Yaşam için ne gerekir?

Kanca

Okyanusun dibinde, güneş ışığının hiç ulaşmadığı bir derinlikte, yerkabuğundaki çatlaklardan kaynar su fışkırıyor. Oradaki basınç o kadar yüksek ki su, yüz dereceyi aştığı hâlde kaynamıyor. Bir tencerede her mikrobu öldürecek bu sıcaklıkta, bazı tek hücreli canlılar yalnızca hayatta kalmakla kalmıyor, çoğalıyor da.

Dünya'da kaynar suda yaşayan canlılar var. Yaşamın sınırlarını her keşfettiğimizde, o sınırların sandığımızdan çok daha uzakta olduğunu görüyoruz. Peki başka dünyalarda yaşam ararken, gerçekten neyin peşinde olmalıyız?

Merkezi soru

Yaşamı tanımlamak için hangi özelliklere bakarız, bildiğimiz yaşam için hangi temel koşullar gerekir ve Dünya'daki en uç canlılar, başka dünyalarda yaşam arayışını nasıl etkiler?

Anlatım

Yaşam nedir?

Başka bir gezegende yaşam arayacaksak, önce ne aradığımızı bilmemiz gerekir. Bu, sanıldığından zor bir sorudur. Bir kristal büyür, ateş besin tüketir ve çoğalır, bir virüs kendini kopyalar ama tek başına hiçbir şey yapamaz. Canlıyı cansızdan ayıran çizgi nerede?

NASA'nın astrobiyoloji birimi, çalışmalarında şu tanımı kullanır: yaşam, Darwinci evrim geçirebilen, kendi kendini sürdüren kimyasal bir sistemdir. Bu tanımın iki parçası önemlidir. "Kendi kendini sürdüren", canlının çevresinden enerji ve madde alıp kendi yapısını koruyabilmesi demektir. "Darwinci evrim", kuşaktan kuşağa aktarılan bilginin küçük değişikliklere uğraması ve ortama en iyi uyanların daha çok çoğalması demektir.

Bu tanım bir laboratuvar kuralı değil, bir pusuladır. Gerçekten başka bir yaşam biçimiyle karşılaşırsak, belki onu da yeniden düşünmemiz gerekecek.

Bildiğimiz yaşamın üç temel ihtiyacı

Dünya'daki bütün canlılar, ne kadar farklı görünürse görünsün, aynı temel ihtiyaçları paylaşır.

Sıvı su bunların en önemlisidir. Su, hücrenin içindeki kimyasal tepkimelerin gerçekleştiği ortamdır; molekülleri çözer, taşır ve buluşturur. NASA'nın astrobiyoloji açıklamasına göre canlıların molekülleri, suyun getirdiği koşullara özel olarak uyum sağlamıştır. Önceki derslerde yaşanabilir bölgeyi ve buzlu uyduları sıvı su üzerinden tanımlamamızın nedeni budur.

Bir enerji kaynağı da gerekir. Bitkiler ve algler enerjiyi Güneş ışığından alır. Ama canlıların hepsi ışığa muhtaç değildir. Bazı mikroplar, kayalardan ve sıcak sulardan gelen kimyasalların tepkimesinden enerji kazanır. Okyanus tabanındaki sıcak su bacalarının çevresinde, güneş ışığı hiç görmeden yaşayan zengin topluluklar bu yolla beslenir. NASA'nın ifadesiyle Dünya'daki yaşam, kimyasal bir dengesizliği, yani tepkimeye girmeye hazır maddelerin bir arada bulunmasını, kendi süreçlerini yönlendirmek için kullanır.

Son olarak belirli kimyasal elementler gerekir. Canlıların yapısı büyük ölçüde altı elemente dayanır: karbon, hidrojen, azot, oksijen, fosfor ve kükürt. Bu altı element, baş harfleriyle CHNOPS diye anılır. Karbon, uzun zincirler ve halkalar kurabildiği için yaşam moleküllerinin iskeletini oluşturur. Ders 11.4'te göktaşlarında ve Bennu örneklerinde bu elementlerle kurulmuş molekülleri görmüştük.

Uç koşulların canlıları

Uzun süre yaşamın ancak ılıman koşullarda var olabileceği düşünüldü. Yirminci yüzyılın ikinci yarısında bu fikir yıkıldı. Aşırı koşullarda yaşayan canlılara ekstremofil (extremophile), yani "uç koşulları seven" denir.

1960'larda ABD'deki Yellowstone parkının sıcak su kaynaklarında, yetmiş derecenin üstünde yaşayan bakteriler bulundu. Daha sonra okyanus tabanındaki bacalarda çok daha sıcağa dayanan canlılar keşfedildi. Ken Takai ve arkadaşları 2008'de, derin deniz bacalarından alınan Methanopyrus kandleri adlı bir mikrobun, yüksek basınç altında 122 °C'de bile çoğalabildiğini gösterdi. Bu, bilinen en yüksek büyüme sıcaklıklarından biridir.

