Okyanusun Ölümcül Mavi Balçığında Yaşam Bulundu

Tuhaf mavi çamur, tuhaf hayatta kalanlar

Yakın zamanda gerçekleştirilen bir derin deniz seferinde bilim insanları, Mariana yay-önü bölgesindeki bir çamur volkanı kümesinden beş fitlik canlı mavi, serpantinit çamuru sediman karotu çıkardılar ve beklenmedik bir şeyle karşılaştılar: yaşama çok benzeyen kimyasal izler. Bu sinyaller bozulmamış genomlardan değil, hücre zarlarını oluşturan yağlar olan lipit moleküllerinden geliyor ve kaya, hidrojen ve çamaşır suyuna yakın alkaliliğe sahip bir dünyada kıt kanaat bir varlık sürdüren mikrop topluluklarına işaret ediyor.

Araştırma ekibi, bu lipit biyobelirteç sonuçlarını ve örneklerin jeolojik bağlamını bildiren, ortamı deniz tabanının altındaki kemosentetik, serpantinit ağırlıklı bir biyosfer olarak tanımlayan ayrıntılı bir çalışma yayımladı.

Bu "mavi balçık" nedir?

Bu balçık, dalma-batma ve alterasyon süreçleri sırasında deniz suyunun ultramafik magmatik kayaçlarla reaksiyona girmesiyle oluşan bir serpantinit çamuru formudur. Silis bakımından fakir, magnezyum bakımından zengin kayacın suyla reaksiyona girdiği yerlerde, ürünler arasında brusit ve çamura çarpıcı bir mavi-yeşil ton veren diğer mineraller bulunabilir. Bu birikintiler çamur volkanları aracılığıyla yukarı doğru itilir ve deniz tabanında yerel yüksek alkali sediman cepleri oluşturabilir.

Çıkarılan karottan yapılan analizler, çamurun gözenek sularının yaklaşık 12 civarında aşırı yüksek bir pH değerine ulaştığını ve çok düşük konsantrasyonlarda organik karbon ve besin maddesi içerdiğini gösteriyor; bu da burayı yaşam için bilinen en kimyasal olarak zorlu habitatlardan biri haline getiriyor. Bu tür koşullarda, hücre sayıları çok az olduğu ve genetik materyal bozulduğu için DNA tespiti için kullanılan geleneksel yöntemler genellikle başarısız olur; bu nedenle ekip, daha dayanıklı kimyasal fosillere yöneldi: zar lipitleri.

Bilim insanları DNA olmadan yaşamı nasıl kanıtlıyor?

Lipit biyobelirteçleri, hücre zarlarından türeyen ve diğer biyomoleküller çürüdükten uzun süre sonra bile tespit edilebilir kalan hidrokarbonlar ve modifiye edilmiş yağlardır. Farklı bakteri ve arke grupları karakteristik lipitler üretir; karbon izotop ölçümleri ve mineral bağlamıyla birleştirildiğinde, bu moleküller hangi metabolizmaların aktif olduğunu ve materyalin modern mi yoksa kalıntı mı olduğunu ortaya çıkarabilir. Bu çalışmada araştırmacılar, metan ve sülfat metabolize eden mikroplarla uyumlu lipit imzaları belirlediler; bu metabolizmalar serpantinit sistemlerinde mevcut olan kimyasal enerjiye bağlıdır.

En önemlisi, izotopik paternler ve moleküler korunma karma bir kayıt olduğunu düşündürüyor: bazı lipitler yaşayan veya yakın zamanda yaşamış popülasyonları yansıtırken, diğerleri jeolojik geçmişte aktif olan daha eski, fosilleşmiş toplulukları kaydediyor. Bu kombinasyon, çamur volkanlarının aşırı pH ve yetersiz organik besine rağmen aralıklı veya sürekli mikrobiyal aktiviteye ev sahipliği yapabileceği anlamına geliyor.

Örnekler nereden geldi ve neden önemliler?

