Su olmadan yaşam oluşabilir mi?

Araştırmacılar Dünya’da canlılığın başlangıcını anlamaya çalışırken bir ikilemle karşılaşmaktadırlar: Su günümüzde bilinen tüm yaşam formlarının olmazsa olmaz bir çözücüsü (solvent) olmakla beraber, diğer yandan RNA gibi yaşamı başlatmış olması muhtemel nükleik asit polimerlerin zincir benzeri yapısının oluşmasını engelleyici bir faktördür. Bu durum, ilk etapta nükleik asitlerin nasıl oluşmuş olduğu sorusunu akla getirmektedir. Bu “su ikilemi”ni açıklığa kavuşturacak çözümlerden biri, yaşamın su haricinde başka bir yerde başlamış olabileceği ve ancak çok sonraları suyun varlığına adapte olmuş olabileceğidir.

Harvard Üniversitesinde araştırmacı olan Zachary Adam canlılığın su olmadan başlamış olma ihtimalinin heyecan verici olduğunu söylüyor. Zachary Adam ve meslektaşları; hidrojen, oksijen, karbon ve azottan oluşan ve berrak bir sıvı olan “formamit” adında, suya alternatif olabilecek bir aday üzerine çalışmaktalar. Formamit, suyun tersine, polimer tipi yapıları daha çok seviyor ve aynı zamanda nükleik asit oluşumu için gerekli olan nükleotit bazları, amino asitleri ve diğer basit bileşikleri oluşturan başka moleküllerle tepkimeye girebiliyor.

Fakat bu adayla ilgili öne çıkan bir sorun var: Formamit, Dünya üzerinde hiçbir yerde kendiliğinden göze çarpan miktarlarda bulunmamaktadır. İlaç ve böcek öldürücü yapımında çözücü madde olarak sanayide yaygın bir halde kullanılıyor olup laboratuvarlarda üretilmektedir.

Aslında formamit uzayda var olan bir maddedir. Bu durum araştırmacıları, onun Dünya’ya kuyruklu yıldızlarla veya meteorlarla taşınmış olabileceği fikrine yöneltmiştir. Diğer taraftan bu senaryonun, yaşamın öncü maddelerinin oluşumu için gerekli olan geniş yığınlar halindeki formamit rezevlerini üretmiş olması zor görünmektedir.

Ancak, Scientific Reports’ta yayımlanmış bir makalede Zachary Adam ve Keio Üniversitesinden ve Tokyo Teknoloji Enstitüsünden yardımcı yazar Masashi Aono önderliğindeki bir ekip formamidin radyasyon aracılığıyla erken dönem Dünya’nın bazı kuytu yerlerinde bolca üretilmiş olabileceğini gösterdiler.

Araştırmacılar deneylerinde, Dünya’nın erken koşullarında bulunan iki kimyasalı (hidrojen siyanürü ve metil siyanürü) gama ışınlarına maruz bıraktılar ve deney ürünlerinden biri olarak formamit ürettiler. Araştırmacılar deneylerinde gama ışınını ortaya çıkarmak için kobalt-60 kullanmış olsalar da, erken dönem Dünya üzerinde radyasyonun radyoaktif maden yataklarından (günümüzde yaygın olarak kumsallarda bulunur) veya uranyumun parçalandığı bölgelerden gelmiş olabileceğini öne sürmektedirler. Afrika’nın Gabon Cumhuriyeti’ndeki Oklo bölgesi, Dünya’nın jeolojik geçmişinde küçük miktarlarda uranyum yataklarına sahip olduğuna dair bir kanıt olarak günümüzde bilinen tek bölgedir. Fakat bu tip yataklar ancak yaşam başladıktan uzunca bir süre sonradır ki aktif hale gelmiştir.

Araştırmacıların hesaplamalarına göre buna benzer yataklar 4 milyar yıl önce var idiyse, tek bir yatak belli bir bölgede kuyruklu yıldızların ve meteorların getirebileceğinden 10^6 kat daha fazla formamit üretmiş olabilir. Sonuçlar, radyoaktif maden yataklarının, yüksek yoğunluklarda birikecek kadar yeterli formamit üretebileceğini gösteriyor. Bu formamit birikimleri, içlerinde ilk canlı organizmaların ortaya çıkışı için gerekli olan nükleik asitlerin oluşabileceği büyük formamit rezervlerini meydana getirmiş olabilir. Aono şöyle söylüyor:

Biyopolimerler ve metabolitler (ara ürünler) gibi yaşamın öncü yapı taşlarının Dünya’nın olası erken dönem ortamlarında nasıl oluşabildiği anlaşılabilirse, genellikle, hayatın nasıl başladığı probleminin de çözülebileceği düşünülür. Fakat bu görüş bizi memnun etmiyor. Yaşam, bir torba dolusu yapı taşı olarak değerlendirilmemelidir. Kimyasal tepkimelerden oluşan karmaşık bir ağ olarak anlaşılmalıdır.

Araştırmacılara göre radyasyon, redoks tepkimelerine veya basit ısıtma işlemine kıyasla, yaşamın başlangıcı için gerekli enerji kaynağı olarak eşsizdir. Zachary Adam bunu şöyle açıklıyor:

Radyasyon, size sadece bir dizi girdinin karşılığında bir ürün silsilesi vermekle kalmaz. Aynı zamanda, geniş çaplı bir tepkime ağı da başlatır.

Elbette araştırmacılar sadece neyin meydana gelmiş olabileceğini gösterdiler, neyin kesinlikle gerçekleştiğini değil. Yaşamın kökenine dair muhtemel senaryolar üzerinde durarak ve her bir senaryonun gerçekleşme ihtimalini inceleyerek kanıtların bizi nereye götürdüğüne bakmayı hedefliyorlar. Aono bu konuda şunları söylüyor:

Tam bir tepkimeler ağının; hücresel metabolik ağlar, popülasyon dinamikleri ve hatta ekolojik ilişkiler gibi farklı çaptaki karmaşık canlı sistemleri içerisinde karşılaşılan özellikleri sergileyip sergilemediğini anlamaya çalışıyoruz.