Erken yaşam sığ sularda mı, derinlerde mi ortaya çıkmış?

2019 yılı Nisan ayında Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT)’nde yayınlanan yeni bir çalışma, dünyanın ilk yaşam formlarının ortaya çıkarması için ilkin göletlerin okyanuslardan daha fazla uygun bir ortam sunmuş olabileceğini ortaya koydu.
soL - Bilim ve Aydınlanma Biyolojik Hareket ve Evrim/ Gizem Batı Ayaz
Cuma, 24 Mayıs 2019 10:22

Dünyadaki yaşam 3,5 milyar yıldan fazla bir süre önce ortaya çıktı. Yaşamın kökeni ve her şeyin nasıl başladığına dair tartışmalar hala yoğun bir şekilde devam etmekte. Yaşamın kökeni ile ilgili çalışmalar, 1924 yılında Sovyet Biyokimyacısı A.İ. Oparin tarafından önerilmiş olan makalede “kimyasal evrim” olarak tanımlanan süreçleri temel almaktadır. Daha sonra Stanley Miller ve Harold Urey gerçekleştirdikleri deney ile ilk dünya koşullarını taklit eden bir ortamda organik maddelerin ortaya çıktığını göstermiştir.

Yaşamın başlangıcına dair yürütülen tartışmalar, iki temel noktada sürmekte. Bunlar; yaşamın nerede, hangi koşullarda başlamış olduğu ve yaşam için önce enerjinin ya da hücrenin mi, yoksa metabolizmanın mı öncül olduğu üzerine sürülen hipotezlerdir.

Bu tartışmalara konu olan yaşamın başlangıcının nerede ortaya çıkmış olduğuna dair verilen cevaplardan biri güneş ışınlarının erişemediği okyanus diplerindeki “hidrotermal bacalar”dır. Bazı bilim insanlarının öne sürdüğü popüler bir hipotez, yaşamın kökeninin derin okyanustaki azot oksitler karbondioksitle reaksiyona girdikten sonra hidrotermal ağızlardan yaşamın ilk moleküler yapı taşlarının ortaya çıktığı okyanuslarda başladığıdır.

MIT’den araştırmacılar ise kendi hipotezlerini ileri sürüyor: Erken yaşam formları, sığ göletlerde potansiyel olarak ortaya çıkmış olabilir; zira buralar, dünyadaki yaşam için anahtar bileşen “azot” konsantrasyonlarını daha yüksek tutar.

Bir başka hipotez, yaşamın ilk moleküler zincirlerini oluşturmak için RNA'nın uyarıldığını öne süren ribonükleik asidi (RNA) içerir. Bu reaksiyon, araştırmacılarının sığ göletlerde olabileceğine inandıkları azot oksitler ile temas ettikten sonra gerçekleşebilir. Dünyada yaşamının başlangıcının temel şartı aslında azot içeren bir reaksiyon ise, bunun okyanuslarda meydana gelmesi çok daha zor olurdu.

KİMYASAL BAĞI KOPARMAK

İlkin yaşam gerçekten azot (N) içeren kilit bir reaksiyondan çıktıysa bilim insanlarının bunun olabileceğini kabul etmeleri için iki yol var. İlk hipotez, azot oksitler biçimindeki azotun, yaşamın ilk moleküler yapı taşlarını oluşturmak için hidrotermal bacalardan çıkan karbondioksit ile reaksiyona girebildiği derin okyanusları içerir.

Yaşamın kökeni için ikinci azot temelli hipotez, bugün genetik bilgimizi kodlamaya yardımcı olan bir molekül olan RNA’yı içerir. İlkin formunda, RNA muhtemelen serbest yüzen bir moleküldür. Azot oksitler ile temasa geçtiğinde, bazı bilim insanları RNA'nın yaşamın ilk moleküler zincirlerini oluşturmak için kimyasal olarak uyarıldığını düşünüyorlar. Bu RNA oluşum süreci, okyanuslarda veya sığ göllerde ve göletlerde gerçekleşmiş olabilir.

Azot oksitler (NO) muhtemelen okyanuslar ve göletler dahil su kütlelerinde, dünya atmosferindeki azotun parçalanmasının kalıntıları olarak birikmiştir. Atmosferik azot, güçlü bir üçlü bağ ile bağlanmış, ancak son derece enerjik bir olayla, yani yıldırımla, kırılabilecek iki azot molekülünden oluşur (N Ξ N).

