NASA Araştırması Erken Yaşamın Nadir Metallere Bağlı Olduğunu Gösteriyor

NASA tarafından finanse edilen bilim insanları, 3 milyar yıl önce Dünya üzerindeki yaşamın, o zamanlar çevrede inanılmaz derecede az bulunan metal molibdene bağlı olduğunu keşfettiler. Çalışma, şu tarihte yayınlandı: Doğa İletişimi Salı günü gerçekleşen olay, molibdenin gezegenimizin tarihinde bu kadar eski bir tarihteki antik yaşam tarafından kullanıldığını gösteren ilk olay oldu.

Bugün Dünya'da molibden, hücrelerdeki hayati biyokimyasal reaksiyonların hızlanmasına yardımcı oluyor. Metal, organizmalarda birçok önemli biyolojik reaksiyonu yönlendiren temel enzimlerin bir bileşenidir. Bu sadece bireysel organizmalar için değil aynı zamanda nitrojen döngüsü gibi tüm gezegenimizi etkileyen biyojeokimyasal döngüler için de önemlidir. Molibden olmasaydı, bu önemli reaksiyonlar doğada hâlâ gerçekleşebilirdi ancak bunlar yaşamı sürdürmek için çok yavaş olurdu.

Wisconsin-Madison Üniversitesi Kaçar Laboratuvarı başkanı ve araştırmanın kıdemli yazarı Betül Kaçar, "Molibden, önemli karbon, nitrojen ve kükürt reaksiyonlarını yürüten enzimlerin katalitik merkezinde yer alıyor" dedi. Kaçar önde İLHAM PERİSİUW-Madison'da Astrobiyoloji Araştırmaları için NASA Disiplinlerarası Konsorsiyumu (ICAR).

Kaçar, "Hayatın molibden kullanmaya ne zaman başladığını sormak, aslında en önemli metabolik stratejilerden bazılarının ne zaman mümkün hale geldiğini sormaktır" dedi.

Molibden artık çevrede nispeten yaygın ve onun kıtlığı artık yaşam için bir sorun değil. Ancak durum her zaman böyle değildi.

Jeolojik kanıtlar, milyarlarca yıl önce Dünya'nın okyanuslarında yalnızca eser miktarda molibden bulunduğunu gösteriyor. Mikroorganizmaların fotosentezi kullanmaya başladığı dönemde seviyeler arttı ve bu da sonunda atmosferik oksijen miktarında çarpıcı bir artışa yol açtı (yaklaşık 2,45 milyar yıl önce). Bu, Büyük Oksidasyon Olayı olarak bilinir ve yaşamın evrimi üzerinde derin bir etkiye sahiptir. Önceki bir NASA çalışmak Hatta bu dönemde çevrede molibdenin yükselişinin karmaşık yaşamın evrimi için gerekli olabileceğini öne sürdü.

Peki yaşam molibdeni ilk kez ne zaman kullanmaya başladı? Antik Dünya'da bu metallerin az bulunması nedeniyle astrobiyologlar, yaşamın hayati reaksiyonları hızlandırmak için diğer metalleri kullanarak başlayıp başlayamayacağını merak ettiler. Örneğin tungsten, hücrelerde de benzer şekilde davranır ve günümüzde ekstrem ortamlarda yaşayan bazı organizmalar tarafından kullanılmaktadır. Bilim insanları daha önce yaşamın ilk olarak tungsten kullanmış olabileceğini ve daha uygun hale geldiğinde molibden kullanacak şekilde evrimleştiğini öne sürmüştü. Yeni çalışma bunun mutlaka böyle olmadığını gösteriyor.

Ekip, molibdenin zaman içindeki yaygınlığına ilişkin mevcut verileri topladı ve metalin hayat ağacının dalları boyunca kullanım tarihini yeniden oluşturdu. Molibden az olmasına rağmen, Dünya'daki eski mikropların onu kullanmanın bir yolunu hâlâ bulduğunu buldular. Aynı şey metal tungstenin kullanımı için de geçerlidir.

