NASA destekli bilim insanları, karmaşık yaşam için daha önce imkansız olduğu düşünülen aşırı sıcaklıklarda yaşayan bir organizma keşfetti. Yüksek sıcaklıklar gerekli hücre bileşenlerinin yıkımına yol açabilir; bu da hassas genetik bilgiyi çevreleyen bir çekirdek gibi karmaşık parçalara sahip hücreler için büyük bir sorundur.
Kaliforniya’daki Lassen Volkanik Milli Parkı’nın ısınmış sularında bir ekip, 145 Fahrenheit derece yani 63 santigrat derecede bölünerek üreyebilen bir amip gözlemledi. Bu durum bilinen tüm ökaryotlar için üst sıcaklık sınırında rekor kırdı. Ateş amibi olarak da adlandırılan Incendiamoeba cascadensis, 145 Fahrenheit derecenin üzerinde üremeyi durduruyor ancak 147 Fahrenheit dereceye yani 64 santigrat dereceye kadar besin aramak için hareket etmeye devam ediyor. Ökaryotlar için önceki 140 Fahrenheit derece yani 60 santigrat derece sınırı birkaç mantar ve kırmızı yosun türü tarafından belirlenmişti. Sonuçlar Salı günü Cell dergisinde yayımlandı.
Astrobiyologlar uzun süredir Dünya’daki yaşamın hayatta kalma sınırlarını, Mars gibi daha az elverişli koşullara sahip diğer dünyalarda organizmaların nasıl yaşayabileceğini belirlemek için inceliyor. Aşırı sıcaklık, pH düzeyi, radyasyon ve diğer çevresel koşullar gibi yaşanabilirliğin sınırlarında dayanabilen organizmalara ekstremofil deniyor. Bu organizmaları incelemek, yaşamın bilinen hali olarak neler yapabildiğini anlamaya yardımcı oluyor. Ekstremofiller ayrıca biyoteknolojide endüstriyel uygulamalardan tıbba kadar umut verici kullanımları olabilecek benzersiz proteinler üretiyor.
Önceki ekstremofil araştırmaları büyük ölçüde tek hücreli bakteriler ve arkelere odaklandı. Yeni çalışma, ökaryotların daha karmaşık hücrelerinin daha önce düşünüldüğünden daha dayanıklı olabileceğini gösteriyor ve bu durum bilim insanlarının evrende karmaşık yaşamın hayatta kalabileceği yerleri anlamasına yardımcı olabilir.
Complex life on Earth
Dünya’daki yaşam genel olarak prokaryotlar ve ökaryotlar olmak üzere iki kategoriye ayrılır. Prokaryotlar çekirdek veya tek hücreleri içinde zarla çevrili organel içermeyen tek hücreli organizmalardır. Bu da kaynar ısı, dondurucu soğuk, aşındırıcı asitlik veya zararlı radyasyon gibi uç noktalarda zarar görebilecek daha az hücresel ‘makineye’ sahip oldukları anlamına gelir.
Aşırı ısıda yaşayan organizmalara termofil denir. Gerçek ‘ısı seven’ bir termofil olabilmek için organizmanın 113 Fahrenheit derece yani 45 santigrat derecenin üzerinde çoğalabilmesi, hareket edebilmesi, beslenebilmesi ve hayatta kalabilmesi gerekir.
Prokaryotlar bakteriler ve arkeleleri içerir; arkeleler uç noktalarda hayatta kalma konusunda özellikle ustadır. Göreceli basitlikleri nedeniyle bilim insanları prokaryotların, gezegenimizin ortamının günümüzden çok daha yaşanmaz olduğu milyarlarca yıl önce Dünya’da ortaya çıkan ilk yaşam formları olduğuna inanır.
Ökaryotlar Dünya yaşam tarihi boyunca daha sonra evrimleşmiş olduğu düşünülen daha karmaşık organizmalardır. Bu organizmaların hücreleri içinde kırılgan genetik bilgiyi içeren ayrı bir hücre çekirdeği bulunur. Ökaryotlar ayrıca mitokondri ve endoplazmik retikulum gibi zarla çevrili organeller içerir. Bu organeller belirli işlevleri yerine getiren minik hücresel makineler gibidir. Ökaryotlar tek hücreli alglerden bitkiler ve insan gibi çok hücreli organizmalara kadar geniş bir yaşam yelpazesini kapsar.
