Mars Yüzeyinde Fotosentezin Mümkün Olduğu Gösterildi!

Mars yüzeyindeki mikro-oyuklarda özellikle fotosentezin mümkün olduğunu ilk kez göstermiş olduk.

Almanya - Berlin’deki Alman Uzay Merkezi’ne bağlı Gezegen Araştırma Enstitüsü’nde çalışan bilim insanı Jean-Pierre de Vera böyle diyor. Antarktika likeni, Dünya’da simüle edilen Mars koşullarında hayatta kalmanın ötesine geçip koşullara uyum sağlayabileceğini göstermiştir.

34 günlük deney sırasında -51 santigrat kadar düşük sıcaklıklarda hayatta kalma ve radyasyon bombardımanlarına dayanma becerisi bile kendi başına bir başarı gibi görünebilir. Fakat bir mantar ve yosun ortakyaşarlığı olan liken, bu kadar sert Mars koşullarında normal bir yaşam sürdürmeye fizyolojik olarak uyum sağlayabileceğini de kanıtladı, Mars toprağı veya kayalarındaki çatlaklar gibi “mikro-oyuklar” içinde radyasyona karşı siperde kalarak “korumalı” koşullar altında olmak şartıyla. De Vera şunları söyledi:

Daha önce Mars koşullarına uyum konusunda herhangi bir çalışma yapılmamıştı. Uyum sağlamanın araştırılması çok önemlidir, çünkü çevresiyle ilişki içindeki yaşamın etkileşimleri hakkında bize birçok bilgi sağlar.

Önceki Mars simülasyon deneyleri, verilen bir süre sonunda organizmaların sadece hayatta kalıp kalmadığını ölçmeye odaklanırdı. De Vera ile Alman ve ABD meslektaşlarından oluşan grubu, aksine, deney boyunca likenin aktivitelerini ölçtüler ve Journal Planetary and Space Science dergisinin Eylül 2013 sayısında ayrıntılarıyla yayınladılar. Likenin sadece uyku durumunda hayata tutunmaktan ziyade normal aktivitelerine devam edip etmediğini görmek istediler.

İki liken örnek grubu, yaklaşık düdüklü tencere büyüklüğündeki Mars simülasyon haznesinin içine yerleştirildi, hazne de yaklaşık gardırop büyüklüğündeki buzdolabının içine oturtuldu. Bu, araştırmacıların Mars koşullarıyla ilgili atmosferik kimya, basınç, sıcaklık, nem ve güneş radyasyonu gibi hemen hemen her şeyi simüle etmelerini sağladı, yalnızca Mars kütleçekimi ve galaktik radyasyonun ilave katkısı dışında her şeyi.

Mars haznesindeki liken örneklerinden biri Mars yüzeyinde görülebilecek şiddetli radyasyona maruz bırakıldı, ikinci örnek grubu ise “korumalı” koşullardaki yaşamı simüle etmek için yaklaşık 24 kez daha düşük radyasyon dozu aldı. Üçüncü bir liken örneği grubu haznenin dışında kontrol amacıyla tutuldu.

İki liken örnek grubu da Mars koşullarında bir ayı hayatta kalarak tamamladılar. Fakat yüzey radyasyon koşullarını simüle eden ksenon lambasından verilen ağır radyasyon dozu, korumasız örnek grubunun hayata tutunmaktan daha fazlasını yapmasını engelledi.

Sadece “korumalı” liken, güneş ışığını kendisi için kimyasal enerjiye çevirmek amacıyla fotosentezi kullanmak gibi normal aktivitelerine devam etti. Korumalı liken, başlangıçtaki “şok” sürecinden sonra, deneyin başından sonuna dek fotosentez aktivitelerini durmadan artıracak kadar iyi bir şekilde uyum sağlayarak çabucak toparladı. De Vera durumu şöyle açıkladı: “Mars yüzeyindeki mikro-oyuklarda özellikle fotosentezin mümkün olduğunu ilk kez göstermiş olduk.”

Deney için seçilen liken, P. klorofanum, Mars simülasyonu öncesinde de hayatta kalma şampiyonu olarak kendini kanıtlamıştı. Araştırmacılar liken örneklerini Antarktika’daki Kuzey Victoria Toprakları’nda bulunan kayalık Black Ridge’in tepesindeki evinden test için topladılar; Mars’taki birçok yerden farklı olmayan donmuş, kurak arazilerden.