Bu yeni çalışmada, özellikle okyanuslarda, iki önemli "baskılayıcı" veya etkenin azot oksitlerin önemli bir kısmını tahrip edebileceğini tanımlamaktadır. Araştırmacılar sudaki azot oksitlerin, güneşin ultraviyole ışığıyla ve ayrıca ilkin okyanus kayalarından dökülen çözünmüş demir ile etkileşimler yoluyla parçalanabileceğini keşfetti. Araştırmacı Ranjan, hem ultraviyole ışığının hem de çözünmüş demirin, okyanustaki azot oksitlerin önemli bir kısmını tahrip edebileceğini ve bileşikleri atmosfere gaz halinde azot olarak gönderebileceğini söyledi.

YAŞAMIN BAŞLANGICI NEDEN SIĞ GÖLETLETDE?

Okyanusta, ultraviyole ışık ve çözünmüş demir, azot oksitleri canlı organizmaları sentezlemek için çok daha az uygun hale getirebilir. Ancak, sığ göletlerde, yaşamın tutunması için daha yüksek şansı olurdu. Bunun temel nedeni göletlerin, bileşiklerin seyreltilebileceği çok daha az bir hacme sahip olmasıdır. Bu koşulda, azot oksitler göletlerde çok daha yüksek konsantrasyonlara sahip olacaktı. UV ışığı ve çözünmüş demir gibi herhangi bir "baskılayıcı" bileşiğin genel konsantrasyonları üzerinde daha az bir etkiye sahip olacaktı.

Ranjan, "Bu göletler 10 ila 100 santimetre derinlikte olabilirdi, onlarca metrekarelik bir yüzey alanına sahipti," diyor ve ekliyor: “Yaz mevsiminde derinliği yaklaşık 10 santimetre olan Antarktika'daki Don Juan Pond ile aynı olurdu.” Bu, önemli bir su kütlesi gibi görünmeyebilir, ancak tam olarak asıl mesele şu diyor: “Daha derin veya daha büyük olan ortamlarda, azotlu oksitler, yaşamın kökeni kimyasına herhangi bir katılımı engelleyerek basitçe fazla seyreltilmiş olurdu.”

Dünyada, yaklaşık 3.9 milyar yıl önce, ilk yaşam belirtileri ortaya çıkmadan hemen önce, yaklaşık 500 kilometrekarelik sığ gölet ve göl olabileceğini tahmin edilyor. Ranjan, "Bugün sahip olduğumuz göl alanı miktarına kıyasla 3.9 milyar yıl öncesi çok daha küçük; ancak prebiyotik kimyagerlerin öne sürdüğü yüzey alanı miktarına göre yaşamın başlaması için oldukça yeterli" diyor.

Ayrıca Ranjan, “Gerçek bir 'aha' anı yok. Birbiri ardına sabırla bir gözlem oluşturmak gibi görünüyor ve ortaya çıkan resim, genel olarak, birçok prebiyotik sentez yolunun, göletlerde okyanuslardan kimyasal olarak daha kolay görünüyor” diyor.

Denizlerde yaşam modelinin ağırlık taşımasının nedeni, yakın zamana kadar karadaki hayatın en eski fosili 2,8 milyar yaşında iken denizden gelenin 3,7 milyar yıl olması idi. Ancak Avustralya’nın New South Wales Üniversitesi’ndeki bir ekip kara kökenli bir mikroorganizma keşfetti. Sıcak, kuru koşullara sahip Batı Avustralya’nın Pilbara bölgesinde Dresser Formasyonu’ndaki yanardağ, 3.5 milyar yıllık kayalık nesli tükenmiş fosil kanıtlara ev sahipliği yapıyor. Fosiller arasında stromatolitler ve yapışkan mikrobik maddeler tarafından üretilen sıkışmış gaz kabarcıklı kaya katmanları gözlenmiştir. Bu iki yapı da sedece karada volkanik alanlardaki tatlı su kaplıcaları ve çevresindeki gayzerde (sıcak su kaynağı) bulunmaktadır.   

Hem prebiyotik sentez yolunun kimyasal olarak daha kolay olması hem de elde edilen fosil bulgular, yaşamın sığ göletlerde başlamış olabileceğine dair hipotezi destekliyor. Yaşamın başlangıcının hangi ortamda ve hücre/enerji/metabolizmadan hangilerinin öncül olduğunu bulmak üzere çalışmalar devam ediyor.

Kaynak:

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190412115059.htm?fbclid=IwAR3fg76F52pREXNWhVmXh9kKukbroCr5bB6qH-vhU4bFyiWqbBU8bKJzHqY

https://www.laboratoryequipment.com/article/2019/04/origin-life-may-have-arisen-ponds

http://bilimveaydinlanma.org/laboratuvarda-yasamin-kokenine-dair-surecler-gozlendi/

http://www.bbc.com/earth/story/20161026-the-secret-of-how-life-on-earth-began

https://evrimhaberleri.com/2017/06/08/35-milyar-yillik-fosiller-denizde-degil-golette-gelisen-yasama-isaret-ediyor/