Dünyanın derinliklerinde yaşayan gizemli mikroplar insanlığa nasıl yardım edebilirler

Ayaklarınızın altındaki yer, bazıları yüz binlerce yıldır dünyanın kabuğunda yaşayan muazzam, gizemli bir mikrop dünyasına ev sahipliği yapıyor. Yer altı nasıl bir yer? Mikrobiyolog Karen Lloyd yer altı organizmalarına ışık tutarak yeryüzündeki yaşam üzerinde nasıl derin bir etki yaratabileceklerini anlatırken onunla Costa Rica'nın yanardağ ve kaplıcalarında geziye çıkın.

Ayak bastığımız yer
bize kaskatı ve tek parça görünebilir

fakat öyle değil.

Yer altındaki kayalar ve kir
ufak tefek kırıklar

ve boş alanlarla bezenmiştir.

Bu boşluklar da bunlar gibi

astronomik miktarlarda mikropla dolar.

Şimdiye kadar dünyada
mikropları bulduğumuz

en derin yer beş kilometre aşağıdaydı.

Yani şunun gibi,
yere doğru yönelseniz

ve zemine koşarak girip
5 kilometre yarışında koşsanız

mikroplar sizin bütün yolunuz
boyunca bir çizgi oluştururdu.

Yer kabuğunun derinliklerindeki

bu mikroplar hakkında
hiç düşünmemiş olabilirsiniz

ama muhtemelen bağırsaklarımızda yaşayan
mikroplar hakkında düşündünüz.

Bağırsak mikrobiyomlarını toplarsanız,

tüm insanların
ve gezegendeki tüm hayvanların,

bunlar toplamda,
yaklaşık 100.000 ton ağırlığındadır.

Bu her gün karınlarımızda
taşıdığımız dev bir biyom.

Hepimiz gurur duymalıyız.

(Kahkahalar)

Ancak yeryüzünün tüm yüzeyini kapsayan

mikrop sayısıyla karşılaştırıldığında
örneğin topraklarımızda, nehir

ve okyanuslarımızda bulunanlarla,
bu rakam çok sönük kalır.

Bunların ağırlığı toplamda
yaklaşık iki milyar tondur.

Sonunda anlaşıldı ki
dünyadaki mikropların çoğunluğu

okyanuslarımızda, bağırsaklarımızda
ya da atık su arıtma tesislerimizde değil.

Aslında onların çoğu yer kabuğunun içinde.

Bunların toplam ağırlığı 40 milyar ton.

Bu gezegendeki biyomların
en büyüklerinden biri

ve birkaç on yıl öncesine kadar
varlığını bile bilmiyorduk.

Aşağıdaki yaşamın nasıl olduğu

ya da insanlar için
neler yapabileceği ile ilgili

sınırsız olasılık var.

Bu, modern mikrobiyolojik metotlar ile

oldukça iyi derin yüzey altı örnekleri
alabildiğimiz her bir yeri

kırmızı bir noktayla gösteren bir harita,

küresel kapsamda oldukça iyi görünmesi

size belki de etkileyici gelebilir

ama aslında bunların örnek aldığımız
tek yerler olduğunu hatırlarsanız

durum biraz daha kötü görünüyor.

Eğer hepimiz bir uzay gemisinde olsak

ve sadece bu örneklerden yer kürenin
haritasını tekrar oluşturmaya çalışsaydık

bunu asla başaramazdık.

Yani insanlar bazen bana diyor ki,

"Evet, yer altında
bir sürü mikrop var ama...

...sadece uykuda değiller mi?"

Bu iyi bir nokta.

Bir ficus bitkisi, kızamık veya çocuğumun
gine domuzuyla karşılaştırdığımızda,

bu mikroplar muhtemelen
pek bir şey yapmıyordur.

Yavaş olmaları gerektiğini biliyoruz
çünkü onlardan çok var.

Hepsi Escherichia Coli
oranında bölünmeye başlasaydı,

o zaman tek bir gecede,
yeryüzünün tüm ağırlığını

kayalarla ikiye katlarlardı.

Aslında, çoğu muhtemelen tek bir
hücre bölünmesi bile geçirmedi

Eski Mısır'dan bu yana.

Bu gerçekten çılgınca.

Mesela, bu kadar uzun ömürlü şeyleri
nasıl anlayabiliyorsun?

Gerçekten sevdiğim
bir analojiyi düşündüm

ama bu biraz garip ve karmaşık.

O yüzden hepiniz oraya
benimle gidebilirsiniz.

