Dünya donduğunda, hayat nerede barındırdı? MIT bilim adamları, bir sığınağın gezegenin buzlu yüzeyini noktalayan erimiş buz havuzları olabileceğini söylüyor.
İçinde görünen bir çalışmada Doğa iletişimi, Araştırmacılar, 635 milyon ila 720 milyon yıl önce, “Kartopu Dünya” olarak bilinen dönemlerde, gezegenin büyük bir kısmının buzla kaplandığı zaman, bazı eski hücresel atalarımızın erimesi havuzlarında bir şeyler bekleyebileceğini bildirdi.
Bilim adamları, nihayetinde bugün gördüğümüz çeşitli çok hücreli yaşama dönüşen karmaşık hücresel yaşam formlarının – sığ su havuzlarında yaşayarak küresel donmadan kurtulabileceğini buldular. Bu küçük, sulu vahalar ekvatoral bölgelerde bulunan nispeten sığ buz tabakalarının üzerine devam etmiş olabilir. Orada, buz yüzeyi aşağıdan koyu renkli toz ve enkaz biriktirebilir, bu da havuzlara erimesi yeteneğini arttırır. 0 derece santigrat dereceye kadar uzanan sıcaklıklarda, ortaya çıkan eriyik su havuzları, erken karmaşık yaşamın belirli biçimleri için yaşanabilir ortamlar olarak hizmet edebilirdi.
Ekip, günümüz erimesi havuzlarının analizine dayanarak sonuçlarını çizdi. Bugün Antarktika’da, buz tabakalarının kenarları boyunca küçük erimiş buz havuzları bulunabilir. Bu kutup buz tabakaları boyunca koşullar, kartopu dünyası sırasında ekvatorun yakınındaki buz tabakaları boyunca var olana benzer.
Araştırmacılar, Robert Falcon Scott’ın 1903 seferi üyeleri tarafından ilk olarak “Dirty Ice” olarak tanımlanan bir alanda McMurdo Ice Rafında bulunan çeşitli eriyik su havuzlarından örnekleri analiz ettiler. MIT araştırmacıları her havuzda ökaryotik yaşamın açık imzalarını keşfettiler. Ökaryot toplulukları göletten gölete değişiyordu ve ortam boyunca şaşırtıcı bir yaşam çeşitliliğini ortaya koydu. Ekip ayrıca tuzluluğun bir göletin ev sahipliği yapabileceği yaşamda kilit bir rol oynadığını buldu: Daha acı veya tuzlu olan göletler, daha taze suları olan göletlerden farklı olan daha benzer ökaryotik topluluklara sahipti.
MIT’in Dünya, Atmosferik ve Gezegensel Bilimler Departmanı (EAPS) bölümünde lisansüstü öğrencisi baş yazar Fatima Husain, “Eriyik su havuzlarının erken ökaryotların bu gezegen çapında buzullaşma olayları sırasında korunabileceği yerler için geçerli adaylar olduğunu gösterdik” diyor. “Bu bize bu tür ortamlarda çeşitliliğin mevcut ve mümkün olduğunu gösteriyor. Bu gerçekten hayatın esnekliğinin bir hikayesi.”
Çalışmanın MIT ortak yazarları arasında Schlumberger Jeobiyoloji Roger Summons Profesörü ve eski doktora sonrası Thomas Evans, Cardiff Üniversitesi Jasmin Millar, Londra’daki Doğal Tarih Müzesi’nde Anne Jungblut ve Yeni Zelanda’daki Waikato Üniversitesi Ian Hawes yer alıyor.
Polar dalma
Snowball Earth, gezegenin bittiği Dünya tarihinde zaman dilimleri için konuşma dilidir. Genellikle, jeologların 635 ila 720 milyon yıl önce zaman olarak adlandırdığı kriyojen dönemi boyunca gerçekleşen iki milyonlarca yıllık buzullaşma olayına referans olarak kullanılır. Dünyanın daha sert bir kartopu veya daha yumuşak bir “slushball” olup olmadığı hala tartışmaya hazır. Ancak bilim adamları bir şeyden emin: Gezegenin çoğu, ortalama küresel sıcaklıkların eksi 50 santigrat derecesi ile derin bir donmaya daldı. Soru: Hayat nasıl ve nerede hayatta kaldı?
Husain, “Dünyadaki karmaşık yaşamın temellerini anlamakla ilgileniyoruz. Fosil kayıtlarında kriyojenlerden önce ve sonra ökaryotlar için kanıtlar görüyoruz, ancak büyük ölçüde nerede yaşadıklarına dair doğrudan kanıtlardan yoksun.” Diyor. “Bu gizemin büyük kısmı, hayatın hayatta kaldığını biliyoruz. Sadece nasıl ve nerede anlamaya çalışıyoruz.”
