İlk atmosfer “hayatın tohumunu” mu barındırıyordu?

ABD’de Colorado Boulder Üniversitesi öncülüğünde yapılan ve 1 Aralık’ta Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dergisinde yayımlanan çalışmaya göre, genç Dünya’nın havası, canlılar ortaya çıkmadan çok önce kükürt temelli biyomoleküller üretebilecek kimyasal potansiyele sahipti. Bu moleküller arasında, yaşam için kritik önem taşıyan bazı amino asitler de bulunuyor.

ERKEN ATMOSFER SÜRPRİZİ

Bugüne kadar hâkim görüş, karmaşık kükürt bileşiklerinin -özellikle amino asitlerin- ancak canlı organizmalar ortaya çıktıktan sonra oluşabildiği yönündeydi. Yani önce yaşam, sonra bu tür moleküller deniyordu.

Yeni deneyler ise bunun tersinin de mümkün olabileceğini gösteriyor. Araştırma ekibi, Dünya’da yaşamın henüz olmadığı dönemi taklit etmek için metan, karbondioksit, hidrojen sülfür ve azottan oluşan bir gaz karışımını ışıkla “aydınlattı”. Ortaya çıkan sonuç, bilim insanlarını bile şaşırttı: Bu ilkel atmosfer simülasyonu, yaşamla ilişkilendirilen bir dizi kükürt bileşiği üretmeye başladı.

KÜKÜRDÜN GİZLİ ROLÜ

Kükürt, tıpkı karbon gibi, bakteriden insana kadar tüm canlılarda bulunan temel bir element. Birçok amino asidin yapısında yer alıyor ve proteinlerin işleyişinde kritik rol oynuyor. Buna rağmen, Dünya’nın ilk dönemlerinde kükürt içeren organik moleküllerin nasıl ortaya çıktığı uzun süredir tartışma konusuydu.

Önceki deneylerde, “erken Dünya” koşullarını taklit eden düzeneklerde kükürt içeren biyomoleküller ya hiç oluşmuyor ya da ancak çok özel ve zor tutturulan şartlar altında çok az miktarda üretilebiliyordu. Bu tablo, bilim insanlarını, bu tür bileşiklerin büyük ihtimalle ancak ilk mikroorganizmalar sahneye çıktıktan sonra oluştuğu fikrine itmişti.

Benzer tartışmalar, James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) K2-18b isimli ötegezegende tespit ettiği dimetil sülfid (DMS) molekülü için de yaşanmıştı. Dünya’da bu molekül ağırlıklı olarak deniz algleri tarafından üretildiği için, uzaydaki varlığı bir “yaşam imzası” adayı gibi görülmüştü. Ancak aynı ekip, daha önce DMS’in yalnızca ışık ve basit gazlarla, yani biyolojik olmayan koşullarda da laboratuvarda üretilebildiğini göstermişti. Yeni çalışma, bu bakış açısını daha da güçlendiriyor.

LABORATUVARDA DÜNYA SİMÜLASYONU

Çalışmanın başyazarı Nate Reed ve ekibi, genç Dünya atmosferini andıran gaz karışımını güçlü ışık altında bıraktı. Amaç, o dönemin gökyüzünde Güneş ışığının tetikleyebileceği kimyasal süreçleri laboratuvarda yeniden yaratmaktı.

Kükürdü deney düzeneğinde takip etmek oldukça zor; çünkü hem havada çok az bulunuyor hem de laboratuvar ekipmanlarına kolayca yapışarak ölçümü güçleştiriyor. Bu nedenle araştırmacılar, havada eser miktarda bulunan kimyasalları bile seçebilen son derece hassas bir kütle spektrometresi kullandı.

Sonuçta, gaz karışımından sadece birkaç basit bileşiğin değil, adeta küçük bir “kükürt kimyası menüsü”nün çıktığı görüldü. Araştırmaya göre oluşan moleküller arasında:

- Sistein gibi kükürt içeren amino asitler,

- Taurin gibi biyolojik süreçlerde rol oynayan bileşikler,

- Metabolizma için hayati önemde olan koenzim M gibi moleküller yer aldı.

Bu tablo, Dünya’nın erken dönem atmosferinin, yaşam için gerekli bazı “hazır malzemeleri” kendi başına üretebilen aktif bir kimya sahnesi olduğunu düşündürüyor.

YAŞAMIN KÖKENİNE IŞIK TUTACAK

Ekip, laboratuvardaki sonuçları kullanarak tüm bir ilkel atmosferin ne kadar molekül üretebileceğini hesaplamaya çalıştı. Buna göre, genç Dünya’nın gökyüzü, yalnızca cysteine özelinde bile 1 oktilyon hücreyi (1’in yanına 27 sıfır) besleyebilecek kadar amino asit üretme potansiyeline sahipti. Karşılaştırma için: Günümüz Dünya’sında yaklaşık 1 nonilyon hücre (1’in yanına 30 sıfır) olduğu tahmin ediliyor.

Araştırmacılara göre bu, o dönem için “az ama kritik” bir miktar olabilir. Henüz canlıların olmadığı bir dünyada bile atmosfer, yeni doğacak bir ekosistemi besleyebilecek kadar ham madde üretiyor olabilir. Bu moleküller yağmurla yere inerek karalara, göllere ve okyanuslara taşınıp, yaşamın filizleneceği ortamları zenginleştirmiş olabilir.

Bilim insanları, yaşamın başlangıcı için hâlâ özel koşullara ihtiyaç olduğunu vurguluyor: Örneğin volkanik bölgeler, hidrotermal bacalar veya karmaşık kimyanın döndüğü başka “sıcak noktalar”. Ancak yeni çalışma, bu özel bölgelerin her şeyi sıfırdan üretmek zorunda olmadığını; bazı karmaşık yapı taşlarının çoktan atmosferde hazır bulunmuş olabileceğini gösteriyor.