Uzaydan gelen ve kırılgan yapısıyla dikkat çeken riboz şekerinin, milyarlarca yıl önce Dünya sıvılarında çözünmüş boron konsantrasyonunun yüksek seyretmesine katkı sağlayarak hayatın ortaya çıkışını kolaylaştırabileceğine işaret eden yeni bir çalışma, Scientific Reports dergisinde yayımlandı. Hindistan’ın Himalayaları’ndaki Puga termal kaynaklarından örneklenen borat kabukları ile yapılan deneyler, ribozun borat minerallerinin çözünmesini hızlandırdığını ve katı tanecik oluşumunu engellediğini ortaya koydu. Araştırmacılar, bu iki yönlü ilişkinin, canlılığın ilk kez oluştuğu dönemlerde kimyasal reaksiyonların işleyişini kolaylaştırmış olabileceğini belirtiyor.
Hayatın evrendeki tek örnek olup olmadığı ya da başka yerlerde yaşam olup olmadığı, insanlığın en uzun süredir yanıtlanamayan soruları arasında yer alıyor. Bu gizemin kapısını aralamanın yollarından biri, hayatın Dünya’da nasıl başladığını anlamaya çalışmaktan geçiyor. Araştırmacılar, moleküllerin karmaşık bir karışımından kimyanın biyolojiye dönüştüğü koşulları yeniden oluşturmak için laboratuvar çalışmalarında basitleştirilmiş ortamlar kullanıyor; ancak bu yöntem, doğanın “dağınık” kimyasında geçen önemli etkileşimleri göz ardı edebiliyor.
Hayatın başlangıcı laboratuvarlarda mı yeniden üretiliyor?
Bilimsel görüşe göre hayat, su, mineraller ve karbon içeren moleküllerden oluşan karmaşık bir karışımın—klasik tabirle “ilkel çorba”—içinde ortaya çıktığı düşünülüyor. Bu karışımlar okyanuslarda, göllerde veya termal kaynaklarda bulunmuş olabilir. Sıcaklık değişimleri, akan su, mineral yüzeyleri ve buharlaşma, giderek karmaşıklaşan kimyasal reaksiyonların gelişebileceği koşulları yaratmış olabilir.
Araştırmacılar bu süreçleri laboratuvarlarda yeniden üretmeye çalışırken, çoğu zaman saflaştırılmış kimyasallar ve özenle kontrol edilen karışımlar kullanıyor. Bu yaklaşım bireysel reaksiyonları izole etmeyi ve değişkenleri elemeyi sağlıyor; ancak doğanın karmaşık kimyasında geçen önemli etkileşimleri dışarıda bırakabiliyor.
Bu deneylerde incelenen moleküllerden biri RNA. Modern canlılarda genetik bilgiyi depolamak ve kullanmak için kritik rol oynayan RNA, hayatın kökeni ve erken evriminde de önemli bir role sahip olarak görülüyor. Ancak RNA kolay kolay oluşmuyor; moleküler omurgasını oluşturan kırılgan bir şeker olan riboz, ısıtıldığında karamelleşen masa şekerinin yaptığı gibi kahverengi bir çamura dönüşebiliyor.
Boron: Ribozu koruyan anahtar element
Riboz moleküllerini koruyabilen şey, bor elementinden kaynaklanan bir etki. Borat formunda—bor, oksijen ve hidrojenden oluşan bir molekül—riboze bağlanarak parçalanmasının önüne geçiyor. Bu etkiyi inceleyen deneyler çoğu zaman saflaştırılmış basit malzemelerin birleşimleriyle yürütülüyor.
Araştırmacılar ve işbirlikçileri, bu deneyleri daha gerçekçi hale getirmeye çalışıyor; bunun için de antik kayalardan, minerallerden ve fosillerden edinilen bilgiler kullanılıyor. Bu bağlamda, hayatın başlangıcına benzer olabileceği düşünüilen modern ortamları da inceliyorlar. Bunlardan biri de Himalayalar’ın yüksekliklerindeki Puga termal kaynakları alanı.
Puga’daki sular o kadar çok boron içeriyor ki, borat tuzu kabukları ayak altında kar gibi çıtırdıyor. Yine de bu sular, saflaştırılmış malzemelere dayalı bazı laboratuvar deneylerinde kullanılan boron konsantrasyonunun yalnızca birkaç yüzde birini içeriyor. Bunun nedeni, boron içeren minerallerin suda genellikle kötü çözünmesidir. Bunun yerine çökelerek kristal oluştururlar—Puga’daki borat tuzu kabukları gibi—böylece suda daha az boron ve kimyasal reaksiyonların içinde yer aldığı düşünülen diğer elementler kalır.