Son Mars simülasyon deneyi, bir ay boyunca bütün gezegeni battaniye gibi örten Mars toz fırtınalarını simüle etmeye çalışmadı. Fakat de Vera likenin toz, kar veya buzla kaplı olsa da Dünya’da binlerce yıl dinlenme hâlinde hayatta kaldığına dikkat çekiyor.

Mars’ta hayatta kalabilecek tek Dünyalı, liken değildir. De Vera tarafından yürütülen diğer çalışmalar, metanojen olarak bilinen metan üretici bakterilerin de Mars’ta varlığını sürdürebileceğini göstermiştir. De Vera konuyla ilgili olarak şunu söyledi:

Araştırmanın yapıldığı süre boyunca Dünya’daki yaşamın Mars’ta yaşamak, yani metabolik olarak aktif olmak ve fizyolojik olarak uyum sağlamak üzere hayatta kalabileceğine dair önemli göstergeler elde edilmiştir.

Deney sonuçları, bir süredir Mars’ta yaşam kanıtları aramakta olan robotik çalışmalar için müthiş çıkarımlar sunmaktadır. Öncelikle böyle çalışmaların olası Mars yaşamını yüzey radyasyonuna karşı korumalı olan toprak altındaki veya kaya içlerindeki “mikro-oyuk” ortamında aramaya odaklamasını doğrulamaktadır. İkinci olarak da Mars yaşamının, tabii eğer Dünya’daki yaşama benziyorsa, bugüne kadar gerçekten hayatta kalabileceği düşüncesine umut vermektedir.

Likenin Mars koşullarına dikkat çekici uyumu, üçüncü ve eşit derecede önemli bir ders daha göstermekte, NASA ve diğer uzay kuruluşlarının sürekli yaptığı Dünya organizmalarının Mars’a kazara gitmemesi gerektiği uyarısını haklı çıkarmaktadır. İnsanların Mars’ı kolonize etmeye ve belki de bu süreç dâhilinde gezegenin arazi yapısını değiştirmeye karar verdiği o olası gün gelinceye kadar, gezegen koruma tedbirlerine devam etmek uygun gibi görünmektedir.

Günümüzde Mars yüzeyi bütün bir yıl boyunca kupkuru ve donmuş olduğundan, Dünya üzerinde tam anlamıyla Mars gibi olan bir alan içinde laboratuvar simülasyonu bulmak zordur. Fakat iki bölge, Antarktika’daki Yukarı Kuru Vadiler ile Şili’deki Atacama Çölü’nün aşırı kurak iç bölgeleri neredeyse benzerdir. Bu bölgeler, Dünya üzerinde yaşamın uç noktalarını veya Mars’taki yaşam olasılıklarını anlamak isteyen bilim insanlarının ilk gidecekleri yerdir.

Maryland, Baltimore’daki Johns Hopkins Üniversitesi’nde biyoloji doçenti olan Jocelyne DiRuggiero iki bölgeden alınan örnekler üzerinde çalışmaktadır. Bu iki uç çöl bölgesinde yaşayan mikrobik topluluklar arasındaki benzerlikler ve farklılıklarla ilgilenmektedir. İki yerde de çok az sıvı su vardır. Atacama’nın iç bölgelerinde iki yağış arasında yıllar geçebilir, ancak burada hava sıcaktır, bu nedenle yağış olduğunda çok kısa bir süre için kayda değer miktarda sıvı su bulunabilir.

Antarktika’daki Yukarı Kuru Vadileri’nden biri olan Üniversite Vadisi’nde sıvı su farklı bir şekilde mevcuttur. Üniversite Vadisi Atacama’dan daha düzenli yağış alır, fakat burası o kadar soğuktur ki yağış hep kar şeklindedir ve hep donmuş kalır.

Antarktika’daki Kuru Vadi, Dünya’nın su tesisatının nasıl şekillendiğini inceleyen bilim insanları için ideal bir yerdir; bugünkü arazi yapısı milyonlarca yıl önce aşınarak oluşmuştur ve o zamandan beri çok az artçı erozyona uğramıştır. Araştırmacılar, Dünya üzerinde milyonlarca yıl önce neyse bugün de aynı olduğu bilinen tek bölge olduğu için, Kuru Vadileri “kadim (eski) bölge” olarak isimlendirmişlerdir.