Tamam, deneyelim.

Bir ağacın yaşam döngüsünü
anlamaya çalışmak gibi...

eğer sadece bir gün yaşadıysan.

Mesela insan ömrü sadece bir gün olsaydı
ve kışın yaşasaydınız,

üzerinde yaprak olan bir ağaç görmeden

hayatınız geçmiş olurdu.

Ve tek bir kışta geçecek

çok fazla insan nesli olacaktı

bir tarih kitabına bile
erişiminiz olmayabilirdi

bu, ağaçların her zaman cansız
ve bir şey yapmayan sopalar olduğu

gerçeğinden başka bir şey söylüyor.

Tabii ki, bu saçmalık.

Ağaçların sadece
yazı beklediğini biliyoruz

böylece yeniden etkinleşebilirler.

Ama insanın yaşam süresi

ağaçlardan anlamlı derecede kısadır,

bu sıradan gerçeğe
tamamen habersiz olabiliriz.

Yani bu derin yer altı mikroplarının
sadece uykuda olduğunu söylediğimizde,

ağaçların nasıl çalıştığını
anlamaya çalışan,

bir gün sonra ölen insanlar gibi miyiz?

Ya bu derin yer altı organizmaları
sadece yazın gelmesini bekliyorlarsa

ama hayatımız bunu
görmemiz için çok kısaysa?

E. coli'yi alırsanız
ve bir test tüpüne kapatırsanız,

yiyeceksiz veya besinsiz

aylarca, yıllarca orada bırakırsanız,

tabii ki hücrelerin çoğu ölüyor
çünkü açlar.

Ancak birkaç hücre hayatta kalır.

Bu eski, hayatta kalan hücreleri alırsanız

mücadele ederler
ve ayrıca açlık koşullarında,

yeni, hızlı büyüyen
bir E. coli kültürüne karşı,

kır saçlı yaşlı sert adamlar
filinta gibi delikanlılara mağlup olurlar

her seferinde.

Bu aslında olağanüstü yavaş olmanın

evrimsel bir mükâfatı olduğunun kanıtıdır.

Bu yüzden muhtemelen

belki de yavaş olmayı
önemsiz olmakla eşit görmemeliyiz.

Belki de bu, gözden ve gönülden
uzak mikroplar

aslında insanlığa yardımcı olabilir.

Peki, bildiğimiz kadarıyla

yer altı yaşamı yapmanın iki yolu vardır.

Birincisi, yiyeceğin yüzey dünyasından
damlamasını beklemek,

1000 yıl önceki bir piknikten
arta kalanları yemeye çalışmak gibi.

Yaşamak için çılgın bir yol
ama şok edici bir şekilde

dünyadaki birçok mikrop için
işe yarıyor gibi görünüyor.

Diğer bir olasılık,

bir mikrobun, "Yüzey dünyasına
ihtiyacım yok,

ben burada iyiyim." demesidir.

Bu rotaya giren mikroplar,

hayatta kalabilmek için

dünyadan ihtiyaç duydukları
her şeyi almak zorundalar.

Bazı şeyleri almak aslında daha kolaydır.

Onlar dünyanın içinde
daha fazla bulunurlar

su veya besin maddeleri gibi,
azot ve demir ve fosfor gibi

ya da yaşanacak yerler.

Bunlar yüzey dünyasında tam anlamıyla

birbirimizi öldürmek için
öldürdüğümüz şeyler.

Ancak yer altında
problem yeterince enerji bulmak.

Yüzeyinde,

güneşin fotonları yapraklarına
isabet ettiği sürece bitkiler

karbondioksit moleküllerini kimyasal
olarak nefis şekerler hâline getirebilir.

Ama yer altında tabii ki güneş ışığı yok,

bu yüzden ekosistem,
herkes için besin üretecek

olanlardan alarak bu sorunu çözmeli.

Yer altının bitki gibi
bir şeye ihtiyacı var

ama kayaları soluyor.

Neyse ki, böyle bir şey var:

Buna kemolitotrof denir.

(Gülüşmeler)

O, kimyasalları kullanan
bir mikrop -- "kemo"

kayalardan -- "lito"

besin yapmak için --"trof."

Ve bunu tonlarca
farklı elementle yapabilirler.

Bunu kükürt, demir, manganez,
azot, karbon ile yapabilirler.

Bazıları dümdüz yukarı
saf elektronlar kullanabilir.

Mesela, elektrik kablosunun
ucunu keserseniz,

bir şnorkel gibi nefes alabilirlerdi.

