Açık Okyanuslarda Yaşamın Cansızlıktan Evrimi İçin Devasa Bir Adım!

Karmaşık çok hücreli yaşamın 541 milyon yıl öncesine kadar dayanan Prekambriyen Dönem'in sonlarına doğru ortaya çıkmasının, jeolojik kayıtların da gösterdiği gibi, oksijen oranlarındaki artıla ilgili olduğu düşünülüyordu. Ancak bu zamanda oksijenin neden arttığı gizemini koruyordu ve bunun nedeninin o zamanlarda oluşan "Kartopu Dünya", yani Dünya'nın başından geçen en uç düzeydeki iklimsel değişimler olduğu düşünülüyordu. Yeni bir araştırma, bu dönemlerde azotta meydana gelen değişimlerin bu gizemi çözebileceğini düşündürüyor.

Bristol Üniversitesinden Dr. Patricia Sanchez, Dünya üzerindeki karmaşık yaşamın gelişebilmesi için yeterli olacak miktarda oksijenin açık okyanuslarda oluşmasını sağlayan fotosentezi yapabilen siyanobakteriler arasındaki ilişkleri yeniden inşa etmek için genom verilerini kullandı. Bu siyanobakterilerin bazıları aynı zamanda atmosferdeki azot (nitrojen) gazını biyolojik olarak kullanılabilen azota çevirebiliyordu. Bu da, ekosistem içerisinde "nitrojen gübresi" konumunda olan azot döngüsünü mümkün kılıyordu.

Moleküler teknikleri kullanarak araştırmacılar bu türlerin jeolojik kayıtlarda ilk olarak 800 milyon yıl kadar ortaya çıktığını gösterdiler. Bristol'de bulunan Biyolojik ve Coğrafi Bilimler Okullarının Kraliyet Cemiyeti Dorothy Hodgkin Araştırma Üyesi Dr. Sanchez-Baracaldo şöyle diyor:

Oksijenik fotosentezin, yani mirkopların karbondioksiti suyu parçalayıp oksijen açığa çıkararak karbonhidratlara dönüştürdüğü fotosentez türünün ilk olarak tatlı su ortamlarında, 2.3 milyar yıl önce evrimleştiğini biliyorduk. Ancak 800 milyon yıl öncesine kadar bu oksijen arttırıcı siyanobakterilerin uçsuz bucaksız okyanusları (gezegenimizin 3'te 2'sini) kolonize etme imkanı yoktu. Bu sebeple biyolojik olarak kullanılabilen azot tarafından beslenerek oksijen (ve karbonhidratlı besinler) üretebilecek düzeylerde değillerdi. İşte bu nedenle de, yaşamın karmaşık organizmalara doğru bir sonraki adımını atabilmeleri 800 milyon yıl öncesinden daha önce mümkün değildir. Araştırmamız okyanuslardaki bu nitrojen gübresinin bu dönemlerde kullanılmasının [bağlanmasının] yaşamın Dünya'daki evrimi konusunda kilit bir nokta olduğunu gösteriyor.

E.A.: Tatlısularda evrimleşmeye başlayan siyanobakteriler, okyanuslarda ve atmosferde biriken azotu bağlamaya başlayarak okyanuslara yayılmaya başlamış olabilir. Bu yeni ve devasa yaşam alanı sayesinde kısa sürede tüm okyanusları doldurmuş olabilirler. Bu sayede, atmosferdeki oksijen oranlarını arttıracak aşırı sayıda fotosentetik bakteri okyanuslarda birikmiş olabilir.

Araştırmanın eş yazarlarından Prof. Dr. Andy Ridgwell ise şöyle diyor:

Azot bağlayıcıların açık okyanuslarda yayılmaya başlaması, tam küresel buzullanmalar ve hayvanların ortaya çıkmasından önceye denk geliyor. Her ne kadar daha fazla araştırma gerekiyor olsa da, bu evrimsel değişimler muhtemelen bu aşırı buzullanmanyla da ilgili ve hatta muhtemelen onun tetikleyicisidir. Çünkü bu zamandan sonra çökeltilere çok daha fazla karbon gömülmeye başladı.

E.A.: Canlıların sayısı ve çeşitliliği arttığı için, karbon döngüsüne katılan karbon miktarı da artıyor. Bu da, atmosferin gaz dengesini değiştirerek devasa buzullanma sürecini tetiklemiş olabilir.

Dr. Sanchez-Baracaldo sözlerini şöyle sonlandırıyor:

Son model genetik yöntemleri kullanarak yüz milyonlarca yıl önceki gizemleri aydınlatabilmek ve Dünya'daki yaşamın evriminin kilit noktalarını çözebilmek son derece heyecan verici. Yakın yıllarda genom verileri yaşamın kökenleriyle ilgili hikayeleri yeniden yazabilmemizi sağladı. Giderek artan bir netlik ve isabetlilikle... Mikroorganizmaların gezegenimizi yaşanabilir kılmaya nasıl katkı sağladığına yönelik algımıza katkı sağlayabiliyor olmak benim için bir ayrıcalıktır.