Johns Hopkins Üniversitesi jeologlarından Bruce Marsh, Kuru Vadileri 1993 yılında keşfetti. Marsh, yürüyerek gezebileceğiniz bir “müze” olarak tanımladığı bu yer hakkında şunları söylüyor:

Dünya’nın su tesisatının bu şekilde açıkta olduğu tek yerdir burası. 180 milyon yıl önce oluşan magmatik aktivitelerin geride bıraktığı katılaşmış lav tabakalarının üzerinde durabilirsiniz. Büyüleyici bir yer.

DiRuggiero şunları söylüyor:

Böyle bir yeri incelerken orada nelerin bulunduğunu, bu organizmaların neler yaptığını, hangi sınıfa girdiklerini, organizmaların metabolik olarak gerçekten aktif olup olmadıklarını ya da sadece bir rüzgârla geldikleri için mi orada bulunduklarını anlamaya çalışırız.

DiRuggiero’nun kullandığı esas araç DNA dizilimidir. Bir gramın onda biri veya ikisi kadar ağırlıkta (bir çay kaşığı kadar) toprak örnekleriyle çalışarak her örneğin içinde var olan her mikrobun DNA’sını çıkarır. Sonra bu DNA’yı dizilim tespiti için bir laboratuvara gönderir.

Örneklerinde çok fazla mikrop bulunmadığından örnek hazırlama işi zor bir işlemdir. Her bir gram toprak yaklaşık yüz ile bin adet mikrop içerir, ki bu oldukça düşük bir sayıdır. Sıradan bir toprağın aynı büyüklükte örneği, genellikle on milyon ile bir milyar organizma içerir.

DiRuggiero’nun çalıştığı örneklerin mikrop sayısı çok az olduğundan kirlenme ciddi bir problemdir. Örneklerinin içine deri hücresi veya saç düşmemesi için dikkatli olmak zorundadır. Üstlerine doğru hapşırmak veya öksürmek onları kirletebilir. Bu nedenle DiRuggiero işini dışarıdaki havayla teması önleyen özel bir körüklü örtünün altında yapmaktadır. Böyleyken bile sorun yaşamaktadır, çünkü örneklerinden DNA’yı çıkarmak için kullandığı silika filtrelerden bazıları, üreticisinden üzerinde mikrobik hücreler varken gelebilir.

DiRuggiero daha çok Atacama’dan gelen örneklerle çalışma fırsatı bulduğu hâlde, Üniversite Vadisi örneklerinin özellikle ilginç olduğunu söylüyor. Üniversite Vadisi hem Güney Kutbu’na çok yakın hem de deniz seviyesinden 1.600 metre (1 mil) yukarıda olduğundan buradaki zemin yazın bile donmuş durumdadır. Dünya üzerinde bu durumun yaşandığı çok az yer vardır. Buradaki toprağın Atacama toprağından yaklaşık 40 derece Celcius kadar daha soğuk olduğunu söylüyor DiRuggiero. Bu, yaklaşık 70 derece Fahrenheit ediyor.

Bu sıcaklık farklılığı, yaşanabilirlik açısında önemli bir fark oluşturur. Üniversite Vadisi toprağında Atacama toprağından daha çok mikrop vardır. DiRuggiero şunları söylüyor:

Şu anda tek parametre… ölçümlerimiz sonucunda Antarktika ve Atacama’daki organizma sayısının farklılığına yol açan tek parametre, sıcaklıktır. Her iki bölgede de topraklar çok kuru, topraklardaki organik miktarı çok düşük, makul miktarda tuz içeriyor. Esas farklılık sıcaklıktır. Şimdilik bunun ne anlama geldiğini tam olarak bilmiyoruz.

Mikropların sıcak bir çöldense donma derecesinin altındaki koşullarda daha mutlu olması tuhaf gelebilir. Kaliforniya, Moffett Field’da bulunan NASA Ames Araştırma Merkezi gezegen bilim insanlarından Chris McKay, e-postasında şunları belirtti:

Bu, insan deneyimine zıt düşüyor fakat mikroplar için mantıklı. Soğukta uyurlar, bu da iyi bir hayatta kalma mekanizmasıdır. Bu sonuç, Mars’ın soğuk çöllerinde yaşam olasılığı için iyiye işarettir.