Karotlar, okyanus kabuğunun başka bir levhanın altına itildiği tektonik olarak aktif bir bölge olan Mariana yay-önü bölgesini keşfeden bir araştırma gemisinin 2022 yılındaki seferi sırasında toplandı. Sefer sırasında daha önce haritalanmamış çamur volkanları keşfedildi ve daha sonra kara laboratuvarlarında yüksek hassasiyetli kütle spektrometrisi ve izotop teknikleri kullanılarak analiz edilen mavi çamur çıkarıldı. Ekip, bağımsız takiplere olanak sağlamak için ham verilerin çoğunu halka açık bir şekilde arşivledi.

Bu, deniz tabanındaki tuhaf bir renge duyulan meraktan öte neden önemli? Serpantinit ortamları hidrojen, metan ve güçlü bir indirgeyici kimya üretir; bu, güneş ışığına dayanmayan mikroplar için bir tür "kimyasal bedava yemek"tir. Benzer kaya-su reaksiyonları muhtemelen erken Dünya'da da meydana geldiği ve sıvı su ile ultramafik kayaçlara sahip diğer dünyalarda da meydana gelebileceği için, bu çamur volkanları ilksel habitatlar ve potansiyel astrobiyolojik sığınaklar için modern analoglar olarak görülüyor. Yeni biyobelirteç kanıtları, kemosentetik yaşamın bir zamanlar steril olduğu düşünülen yerlerde gelişebileceği veya en azından varlığını sürdürebileceği fikrini güçlendiriyor.

Bir canavar değil — ama yine de olağanüstü bir ekosistem

Materyali "ölümcül balçık" veya "uzaylı kütlesi" olarak adlandıran popüler tanımlamalar etkileyicidir ancak yanıltıcı olabilir: sedimanın kendisi kimyasal olarak uç noktadadır ancak kendi kendine çoğalan bir organizma değildir. Terim, halkın hayal gücünü cezbediyor ve bunun iyi bir nedeni var — mavi çamur görsel olarak dramatiktir ve keşif, yaşanabilirlik hakkındaki basit varsayımlara meydan okuyor — yine de bilimsel iddia kesindir: moleküler kalıntılar, yeni bir makroskobik 'balçık' yaratığını değil, serpantinleşmeye bağlı mikrobiyal metabolizmaları gösteriyor. Söz konusu mikroplar mikroskobik ve kemotropiktir; fotosentez yerine inorganik elektron donörlerini ve akseptörlerini kullanırlar.

Sonraki adımlar: mikrop yetiştirmek ve gizli bir biyosferi haritalamak

Daha geniş kapsamlı etkiler: karbon döngüsü ve yaşanabilirlik

Hayret verici tarafını korumak, abartıdan kaçınmak

Mavi serpantinit çamuru içindeki lipit biyobelirteçlerinin keşfi, jeoloji ve mikrobiyoloji sınırındaki dedektiflik işinin zarif bir örneğidir: bir biyobelirteç sınıfı tespit edilemeyecek kadar zayıf olduğunda, kimyasal olarak daha sağlam olan diğeri gizli yaşamı ortaya çıkarabilir. Bu aynı zamanda uç ortamların yaşamın dayanıklılığını ve potansiyel kökenlerini anlamak için birer laboratuvar olduğunu hatırlatıyor. Takip çalışmaları mikropları kültüre aldıkça, yerinde kimyayı ölçtükçe ve araştırmayı diğer yay-önü sistemlerine genişlettikçe, bu toplulukların ne kadar yaygın olduğu ve Dünya'nın derin biyosferi ile astrobiyoloji için ne anlama geldikleri konusunda daha net bir resim elde edeceğiz.

Şimdilik mesaj açık: okyanus hala beklentilere meydan okuyan ortamları saklıyor ve Mariana yay-önü bölgesindeki mavi balçık bir canavardan ziyade, sınırlarına kadar itilmiş yaşama açılan bir pencere.

James Lawson, Dark Matter'da araştırmacı bilim ve teknoloji muhabiridir. University College London'dan Bilim İletişimi alanında yüksek lisans ve Fizik alanında lisans derecesine sahiptir ve Birleşik Krallık'tan uzay, yapay zeka ve gelişmekte olan teknolojileri takip etmektedir.