Sınırlar yalnızca sıcaklıkta değil. Bazı mikroplar asit kadar ekşi sularda, bazıları Ölü Deniz kadar tuzlu göllerde, bazıları buzulların içindeki tuzlu su ceplerinde, bazıları da yerin kilometrelerce altındaki kayaların çatlaklarında yaşar. Deinococcus radiodurans adlı bir bakteri, insanı öldürecek dozun kat kat üstündeki ışınıma dayanabilir.

Ekstremofillerin en sevimlisi belki de su ayılarıdır. Yarım milimetre boyundaki bu küçük hayvanlar, kuruyunca adeta durgun bir hâle geçer. K. Ingemar Jönsson ve arkadaşları 2008'de, 2007'de bir uyduyla alçak Dünya yörüngesine gönderilen su ayılarının uzay boşluğuna maruz kaldıktan sonra hayatta kalabildiğini, bir kısmının Güneş'in mor ötesi ışığına da dayandığını bildirdi.

Arayışa etkisi

Ekstremofiller, başka dünyalarda yaşam arayışının haritasını genişletti. Mars'ın toprağının altındaki tuzlu su izleri, Europa ve Enceladus'un buz altı okyanusları, belki Venüs'ün bulutlarının daha ılıman katmanları, artık tümüyle umutsuz yerler olarak görülmüyor. Enceladus'un fışkırmalarında bulunan hidrojen gibi kimyasal enerji kaynakları, Ders 10.5'te anlatıldığı üzere, tam da okyanus tabanındaki bacalarda yaşayan canlıların kullandığı türden.

Yine de dikkatli olmalıyız. Bu canlıların hepsi, sonunda sıvı suya ihtiyaç duyar. Uç koşullara dayanabilmek, o koşullarda ortaya çıkabilmekle aynı şey değildir. Bir canlının Mars benzeri bir ortamda birkaç gün dayanması, yaşamın orada başlayabileceğini göstermez.

Aslında…

Bildiğimiz yaşamın vazgeçemediği tek şey, bir biçimde sıvı sudur. Işık ve oksijen ise vazgeçilmez değildir.

Büyük resim

Astrobiyoloji, yaşamı kökeni, evrimi ve evrendeki dağılımı açısından inceleyen bilim dalıdır. Bu alan, biyoloji ile astronomiyi, kimya ile jeolojiyi bir araya getirir. Dünya'daki uç yaşam alanları, başka gezegenler için birer doğal laboratuvardır: Yellowstone'un sıcak kaynakları, Antarktika'nın kuru vadileri, derin deniz bacaları.

Ama bütün bu çalışmalar, tek bir örnek üzerine kurulu: Dünya'daki yaşam. Bütün canlılarımız ortak bir atadan geliyor ve aynı kimyayı kullanıyor. Başka bir yerde bağımsız olarak ortaya çıkmış tek bir canlı bulmak bile, yaşamın evrende ne kadar yaygın olduğu sorusuna ilk gerçek cevabı verebilir.

Özet

1. NASA'nın astrobiyoloji birimine göre yaşam, Darwinci evrim geçirebilen, kendi kendini sürdüren kimyasal bir sistemdir.
2. Bildiğimiz yaşamın üç temel ihtiyacı sıvı su, bir enerji kaynağı (ışık ya da kimyasal enerji) ve başta karbon olmak üzere CHNOPS diye anılan altı elementtir.
3. Ekstremofiller 122 °C'ye kadar sıcakta, asitte, tuzda, buzda ve kayaların derinliğinde yaşayabilir; su ayıları uzay boşluğuna bile dayanabilir; bu keşifler başka dünyalarda yaşam arayışının haritasını genişletti.

Görev

Quiz

1. NASA'nın astrobiyoloji birimi yaşamı nasıl tanımlar?
2. Bildiğimiz yaşamın üç temel ihtiyacı nedir?
3. CHNOPS nedir?
4. Ekstremofil ne demektir? Bir örnek ver.
5. Ekstremofillerin keşfi başka dünyalarda yaşam arayışını nasıl etkiledi?

Cevaplar

1. Darwinci evrim geçirebilen, kendi kendini sürdüren kimyasal bir sistem olarak.
2. Sıvı su, bir enerji kaynağı (güneş ışığı ya da kimyasal enerji) ve yaşamın yapısını oluşturan temel elementler.
3. Canlıların yapısının büyük ölçüde dayandığı altı elementin baş harfleri: karbon, hidrojen, azot, oksijen, fosfor ve kükürt.
4. Aşırı sıcaklık, asitlik, tuzluluk, soğuk ya da ışınım gibi uç koşullarda yaşayan canlı; örneğin 122 °C'de çoğalabilen Methanopyrus kandleri ya da uzay boşluğuna dayanabilen su ayıları.
5. Yaşamın ılıman koşullarla sınırlı olmadığını göstererek Mars'ın yeraltı, Europa ve Enceladus'un buz altı okyanusları gibi yerleri yaşam arayışı için umut verici adaylar hâline getirdi.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Başka bir gezegende yaşam varsa, ona gidip bakamayız; çoğu ışık yıllarca uzakta. Ama bir gezegenin havası, yıldız ışığı içinden geçerken ona kendi izlerini bırakır. Bu izleri okuyabilirsek, uzak bir dünyanın havasında hangi gazların bulunduğunu, hatta orada canlıların iz bırakıp bırakmadığını anlayabilir miyiz?