Araştırma
Okyanusların Dibindeki Karanlık Dünyada Yaşam Olanakları
Yakın zamanda Journal of Geophysical Research: Biogeosciences’da yayınlanan bir çalışmada, biyojeobilimciler Jeffrey Dick ve Everett Shock, belirli hidrotermal deniz tabanı ortamlarının, belirli organizmaların gelişebileceği benzersiz bir yaşam alanı sağladığını belirlediler.
Yeryüzünde canlılar tükettikleri besinlerden enerji aldıklarında bunu, oksijen alımının ve karbondioksit salınımının olduğu hücresel solunum adı verilen bir süreç yoluyla yaparlar. Biyolojik olarak konuşursak, tüketilen moleküller oksijen varlığında kararsızdır ve hücrelerimizin büyümek ve çoğalmak için kullandığı bu kararsızlık, biyosentez adı verilen bir süreçtir ancak deniz tabanında yaşayan organizmalar için yaşam koşulları önemli ölçüde farklıdır.
Arizona Devlet Üniversitesi’nden Dünya ve Uzay Araştırmaları Okulu ve Moleküler Bilimler Okulu ortak yazarı Everett Shock; “Yeryüzünde, oksijen açısından zengin atmosferinde, yaşam moleküllerini üretmenin enerji gerektirdiği birçok insan için tanıdıktır.Çarpıcı bir tezat olarak, deniz tabanındaki hidrotermal menfezlerin çevresinde, sıcak sıvılar aşırı soğuk deniz suyuyla karışarak yaşam moleküllerinin enerji açığa çıkardığı koşulları oluşturur.” dedi.
Okyanusların deriliklerinde bulunan mikrobiyal ekosistemlerinde organizmalar, hidrotermal sıvının ortamdaki deniz suyuyla karıştığı havalandırma deliklerinin yakınında gelişirler. Shock tarafından yürütülen önceki araştırmalar , amino asitler ve şekerler gibi temel hücresel yapı taşlarının biyosentezinin, deliklerin ultramafik kayalardan oluştuğu alanlarda özellikle uygun olduğunu buldu. En çok hidrojeni kayalar üretir.
Amino asitler ve şekerler gibi temel yapı taşlarının yanı sıra, hücrelerin daha büyük moleküller veya biyomakromoleküller olarak da bilinen polimerler oluşturması gerekir. Proteinler hücrelerde bu moleküllerin en bol bulunanlarıdır ve polimerizasyon reaksiyonunun kendisi neredeyse akla gelebilecek tüm ortamlarda enerji gerektirir.
Bu araştırma başladığında Arizona Devlet Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan baş yazar Dick; "Başka bir deyişle, yaşamın olduğu yerde su vardır, ancak polimerizasyonun elverişli hale gelmesi için suyun sistemden dışarı atılması gerekir." dedi. Şu anda Çin, Changsha'daki Central South Üniversitesi'nde Yerbilimleri ve Bilgi-Fizik Okulu'nda jeokimya araştırmacısı, "Yani, iki karşıt enerji akışı var: temel yapı taşlarının biyosentezi ile enerjinin serbest bırakılması ve polimerizasyon için gereken enerji."dedi.
Dick ve Shock'ın bilmek istediği şey, onları topladığınızda ne olduğudur: Karıştırma bölgesinde genel sentezi gerçekten uygun olan proteinler alıyor musunuz?
Bu soruna benzersiz bir teori ve veri kombinasyonu kullanarak yaklaştılar.
Teorik açıdan, proteinler için, polimerizasyon enerjilerinin yanı sıra protein dizilerindeki spesifik amino asitleri açıklayan "grup ilaveliliği" adı verilen termodinamik bir model kullandılar. Veriler için Methanocaldococcus jannaschii adlı iyi çalışılmış bir havalandırma organizmasının tüm genomundaki protein dizilerini kullandılar.
Hesaplamaları ile, genomdaki neredeyse tüm proteinlerin genel sentezinin, bu organizmanın en hızlı büyüdüğü sıcaklıkta, yaklaşık 185 fahrenhaytta ultramafik barındırılan bir havalandırmanın karıştırma bölgesinde enerji saldığını gösterebildiler. Buna karşılık, daha az hidrojen üreten farklı bir havalandırma sisteminde, proteinlerin sentezi uygun değil.
Dick; "Bu bulgu, yalnızca biyokimyaya değil, ekolojiye de yeni bir bakış açısı sağlıyor, çünkü belirli organizma gruplarının belirli hidrotermal ortamlarda doğal olarak daha fazla tercih edildiğini öne sürüyor. Mikrobiyal ekoloji çalışmaları, Methanocaldococcus jannaschii'nin bir temsilcisi olduğu metanojenlerin, ultramafik barındırılan havalandırma sistemlerinde bazalt barındırılan sistemlere göre daha bol olduğunu bulmuştur. Ultramafik barındırılan sistemlerde protein sentezinin olumlu enerjisi bu dağılımla tutarlıdır.” dedi.
Sonraki adımlar için Dick ve Shock, jeokimya ve genom evrimi arasında daha sağlam bir bağlantı sağlayacağını umdukları bu enerjik hesaplamaları hayat ağacında kullanmanın yollarını arıyorlar. Shock; “Keşfettikçe, yaşadığımız yeri asla yaşam için yaşanabilir bir yer olarak görmememiz gerektiğini tekrar tekrar hatırlatıyoruz.” dedi.
Kaynak:scitechdaily.com