Kaçar, "Çalışmamız hem molibden hem de tungsten kullanan enzim sistemlerinin Arkean köklerine sahip olduğunu gösteriyor, bu da erken yaşamın basit bir "önce tungsten, sonra molibden" hikayesini takip etmek yerine muhtemelen her iki metalle de çalıştığını gösteriyor" dedi. Molibden kullanımının, tahmin edilen birçok modelden çok daha eski olduğunu, moleküler tarihlendirmenin molibden kullanımını Eoarchean'dan Mesoarchean'a, kabaca 3,7-3,1 milyar yıl öncesine, Büyük Oksidasyon Olayı'ndan çok önceye yerleştirdiğini ileri sürüyoruz."

MUSE ICAR'dan önceki çalışma, yayınlandı 2024 yılında, erken yaşamın okyanusların derinliklerinde molibden ve diğer kıt metal kaynaklarını bulmuş olabileceği belirli nişler tespit edildi. Deniz tabanındaki hidrotermal menfezler demir, çinko, bakır, nikel, manganez, vanadyum, molibden, kobalt ve tungsten gibi eser metalleri sağlar.

Kaçar, "Arkean deniz suyu genel olarak az miktarda çözünmüş molibden barındırıyor olsa bile, hidrotermal menfezler gibi lokalize sistemler yine de kullanılabilir miktarlarda molibden ve diğer metalleri sağlayabilirdi" dedi.

Yeni çalışma, diğer yararlı metallerin çeşitliliği arasında bile molibdenin bir şekilde metal katalizör olarak yaşamın ilk tercihlerinden biri olduğunu gösteriyor.

Kaçar, "Molibden "seçilmeye" değer olabilir çünkü çok çeşitli substratlarda ve redoks koşullarında katalize olanak tanıyor" dedi. "Başka bir deyişle, kıtlık molibdeni önemsiz kılmıyordu; katalitik avantajları, onu edinme ve kullanma yollarını geliştirmeye değer kılabilirdi."

Çalışma, yaşamın çevredeki elementleri az da olsa kullanmanın bir yolunu nasıl bulabileceğini gösteriyor ve bize Dünya'nın ötesinde yaşam arayışında henüz hesaba katmadığımız olasılıklara hazırlıklı olmamız gerektiğini hatırlatıyor.

Evrende yaşam aramak, günümüz Dünya'sına benzeyen koşulların bir kontrol listesini oluşturmakla ilgili değildir. Gezegenimizin tarihini ve yaşamın evrimini incelemek, astrobiyologların Dünya'nın bugün olduğundan çok farklı bir gezegen olduğu zaman dilimlerini görmesine olanak tanır. Bu şekilde, evrende bildiğimiz şekliyle yaşama elverişli olabilecek gezegenlerin genişliğini daha iyi anlıyoruz.

Kaçar, "NASA ICAR'ımız, Dünya üzerindeki biyo-temel elementlerin evrimsel tarihini haritalandırmanın, diğer dünyalardaki yaşamın neler kullanabileceğini tahmin etmemize yardımcı olabileceğini ve farklı abiyotik envanterlerin farklı biyolojik element seçimlerine yol açabileceğini gösteriyor" dedi. "Yaşam tespiti metale duyarlı, redoksa duyarlı ve evrime duyarlı olmalıdır. Sadece 'Şu anki Dünya benzeri yaşamı' değil, farklı bir oksijenlenme geçmişi ve metal bulunabilirliği geçmişi olan bir gezegende anlamlı olabilecek biyokimyasal stratejileri de aramalıyız."

NASA'daki astrobiyoloji hakkında daha fazla bilgi için şu adresi ziyaret edin:

https://science.nasa.gov/astrobiology

-son-

Karen Fox / Molly Wasser
Genel merkez, Washington
202-358-1600
[email protected] / [email protected]