıyla ilgili bu hipoteze dayanarak deniz altı koşullarını laboratuvarda oluşturdular. Çalışmalarının sonuçlarını Proceedings of the National Academy of Science Dergisi’nde yayımladılar.

Astrobiyolog Laurie Barge ve ekibi NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarında fosil kayıtlarını temel alarak ilkin deniz koşullarını taklit eden kimyasal karışımlar ile minyatür denizaltı ortamını oluşturdular. Bu ortamda proteinlerin yapıtaşı olan amino asitlerin oluşmasını beklediler.

Ekip ilkel dünyanın oksijensiz okyanuslarını taklit etmek için sudan oksijeni uzaklaştırdılar ve asitlik derecesini ayarlayarak alkaliniteyi düzenlediler. Ayrıca karışıma dünyanın ilk zamanlarında bol miktarda bulunan demir hidroksit (yeşil pas) eklediler. Sonrasında bu karışımı hidrotermal baca çevresindeki suyun sıcaklığına benzer şekilde 70 santigrat dereceye kadar ısıttılar.

Karışıma küçük bir miktar oksijen enjekte ettiklerinde alanin amino asiti oluştuğunu gördüler. Ayrıca amino asit reaksiyonu yan ürünü olan alfa hidroksi asit laktadın oluştuğu belirlendi. Bu molekül kompleks organik maddelerle birleşerek yaşamın ortaya çıkışına kaynaklık edebilir.

Ekip bu araştırma ile ilgili 9 yıldır çalışmakta, okyanuslardaki hidrotermal bacaların ne kadar enerji ürettiğini ve çevrelerinde hangi bileşenlerin bulunabileceğini ortaya koymaya çalışmaktalar. Fakat ekip ilk defa hidrotermal baca koşullarında organik reaksiyon olduğunu gözlemledi.

Yaşamın başka gezegenlerde aranmasının ihtimalinden önce, dünya üzerinde nasıl başladığına ilişkin süreçlerin ortaya konulması ve deneylerin gerçekleştirilmesi yaşamın kökeni sorusunun cevaplarının sağlamlaşması açısından oldukça önemli bir gelişmedir.  Çünkü bu soruya verilen cevaplar yaradılışçı ve idealist fikirlere sahip çevreleri zora sokan bir bilimsel kazanımdır.

Kaynak:

https://blog.metu.edu.tr/muyucel/2018/08/09/serpentinlesme-yasamin-dunu-bugunu-ve-yarini/

https://www.sciencealert.com/nasa-astrobiologists-have-recreated-the-deep-sea-origins-of-life-in-a-beaker

Earth-Oceans Interaction Program