Açık okyanusun belirli yamaları (bu tür ortamlar varsa), derin deniz hidrotermal delikleri ve buz tabakaları altında ve çevresinde organizmaların korunabileceği yerler için bir dizi fikir vardır. Meltwater havuzları göz önüne alındığında, Husain ve meslektaşları, yüzey buzu eriyenlerinin o zamanlar erken ökaryotik yaşamı destekleyebileceği hipotezini takip ettiler.
Husain, “Yaşamın kriyogeni sırasında hayatta kalabileceği ve korunmuş olabileceği birçok hipotez var, ancak hepsine mükemmel analoglarımız yok.” “Buz üstü eriyik su havuzları bugün dünyada meydana gelir ve erişilebilir ve bize bu ortamlarda yaşayan ökaryotlara gerçekten odaklanma fırsatı veriyor.”
Küçük Gölet, Büyük Hayat
Araştırmacılar yeni çalışmaları için Antarktika’daki eriyen su havuzlarından alınan örnekleri analiz ettiler. 2018’de Yeni Zelanda’dan çağrılar ve meslektaşları, Doğu Antarktika’daki McMurdo buz rafının bir bölgesine gitti ve her biri sadece birkaç metre derinliğinde ve birkaç metre genişliğinde küçük eritilmiş buz göletlerine ev sahipliği yaptı. Orada, koyu renkli tortuları ve deniz organizmalarını yakalayan işlemde su, deniz tabanına kadar donuyor. Yüzeyden rüzgarla çalışan buz kaybı, bu tuzağa düşmüş kalıntıları zamanla yüzeye getiren, güneşin sıcaklığını emer, buzun erimesine neden olurken, enkazsız buz gelen güneş ışığını yansıtır, bu da sığ eriyik su havuzlarının oluşmasına neden olur.
Her havuzun tabanı, yapışkan hücresel toplulukların katmanlarını oluşturmak için yıllarca inşa edilmiş mikrop paspasları ile kaplıdır.
Husain, “Bu paspaslar birkaç santimetre kalınlığında, renkli olabilir ve çok açık bir şekilde katmanlı olabilirler.”
Bu mikrobiyal paspaslar, hücre çekirdeği veya diğer organellerden yoksun olan siyanobakteriler, prokaryotik, tek hücreli fotosentetik organizmalardan oluşur. Bu antik mikropların eriyik su havuzları da dahil olmak üzere dünyadaki en sert ortamlarda hayatta kaldığı bilinse de, araştırmacılar, bir hücre çekirdeği ve diğer membran bağlı organelleri geliştiren karmaşık organizmaların da benzer şekilde zorlayıcı koşulları hava alıp alamayacağını bilmek istediler. Bu sorunun cevaplanması bir mikroskoptan daha fazlasını alacaktır, çünkü mikrobiyal paspaslar arasında bulunan mikroskobik ökaryotların tanımlayıcı özellikleri göz ile ayırt edilemeyecek kadar incedir.
Ökaryotları karakterize etmek için ekip, her ikisi de değişen spesifiklik derecelerine sahip organizmaları tanımlamak için kullanılabilen ribozomal ribonükleik asit (rRNA) adı verilen spesifik lipitler için paspasları analiz etti. Bu iki bağımsız analiz seti, belirli ökaryotik gruplar için tamamlayıcı parmak izleri sağladı. Ekibin lipit araştırmasının bir parçası olarak, mikrobiyal paspaslar arasında belirli alg, protist ve mikroskobik hayvan türleriyle yakından ilişkili birçok sterol ve rRNA geni buldular. Araştırmacılar, göletten havuza lipitlerin ve rRNA genlerinin türlerini ve nispi bolluğunu değerlendirebildiler ve havuzların ökaryotik yaşamın şaşırtıcı bir çeşitliliğine ev sahipliği yaptığını buldular.
“İki gölet birbirine benzemedi,” diyor Husain. “Tekrarlayan karakter dökümleri var, ama farklı bolluklarda bulunuyorlar. Ve incelenen tüm göletlerdeki tüm büyük gruplardan çeşitli ökaryotlar birikintileri bulduk. Bu ökaryotlar, karayolu toprağından hayatta kalan ökaryotların soyundan gelenlerdir. Karmaşık yaşamın çoğalması – biz de dahil – daha sonra. “
Bu araştırma kısmen NASA Exobiyoloji Programı, Simons Yaşamın Kökenleri İşbirliği ve MIT-New Zealand’dan bir MISTI hibesi tarafından desteklenmiştir.
News