(Gülüşmeler)

Bu kemolitotroflar

bu işlemlerden
elde ettikleri enerjiyi alır

ve bitkiler gibi
besin yapmak için kullanır.

Ancak bitkilerin besin üretmekten
daha fazlasını yaptığını biliyoruz.

Ayrıca yüzde 100 bağımlı olduğumuz

bir atık ürün olan oksijeni üretiyorlar.

Ancak bu kemolitotrofların
ürettiği atık ürünler

genellikle mineral formundadır,

pas veya pirit gibi

veya kireç taşı gibi karminitler.

Öyleyse sahip olduğumuz mikroplar,
gerçekten, gerçekten yavaş, kayalar gibi

enerjilerini kayalardan alan,

bu onların atık ürünü
olan diğer kayaları oluşturur.

Öyleyse biyoloji hakkında mı
konuşuyorum yoksa jeoloji hakkında mı?

Bu şey gerçekten
çizgileri bulanıklaştırıyor.

(Gülüşmeler)

Eğer bu şeyi yapacaksam,

ben bu tür kayalar gibi
hareket eden mikropları

inceleyen bir biyolog olacağım

o zaman muhtemelen
jeoloji çalışmaya başlamalıyım.

Jeolojinin en havalı kısmı nedir?

Volkanlar.

(Gülüşmeler)

Bu Costa Rica'daki Poás
Yanardağı kraterinin içini gösteriyor.

Okyanus üzerindeki tektonik
bir levha nedeniyle dünyada

birçok volkan ortaya çıkıp
kıtasal bir levhaya çöküyor.

Bu okyanus levhası düştüğünde

veya bu kıta levhasının altına taşınırsa,

su ve karbondioksit
ve diğer malzemeler gibi şeyler

ondan sıkılmış

ıslak bir bez çalmak gibi.

Bu şekilde, yitim bölgeleri
derin dünyadaki portallar gibidir,

malzemelerin yüzey ve yeraltı
dünyası arasında değiştirildiği yer.

Yakın zamanda gelip onlarla bazı
volkanların üzerinde çalışmak için

Costa Rica'daki bazı meslektaşlarım
tarafından davet edildim.

Ve tabii ki evet dedim çünkü
demek istediğim Costa Rica çok güzel.

ama aynı zamanda bu yitim bölgelerinden
birinin üstüne oturuyor.

Özel bir soru sormak istedik:

Neden karbondioksit sadece

bu derinden gömülü
okyanusik tektonik tabaka olan

volkanlardan çıkıyor?

Neden tüm yayılma bölgesi
boyunca dağıldığını görmüyoruz?

Mikropların bununla bir ilgisi var mı?

Bu benim Poás Volcano içindeki bir resmim.

meslektaşım Donato Giovannelli
ile birlikte.

Yanında durduğumuz göl,
saf pil asidinden yapılmış.

Bunu biliyorum çünkü bu resim
çekilirken pH değerini ölçüyorduk.

Ve bir noktada kraterin içinde çalışırken

Costa Ricalı meslektaşım Carlos Ramírez’a
döndüm ve dedim ki:

"Tamam, bu şey şu anda patlamaya başlarsa,

çıkış stratejimiz nedir?"

Ve dedi ki, "Ah, evet, harika bir soru,
bu çok kolay.

Arkanı dön ve manzaranın tadını çıkar."

(Kahkahalar)

"Çünkü senin sonun olacak."

(Kahkahalar)

Aşırı dramatik olmuş gibi gelebilir.

o gölün yanında durduktan 54 gün sonra

bu oldu.

İzleyici: Ah!

Acayip korkutucu, değil mi?

(Kahkahalar)

Bu yanardağın 60 yıl boyunca yaşadığı
en büyük patlama oldu

ve bu video sona erdikten
kısa bir süre sonra,

videoyu çeken kamera yok oldu

ve örneklemekte olduğumuz tüm göl

tamamen buharlaştı.

Ama ayrıca açık olmak istiyorum

bunun olmayacağından oldukça emindik,

aslında o gün yanardağdayken

çünkü Costa Rica yanardağlarını
çok dikkatli izliyor,

OVSICORI Enstitüsü aracılığıyla

ve o gün bizimle birlikte
o kurumdan bilim insanları vardı.

Ama bu mükemmel gerçek patlamada

karbondioksit gazı bulmak istiyorsanız

ve bu okyanus tabanından çıkıyorsa,

o zaman yanardağların kendisinden
başka bir yere bakmamalısınız.