McKay, NASA’nın finanse ettiği IceBite ekibinin sorumlusudur; ekip, ileri tarihli bir Mars misyonunda kullanılabilecek karot sondajının prototip testlerini gerçekleştiriyor. DiRuggiero’nun üzerinde çalıştığı Üniversite Vadisi örneklerini IceBite ekibi çıkardı.

Bu zamana kadar DiRuggiero, IceBite ekibinin 2009’da, Üniversite Vadisi’ndeki ilk yılında topladığı örneklerle çalışmıştı. DiRuggiero, 2010’un sonunda toplanan daha kapsamlı örneklerle çalışmaya başlamayı sabırsızlıkla bekliyor, örnekler hâlâ Antarktika’dan dönüş yolunda. DiRuggiero şunları söylüyor:

Üniversite Vadisi’ndeki kuru toprak tabakasının altı, buz-betonlaşmış taban diye adlandırdığımız aslında donmuş çamurdur. Ve bu çamur binlerce, binlerce yıldır donmuş hâldedir. Bu nedenle üzerinde çalıştığımız soru, mikroorganizmaların kullanabileceği suyun bulunup bulunmadığı ve kuru topraktaki mikrobik topluluklarla hemen altında yer alan bu buz-betonlaşmış tabandakiler arasında bir fark olup olmadığıdır.

DiRuggiero şöyle devam ediyor:

IceBite ekibinin geçen yıl topladığı iklim verilerine göre kuru toprakla donmuş çamur arasındaki yüzeyde yazın biraz erime olabileceğine dair kanıtlar var. En azından belli bir zaman süresince su olabilir ve en azından yılın kısa bir diliminde mikroplar aktif olarak büyüyüp metabolizma işlevlerini yerine getirebilirler.

Burada bahsedilen “erime”, toprağın sırılsıklam sulu veya çamurlu olması anlamında değildir veya sıcaklığın donma derecesinin üstüne çıkması demek değildir. Daha çok, toprağı oluşturan kum taneciklerinin arasında veya altındaki buzun içinde ince ince sıvı su tabakaları oluşması anlamındadır. Tabii bu, mikroplar için yeter de artar bile. Küçücük olduklarından çok fazla suya ihtiyaç duymazlar. McKay bu durumu şöyle açıkladı:

“-20 ᵒC’un (-4 ᵒF) üstündeki sıcaklıklarda, kum taneciklerinin arasında veya buzun içinde donmamış su tabakası vardır. Bu tabakalar, mikrobik yaşamı en azından -15 ᵒC’a (5 ᵒF) kadar destekleyebilir. Bugün Mars’ta taban buzu sıcaklıkları bu etkinin işe yaramasına yetemeyecek kadar düşüktür.”

Fakat Mars yalpalamaktadır. Bu aralar Mars, Dünya ekseninin eğikliğiyle aynı açıda eğiktir. Bununla birlikte beş milyon yıl önce Mars yaklaşık 45ᵒ açıyla eğikti ve her Mars yılının neredeyse yarısında (Mars yılının yarısı, yaklaşık bir Dünya yılına eşittir.) kutup bölgeleri sürekli güneş ışığı alıyordu. O zamanlar NASA’nın Phoenix uzay aracının 2008’de indiği bölge gibi “kutup bölgelerindeki taban buzu daha sıcak olabilirdi. -15 ᵒC ile -20 ᵒC aralığında olabileceğini tahmin ediyoruz. Yani sıvı su tabakalarının” geçmişte “olması muhtemeldi.”

O zaman şöyle bir soru sorabiliriz: Eğer geçmişte Mars’ın daha sıcak ve daha nemli olduğu zamanlarda yaşam vardıysa, dayanıklı birkaç mikrop derin bir uykuya dalıp her 10 veya 20 milyon yılda bir, taban -20 ᵒC civarına ısındığında uyanarak küçük bir gelişme gayreti gösterecek şekilde hayatta kalma stratejisi geliştirdi mi?

Bu sorunun cevabı, Mars’ın kutup bölgelerine yapılacak bir sonraki görev yolculuğunda, Phoenix’in yapabildiğinden daha derine ulaşılana kadar beklemek zorunda.