Kaynar Sudan Tuz Göllerine: Yaşamın Sınırlarını Zorlayan Canlılar

Yaşamın belirli bir sıcaklık aralığına, tatlı suya ve bol oksijene ihtiyaç duyduğunu düşünürüz. Oysa dünyada kaynar noktaya yakın kaplıcalarda, doymuş tuz göllerinde, buzun içinde, asit derelerinde ve okyanus tabanındaki karanlık bacalarda yaşayan canlılar var. Bunlara aşırı koşul sevenler anlamında ekstremofil deniyor. Bulundukları yerler bizim için ölümcül; onlar için ise sıradan bir ev. Bu canlılar, yaşamın sınırlarının sandığımızdan çok daha geniş olduğunu gösteriyor.

Kaynar suda yaşayanlar

Sıcak su kaynaklarında ve okyanus tabanındaki hidrotermal bacalarda, suyun sıcaklığı yer yer kaynama noktasını aşar. Yüksek basınç suyun kaynamasını geciktirir ve bu ortamlarda yaşayan mikroorganizmalar bu sıcaklıklarda çoğalabilir.

Bunu mümkün kılan şey, proteinlerinin ve hücre zarlarının farklı yapıda olmasıdır. Protein zincirleri daha sıkı katlanır, bağlar daha dirençlidir ve zar bileşimi yüksek sıcaklıkta bile akışkanlığını korur. Bu canlılardan elde edilen ısıya dayanıklı enzimler, laboratuvarlarda kullanılan birçok yöntemin temelini oluşturur; yani aşırı bir ortam, doğrudan teknolojiye dönüşmüş bir kaynaktır.

Buzun içinde geçen yıllar

Kutup bölgelerinde ve yüksek dağ buzullarında, buzun içindeki minik sıvı su kanallarında yaşayan mikroorganizmalar bulunur. Bu kanallar, buzun tamamen katı olmadığı, tuz oranı yüksek ince cepler barındırdığı anlamına gelir.

Soğuğa uyum sağlayan canlılarda donmayı engelleyen proteinler bulunur. Bu proteinler buz kristallerinin büyümesini engeller ve hücrenin parçalanmasını önler. Aynı ilke bazı balıklarda ve böceklerde de görülür; canlı donmaz, çünkü kristal büyüyemez.

Tuzun her şeyi kuruttuğu yerler

Doymuş tuz göllerinde suyun canlı hücreden dışarı çekilme eğilimi çok yüksektir. Sıradan bir hücre bu ortamda hızla su kaybeder ve büzülür. Buna rağmen bu göllerde yoğun mikroorganizma toplulukları yaşar.

Çözüm, hücre içindeki tuz ve çözünen madde oranını dışarıya yakın tutmaktır. Böylece su kaybı durur. Bazı türler hücre içine tuz doldururken, bazıları tuza dokunmayıp özel koruyucu moleküller biriktirir. Tuz göllerinin zaman zaman pembeye dönmesi, bu canlıların ürettiği renk maddelerinden kaynaklanır.

Susuzluk da bir aşırı koşuldur

Aşırı ortamların en yaygın olanı aslında kuraklıktır. Suyun neredeyse hiç bulunmadığı arazilerde canlılar suyu havadan toplamayı, besinden üretmeyi ve kaybını en aza indirmeyi öğrenmiştir. Bu çözümlerin ayrıntılarını merak edenler çölde su bulmanın şaşırtıcı yollarına bakabilir.

Kuraklığın uç noktasında bazı canlılar tamamen kurumayı göze alır. Su kaybedip metabolizmasını durduran, yağmurla birlikte saatler içinde canlanan yosunlar ve bazı küçük canlılar bilinir. Bu durumda yaşam durmaz, askıya alınır.

Asit derelerinde yaşam

Bazı maden sahalarında ve volkanik bölgelerde sular son derece asidiktir. Metal iyonları bakımından da zengin olan bu sular çoğu canlı için zehirlidir.

Buralarda yaşayan mikroorganizmalar, hücre içini nötre yakın tutmayı başarır. Zarları asidin içeri sızmasını engelleyecek yapıdadır ve içeri giren hidrojen iyonlarını sürekli dışarı pompalarlar. Bazı türler bu asitli ortamı kendileri üretir; metal bileşiklerini işlerken açığa çıkan maddeler suyu daha da asidik hâle getirir.

Güneşsiz besin zinciri

Okyanus tabanındaki sıcak bacaların çevresinde, güneş ışığına hiç ulaşmayan zengin canlı toplulukları bulunur. Buradaki besin zinciri fotosentezle değil, bacadan çıkan kimyasal bileşiklerin işlenmesiyle beslenir.

Zincirin başındaki mikroorganizmalar bu bileşiklerden enerji üretir; onlarla beslenen ya da onları vücudunda barındıran daha büyük canlılar zinciri tamamlar. Bazı tüp solucanlarının sindirim sistemi neredeyse yoktur; ihtiyacı olan besini içinde taşıdığı mikroorganizmalardan alır. Bu keşif, yaşamın güneşe bağımlı olmadığını gösteren en önemli bulgulardan biri sayılır.

Basınç altında ve oksijensiz

Okyanusun en derin noktalarında basınç, yüzeydekinin yüzlerce katıdır. Bu koşulda hücre zarları ve proteinler normal biçimini koruyamaz. Derin deniz canlılarında zar bileşimi ve protein yapısı, basınca dayanacak biçimde farklıdır.

Oksijensiz ortamlar da yaşam için engel değildir. Bazı canlılar solunum için oksijen yerine kükürt ya da demir bileşiklerini kullanır. Yeryüzünün derinliklerinde, kaya çatlaklarındaki suda yaşayan topluluklar bunun en dikkat çekici örnekleridir; yüzeyle bağlantıları neredeyse tamamen kopmuştur.

Sınırları belirleyen tek şey: su

Bütün bu örneklere bakıldığında ortak bir kısıt görülür. Sıcaklık, tuz, asit ve basınç şaşırtıcı ölçüde esneyebilir; ancak sıvı hâlde suyun bulunması neredeyse her durumda gereklidir. Su, hem tepkimelerin gerçekleştiği ortam hem de moleküllerin taşınma yoludur.

Bu yüzden yaşam aranırken önce suyun izi sürülür. Bir ortamın "yaşanamaz" sayılması için sıcak, soğuk ya da tuzlu olması yetmez; suyun sıvı hâlde bulunamıyor olması gerekir.

Uzay araştırmalarına etkisi

Ekstremofillerin keşfi, başka gök cisimlerinde yaşam arayışının çerçevesini değiştirdi. Buz kabuğunun altında sıvı okyanus barındırdığı düşünülen uyduların ilgi görmesinin nedeni budur.

Aynı bulgular, uzay araçlarının sterilizasyonunu da zorunlu kılar. Dünyadan taşınan bir mikroorganizmanın başka bir gök cisminde tutunma ihtimali, ekstremofiller sayesinde artık ciddiye alınıyor. Yani bu canlılar hem nerede arayacağımızı hem de neye dikkat etmemiz gerektiğini değiştirdi.

Yaşamın esnekliği

Kaynar sudan buzun içine, doymuş tuzdan asit deresine kadar uzanan bu liste, yaşamın belirli bir konfor aralığına mahkûm olmadığını gösteriyor. Koşullar zorlaştıkça çözümler farklılaşıyor ama temel ilke aynı kalıyor: sıvı su, enerji kaynağı ve moleküllerin yapısını koruyabilmek. Gerisini doğa, milyonlarca yıllık denemeyle hallediyor.