Dünyada Yaşam Nasıl Başladı? Yaşamın Enerjisi Yaşamın Kendisindedir
Dünyanın cansız bir kaya, su ve gaz topundan, organizmalarla dolu mavi bir gezegene nasıl dönüştüğü bilimin en büyük bulmacalarından biridir. Yaşam yaklaşık 4 milyar yıl önce kimyasal yapı taşlarından bir araya gelmek zorundaydı.
Bazı bilim insanları, bir kuyruklu yıldız çarpması veya bir ilkel sızıntı göletine yıldırım çarpması gibi, yaşamın kıvılcımı için olağanüstü enerji kaynaklarına başvurdular; daha yakın zamanlarda, diğerleri yaşamın başlangıcının büyük bir enerji infüzyonu gerektirmediğini öne sürdüler.
Şimdi araştırmacılar, yaşamın bir araya gelmesine izin verecek kimyasal reaksiyonları yeniden yapılandırdılar. Yaşamın gelişmesi için, başlangıçta sadece su, hidrojen, karbon dioksit (CO2), bir tutam tuz ve biraz jeotermal ısıya ihtiyaç duyduğunu keşfettiler.
2016 yılında, evrimsel biyolog William Martin ve meslektaşları, iki tür evrimsel olarak eski tek hücreli organizma olan bakteri ve arkenin genomlarını karşılaştırdı ve tüm canlıların son evrensel ortak atasının (LUCA) genomunu yeniden yapılandırdılar. LUCA’nın genomuna sahip olmak, cansız kimyasalların kendilerini canlı organizmalar halinde nasıl organize ettiğini anlamada önemli bir adımdı.
LUCA’nın nasıl var olduğunu daha iyi anlamak için, araştırmacılar daha sonra LUCA’nın metabolizmasını yani basit bileşikleri yaşamın yapı taşlarına dönüştürmek için kullandığı kimyasal reaksiyonlar kümesini keşfettiler. Ortak reaksiyonları bulmak için bakteri ve arkelerin kimyasal reaksiyonlarını karşılaştırdılar. LUCA’nın metabolizmasının merkezinde 402 kimyasal reaksiyonu ortaya çıkardılar, bu hafta Frontiers in Microbiology dergisinde sonuçları yayınladılar. Reaksiyonların çoğu, daha karmaşık kimyasalı bir araya getirmek için sadece hidrojen ve CO2 gerektirdi.
Wimmer, 402 reaksiyonunun bilgisayar simülasyonlarını, değişen sıcaklık ve alkaliniteyi çalıştırdı. O ve ekibi, 80°C ila 100°C arasındaki alkali bir ortamda, reaksiyonların %95’inden fazlasının enerji açığa çıkaracağını buldu. Her reaksiyonun başlaması için bir ısı artışına ihtiyacı olduğundan, bir reaksiyon bir sonrakini besleyerek bir protohücrenin metabolizmasını sürdürebilir. Martin, “Yaşamın enerjisi yaşamın kendisindedir” diyor. “Bu tepkilerde ortaya çıkıyor.”
Mikrobiyolog Shino Suzuki, bu bulguların yaşamın başladığı yerlerin sayısını azalttığını söylüyor. Okyanus tabanındaki volkanik olmayan bir hidrotermal havalandırma(vent) iyi bir aday gibi görünüyor. (Erimiş kaya ile çalışan hidrotermal menfezler çok sıcak olurdu.) Bu sıcak hidrotermal menfezlerde, demir açısından zengin bazı mineraller su ile reaksiyona girer ve LUCA’nın metabolizması için doğru miktarda ısı ve alkalinite ve sabit bir hidrojen gazı akışı üretir. Suzuki, Martin ve Wimmer, LUCA’nın bu ortamlarda ortaya çıktığını düşünüyor.
Ek olarak, bu tür sıcak menfezler, hücre duvarları gelişmeden önce bir dizi metabolik reaksiyonu tek bir yerde bir arada tutabilecek mikroskobik gözeneklere sahip kayalara sahiptir. LUCA’nın kendisi, sadece “yarı canlı” olarak kaya gözeneklerinde meydana gelen bir dizi reaksiyon olabilir, diyor Martin. “Bu, serbest yaşayan bir hücre değil, sadece çok gelişmiş bir kimyasal reaksiyon kombinasyonudur.” diyor.
Kimyager Judit Šponer, Martin’in LUCA’nın metabolizmasını yeniden yapılandırmasından etkilendi ve muhtemelen hepsinin bir araya geldiği yerin bir hidrotermal havalandırma olduğunu kabul ediyor. Ancak yaşamın diğer bileşenlerinin mutlaka orada ortaya çıktığını düşünmüyor. Yaşam için gerekli parçaların -hücre zarları, metabolik reaksiyonlar, bir genom- milyonlarca yıl içinde farklı yerlerde evrimleşmiş olabileceğini ve sonra bir şekilde bir araya gelebileceğini söylüyor. “Hayat çeşitli koşullarda ortaya çıktı” diyor.
Martin’in çalışması, yaşamın büyük ısı veya elektrik kaynakları olmadan başka gezegenlerde de ortaya çıkmış olabileceği anlamına geliyor. “Suya ihtiyacınız var, kayalara ve biraz enerjiye ihtiyacınız var” diyor. “Hayat vermek için ihtiyaç duyulan şey sadece hidrojen ve CO2, hepsi bu kadar” diyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Bir Böcek Türü Frankeştayn Benzeri Oluşumuyla Organların Evrimleşmesine Işık Tuttu
/Dünyada Yaşam Nasıl Başladı? Yaşamın Enerjisi Yaşamın Kendisindedir/