NASA destekli bilim insanları, Dünya tarihinin derinliklerine inerek biyolojik zaman yolculuğuna imza attı. Araştırmacılar, gezegenimizde 3,2 milyar yıl önce yaşamış organizmaların kullandığı bir enzimi laboratuvar ortamında yeniden canlandırmayı başardı. Bu çığır açan gelişme, yalnızca Dünya’nın erken dönem biyosferini anlamamızı sağlamakla kalmıyor; aynı zamanda kayalardaki kimyasal izlerin güvenilirliğini kanıtlayarak Mars ve diğer gezegenlerdeki yaşam arayışına da ışık tutuyor.
Yaşamın Yakıtı: Azot Fiksasyonu ve Diazotroflar
Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışma, yaşamın devamlılığı için kritik öneme sahip olan “azot fiksasyonu” (diazotrofi) adı verilen metabolik sürece odaklanıyor. Dünya atmosferindeki azot, biyolojik olarak kullanılamaz haldedir. Ancak bu süreci gerçekleştirebilen özel organizmalar, atmosferdeki azotu tüm canlıların hayatta kalmak için kullandığı moleküllere dönüştürür.
Dünya üzerinde bu işlemi yapabilen “diazotrof” adı verilen seçkin bir mikroorganizma grubu bulunmaktadır. Bakterilerden ve bazı arkelerden oluşan bu grup, yaşam ağacının farklı dallarına yayılmıştır. Ortak noktaları ise hepsinin nitrojenaz adı verilen bir enzime sahip olmasıdır. Bu enzim, atmosferik azot gazını (N2), proteinlerin ve DNA’nın yapı taşı olan amonyak (NH3) gibi biyolojik olarak yararlı formlara dönüştürür. Kısacası, biyosferdeki her canlı, hayatta kalmak için ihtiyaç duyduğu azotu bu enzimlere borçludur.
Zamanda Yolculuk: Antik Biyokimyanın İnşası
Nitrojenaz enziminin, yaşamın tarihinde çok erken dönemlerde, henüz sadece tek hücreli mikroorganizmaların var olduğu zamanlarda evrimleştiği düşünülüyor. Wisconsin-Madison Üniversitesi’nden Kaçar Laboratuvarı lideri Prof. Dr. Betül Kaçar, konunun önemini şu sözlerle vurguluyor:
“Dünya üzerindeki erken yaşam, bugünkünden o kadar farklı koşullar altında işliyordu ki, bize neredeyse ‘uzaylı’ gibi görünebilir. Bu sistemleri incelemek, yalnızca yaşamın nerede var olabileceğini değil, yaşamın ne olabileceğini de anlamamıza yardımcı oluyor.”
Fosil kayıtları milyarlarca yıl öncesine dair net bilgiler sunmakta zorlansa da, kimyasal izler daha kalıcıdır. Azot fiksasyonu gerçekleştiğinde, organizma içindeki azot atomlarının izotopik imzası değişir. Organizmalar öldüğünde bu değişmiş azot kayalara hapsolur. Milyarlarca yıl boyunca tortular gömülse, sıkışsa ve aşınsa bile bilim insanları bu “N-izotop” biyolojik imzasını jeolojik kayıtlarda tespit edebilir.
Evrimin Katmanları Soyuldu
Bilim dünyasında, enzimlerin zamanla evrimleşmesi nedeniyle antik kayalardaki izotop imzalarının doğruluğu konusunda soru işaretleri bulunuyordu. Araştırma ekibi bu şüpheleri gidermek için sentetik biyoloji tekniklerini kullandı. Modern nitrojenaz enzimini tersine mühendislikle inceleyen ekip, evrim katmanlarını adeta bir soğan gibi soyarak milyarlarca yıl öncesine ait daha basit enzim versiyonlarına ulaştı.
Bu “diriltilen” antik enzimler yaşayan mikroplara entegre edildiğinde şaşırtıcı bir sonuçla karşılaşıldı: İzotop imzaları milyarlarca yıldır aynı kalmıştı.
Araştırmanın baş yazarı ve doktora adayı Holly Rucker, “Zaman içinde geriye gittiğimizde, bu antik nitrojenazların DNA dizilimlerinin modern olanlardan çok farklı olduğunu görüyoruz. Ancak bu yapısal farklılıklara rağmen, antik enzimlerin modern torunlarıyla aynı kimyayı gerçekleştirdiğini keşfettik” açıklamasında bulundu.
Mars ve Ötesinde Yaşam Arayışı
Elde edilen bulgular, Dünya’nın en eski kayalarındaki azot izlerinin gerçekten de erken yaşamın aktivitesini yansıttığını kanıtlıyor. Ancak çalışmanın etkileri gezegenimizle sınırlı değil. Nitrojenazın ve bıraktığı izotop imzasının çevresel değişimlere karşı ne kadar dirençli olduğunun anlaşılması, robotik veya insanlı uzay görevleri için yeni bir kapı aralıyor.
Prof. Dr. Kaçar, “Eğer Dünya ötesindeki yaşamı tanımak istiyorsak, kendimizi bugün bildiğimiz yaşam formlarıyla sınırlayamayız” diyor ve ekliyor:
“Azot izotopları gibi doğrulanmış biyolojik imzalar, gezegen keşifleri için bize güçlü bir araç sunuyor. Eğer Mars’ta veya diğer kayalık dünyalarda benzer sinyaller bulunursa, bu durum çok farklı koşullar altında yaşamı desteklemiş antik metabolizmalara işaret edebilir.”
Bu çalışma, bilim insanlarına kayıp biyolojik tarihleri okuma ve evrende yaşamın izlerini sürme konusunda güvenilir bir pusula sağlıyor.
Kaynakça: science.nasa.gov/science-research/planetary-science/astrobiology/resurrecting-ancient-enzymes-in-nasas-search-for-life-beyond-earth/
Haberi Derleyen: Hasan Ongan
