Amerikan Doğal Tarih Müzesi tarafından yürütülen ve NASA tarafından finanse edilen yeni araştırma, Dünya’da yaşam henüz başlamamışken yani yaklaşık 4 milyar yıl önce ortaya çıkan ilk organik moleküllerin oluşumunda kilit role sahip sürece ışık tutuyor. Süreç, tıpkı antik su altı bacaları gibi, evrende hayat arayışında önemli bir noktayı aydınlatabilir. Çalışmanın detayları geçtiğimiz hafta Ulusal Bilim Akademisi Bildirileri adlı dergide yayınlandı.
Dünyadaki yaşamın tümü, organik moleküllerden; başka bir deyişle karbon atomlarının hidrojen, azot ve oksijen atomlarıyla bağlanması sonucu ortaya çıkan bileşiklerden meydana gelir. Modern hayatta, söz konusu organik moleküllerin çoğu karbondioksidin (CO2) bazı “karbon bağlama” yolları (örneğin bitkilerde gözlemlenen fotosentez) kullanılarak indirgenmesiyle oluşur. İşte bu yolların büyük bir kısmının ya hücrenin çalışıp üreteceği enerjiye ihtiyaç duyduğu, ya da nispeten geç evrimleştiği düşünülüyordu.
Peki ilk organik moleküller yaşamın başlangıcından önce nasıl oluştu?
Bu soruyu cevaplamak için, Gerstner Müzesi akademisyeni Victor Sojo ve Atlantik Koleji’nden Reuben Hudson mikroakışkan reaktörlere dayanan, alışılmışın dışında bir kurgu geliştirdiler. Mikroakışkan reaktörler bilim insanlarının sıvıların ya da bu örnekte olduğu gibi gazların davranışlarını mikro ölçekte inceleyebilmesine olanak tanıyan küçük bağımsız laboratuvarlardır. Reaktörün önceki versiyonları hidrojen gazı ve CO2 kabarcıklarını sıvı içerisinde karıştırmaya çalıştı ama hiç indirgenme gözlemlenmedi. Bunun muhtemel nedeni son derece uçucu bir gaz olan hidrojen gazının tepkimeye girme ihtimalinin düşük olmasıydı. Saitama Japonya’da RIKEN Sürdürülebilir Kaynak Bilimi Merkezi’nde Aynı laboratuvar tezgahını paylaşan Sojo ve Hudson bu sorunun çözümüne aralarındaki tartışmalar sayesinde ulaştılar. Son reaktör Hudson’ın Maine’deki laboratuvarında inşa edildi.
Hudson, “Yeni reaktörün en büyük yeniliği, reaksiyondan önce sıvıların içindeki gazları köpürtmek yerine, sıvıların gazların kendisi tarafından yönlendirilmesi. Böylece kaçma şansları azalıyor” dedi.
Araştırmacılar, hidrojen ile CO2‘yi tepkimeye sokarak formik asit (HCOOH) adı verilen organik molekülü üretmek için Sojo ve Hudson’un tasarımını kullandılar. Wood-Ljungdah asetil-CoA yolu denilen bu yapay süreç enerjiye ihtiyaç duymadan CO2 bağlamanın bilinen tek yolu. Bu yüzden, aynı sürecin antik okyanuslarda hidrotermal bacalarda ortaya çıkan reaksiyonla benzerliği üzerinde duruluyor.
“Sonuçlar bizim biyo-küremizin çok ötesine uzanıyor.” diyor Sojo ve ekliyor: “Bugün, benzer hidrotermal sistemler güneş sisteminde herhangi bir yerde bulunuyor olabilir; özellikle de sırasıyla Satürn ve Jüpiter’in uyduları olan Enceladus ve Europa’da ve tahmin edilebileceği üzere evrendeki diğer su ve kayadan oluşan tüm gezegenlerde.”
“Ilıman coğrafi koşullarda karbon dioksitin nasıl indirgendiğini anlamak başka dünyalarda yaşamın bulunma olasılığını değerlendirirken önemlidir, böylece evrende yaşamın ne kadar yaygın ya da seyrek olduğunu anlayabiliriz.” diye ekliyor çalışmanın yazarlarından ve NASA Jet Propulsion Laboratory’den Laurie Barge.
Araştırmacılar CO2‘den organik moleküller elde ederken kısmen ılıman koşullar kullandılar. Bu yüzden bulgular Çevresel Kimya ile de ilişkilendiriliyor. Süregelen iklim krizi yüzünden yeni CO2 indirgeme metotlarıyla ilgili devam eden çalışmalar bulunmakta.
“Bu yazının sonuçları birden çok alana dokunuyor; metabolizmanın ilk ortaya çıkışının anlaşılması ve Dünya üzerindeki hidrojen ve karbon döngülerini açıklayan jeokimyadan; biyoloji ve jeolojiden köken alıp, ılımlı koşullar altında kimyasal reaksiyonların meydana gelmesini sağlayan ‘yeşil kimya‘ya kadar.” diye ekliyor çalışmanın yazarlarından ve Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nden Shawn E. McGynn.
Çalışmanın diğer yazarları arasında, Atlantik Kolejinden Ruvan de Graaf ve Mari Strando Rodin, Japonya’daki RIKEN Sürdürülebilir Kaynak Bilimi Merkezi’nden Aya Ohno, Londro Üniversitesi Koleji’nden Nick Lane, RIKEN’den Yoichi M.A. Yamada, RIKEN, Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nden Ryuhei nakamura ve Münih Lugwig-Maximilias Üniversitesi’nden Dieter Braun yer alıyor.
Çalışma NASA’nın Maine Uzay Bağış Birliği, Birleşmiş Milletler Bilim Vakfı, Japonya Bilime Teşvik Topluluğu, Avrupa Moleküler Biyoloji Organizasyonu ve Gerstner Aile Vakfı tarafından destekleniyor.
Çevirmen: Zeynep Zengin
Editör: Ege Can Karanfil
Referanslar
1.ScienceNews, “Process that might have led to first organic molecules” <https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200908170535.htm>
