Farklı Yaşam Formları Düşünülenden Önce Evrimleşmiş Olabilir

Hayatın ne zaman başladığına dair geleneksel görüşe meydan okuyan yeni çalışmaya göre, en az 3,75 milyar yıl önce Dünya’da çeşitli mikrobiyal yaşam vardı.

Science Advances’te yayımlanan çalışma için araştırma ekibi, Kanada’nın Quebec kentinden 3,75 ila 4,28 milyar yaşında olduğu tahmin edilen yumruk büyüklüğünde bir kayayı analiz etti. Daha önceki bir Nature makalesinde ekip, kayada bakteriler tarafından yapılmış gibi görünen küçük lifler, boğumlar ve tüneller bulmuştu.

Ancak, bilim insanlarının tümü, eski yaşamın ilk işareti olarak yaygın kabul edilenden yaklaşık 300 milyon yıl öncesine dayanan bu yapıların biyolojik kökenli olduğu konusunda hemfikir değildi.

Şimdi ise kayanın kapsamlı bir analizinden sonra, ekip çok daha büyük ve daha karmaşık bir yapının (neredeyse bir santimetre uzunluğunda paralel dalları olan bir gövde) yanısıra, tüneller ve liflerin yanında yüzlerce çarpık küre veya elipsoid keşfetti.

(İlgili: Avustralya’da Dünya’dan Daha Yaşlı Göktaşı Bulundu)

Araştırmacılar, yapıların bir kısmının tesadüfi kimyasal reaksiyonlar yoluyla oluşmuş olabileceğine rağmen, paralel dallara sahip “ağaç benzeri” gövdenin büyük olasılıkla biyolojik kökenli olduğunu, çünkü şimdiye kadar tek başına kimyasal yolla oluşmuş hiçbir yapı bulunmadığını söylüyorlar.

Ekip ayrıca bakterilerin enerjilerini farklı şekillerde nasıl elde ettiğine dair kanıtlar da sağlıyor. Kayada, oksijen içermeyen bir fotosentez yoluyla demir, kükürt ve muhtemelen karbondioksit ve ışıkla yaşayan eski mikroplarla uyumlu mineralize kimyasal yan ürünler buldular. 

Araştırmacılara göre bu yeni bulgular, ilkel Dünya’da, potansiyel olarak gezegenin oluşmasından 300 milyon yıl kadar kısa bir süre sonra, çeşitli mikrobiyal yaşamın var olabileceğini öne sürüyor.

Başyazar UCL Yer Bilimleri, UCL Londra Nanoteknoloji Merkezi, Gezegen Bilimleri Merkezi ve Çin Yerbilimleri Üniversitesi’nden Dr. Dominic Papineau şunları söylüyor:

“Pek çok farklı kanıt hattını kullanan çalışmamız, 3,75 ila 4,28 milyar yıl önce Dünya’da bir dizi farklı bakteri türünün var olduğunu kuvvetle öneriyor. Bu, yaşamın Dünya’nın oluşmasından 300 milyon yıl kadar kısa bir süre sonra başlamış olabileceği anlamına geliyor. Jeolojik açıdan, bu fazla hızlıdır. Bu hız Güneş’in galaksi etrafında bir dönüşü kadar.”

“Bu bulguların dünya dışı yaşam olasılığı üzerine de çıkarımları var. Doğru koşullar verildiğinde yaşam nispeten hızlı ortaya çıkıyorsa, bu, yaşamın diğer gezegenlerde var olma şansını artırır.”

Bunu araştırmak için araştırmacılar, Dr. Papineau’nun 2008’de topladığı Quebec’teki Nuvvuagittuq Supracrustal Belt’ten (NSB) kayaları incelediler. Bir zamanlar deniz tabanı yığını olan NSB, Dünya’da bilinen en eski tortul kayaçlardan bazılarını içeriyor ve deniz tabanındaki çatlakların magma tarafından ısıtılan demir açısından zengin suların içinden geçtiği bir hidrotermal menfez sisteminin yakınında yer aldığı düşünülüyor. 

Araştırma ekibi, bir tür demir oksit veya pas olan hematitten yapılmış ve kuvarsla kaplanmış küçük fosil benzeri yapıları yakından gözlemlemek için kayayı kağıt kalınlığında (100 mikron) dilimlere ayırdı. Elmas kaplı bir testere ile kesilen bu kaya dilimleri, araştırmacıların kestiği önceki bölümlerden iki kat daha kalındı ve ekibin içlerinde daha büyük hematit yapıları görmesini sağladı.

Araştırmacılar yapıları ve bileşimleri daha yeni fosillerle ve günümüzde hidrotermal havalandırma sistemlerinin yakınında bulunan demir oksitleyici bakterilerle karşılaştırdılar. Örneğin Hawaii yakınlarındaki Loihi denizaltı yanardağının yanı sıra Kuzey Kutbu ve Hint okyanuslarındaki diğer havalandırma sistemlerine yakın, bükülen liflere, paralel dallı yapılara ve çarpık kürelere (düzensiz elipsoidler) günümüz eşdeğerlerini buldular.

Araştırma ekibi, çeşitli optik ve Raman mikroskopları (ışık saçılımını ölçen) altında kaya örneklerini analiz etmenin yanı sıra, iki yüksek çözünürlüklü görüntüleme tekniğinden binlerce görüntüyü işleyen bir süper bilgisayar kullanarak kayanın bölümlerini dijital olarak yeniden yarattı. İlk teknik, kayaların içindeki hematite bakmak için X-ışınlarını kullanan mikro-BT veya mikrotomografi idi. İkincisi, her dilim arasında bir görüntü alan entegre bir elektron mikroskobu ile çok küçük (200 nanometre kalınlığındaki) kaya dilimlerini sıyırıp geçen odaklanmış iyon ışınıydı.

Her iki teknik de farklı hedeflerin üç boyutlu modellerini oluşturmak için kullanılan görüntü yığınları üretti. Üç boyutlu modeller daha sonra araştırmacıların hematit liflerinin dalgalı ve bükülmüş olduğunu ve günümüzün demir yiyen mikroplarıyla paylaşılan özellikler olan organik karbon içerdiğini doğrulamasını sağladı. 

Ekip, analizlerinde hematit yapılarının, kayanın milyarlarca yıl boyunca sıkıştırılması ve ısıtılması (metamorfizma) yoluyla oluşturulamayacağı sonucuna vardı ve yapıların daha ince kuvarsda (metamorfizmadan daha az etkilenir) daha kaba kuvarstan (daha fazla metamorfizma geçirmiş olan) daha iyi korunmuş gibi göründüğüne dikkat çekti.

Araştırmacılar ayrıca fosil yüklü kayalardaki nadir toprak elementlerinin seviyelerine baktılar ve diğer eski kaya örnekleriyle aynı seviyelere sahip olduklarını buldular. Bu, deniz tabanı tortularının, bazılarının önerdiği gibi daha genç sahte sızıntılar olmadığını ve çevreleyen volkanik kayalar kadar eski olduğunu doğruladı. 

Bu keşiften önce, daha önce bildirilen en eski fosiller Batı Avustralya’da bulundu ve 3,46 milyar yaşındaydı, ancak bazı bilim insanları biyolojik kökenli olmadıklarını savunarak fosil statüsüne de itiraz ettiler.

University College London. 13 Nisan 2022.

Makale: Papineau, D., She, Z., Dodd, M. S., Iacoviello, F., Slack, J. F., Hauri, E., … & Little, C. T. (2022). Metabolically diverse primordial microbial communities in Earth’s oldest seafloor-hydrothermal jasper. Science Advances, 8(15), eabm2296.