İki yönlü bir ilişki: Boron ribozu korur, riboz boronu çözer
Boron içeren minerallerin suda kötü çözünmesi nedeniyle, o antik ortamlarda çözünmüş boron konsantrasyonunun gerçekten yüksek olabilme ihtimali her zaman tartışmaya açık. İşte yeni çalışma, gerçek mineraller—including Puga’dan borat kabukları—kullanarak ribozun kendisinin, hayat başlamadan önce Dünya sıvılarında yüksek konsantrasyonda boron bulunmasına nasıl yardımcı olabileceğini açıklayabileceğini gösteriyor.
Araştırmacılar, ribozun borat minerallerinin çözünmesini hızlandırdığını ve katı tanecik oluşumunu inhibe ettiğini buldu. Bu, daha çok boronun suda çözünmüş olarak kalması ve kimyasal reaksiyonlar için kullanılabilir olması anlamına geliyor. Yeni araştırma, iki yönlü bir ilişki öneriyor: Borat, ribozu parçalanmaktan korurken, riboz da boratın çözünmüş ve kullanılabilir kalmasına yardımcı oluyor.
Hayattan önceki dünya
Hayatın ilk kez oluştuğu düşünüilen dört milyar yıl önce, Dünya bugün oldukça farklı görünüyordu. Atmosferde çok az oksijen, buna karşılık çok daha aktif bir volkanizma vardı; seyrek volkanik manzaralar ve demir açısından zengin, yeşil okyanuslar oluşmuştu.
Gence Güneş Sistemi’nden gelen meteoritlerin yoğun yağmuru karayı vuruyordu. Bu meteoritler, su ve karbon bileşikleri dahil olmak üzere molekülleri uzaydan Dünya’ya taşıyordu. Araştırmacılar, bu erken dönemde her yıl yaklaşık milyon ton karbonun ulaşmış olabileceğini tahmin ediyor.
1969’da Victoria’ya düşen Murchison meteoriti, bunun nasıl görünebileceğine dair bir ipucu veriyor. Parçaları toplayan yerliler, meteoritin içindeki karbon içeren molekülden güçlü bir kerosen benzeri koku bildirdi. Bilim insanları, o zamandan beri içeriğinde şekerlerle birlikte ribozu da tespit etti.
Mikrobin bulunmadığı bir ortamda, sağlamanın kimyasal parçalanmadan daha hızlı olduğu her yerde karbon içeren molekül birikebilirdi. Örneğin, sularak göllerde ve havuzlarda buharlaşma, uzaydan gelen organik molekülü zengin kimyasal çorbalara yoğunlaştırabilirdi.
İkel çorba, kayalar üzerinde
İkel hayat araştırmalarının çoğu, minerallerin bu çorbaların kimyasını nasıl daha karmaşık hale getirdiğini inceliyor. Yeni çalışma ise çorbanın, tersine, erken Dünya’nın minerallerini nasıl etkilediğine odaklanıyor.
Bazı boron, aksi halde mineral kabukları oluşturup gömülürken, bunun yerine ilkel göller ve diğer sularında çözünmüş olarak kalmış olabilir. Bu, Dünya yüzeyinde oluşan minerallerin türlerini değiştirmiş olabilir.
Riboz muhtemelen nispeten nadırdı. Ancak etilen glikol ve gliserol dahil diğer molekül de borata bağlanır. Doğal mineral birikimlerine etkileri denenmeliyken, şekerlerle diğer mineraller arasındaki bilinen etkileşimler daha geniş olasılıklara işaret ediyor. Dünya kayalarında bulunan silika ve kalsiyum gibi daha bol bulunan elementler de karbon molekülüyle etkileşiyor. Bu da, karbon içeren ilkel çorbaların diğer minerallerin ve kayaların oluşumunu etkilemiş olabileceğini düşündürüyor.
Günümüzde canlılar, biyomineralizasyon yoluyla kabur ve mercan iskeletleri inşa ederek jeolojiyi şekillendiriyor. Araştırmacılar, cansız karbon molekülünün, Dünya’da hayat var olmadan önce mineral oluşumunu etkilemeye başlamış olabileceğini öne sürüyor.
Bu etkileşimlerin tüm manzaraları yeniden şekillendiremp şekillendirmediği hâlâ yanıtlanamayan bir soru. Ancak bu konuyu araştırmak, bilim insanlarının kendi uzak geçmişimizdeki yabancı bir dünya hakkındaki varsayımlarını test etmelerine, kökenimizi araştıran deneyleri iyileştirmelerine ve hayatın başka yerlerde nasıl ortaya çıkabileceğini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.
