Büyüyen kimyasal bahçeler. Meteorlarda yaşamın yapı taşlarını arıyoruz. Satürn’ün bir ayında egzotik yaşama giden bir yol çiziyoruz.
Gezegenlerarası sondalar ve uzay teleskopları, Dünya’nın ötesinde yaşam arayışını yeni boyutlara taşıyor. Ancak Dünya üzerindeki laboratuvar çalışmaları da bir o kadar vazgeçilmezdir. Deneyciler yaşamın kimyasal kökenlerini çözmeye veya güneş sistemindeki diğer nesnelerden alınan örneklerde canlılarda ortak olan moleküllerin kanıtlarını yakalamaya çalışıyor.
Hatta bazıları Darwinci evrimi bir test tüpünde başlattı. Charles Darwin tarafından meşhur edilen doğal seçilim süreci, bu meşhur deneyde görüldü ve en azından teknik olarak NASA’nın geçerli yaşam tanımını karşılıyor gibi görünüyordu: “Darwinci evrime muktedir, kendi kendini idame ettirebilen bir kimyasal sistem.”
NASA bilim insanları, gezegenimizde yaşamın nasıl başladığını, başkalarında nasıl gelişebileceğini ve bunu güneş sistemimizde veya ötesindeki yıldızlarda tespit etmek için teknolojiyi nasıl kullanabileceğimizi anlamaya yönelik küresel bir çabanın parçası.
NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nın Kökenleri ve Yaşanabilirlik Laboratuvarı eşbaşkanı Laurie Barge, “Yaşamın kökeniyle ilgili çalışmam, jeokimyasal bir ortamdan organik kimyanın başlangıcına nasıl geçileceğine odaklanıyor” dedi. “İlk yaşamın hangi parçalarının ne zaman geldiğini bilmiyoruz. İlk önce ne geldi? Daha sonra ne geldi? Hücre ortaya çıkmadan önce mi, sonra mı oldu?”
Mavna, kimya bahçeleriyle tanınıyor; çevreyi, kimyayı ve hatta ilkel okyanusların tabanındaki hidrotermal menfezlerin elektrik yükünü simüle etmeye çalışan malzemelerle dolu şişeler. Tüm yaşamın kritik bir bileşeni olan metabolizmanın, yaklaşık 4 milyar yıl önce bu tür havalandırma deliklerinde nasıl faaliyete geçmiş olabileceğini araştırmak için tasarlandılar.
Bu, astrobiyologların nihai yaşama giden erken yollar olarak öne sürdüğü çeşitli senaryolardan yalnızca biri ve metabolizma yaşamın kendisi bile değil; yalnızca organik bileşikleri enerjiye dönüştürmenin bir yolu, her canlı için temel bir gereksinim. Süreç daha sonra fırsatçı, yeni başlayan yaşam formları tarafından tercih edilmiş olabilir, ancak bunun nasıl olabileceğini kimse bilmiyor.
Titan’ın yüzeyi o kadar derin dondurucuda ki su aslında kayadan oluşuyor. Ancak Ay’ın kalın bir atmosferi, gölleri, nehirleri ve yağışları var; Dünya dışında böyle bir sıvı döngüsüne sahip tek güneş sistemi gövdesi.
Göller ve nehirler metan ve etandan oluşur. Dünyadaki yaşamın su üzerinde olduğu gibi, bu sıvılar üzerinde de bir tür yaşam gelişebilir mi?
Laboratuvar çalışmaları bazı şaşırtıcı ipuçları sağladı. Titan’ın son derece düşük yüzey sıcaklıkları – eksi 290 Fahrenheit (eksi 179 Santigrat) – kimya için ısı enerjisinin elde edilmesini zorlaştırıyor. Titan’ın yüzeyinde kimyanın olası yollarını inceleyen Cornell Üniversitesi’nden astronomi profesörü Jonathan Lunine, kimyasal reaksiyonların çözücü olarak hareket etmesi için sıvıya ihtiyaç duyduğunu, ancak metan’ın zayıf bir madde olduğunu, etanın ise sadece çok az daha iyi olduğunu kanıtladığını söyledi.
Lunine, “Eğer bir şeyleri bir sıvı içinde çözemezseniz pek bir şey olmaz” dedi.
Ancak JPL’deki araştırmacıların yaptığı deneyler, en azından bazı koşullar altında, organik maddelerin bu sıvılardan yoğunlaşabileceğini gösterdi. Bir olasılık, kristal yapıların bu sıvılarından çökelmeyi içerir. Yapılar daha sonra benzer kristaller oluşturmak için şablon görevi görebilir, aslında kendilerini yeniden üretebilirler.
JPL’de laboratuvar çalışmaları grup sorumlusu olan Robert Hodyss, “Belki de bunun gibi şeyler gerçekçi bir şeye yol açabilir” dedi.
Laboratuvar çalışmasının fikir verici olduğunu ancak Titan’ın kendisinden çok daha fazla veriye ihtiyaç duyulacağını söyledi. Bunun NASA’dan gelmesi bekleniyor Yusufçuk Kendi başına bazı “laboratuar çalışmaları” yürütmek için Titan’ın yüzeyinde bir yerden diğerine uçacak çift quadcopter olan uzay aracı. Dragonfly’ın yedi yıllık bir yolculuğun ardından 2030’ların ortalarında dumanlı aya ulaşması bekleniyor.
Görevin baş araştırmacı yardımcısı NASA Goddard’dan Melissa Trainer, “Dragonfly misyonu bize tanıdık gelen prebiyotik moleküller arıyor” dedi. “Oraya vardığımızda, göreceli bolluklar ve onları bulduğumuz bağlam hakkında fikir edinmek için kimyasal envanterine bakıyoruz.”
