Bilim adamları, Science dergisinde milyarlarca yıl önce Dünya’nın nasıl olduğu ve hangi özelliklerin yaşamın oluşmasına yardımcı olduğu hakkındaki soruları yanıtlayan bir makale yayınladılar. Bu araştırma, yaşamın kökenini anlamak ve diğer gezegenlerde yaşam aramak için önemli bilgiler sağlıyor.
Yeni araştırma, yaşamın ortaya çıktığı düşünülürken Dünya’nın fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında ipuçları ortaya koyuyor. .
Yaklaşık dört milyar yıl önce, Dünya’da ilk yaşam belirtileri mikroplar şeklinde ortaya çıktı. Bilim adamları hala bu mikropların tam olarak ne zaman ve nasıl ortaya çıktıklarını belirlemeye çalışıyor olsalar da, yaşamın ortaya çıkışının, erken Dünya’nın kimyasal ve fiziksel özellikleriyle iç içe geçtiği açıktır.
“Yaşamın başlamış olabileceğinden şüphelenmek mantıklıdır. Rochester Üniversitesi’nde yer ve çevre bilimleri alanında doçent olan Dustin Trail, “gezegenimizin ilk kimyasal özellikleri farklı olsaydı farklı olurdu veya hiç olmazdı” diyor.
Ama Dünya nasıldı? yıllar önce ve hangi özellikler yaşamın oluşmasına yardımcı olmuş olabilir? 9 Şubat’ta Science dergisinde yayınlanan bir makalede, Trail ve Colorado Boulder Üniversitesi’nde araştırma görevlisi olan Thomas McCollom, öğrenme arayışındaki önemli bilgileri ortaya koyuyor. Araştırmanın yalnızca yaşamın kökenlerini keşfetmek için değil, aynı zamanda diğer gezegenlerde yaşam aramak için de önemli sonuçları var.
“Şu anda, insanoğlunun diğer gezegenlerde ve aylarda yaşam aradığı heyecan verici bir zamandayız. , diğer gezegen sistemlerinde olduğu gibi, “diyor Trail. “Fakat kendi gezegenimizde yaşamın nasıl -hatta ne zaman gerçekten- başladığını hala bilmiyoruz. Bizimki gibi araştırmalar, yaşamın ortaya çıkmasını desteklemiş olabilecek belirli koşulların ve kimyasal yolların belirlenmesine yardımcı olur; bu iş, gezegenimizin dışında yaşam arayışını belirgin bir şekilde etkileyecektir.”
Rochester Araştırmacı Dustin Trail, Dünya’nın içinden Dünya’nın yüzeyine giden yollar olarak işlev gören sıvıların daha doğru bilgisayar modellerini oluşturmak için deneyler ve zirkon kimyası kullandı. Modeller, araştırmacıların, yaklaşık dört milyar yıl önce, yaşam ilk ortaya çıktığında Dünya yüzeyine hangi metallerin -örneğin manganez (resimdeki)- taşınmış olabileceğini simüle etmelerine olanak tanıyor. Trail, “Araştırmamız, manganez gibi metallerin ‘katı’ Dünya ile Dünya yüzeyinde ortaya çıkan biyolojik sistemler arasında önemli bağlantılar işlevi görebileceğini gösteriyor” diyor.
Yaşamın ortaya çıkışında metallerin önemi{ 13}
Yaşam ve kökenleri üzerine yapılan araştırmalar tipik olarak genom bilimi, genlerin ve bunların işlevlerinin incelenmesi; proteomik, proteinlerin incelenmesi; ve metallerin hücresel işlevleri yerine getirmedeki önemli rolünü araştıran metalomik adı verilen yeni bir alan. Yaşam geliştikçe, belirli metallere olan ihtiyaç değişti, ancak Trail ve McCollom, milyarlarca yıl önce mikroplar ilk ortaya çıktığında hangi metallerin mevcut olabileceğini belirlemek istedi.
