Buzulların altında yaşayan mikroplar dünya dışı yaşama göz kırpıyor

HABER MERKEZİ – Güncel bilimsel gelişmelere ve bilim tarihine mercek tuttuğumuz “Karınca’nın Gözünden Bilim”de bu hafta buzulların altındaki yaşama bakan Mehmet Ali Döke, üzerinde bulunduğumuz gezegenin dışında da evrimsel mucizeler olabileceğine işaret ediyor.

Mehmet Ali Döke*

Fotosentez hakkında bilgi sahibi olan okurlar hatırlayacaktır, bitkilerin su ve karbondioksit kullanarak şeker ve oksijen üretebilmesi aslında ışık enerjisi yardımıyla su moleküllerinin hidrojen ve oksijene ayrıştırılması ile başlar.

Bu sırada ortaya çıkan yüksek enerjili serbest elektronlar fotosentez makinasının içindeki bir dizi molekül arasında aktarılırken gerçekleşen bir dizi yükseltgenme ve indirgenme tepkimesi de aslında buradan sonra kullanılacak bütün enerjinin fizikselden biyolojik bir hale geçtiği kısımdır.

Ne var ki, bütün bunların olabilmesi için mutlaka yeterli enerjide bir ışık kaynağı – mesela güneş- gerekir. Dolayısıyla dünyanın karanlık kuytularında bu sürecin işlemesi mümkün değildir.

Yine de okyanusun altındaki kayaların metrelerce içinden tutun da terk edilmiş maden ocaklarının derinliklerindeki su birikintilerine ve nükleer enerji tesislerinin atık depolama havuzlarına kadar elimizi attığımız her yerden hayat fışkırmakta olduğunu düşünürsek, canlıların tek bir ortak soruna – yüksek enerjili elektronlar bulma ihtiyacına- türlü ortamlarda türlü çözümler bulduğunu tahmin edebilirsiniz.

Bu alışılmadık çözümlere bir örnek de buzullarının altından geldi. PNAS dergisinde bu hafta yayımlanan bir makaleye göre, silika bakımından zengin zemin kayaçları üstlerinde oturan muazzam büyüklükteki buzulun ağırlığı ve hareketleri ile ezilip ufalanırken ortaya eşleşmemiş elektronları olan silikon atomları yani radikaller çıkmakta.

Suyun moleküler yapısını düşünürsek iki hidrojen ve bir oksijen atomunun H-O-H şeklinde düzenlenmiş olduğunu, kimyasever okurlar hatırlayacaklardır. İşte serbest elektronları olan silikon atomu, sudaki hidrojen-oksijen kovalent bağlarından birisini kopararak ortaya çıkan O-H grubuna el koyuyor. Geriye de serbest ve yüklü bir H+ iyonu kalıyor. Bu durumda ne ışık ne de biyolojik bir yapının varlığında, karanlık ve soğuk buzul tabanında tamamen fiziksel süreçlerin bir armağanı olarak parçalanmış su molekülleri bulunmakta.

Bu durum, bir grup mikroba tam bir armut piş ağzıma düş durumu sağlamış gibi görünüyor. Çok miktarda hidrojen gazından yararlanan bakteriler tıpkı fotosentezin karanlık tepkimelerinde olduğu gibi karbondioksitten organik madde üretiyorlar.

İzlanda ve Kanada’daki buzulların altından süzülüp gelen derelerden örnek toplayarak laboratuvarda kültüre alan araştırmacıların bulgularına göre, soğuk ve oksijensiz ortamda sadece hidrojen ve karbondioksit sağlanan bakteri örnekleri hallerinden memnun bir şekilde yaşamakta ve çoğalmakta.

Daha çok silika ve demir içeren kayaların üstünde bulunan İzlanda buzullarından gelen mikroplar araştırmacıların kendilerine sunduğu hidrojeni kullanmakta düşük silikon da demir ortamından gelen Kanadalı bakterilere göre daha başarılı görünüyor.

Araştırmacılar, İzlanda’daki buzulların altında Kanada’dakilere göre 10 kat fazla hidrojen ortaya çıktığını ve bu nedenle İzlanda’dan örneklenen bakterilerin hidrojen kullanmakta daha başarılı olduklarını tahmin ediyor.

Biyoloji bilimi dünyamızın ücra köşelerinde gizli saklı kalmış yaşam biçimlerini ortaya çıkardıkça canlılığın ortaya çıkması ya da sürmesi için gereken asgari şartlara dair görüşümüz de değişmekte.

Bu araştırmada edinilen bilgilerin hem dünyanın geçmişte çok daha soğuk olduğu dönemlerde canlılığın nasıl sürdüğü ve neye benzediğini, hem şu anda dünyamızın neredeyse onda birini kaplayan buzların altında neler olabileceğini hem de başka gezegen ve ayların buzlu yüzeylerinin altında bizi neler bekliyor olabileceğini anlamamıza yardımcı oluyor.

Örneğin Mars’ta hem İzlanda’dakine benzer kayalar hem de buz olduğunu biliyoruz. Satürn’ün aylarından Enceladus’un buzlarla kaplı yüzeyinden dışarı su buharı ve hidrojen püskürmekte. Buzun altında, gözden uzakta İzlanda’nın buzullarının altındaki gibi minik evrimsel mucizeler yaşıyor olabilir mi? Neden olmasın!

Kaynaklar

https://www.pnas.org/content/118/2/e2007051117
https://www.popsci.com/story/environment/glacier-microbes-rocks-food-life-space/
https://www.livescience.com/51720-photosynthesis.html

* Puerto Rico Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı, entomolog