Bu, araştırmacıların bulguları yorumlamasına ve belki de moleküllerin ve kimyanın yaşam potansiyeline işaret edip etmediğini belirlemesine olanak tanıyacak. “En iyi anlayışımızla, tanıdık olmasa bile bir tür biyokimyayla alakalı olabilecek bir gösterge görebiliriz” dedi.
Bununla birlikte, metan veya etan üzerinde gelişen egzotik yaşam formlarının kanıtlarını tespit etmek, bir şekilde Titan’ın yüzeyinde gelişmiş olsalar bile zor olabilir.
Trainer, “Bir kez ‘bilmediğimiz hayat’a girdiğinizde, orada pek çok açık soru var” dedi.
Ancak Titan’ın (Jüpiter’in ayı, Europa veya Satürn’ün Enceladus’u gibi) buzla kaplı bir yüzeyin altında sıvı su barındıran bir okyanus dünyası olması da muhtemeldir. Bu da başka bir olasılığı gündeme getiriyor: Yüzeyden gelen organik materyal ayın derinliklerine itiliyor, yüzey altı okyanusuyla temas ediyor ve daha yüksek sıcaklık ve basınçlar bulunarak yaşanabilir bir ortam oluşturabilecek şekillerde etkileşime giriyor.
Bilim adamları ayrıca yüzey etkilerinin organik maddeleri yüzeyden alttaki okyanusa sürükleyebileceğini öne sürdüler.
Veya Trainer, böyle bir etkinin veya hatta donmuş malzemenin volkanik patlamalarının (kriyovolkanlar), sıvı su ortamlarının bir süreliğine gelişmesine izin veren sıcak koşullar yaratabileceğini söyledi. Laboratuvar çalışmaları, biyokimyanın yapı taşları olabilecek karbon, hidrojen ve nitrojen içeren bileşiklerin bu koşullar altında yüzeyde birikebileceğini gösterdi.
Hayat Nasıl Başladı?
Bu tür bulgular önemli bilgiler sağlayabilirken, laboratuvardaki astrobiyoloji, egzotik veya başka türlü potansiyel olarak yaşanabilir koşulların yaratılmasıyla sınırlı değildir. Diğer deneyler yaşamın başlangıcına giden yolları araştırıyor.
Bunların en bilinenleri arasında Kaliforniya, La Jolla’daki Salk Enstitüsü’nde araştırma profesörü olan Gerald Joyce ve işbirlikçisi Tracey Lincoln vardı. RNA bazlı bir sistem yarattılar, sonra onu bir test tüpünde sürekli Darwinci evrime ikna ettiler. O dönemde Joyce’un doktora öğrencisi ve başyazar olan Lincoln, bulguyu 2009’da yayınladı.
Her ne kadar teknik olarak NASA’nın yaşam tanımına (Darwinci evrime uygun, kendi kendini idame ettirebilen bir kimyasal sistem) uysa da Joyce, kendi görüşüne göre bunun hâlâ gerçek bir yaşam formu olarak nitelendirilmediğini söylüyor.
Joyce, “‘Bu işe yaramaz’ diyen ilk kişi bendim” dedi. Kendi başına bırakıldığında sistemin, kırılgan ve düşük kapasiteli RNA molekülü ile başladığı yerden evrimleşmesi pek mümkün olmayacaktır.
“Ölmesi çok uzun sürmezdi” dedi. Kullanılan nispeten kısa RNA iplikçiklerinde “yeterli bilgi taşıma kapasitesi yoktu”.
Joyce’a göre, yaşamın bilgiyi kaydetme ve iletme sistemi, kendi içinde tamamen yeni süreçleri (örneğin vücut zırhı, hareket veya üreme stratejileri) geliştirecek yeterli bilgi kapasitesine sahip olmalıdır.
“Darwinci evrimi geçirme ‘yeteneğine’ sahip olmaktan daha fazlasından bahsediyoruz” dedi. “Darwinci evrime uğramak için geniş bir kapasiteye sahip olması gerekiyor (işin zorlaştığı nokta burası). Gelişmeye devam etmek için yeterli bilgiye ihtiyacınız var: duyu sistemleri, sinir sistemleri, fotosentez gibi şeyler. Yeni bir biyokimyasal fonksiyon icat etmeye yetecek kadar karmaşıklık varsa, bu benim işime yarar.”
Yine de sistemi, en erken yaşam formlarından bazılarına en azından geçici bir benzerlik taşıyor olabilir. Araştırmalar, DNA’nın hakim olduğu günümüzden önce bir “RNA” dünyasının oluşmuş olabileceğini öne sürüyor. Bilgi depolama kapasitesi çok daha düşük olan daha hassas bir molekül olmasına rağmen RNA, bildiğimiz yaşama doğru ilk adımları durdurarak atmış olabilir.
Joyce, “Biyolojinin ortaya çıkış şekline dayanan, RNA bazlı yaşamın DNA’dan önce geldiğine dair çok iyi ikinci dereceden kanıtlar var” dedi.
Geniş açıdan bakıldığında astrobiyolojideki ivmenin artıyor gibi göründüğünü söyledi. Yaşamın bileşenlerinin laboratuvar ortamında anlaşılmasındaki ilerlemeler, güneş sistemimizin çığır açıcı keşfi ve diğer yıldızların etrafındaki gezegenlerin daha derin gözlemlenmesiyle birleşmeye başlıyor.
“Çok heyecan verici şeyler oluyor” dedi. “Güneş dışı gezegenlere odaklanılıyor, ancak Mars’ta olup bitenler de inanılmaz; geziciler, bir helikopter ve bir örnek iade görevi yaklaşıyor. Bir sonraki hedef ise buzlu dış aylar olacak. Astrobiyolojide gerçekten eğlenceli bir dönem.”