1950’lerin başlangıcında bir bilim insanı çığır açan bir gözlem yapmış oldu ve Dünya’nın ilk dönemlerindeki koşulları bir laboratuarda tekrardan yaratmaya çalıştı.
Stanley Miller, gezegenimizin atmosferinde ve okyanuslarında olduğu malum materyalleri gözlem tüplerine koydu; onlara ısı uyguladı ve şimşek simüle etmek için elektrik verdi. Bulgular kısa sürede popüler oldu: Bu ‘ilkel çorbadan’ yaşamın kimyasal yapı taşları olan amino asitler ortaya çıktı.
Bu bulgu, insanlığın karşı karşıya olduğu en büyük bilimsel sorulardan birinin peşine düşen deneyler serüvenini başlattı. Dünya’da yaşam iyi mi başladı?
Nature dergisinde yayınlanan yeni bir araştırma bu soruya garip bir cevap sunuyor. Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi’nden bilim adamları, yaşam için fazlaca mühim olan karmaşa moleküllerin iyi mi sentezlenmiş olabileceğini gösteren coşku verici bir adım attı.
Sulandırılmış bir ilkel çorba ve naturel ‘pipetler’
Jeolojiden esin alan araştırmaya bakılırsa, Dünya’nın ilk dönemlerinde volkanlar ve jeotermal sistemlerdeki çeşitli kayalarda çatlaklardan oluşan karmaşık ağ yapısı mevcuttu. Aşırı ısınan kayalarda oluşan bu çatlaklar molekül karışımını filtreleyebilen naturel ‘pipetler’ oluşturdu.
Bilim adamları deneyde kontrol tüpleri yerine kayalarda naturel olarak oluşanlara benzeyen ufak çatlaklar kullandı. Temel kimyasal yapı taşlarıyla beraber bu çatlaklardan su akıttılar, arkasından okyanustaki hidrotermal bacaların yakınındaki kayalarda meydana gelen süreci yansılamak ederek ısı uyguladılar. Bu jeolojik çatlak ağı süresince ilerleyen ısının molekülleri ayrıştırıp filtrelediğini ve yaşam için lüzumlu olan biyopolimer oluşumuna katkı sağladığını keşfettiler.
Cenup Florida Üniversitesi’nde yer bilimleri profesörü olan ve araştırmada yer almayan Matthew Pasek, “Bu, rahat fizyolojik süreçlerin ne kadar işe yaradığını gösteren mükemmel bir bulgu” diyor.
Yaşamın iyi mi başladığı sorusunun yanıtı fazlaca kapsamlı ve bilim alanlarını birbirinden ayıran sınırları aşıyor. Kimyacılar, biyologlar, astrofizikçiler ve jeologlar senelerdir bu probleminin yanıtını bulmaya çalışıyor.
Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi’nde biyofizikçi olan Christof Mast, bilimin değişik disiplinleri içinde köprü oluşturmak ve yaşamı ortaya çıkaran ‘prebiyotik kimyanın’ gerçekleştiği koşullara birazcık daha yaklaşmak amacıyla laboratuarında bir gözlem düzeneği kurdu. Mast, “Bu prebiyotik çorbanın seyreltilmiş bulunduğunu ve tüm bunların fazlaca karmaşık bir halde reaksiyona girdiğini düşünebilirsiniz” diyor.
Normal olarak Dünya ilk zamanlarında, kusursuz bir halde ayarlanmış saflaştırma adımları ve konsantre bileşen stoklarıyla tertemiz bir laboratuvar değildi. Yaşamın kimyasını laboratuvarda tekrardan oluşturmak önemli sadece gerçek dünyanın karmaşık koşulları düşünüldüğünde başarıya ulaşmak mümkün mü? İşte bilim adamları on senelerdir bu problemle boğuşuyor.
Bugüne dek karşılaşılan sorunlardan biri, laboratuvardaki kimyasal reaksiyonların istenmeyen ikincil çıktılarla neticelenmesi. Peki, Dünya’nın ilk dönemlerinde yaşamın ortaya çıkmasına kafi gelecek kadar bu yapı taşları iyi mi oluştu?
İşte bunu anlamaya çalışan araştırmacılar, FEP isminde olan teflon benzeri bir araç-gereç ve safir plaka kullanarak küçük çatlaklar içeren, kabaca bir banka kartı büyüklüğünde ısı akış odaları tasarladı. Dünya’nın erken dönemlerindeki volkanlar ve hidrotermal bacalar civarındaki ısı akımı yansılamak edildi. Arkasından çatlaklardan su ve temel kimyasal yapı taşlarını akıttılar ve neler bulunduğunu gözlemlediler.
Deneylerden birinde en rahat amino asit olan glisin ile iki glisin molekülünü birbirine bağlamak için reaksiyona giren TMP kullandılar. Çatlaklara bir ısı gradyanı uyguladıklarında biyopolimer üretimi büyük seviyede arttı. Çatlak ağı, amino asitlerin bağlanmasını sağlayarak işlevsel bir protein oluşturmanın ilk adımını attı.
Peki bu niçin mühim? Pasek, “Bir sonraki seviyeye geçmek için polimer hayata geçirmeye başlamalısınız. Bu, yaşamın bir sonraki aşamasını oluşturmada temel bir adım” diyor.
Bilim adamları 50’den fazla prebiyotik molekülü kontrol ettiler ve çatlakların bu tarz şeyleri kolayca ayrıştırdığını buldular. Her çatlak değişik bir molekül karışımına haiz olabileceğinden bu birden fazla yapı taşının oluşumunu açıklayabilir.
Çorba tamam fakat ‘tencereyi’ de unutmayalım…
Peki yaşam ‘nerede’ başladı? Bir gölette mi yoksa okyanusun derinliklerinde bulunanlara benzer bir hidrotermal menfezin yakınında mı? Mast, kaya üstündeki ısı akımının fazlaca sayıda jeolojik ortamda meydana gelebileceğini ve muhtemelen Dünya’nın ilk çağlarında ‘her yerde’ olabileceğini söylüyor.
Bulgular kusursuz kimya deneylerinin bu ‘ilkel çorbanın’ temel bir bileşenini göz ardı etmemek icap ettiğini bir kez daha gözler önüne seriyor: Tencere.
İspanya’daki Donostia Internasyonal Fizik Merkezi’nde profesör olan Juan Manuel García-Ruiz, “Başka bir deyişle bu ilkel çorbanın pişmesinde tencere de mühim” diyor. Yeni araştırmayı yaratıcı yaklaşımı ve kim bilir en önemlisi ‘jeolojik olarak akla yatkın’ olması sebebiyle övüyor ve ekliyor: “Tek bir mekanizma olmayabilir fakat zekice ve her şeyden ilkin deneysel bir yaklaşım. Yaşamın oluştuğu dönemde gezegenin jeokimyasal bağlamını keşfetmek için daha çok deneysel yaklaşıma ihtiyacımız bulunduğunu düşünüyorum.”
Gene de yaşamın yapı taşlarının organizmaları oluşturmak suretiyle iyi mi bir araya gelmiş olduğu gizemini koruyor. Isı akımları ve kaya çatlakları bulmacanın bir tek bir parçası. Nihai gözlem, bu saflaştırılmış prebiyotiklerin bir hücre oluşturmak suretiyle birleşip birleşmediğini ve iyi mi birleştiğini görmek üstüne olacak.
Washington Post ve Singularityhub haberlerinden derlendi.