Complexity in Extreme Heat
Yüksek sıcaklıklar, canlı hücrelerin işlev görmesi için ihtiyaç duyduğu proteinler ve diğer biyomoleküllerin bozulmasına yol açar. Isı ayrıca zarların parçalanmasına neden olarak hücreleri yok edebilir. Ökaryotlardaki organel zarlarının 144 Fahrenheit derece yani 62 santigrat derecenin üzerinde stabil kalamayacağı öne sürülmüştü. I. cascadensis’in keşfi bu varsayımı yanlış çıkardı.
“Kısmen ökaryotlar üzerindeki çalışmalar, zar stabilitesi hakkındaki varsayımlar nedeniyle sınırlı kalmış olabilir,” diyor Syracuse Üniversitesi’nde doktora öğrencisi ve çalışmanın baş yazarı Beryl Rappaport. “I. cascadensis’in keşfinin yüksek sıcaklık ökaryotları arayışını sürdürmesi için başkalarını teşvik etmesini umuyoruz.”
Ekip, I. cascadensis genomunu diziledi ve gen ifadesini birden fazla sıcaklıkta inceledi. Amibin DNA’yı stabilize etmeye ve parçalanmaya karşı korumaya yardımcı olan birçok gen buldular. Diğer genler organizmanın dış ortamı algılamasını sağlar. Yüksek sıcaklıklarda belirli genlerin ifadesi de arttı; bunlar arasında protein katlanmasını sürdürmeye yönelik olanlar da vardı.
“I. cascadensis’in yüksek sıcaklıklarda hayatta kalmasına yardımcı olabilecek birçok strateji ortaya çıkarabildik ve bu stratejilerden bazıları tüm yaşamdaki termofiller tarafından kullanılabilir,” diyor Rappaport. “Örneğin I. cascadensis’teki bazı proteinlerin yüksek pozitif yüzey yükü bulunması onların stabil kalmasına yardımcı olabilir. Bu protein yükleri termofilik bakteriler ve arkelelerde bulunanlarla benzer.”
Ekip ayrıca dünya çapındaki diğer çalışmalardan genetik bilgileri karşılaştırdı. Bu veri hazinesinde Yeni Zelanda ve Yellowstone Milli Parkı gibi jeotermal örneklerden benzer DNA parçaları buldular. Bu, I. cascadensis ile ilişkili ek termofilik amiblerin keşfedilmeyi bekleyen küresel ölçekte her yerde yaşıyor olabileceği anlamına geliyor.
Search for life beyond Earth
Dünya, yaşamla dolu olduğunu bildiğimiz tek gezegendir. Güneş Sistemi’nde veya ötesindeki diğer gezegenlerde yaşamın bilinen hali olarak hayatta kalabilmesi için organizmaların burada evde bulunanlardan çok farklı çevresel koşullarla başa çıkması gerekebilir.
“Ekstremofilleri incelemek, Dünya’da yaşamın bilinen hali olarak biyokimyasal ve fizyolojik sınırlamalarını daha iyi anlamamıza yardımcı olur,” diyor NASA Headquarters Washington’da Exobiyoloji program bilim insanı Alison Olcott. “Bu bilgi, yaşamın potansiyel olarak nerede bulunabileceği hakkındaki koşullar aralığını genişleterek NASA’nın yaşam arayışına rehberlik eder.”
Özellikle çalışma, karmaşık hücreli yaşamın Dünya’da ve ötesinde nerede ve nasıl sürebileceğine dair anlayışımızı artırıyor.
“Yüksek sıcaklık ortamlarında hayatta kalan ökaryotları bulmak, yaşamın nerede bulunabileceğine dair anlayışımızı genişletmekle kalmaz, aynı zamanda o yaşamın ne kadar karmaşık olabileceğine dair anlayışımızı da genişletir,” diyor Olcott.
Ancak araştırmacılar hayatta kalmanın daha büyük bir ekosistemin parçası olan birçok faktöre bağlı olduğunu da vurguluyor.
“I. cascadensis gibi karmaşık yaşamın başka bir gezegende hayatta kalması kesinlikle mümkün olabilir, ancak I. cascadensis’in mutlu olması için gereken tüm gereksinimlere sahip tek gezegen şu an için bildiğimiz kadarıyla Dünya’dır,” diyor Rappaport. “Sadece sıcaklık meselesi değil. Bir ortamın doğru asitlik, oksijen seviyesi, basınç, su ve yiyeceğe ihtiyacı var. I. cascadensis kendi başına hayatta kalamaz. Desteklenebilmesi için başka yaşama da ihtiyaç duyar.”
NASA’da astrobiyoloji hakkında daha fazla bilgi için ilgili sayfa ziyaret edilebilir.
