Otokataliz çalışmaları, bildiğimiz karbonlu formların ötesindeki yaşam potansiyeline dair daha net bir resim sunmaktadır. Son araştırmalar, inorganik otokatalitik döngülerin varlığını vurgulayarak abiyotik ortamlarda yaşam formları olasılığını ortaya koymuştur. Bu gelişmeler astrobiyolojinin kapsamını genişletmekte ve dünya dışı yaşam arayışımızda yaşam kriterlerini yeniden düşünmemizi gerektirmektedir.
Çalışmaların çokluğu göz önüne alındığında, yaşamın kökenini ve gezegenimizin ötesindeki potansiyel varlığını anlama arayışı, çağdaş bilimsel araştırmanın merkezi bir konusudur. Sadece bir spekülasyon çalışması olmaktan çok uzak olan bu konu, biyoloji, kimya ve astrobiyoloji alanlarındaki temel bilgilerimize meydan okumaktadır.
Bu bağlamda, nihai maddenin katalizör görevi gördüğü bir reaksiyon mekanizması olan otokatalizin incelenmesi, inorganik ve abiyotik ortamlarda yaşamın ortaya çıkmasını sağlayabilecek mekanizmalara ilişkin yeni bir bakış açısı sunmaktadır. Wisconsin-Madison Üniversitesi'ndeki bilim insanlarının son araştırması, karbon temelli olmayan dünya dışı yaşam formlarını göz önünde bulundurarak araştırma yelpazesini genişletiyor ve bu olasılığı araştırıyor. Sonuçlar Journal of the American Chemical Society dergisinde yayımlandı.
Kimyasal Çeşitlilik ve Yaşamın Kökeni
NASA desteğiyle çalışan astrobiyolog, UW-Madison'da Bakteriyoloji Profesörü ve çalışmanın başyazarı Betül Kaçar bir basın açıklamasında şunları söylemektedir "Yaşamın kökeni yoktan başlayan bir süreçtir. Ancak bu sadece bir kez gerçekleşemez. Yaşam, kimyaya ve kendi kendini kopyalayan reaksiyonların bir modelini oluşturabilecek koşullara bağlıdır."
Aynı reaksiyonun tekrar tekrar gerçekleşmesini teşvik eden moleküller üreten kimyasal reaksiyonlara otokatalitik reaksiyonlar denir. Aynı zamanda Kaçar laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Zhen Peng ve çalışma arkadaşları, periyodik tablonun her grup ve serisinden atomları içeren ve sürekli otokataliz potansiyeline sahip 270 molekül kombinasyonu derledi.
Bu döngüler özellikle dikkat çekicidir çünkü Dünya'daki bilinen yaşam formlarının aksine, esas olarak karbon bazlı olan organik moleküllere bağlı değildirler. Kaçar buna dikkat çekiyor: "Bu tür reaksiyonların çok nadir olduğu düşünülüyordu. Biz bunun aslında nadir olmaktan çok uzak olduğunu gösteriyoruz. Sadece doğru yere bakmanız gerekiyor".
Araştırmacılar orantılılık tepkimeleri olarak adlandırılan tepkimelere odaklandılar. Bu reaksiyonlarda, farklı sayıda elektrona (veya reaktif durumlara) sahip aynı elementi içeren iki bileşik, elementin orijinal reaktif durumların ortasında yer aldığı yeni bir bileşik oluşturmak üzere birleşir.
Çalışmanın eş yazarı Zach Adam, otokatalitik olması için reaksiyonun sonucunun da reaksiyonun kendini yeniden üretmesi için hammadde sağlaması gerektiğini, bu nedenle sonucun yeni bir girdi haline geldiğini açıklıyor. Orantılılık reaksiyonları, ilgili moleküllerin bazılarının birden fazla kopyasıyla sonuçlanır ve otokatalizdeki sonraki adımlar için malzeme sağlar. Adam, "Bir döngü her gerçekleştirildiğinde, en az bir ek çıktı üretilir, bu da reaksiyonu hızlandırır ve daha da hızlı hale getirir" diye ekliyor.
Yaşam Belirtileri Arayışı İçin Çıkarımlar
İnorganik otokatalitik döngülerin keşfi, Evren'de yaşamın olası varlığına yeni bir ışık tutmuştur. Bu gelişme, bilinmeyen ve inorganik formlardaki yaşamın, Dünya'dan kökten farklı olan ve şimdiye kadar misafirperver olmadığı düşünülenler de dahil olmak üzere çok sayıda dünya dışı ortamda mevcut olabileceğini göstermektedir.
Güneş sistemimizdeki ve ötesindeki gezegenler ve doğal uydular, birçoğu Dünya'da deneyimlediklerimize kıyasla aşırı olan çeşitli çevresel koşullar sunmaktadır. Bu koşullar arasında aşırı sıcaklıklar, yüksek veya düşük basınçlar, yoğun veya hiç olmayan atmosferler ve çeşitli kimyasal bileşimler yer almaktadır. Bildiğimiz karbon bazlı yaşam formları bu tür ortamlarda hayatta kalamazdı. Bununla birlikte, inorganik otokatalitik döngülerin varlığı, inorganik yaşam formlarının teorik olarak bu aşırı ortamlarda ortaya çıkabileceğini ve gelişebileceğini göstermektedir.
Dolayısıyla bu ihtimal bizi dünya dışı yaşam arayışımızda yeni olasılıkları değerlendirmeye sevk etmektedir. Bu nedenle, bilim insanları şimdi çeşitli dünya dışı ortamlarda inorganik yaşam belirtilerini tespit edebilecek arama ve keşif yöntemleri geliştirme zorluğuyla karşı karşıyadır.
Kaçar, MUSE (Metal Utilization & Selection Across Eons) adlı NASA destekli bir konsorsiyuma liderlik ediyor. Laboratuvarı molibden ve demir elementlerini içeren reaksiyonlara odaklanmaktadır. Şu sonuca varıyor: "Bu gezegende yaşamı oluşturmak için tam olarak ne olduğunu asla kesin olarak bilemeyeceğiz. Elimizde bir zaman makinesi yok. Ancak, bir test tüpünde, yaşamı sürdürmek için gerekli dinamiklerin ilk etapta nasıl evrimleşmiş olabileceğini anlamak için çeşitli gezegensel koşullar yaratabiliriz."