Ama Costa Rica’ya giderseniz,

bu volkanlara ek olarak
şunu fark edersiniz;

her yerde tonlarca şirin kaplıca vardır.

Bu derinden gömülü okyanus plakada

kaplıcadaki suyun bir kısmı
aslında köpürüyor.

Ve bizim hipotezimiz onunla köpüren

karbondioksit olması gerektiğiydi

ama yer altındaki
bir şey onu filtreliyordu.

İki hafta boyunca Costa Rica’da
arabayla dolaştık,

bulabileceğimiz her
kaplıcayı örnekliyoruz --

çok kötüydü.

Ve sonra iki yıl boyunca
verileri ölçüp analiz ettik.

Ve eğer bir bilim insanı değilseniz,
büyük keşiflerin güzel bir kaplıcada

veya halka açık bir sahnede
ortaya çıkmadığını

size söyleyebilirim;

dağınık bir bilgisayara
çarptığınızda olurlar

veya karmaşık bir aygıtta sorun giderirken

ya da meslektaşlarınla Skype'da iken

çünkü verileriniz konusunda
komple kafanız karışmıştır.

Bilimsel keşifler,
derin yer altı mikrop çeşitleri,

çok yavaş olabilir.

Fakat bizim durumumuzda,
bu gerçekten oldu.

Kelimenin tam anlamıyla
tonlarca karbondioksit keşfettik

bu derin gömülü
okyanus tabanından çıkıyorlardı.

Ve onları yer altında tutan şey

ve atmosfere salınmasını önleyen

o derin yer altındaydı,

Costa Rica’daki tüm sevimli
tembel hayvanlar ve tukanların altında,

onlar kemolitotroflardı.

Bu mikroplar ve etraflarında
meydana gelen kimyasal işlemler

bu karbondioksiti karbonat mineraline
dönüştürüyorlardı

ve yer altına kilitliyorlardı.

Bu da sizi meraklandırıyor:

Bu yer altı süreçleri emmede çok iyi ise

tüm karbondioksit altlarından geliyorsa,

bize yüzeydeki karbon probleminde

biraz yardımcı olabilirler mi?

İnsanlar atmosferimize
yeterince karbondioksit salıyor

gezegenimizin yeteneğini azaltıyoruz

bildiğimiz yaşamı desteklemek için.

Ve bilim insanları, mühendisler
ve girişimciler

kaynak noktalarından,
karbondioksit çekme yöntemleri

üzerinde çalışıyorlar ki

böylece atmosfere salınmasınlar.

Ve onu bir yere koymaları gerek.

Yani bu nedenle,

bu karbonun depolanabileceği yerleri
araştırmaya devam etmeliyiz,

muhtemelen yer altında,

oraya gittiğinde ne olacağı bilinmeli.

Bu derin yer altı mikropları
bir problem olacak mı

çünkü aslında orada bir şey
tutmak için çok yavaşlar?

Ya da yardımseverler mi,
çünkü bu şeyleri

katı karbonat minerallerine
dönüştürmeye yardımcı olacaklar.

Böyle büyük bir atılım yapabilirsek

Costa Rica’da yaptığımız bir çalışmada

aşağıda keşfedilmeyi bekleyen
başka bir şey olduğunu hayal edin.

Bu yeni jeolojik biyolojik kimya alanı
veya derin yer altı biyolojisi

ya da her ne demek isterseniz,

çok büyük etkileri olacak,

sadece iklim değişikliğini
azaltmak için değil

ama muhtemelen yaşamın ve dünyanın
nasıl bir arada geliştiğini anlamak

veya endüstriyel, tıbbi uygulamalar için
faydalı olan yeni ürünler bulmak için.

Belki depremleri bile tahmin etmek için

veya gezegenimizin dışında
hayat bulmak için.

Yaşamın kaynağını anlamamıza
bile yardımcı olabilir.

Neyse ki, bunu kendim
yapmak zorunda değilim.

Dünyanın her yerinde
harika meslektaşlarım var

bu derin yer altı dünyasının
gizemlerini kırmak istiyorlar.

Ve yer kabuğunun derinliklerine
gömülü bu yaşam

günlük deneyimlerimizden o kadar
uzak ki, bu biraz alakasız görünebilir.

Ama gerçek şu ki, bu garip, yavaş hayat

aslında dünyadaki yaşamın

en büyük gizemlerinden bazılarına
cevap verebilir.

Teşekkürler.

(Alkışlar)