Mikrobiyoloji
BUZULLARIN ALTINDAKİ HİDROJEN DESTEKLİ YAŞAM
Bu keşif, bu organizmaların buzul çağları boyunca edebi yaşamda oynadığı rolü de belirledi.
Çalışma, Kanada ve İzlanda’daki buzul alanlarından alınan tortu örneklerini kullanarak, su ve mikropların buzulların altındaki ana kaya ile etkileşim yollarını inceliyor.
Araştırmacı Boyd proje için ilham kaynağı olarak “Bu sistemlerde hidrojen gazı ile desteklenen organizmalar bulmaya devam ettik.” dedi. “Başlangıçta mantıklı gelmedi; çünkü bu buzulların altından hidrojen gazının nereden geldiğini anlayamadık.”
Araştırma ekibi, daha sonra, bir dizi fiziksel ve kimyasal işlem yoluyla, buzulların altındaki silika bakımından zengin ana kayanın, üstündeki buzun ağırlığı ile küçük mineral parçacıklarına öğütüldüğü için hidrojen gazının üretildiğini keşfetti. Bu mineral parçacıkları buzul eriyen su ile birleştiğinde, hidrojeni serbest bırakırlar.
Boyd ve Dunham’ı daha da hayran bırakan şey, buzulların altındaki mikrobiyal toplulukların, kemosentez adı verilen bir süreçle biyokütle adı verilen daha organik madde üretmek için bu hidrojen gazını karbon dioksit ile birleştirebilmesiydi. Kemosentez, bitkilerin karbondioksitten fotosentez yoluyla biyokütle oluşturmasına benzer. Ancak kemosentez, güneş ışığı gerektirmez.
Bu kemosentetik mikropların ne yaptıkları hakkında daha fazla bilgi edinmek için Dunham, Kanada ve İzlanda’daki buzullardan tortu örnekleri kullandı. Sedimentte bulunan canlı organizmaların örneklerini bir laboratuvarda yetiştirdi ve simülasyon ortamında büyümeye devam edip etmeyeceklerini görmek için birkaç ay boyunca onları izledi.
Aslen Billings’li olan ve doktora çalışmalarının son dönemine giren Dunham, “İlgilendiğimiz organizmalar, büyümek için besin olarak hidrojen gazına güveniyor ve çoğu aynı zamanda oksijenin onları öldüreceği anlamına gelen anaeroblardır(Büyümesi için oksijene ihtiyaç duymayan herhangi bir organizma.)” dedi. “Bu deneyleri hazırlamanın en kritik adımlarından biri ve en stresli unsur, bu örnekleri şişelere koymak ve tüm oksijeni olabildiğince çabuk boşaltmaktı, bu yüzden incelemeye çalıştığım organizmaları öldürmedim. ”
Aylarca mikrobiyal kültürleri hazırlayan ve gözlemleyen Dunham, yalnızca laboratuvar ortamında toplulukların büyümesini izlemenin mümkün olmadığını, aynı zamanda bir buzulun altında yatan ana kaya türünün, ne kadar hidrojen gazı üretildiğini etkilediğini ve bunun da sonuçta ortaya çıktığını keşfetti. Üstelik bu, hidrojeni metabolize etmeye daha iyi adapte olmuş mikrobiyal toplulukların varlığına sebep oldu. Bazaltik anakaya üzerinde yer alan İzlanda’daki Kötlujökull Buzulu’ndan alınan numuneler, altında karbonat ana kayası bulunan Kanada Alberta’daki Robertson Buzulu’ndan alınan numunelere göre çok daha fazla hidrojen gazı üretti.
Boyd, mikroplar enerji üretmek için hidrojen gazını kullandıkça, biyokütle oluşturmak, çoğalmak ve büyümek için havadan karbondioksiti de çekiyor. Bu karbon “sabitleme” yeteneği, kritik bir iklim düzenleme sürecidir, bitkilerdeki fotosentez ile bir başka benzerliktir.
Buzulların ve buz tabakalarının bugün Dünya’nın kara kütlesinin yaklaşık% 10’unu kapladığını ve gezegenin geçmişinde zaman zaman çok daha büyük bir kısmını kapladığını düşünürsek, Eric’in ölçtüğü gibi mikrobiyal faaliyetlerin, bugün ve geçmişte, Dünya’nın iklimi üzerinde büyük bir etkisi olması muhtemel. ”dedi, Boyd. “Buz tabakalarının veya buzulların altında yaşayan mikroorganizmaların karbonu sabitleyebileceğini bir süredir biliyoruz ancak nasıl olduğunu asla anlayamadık. Eric’in öncü çalışmasının gösterdiği şey, bu organizmaların yalnızca kendi sabit karbonlarını üretebilme anlamında tamamen kendi kendini sürdürebilmesi değil, aynı zamanda aşina olduğumuz biyosferin geri kalanı gibi bunu yapmak için güneş ışığına da ihtiyaç duymadıklarıdır. ”
Boyd, güneş sistemimizdeki diğer gezegenlere daha uzağa bakarken, bilim insanlarının yaşanabilirliği değerlendirirken aradıkları kritik unsurlardan ikisinin su ve bir enerji kaynağı olduğunu belirtiyor. Kendi kendini idame ettiren mikrobiyal toplulukların, hidrojen gazı üretimi yoluyla buzlu ortamlarda gelişebileceğine dair yeni keşfedilen bilgiler, diğer gezegenlerdeki potansiyel olarak yaşanabilir ortamları belirlemeye yönelik kritik bir adımdır.
“Diğer gezegenlerde buz ve buzullar olduğuna dair pek çok kanıt var.” dedi. “Yaşanabilir mi? Bilmiyoruz. Eric’in incelediklerine benzer ana kayaya sahip gezegenlerde buz tabakalarının altında yaşayan mikroplar olabilir mi? Kesinlikle. Aksini düşünmek için hiçbir sebep yok. ”
Lisans ve lisans sonrası araştırmaları biyojeokimyaya geçmeden önce sağlık bilimleri ve virolojiye odaklanan Dunham için, yeni keşfin en ödüllendirici kısmı, çeşitli Dünya süreçlerinin nasıl birbirine uyduğunu ve bilimsel topluluğun kilidini açmaya başladığı şekillerde birbirini nasıl etkilediğini keşfetmek.
Çeviri: Simge KARA
Kaynak: Lithogenic hydrogen supports microbial primary production in subglacial and proglacial environments PNAS; doi.org/10.1073/pnas.2007051117
https://www.bizsiziz.com/buzullarin-altinda-gunes-enerjisi-gerekmeyen-hidrojen-destekli-yasam-bulundu/
