Demir Elementi, Dünyadaki Yaşamın Evrimi İçin Çok Önemli Olabilirdi !

Oksijen, dünyadaki yaşamın temel bir parçası. Yaklaşık 2,5 milyar yıl önce gezegenimizde, atmosferdeki oksijen artışının ardından, çok hücreli yaşam gelişmeye başladı.

Zamanlama tesadüfi değil tabii ki ama tüm övgüyü oksijen almamalı. Bazı bilim insanlarına göre, evrimsel gelişim için çok önemli olan başka bir element daha var ve adı da demir.

Gezegenimizin tarihinin her aşamasındaki yaşam için demirin mevcudiyeti üzerine yeni bir incelemede, Oxford Üniversitesi’nden Dünya bilimci Jon Wade ve ekibi,bu metaldeki değişimlerin, Dünya’daki evrimi yönlendirmeye yardımcı olduğunu öne sürüyor.

Günümüzde demir, neredeyse tüm yaşam için gerekli bir element. Hücrelerin oksijeni algılamasına, enerji üretmesine, DNA’yı kopyalamasına ve genleri ifade etmesine olanak sağlıyor ve gezegenimizde şu anda hayatta kalmak için bu metale ihtiyaç duymayan ve bilinen sadece iki organizma var.

Demir Savaşları

Dünyanın ilk günlerinde, özellikle manto ve kabukta yaygın, bol miktarda jeolojik demir vardı. Burada bulunan katı demir muhtemelen uzaydan gelen göktaşları tarafından getirildi ve bu malzeme antik okyanuslarda çözündüğünden, deniz ortamında da demir boldu.

Ancak Büyük Oksidasyon Olayını (GOE) takiben şartlar değişmeye başladı. Çözünür demir kıtlaştı ve hücreler arasında demir için rekabet arttı.

Dolayısıyla yaşam formları, hayatta kalmak için demir yakalama aparatını nasıl kullanacaklarını, ölü hücrelerden demiri nasıl geri dönüştüreceklerini, canlı hücrelerden demiri nasıl alacaklarını yada başka bir hücre içinde nasıl yaşayacaklarını bulmak zorundaydılar.

Bu yüzden ‘demir savaşları’ bazı bilim insanlarının çok hücreli evrimi tetiklediğine inandığı şey oldu.

“ Enfeksiyon, predasyon ve endosimbiyoz, demir alımının, mineral kaynaklarından değil de yaşam formlarından olduğu davranışlardır ve bu  üç davranışın her biri zamanla diğerine dönüşebilir – örneğin, başlangıçta sömürücü olan enfeksiyonlar, mutualist simbiyotik hale gelebilir.”

Modern ökaryotlarla veya çok hücreli organizmalarla karşılaştırıldığında, bakteriler ve Arkeler gibi eski tek hücreli yaşam biçimlerinin hayatta kalmak için daha çok demire ihtiyacı olduğu düşünülmektedir.

Bu, modern organizmaların, demirin çevredeki varlığı sürekli değiştiği için elementi milyonlarca yıl boyunca daha verimli kullanmayı öğrendiğini gösteriyor.

”Demir, Biyolojik Sistemlerdeki Üstünlüğünü Sürdürdü”

Bu yeni teoriye göre, Dünyadaki okyanuslar, atmosferik oksijendeki artış yüzünden sahip oldukları çözünür demirin çoğunu kaybetti. Su ve katı demir oksijen varlığında etkileşime girdiğinde, demir hızla oksitlenir ve bu da canlıların demiri kullanmasını zorlaştırır.

Elementi bu formda kullanabilmek için hücrelerin siderofor adı verilen küçük organik moleküller geliştirmesi gerekir. Bugün, neredeyse tüm bakteri, bitki ve mantarlar bu yapılara sahip, ancak milyarlarca yıl önce bu, yeni bir hayatta kalma formunu temsil ediyordu.

Sideroforlu yaşam formları, demir açısından zengin ama az sayıda olan jeolojik kaynakların yakınında toplanmaya başladığı için, araştırmacılar kalabalıklaşmanın kaçınılmaz olarak daha karmaşık hücre-hücre etkileşimlerine yol açtığını düşünüyorlar.

Örneğin, Yellowstone‘un termal su kaynaklarındaki arkeler, yalnızca demir oksit matlar üzerinde gelişebilir. Oysa modern ökaryotlar, kullanılabilir demir formları olduğu sürece bu jeolojik kaynakların dışında da yaşayabilir.

Yazarlar, “Biyolojik olarak kullanılabilir demirin tükenmesine, GOE sonrası yaşamın tepkisine ve daha sonraki çeşitlenmelere (ardışık kitlesel yok olma olaylarından geçişine) rağmen, demir, biyolojik sistemlerdeki üstünlüğünü sürdürmüştür.” diye yazıyor.

Eğer Gezegen Demir Açısından Yeterince Zenginse, En Basit Yaşam Formlarından Bazıları İçin Olası Bir Barınma Yeri Olabilir

“Muhtemelen bunun nedeni, demirin bir dizi biyokimyasal süreci mümkün veya verimli kılan eşsiz elektrokimyasal özelliklere sahip olmasıdır, öyle ki diğer elementler önemli bir dezavantaja neden olmadan proteinler içinde demirin yerini alamaz.”

Diğer elementlerin, demirin yerini alamaması, organizmaların GOE’yi takiben hayatta kalmak için rekabet etmek, hile yapmak ya da işbirliği yapmak zorunda olduğu anlamına gelir ve bu gelişmeler, zaman içinde genomlarda ve hücresel davranışlarda aşırı adaptasyonlara neden olmuş olabilir.

Yaklaşık 500 milyon yıl önce daha yeni Neoproterozoik Oksitlenme olayı meydana geldiğinde, bu değişiklikler daha da şiddetlenmiştir.

Karasal yaşamın başlangıcı demir bolluğundan başlamış olabilir ancak demir azaldığında, yaşam formları karmaşıklık içinde büyümeye başlar.

Atmosferik CO2’deki artışın besin zincirindeki demir eksikliğini artırabileceği göz önüne alındığında, araştırmacılar, yaşamın bu önemli elementin değişiklikleriyle nasıl başa çıktığı hakkında daha fazla bilgi sahibi olmamız gerektiğini söylüyor.

Ayrıca bulgular, mantoda demir oksidin de bulunabileceği Mars gibi diğer gezegenlerde yaşam potansiyelini ölçmenin olası bir yolu olduğunu gösteriyor.                                

Çeviren: Hilal YANIKEL

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Plüton’nun Atmosferi Yavaş Yavaş Kayboluyor

Dünyanın Manyetik Alanı 42 Bin Yıl Önce Tersine Döndü!

Dünyanın Manyetik Alanı 42 Bin Yıl Önce Tersine Döndü!