“Farklı kökenler için hipotezler önerildiğinde- Trail, “Yaşam senaryolarında, bilim adamları genel olarak tüm metallerin mevcut olduğunu varsaydılar çünkü Dünya tarihinin en eski zamanlarında sıvıların metal konsantrasyonları üzerinde jeolojik olarak güçlü kısıtlamalar sağlayan çalışmalar yoktu” diyor.
Bu eksikliği gidermek için, Trail ve McCollom, milyarlarca yıl önce litosferdeki (yerkabuğu ve üst mantoyu içeren Dünya’nın dış katmanı) sıvıların bileşimini ve özelliklerini inceledi. Bu litosferik sıvılar, kayaların ve minerallerin çözünmüş kısımlarını Dünya’nın iç kısmı ile mikrobiyal yaşamın oluşmuş olabileceği dış kısmındaki hidrotermal havuzlar arasında taşımak için kilit yollar. Araştırmacılar milyarlarca yıl önce var olan metalleri doğrudan ölçemeseler de, sıvıların özelliklerini belirleyerek, yaşamın olduğu dönemde Dünya’nın içi ve dışı arasında hangi metallerin ve metallerin konsantrasyonlarının taşınmış olabileceğini tahmin edebilirler. gezegende ortaya çıktı.
Milyar yıllık minerallerdeki ipuçları
Milyar yıllık kayalar ve mineraller genellikle Dünya’nın en erken tarihi hakkında tek doğrudan bilgi kaynağıdır. Bunun nedeni, kayaların ve minerallerin oluştukları andaki Dünya’nın bileşimi hakkındaki bilgileri hapsetmeleridir.
Araştırmacılar yüksek basınç, yüksek sıcaklık deneyleri yürüttüler ve bu sonuçları, sağlam bir yapı olan erken Dünya zirkonlarına uyguladılar. Milyarlarca yıl önce litosferik sıvıların oksijen basıncını, klor içeriğini ve sıcaklığını belirlemek için Batı Avustralya’daki alanlarda toplanan mineral türü. Daha sonra bu bilgileri bilgisayar modellerine girerler. Modeller, litosferik sıvıların özelliklerini simüle etmelerine ve ardından hangi metallerin sıvılardan geçerek Dünya yüzeyindeki hidrotermal havuzlara ulaşmış olabileceğini simüle etmelerine olanak sağladı.
Hayatın nasıl ortaya çıktığını anlama
{6 }Araştırmacılar, model simülasyonlarının gösterdiği şeye şaşırdılar. Örneğin, yaşamın kökeniyle ilgili birçok araştırmacı, bakırın kimyada yaşama yol açabilecek olası bir bileşen olduğunu düşünüyor. Ancak Trail ve McCollom, analizlerindeki kısıtlamalar altında bakırın bol miktarda bulunabileceğine dair kanıt bulamadılar.
Test yaptıkları ve yüksek konsantrasyonlarda bulunabilecek bir metal manganezdi. Yaşamın kökeni senaryolarında nadiren dikkate alınsa da, günümüzde manganez vücudun kemikleri oluşturmasına yardımcı olur ve karbonhidratlarla kolesterolü parçalayan enzimlere yardımcı olur.
“Araştırmamız, manganez gibi metallerin, insan vücudu ile kolesterol arasında önemli bağlantılar işlevi görebileceğini gösteriyor. Trail, “katı” Dünya ve Dünya yüzeyinde ortaya çıkan biyolojik sistemler” diyor.
Trail, araştırmanın, yaşamın kökenini inceleyen bilim adamlarının deneylerine ve modellerine daha somut veriler girmelerine yardımcı olacağını söylüyor.
{ 6}”Bu bilgiler göz önünde bulundurularak tasarlanan deneyler, yaşamın nasıl ortaya çıktığının daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır.”
Referans: “Dünyanın en eski hidrotermal sistemlerini besleyen nispeten oksitlenmiş sıvılar”, Dustin Trail ve Thomas M. McCollom, 9 Şubat 2023, Bilim.
DOI: 10.1126/science.adc8751