Yaşam jeotermal havuzlarda mı başladı?

Yaşamın kökeni üzerine tartışmalar devam ediyor


Yellowstone parkındaki jeotermal havuz.

Dünya üzerinde yaşamın nerede ve nasıl başlamış olabileceği bilimin hala en çok tartışılan sorularından. Yeni yayınlanan bir makale yaşamın denizlerde değil, jeotermal havuzlarda ortaya çıktığını önerirken, konu hakkında tartışma sürüyor.

Yaşamın nasıl başladığı bilimin henüz cevaplanamayan sorularından birisi. Fosil ve biyolojik veriler gezegenimizde yaşamın yaklaşık dört milyar yıl önce ortaya çıktığını gösteriyor. Ancak inorganik bir ortamda yaşamın kendiliğinden başlangıcının koşulları araştırılmaya devam ediyor.

Charles Darwin 1871’de botanikçi Joseph Hooker’a yazdığı mektubunda yaşamın “içinde her türlü amonyak ve fosfor tuzları, ışık, ısı, elektrik vb. şeylerin bulunduğu küçük ılık bir havuzcukta” ortaya çıkmış olabileceğine dair fikirlerini belirtmişti. Bu konuda yaygın görüşlerden biri de derin denizlerdeki hidrotermal menfezlerin yeryüzündeki ilk yaşam formlarına ev sahipliği yapmış olabileceği yönünde. Ancak bu hafta Proceedings of the National Academy of Sciencesdergisinde yayınlanan bir araştırma Darwin’in bu konudaki tahminlerinin doğruluk payı barındırdığına işaret ediyor.

Almanya, Osnabrück Üniversitesi’nden Armen Mulkidjanian önderliğinde gerçekleşen çalışma, yoğunlaşan ve soğuyan jeotermal buharların meydana getirdiği iç havuzların, yaşamın oluşması için gereken ideal özellikleri barındırdığını öne sürüyor.

Araştırma bu sonuca, modern hücrelerin kimyasını kullanarak varıyor. Daha 1926’da biyokimyacı Archibald Macallum, modern hücrelerin sitoplazmasının deniz suyunun kimyasından ne kadar farklı olduğunu farketmişti. İnsandan bakteriye bilinen tüm hücrelerin bu kimyasal yapıya sahip olması, son dört milyar yıldır bu yapının çok az değiştiğini gösteriyordu. Bu da söz konusu kimyasal yapının tüm hücrelerin 4 milyar yıl önceki ortak atasında da bulunduğuna işaret ediyor.

Makalede, belirli metallerin iyonlarının varlığı üzerinden kurulan hipotez, Mulkidjanian ve Michael Galperin’in ilk hücrelerin çinko bakımından zengin bir ortamda ortaya çıktığını ileri süren 2009’daki makalelerinin bir devamı niteliğinde. Tüm canlı hücrelerinin sitoplazmaları potasyum, çinko, manganez ve fosfat iyonları bakımından zenginken denizel ortamlarda bu maddeler bollukla bulunmuyor. Sitoplazmalarda ayrıca deniz suyuna göre daha az sodyum mevcut.

Araştırmacılara göre sitoplazmaları andıran ortam, sıcak hidrotermal sıvıların bu iyonları yüzeye çıkardığı, gayzerler, fümeroller ve diğer jeotermal yapıların olduğu yerlerde bulunuyor. Bu buharlı ve kaynayan havzaların içinde, çinko ve manganez iyonlarıyla yüklü su, jeotermal kaynaklardan çıktıktan sonra yoğunlaşıp soğuyarak havuzlar oluşturur. Bu havuzlarda yaşamın evrilmesine elverişli bir ortam oluşmuş olabilir.

Maalesef bu olasılığa dair doğrudan fosil kanıtların bulunması zor. Çünkü bu ilksel havuzları tespit etsek dahi, bunlar oldukça asidik olduklarından, ilk yaşamın izlerini koruyamamış olabilirler. Yine de bu antik koşulların laboratuvar ortamında oluşturulması ve bu görüşün test edilmesi on yıllarca süren deneylerle bile mümkün olabilir.

Öte yandan bu çalışma, yaşamın kökenini araştıran bilimciler arasında tartışmaları yeniden hareketlendirdi. Örneğin University College London’dan biyokimyacı Nick Lane yaşamın başlangıcının denizlerde olduğu fikrinden vazgeçmiyor. Lane, dört milyar yıl önce karasal sistemlerin oldukça kararsız ve değişken olduğunu belirterek, bu ortamlarda yaşamın gelişebilmesinin zor olacağına işaret ediyor.

Ayrıca ilk hücrelerin kimyasının denizel kimyayı yansıtması gibi bir gereklilik olmadığını söyleyen Lane, canlı olmanın başlı başına bulundukları ortamdaki dinamik bir dengesizlikle başa çıkabilmekle ilişkili olduğunu belirtiyor.

Harvard Tıp Okulu’ndan moleküler biyolog Jack Szostak ise jeotermal olarak aktif olan bölgelerin pekçok avantajı olduğunu ve yaşamın kökeni için uygun ortamlar olabileceklerini düşünüyor. Ancak modern hücrelerin kimyasının, ilk hücrelerin ortaya çıktığı ortamın kimyasını yansıtıp yansıtmadığından emin olmanın zor olduğunu ifade eden Szostak, potasyumun hücre içindeki sodyuma oranının yüksek olmasının bulundukları ortamdan bağımsız, işlevsel bir gereklilik olabileceğine işaret ediyor. Yani modern hücrelerin kimyası ilkel ortamlarının kimyasından ziyade, yaşamı yaşam kılan bir ayrımı yansıtıyor olabilir.

Gerek biyokimyasal süreçlerin daha iyi anlaşılması, gerek bulunan fosiller gerekse ortaya atılan yeni hipotezlerle yeryüzünde yaşamın nerede ve nasıl başladığı sorusu bilimsel çekiciliğini koruyor.

(soL – Bilim)

İlgili makale:

Mulkidjanian, A. Y., Bychkov, A. Y., Dibrova, D. V., Galperin, M. Y. & Koonin, E. V., Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields, PNAS, 2012. doi: 10.1073/pnas.1117774109

Reklamlar