Büyük soda gölleri yaşamın beşiği miydi?

Özet: Yaşamın yeterli fosfora ihtiyacı vardır. Ancak bu element sadece günümüzde değil, yaşamın ortaya çıktığı dönemde de kıttı. Peki dört milyar yıl önce yaşamın ortaya çıkması için yeterli fosfor neredeydi? Yaşamın kökeni araştırmacılarından oluşan bir ekibin bir cevabı var.

Ayrıntılı Açıklama

Azot ve karbon ile birlikte fosfor, Dünya'daki yaşam için temel bir elementtir. Genetik bilginin iletilmesine ve depolanmasına hizmet eden DNA ve RNA gibi moleküllerin ve hücrelerin enerji üretmek için ihtiyaç duyduğu ATP'nin (adenozin trifosfat) merkezi bir bileşenidir.

Fosfor yaşamın kökeninde de kilit bir rol oynamış olabilir. Yaşamdan önce gelen biyokimyasal süreçlerin başlaması için belirli koşullara ihtiyaç vardır. Bunlardan biri de yeterli fosforun varlığıdır. Fosforun mevcudiyeti organizmaların büyümesini ve faaliyetlerini düzenler. Ancak nitrojen veya karbonun aksine fosfor Dünya yüzeyinde nispeten nadir bulunur - bu durum yaşamın var olduğu dönemde de bugün de böyleydi.

Fosforun nadir bulunması ve elde edilmesinin bu kadar zor olmasına rağmen canlı organizmalar tarafından yüksek talep görmesi, bilim insanlarının uzun zamandır yaşamın nasıl ortaya çıkabildiğini merak etmesine neden olmuştur.

Bu soruyu yanıtlamak için laboratuvarda yaptıkları deneyler, prebiyotik kimyanın çok yüksek konsantrasyonlarda fosfor gerektirdiğini gösterdi - suda doğal olarak bulunandan yaklaşık 10.000 kat daha fazla fosfor. Bu da milyarlarca yıl önce Dünya'da suda bu kadar yüksek konsantrasyonlarda fosforun nasıl ve nerede oluştuğu sorusunu gündeme getiriyor.

Yer bilimci Craig Walton'ın yeni bir cevabı var: doğal akışa sahip olmayan büyük soda gölleri, bir noktada içlerinde yaşam başlasa (ve sürekli fosfor tüketse) bile fosfor konsantrasyonlarını yeterince uzun bir süre koruyabilir. Çalışmanın sonuçları Science Advances dergisinde yayınlandı.

Bu tür göller sadece buharlaşma yoluyla su kaybeder. Bu da fosforun nehirler ve akarsular yoluyla yıkanmak yerine suda kaldığı anlamına gelir. Sonuç olarak, bu soda göllerinde çok yüksek konsantrasyonlarda fosfor birikebilir.

2020 gibi erken bir tarihte Washington Üniversitesi'nden araştırmacılar soda göllerinin yaşamın beşiği olabileceğini öne sürmüşlerdi. Walton şimdi bunu daha da ileri götürdü. Araştırmacı, ETH Zürih'in Yaşamın Kökeni ve Yaygınlığı Merkezi'ndeki (COPL) Nomis bursunun bir parçası olarak yaşamın kökenine ilişkin soruları jeokimyasal bir perspektiften inceliyor.

Her soda gölü uygun değildir; Walton küçük olanları hariç tutuyor. "İçlerinde yaşam gelişir gelişmez, fosfor kaynakları yenilenenden daha hızlı tükenecektir. Bu da hem kimyasal reaksiyonları hem de gelişen yaşamı durduracaktır" diyor Walton. Öte yandan, büyük soda göllerinde fosfor konsantrasyonları hem temel kimyasal reaksiyonları hem de yaşamı uzun vadede sürdürecek kadar yüksektir. Bu yüksek konsantrasyonlar, fosfor içeren yüksek hacimli nehir suyu girişiyle elde edilirken, su sadece buharlaşma yoluyla gölü terk etmektedir. Fosfor kolayca buharlaşmadığı için geride kalır ve gölde birikir.

Bu tür büyük soda göllerine bir örnek Kaliforniya'daki Mono Gölü'dür. Zürih Gölü'nün yaklaşık iki katı büyüklüğündedir. Mono Gölü'nde fosfor konsantrasyonu sürekli yüksek kalarak çok çeşitli organizmaların gelişmesine olanak sağlar. Bu çok önemlidir çünkü küçük göllerde fosfor yeni miktarlar oluşamadan tükenir. Bu nedenle Mono Gölü'ndeki fosfor yüksek bir konsantrasyonda tutulmaktadır, bu da fosfor içeriği çok hızlı bir şekilde düşmeden düzenli olarak çok fazla fosforun aktığı anlamına gelmektedir.

Bu nedenle Walton ve ekibi, Dünya'nın erken tarihinde sürekli yüksek fosfor kaynağına sahip olan büyük soda göllerinin yaşamın kökeni için ideal bir ortam olduğunu düşünüyor. Araştırmacılar, Charles Darwin'in şüphelendiği gibi yaşamın küçük havuzlardan ziyade bu tür büyük su kütlelerinde ortaya çıkmış olma ihtimalinin daha yüksek olduğunu varsayıyor.

Dolayısıyla yaşamın kökeni, jeolojik ortamları ve fosfor dengesi nedeniyle prebiyotik kimya için ideal koşulları sağlayan büyük soda göllerinin özel ortamıyla yakından bağlantılı olabilir. Walton, "Bu yeni teori, Dünya'da yaşamın kökeni bulmacasının bir başka parçasının daha çözülmesine yardımcı oluyor" diyor.

Kaynak: ETH Zurich