Bu derin deniz gizemi yaşam anlayışımızı değiştiriyor

Dünya'nın ne kadar derinine inebilir ve hâlâ yaşam izleri bulabiliriz? Deniz mikrobiyologu olan Karen Lloyd, bizi metrelerce derindeki okyanus çamurunda yaşayan ve hayvanlardan çok daha önceden beri Dünya'da var olan küçük organizmalarla yani derin yüzeyaltı mikroplarıyla tanıştırıyor. Laboratuvarda büyümeyi reddeden ve görünüşe bakılırsa zaman ve enerjiyle bizimkinden daha farklı bir ilişkiye sahip olan bu gizemli mikroplar hakkında daha fazla şey öğrenin.

Tennessee Üniversitesi'nde
okyanus mikrobiyologuyum

ve sizlere Dünya'daki yaşamın
nasıl bir şey olduğu konusundaki

varsayımlarımıza meydan okuyan

çok tuhaf ve müthiş bazı
mikroplardan bahsetmek istiyorum.

Bir sorum var.

Daha önce denizaltında
okyanusun dibine gitmenin

havalı olacağını düşündüyseniz
lütfen elinizi kaldırın.

Evet.

Birçoğunuz düşündü çünkü
okyanuslar çok havalı yerler.

Peki, şimdi de okyanusun dibine

gitmek için elinizi kaldırmış
olma nedeniniz bunun

sizi oradaki heyecan verici
çamura bir adım daha

yaklaştıracak olmasıysa
lütfen elinizi kaldırın.

(Gülüşmeler)

Hiç kimse.

Bu salondaki tek kişi benim.

Durmadan bunu düşünüyorum.

Uyanık olduğum saatlerin çoğunu

Dünya'nın ne kadar
derinine inebileceğimizi

ve hâlâ canlı bir şey bulabileceğimizi
saptamaya çalışarak geçiriyorum

çünkü Dünya üzerindeki yaşamla ilgili
bu çok temel sorunun cevabını

hâlâ bilmiyoruz.

1980'lerde Birleşik Krallık'ta
John Parkes isimli bir bilim insanı

benzer şekilde buna takmıştı

ve çılgın bir fikirle çıkageldi.

Dünyanın bütün okyanuslarının altında
deniz tabanına yüzlerce metre yayılan,

uçsuz bucaksız, derin ve canlı

mikrobiyal bir biyosfer
olduğuna inanıyordu,

ki bu müthiş,

ama sorun şu ki
kimse ona inanmadı

ve kimsenin ona inanmamış
olmasının nedeni

okyanus sedimentlerinin Dünya'daki
belki de en sıkıcı yer olmasıydı.

(Gülüşmeler)

Güneş ışığı yok, oksijen yok

ve belki de en kötüsü,

abartısız milyonlarca yıldır
taze besin temini yok.

Buranın yaşam aramak için kötü bir yer

olduğunu anlamak için biyolojide
doktora yapmanıza gerek yok.

(Gülüşmeler)

John, 2002'de
JOIDES Resolution isimli

bu sondaj gemisinde bir sefer yaptığı
ve bir şey keşfettiği konusunda

yeterince insanı ikna etti.

Bunu Danimarka'dan Bo Barker
Jørgensen ile birlikte yürüttü.

Sonunda bazıları yüzey mikropları

tarafından kirletilmemiş, el değmemiş

derin yüzeyaltı
numuneleri toplayabildiler.

Bu sondaj gemisi okyanusun
binlerce metre altını delebiliyor

ve çamur birbiri ardına sıralı
karotlar halinde çıkıyor.

Şuna benzeyen uzun mu uzun karotlar.

Benim gibi bu gemilere giden
bilim insanları tarafından taşınıyor

ve bu karotları gemide işliyoruz,
ardından ileri tetkik için

ülkemizdeki laboratuvarlara
gönderiyoruz.

John ve meslektaşları

bu değerli el değmemiş ilk derin
deniz numunelerini aldıklarında

onları mikroskobun altına koydular

ve hemen hemen buna
benzer görüntüler gördüler.

Bu, doktora öğrencim
Joy Buongiorno tarafından

yakın zamanda yapılan
bir seferde çekildi.

Arkadaki bulanık şeyi görebilirsiniz.

Bu derin okyanus çamuru

ve yeşil floresan boyasıyla
renklendirilen parlak yeşil noktalar ise

gerçek, canlı mikroplar.

Şimdi size mikroplarla ilgili
üzücü bir şey söylemek zorundayım.

Mikroskop altında hepsi aynı görünüyor.

Yani ilk bakışta.

Dünyadaki en büyüleyici
organizmaları ele alabilirsiniz.

Mesela uranyum
soluyan bir mikrobu

ve roket yakıtı yapan bir mikrobu alın,

biraz okyanus çamuruyla karıştırın,

mikroskobun altına koyun,

yalnızca küçük noktalar olarak görünürler.

Cidden sinir bozucu.

Onları ayırt etmek için
görünüşlerini kullanamayız.

Kimin kim olduğunu söylemek için

DNA'yı kullanmamız gerek.

Şimdi size bunun nasıl
yapıldığını öğreteceğim.

Bazı veriler uydurdum ve size gerçek
olmayan birkaç veri göstereceğim.

Bir grup tür birbiriyle hiç
akraba olmasaydı

ne olacağını örneklemek için.

Görüyorsunuz, her türün

A, G, C ve T kombinasyonları var,

bunlar DNA'nın dört alt birimi.

Rastgele karıştırılmış,
hiçbir şeye benzemiyor

ve bu türler birbirleriyle
tamamen alakasız.

Ancak gerçek DNA buna benziyor,

bu türlerin paylaştığı
bir genden yola çıkarsak.

Her şey neredeyse kusursuz şekilde sıralı.

Her türün gelişigüzel olarak
C'ye sahip olduğu

ya da T'ye sahip olduğu bu dikey
sütunlardan daha fazla elde etme

şansı son derece düşük.

Tüm bu türlerin ortak bir ataya
sahip olmuş olması gerektiğini biliyoruz.

Hepsi birbiriyle akraba.

Şimdi size kim olduklarını söyleyeceğim.

Üstteki ikisi biz ve şempanzeler,

ki akraba olduğumuzu hepiniz
biliyordunuz zaten, heralde yani.

(Gülüşmeler)

Benzemediğimiz şeylerle de akrabayız,

mesela çam ağaçlarıyla ve yürüyüş
yaparken suyunuzu arıtmazsanız

kapabileceğiniz gastrointestinal
hastalık olan Giardia ile.

E. coli ve birçok insanı öldüren
korkunç, fırsatçı patojen

Clostridium difficile
bakterisiyle de akrabayız.

Endüstriyel atıklarımızı bizim yerimize
temizleyen Dehalococcoides ethenogenes

gibi iyi mikroplar da var tabii ki.

Eğer bu DNA dizilimlerini alır

ve kimin yakın akraba olduğunu
görebilin diye aile ağacımızı

oluşturmak için
aralarındaki benzerlikleri

ve farklılıkları kullanırsam

ortaya şuna benzer bir şey çıkar.

Açıkça görüyorsunuz, ilk bakışta

biz, Giardia, tavşanlar ve çam ağaçları

tıpkı kardeş gibi

ve bakteriler ise eski kuzenlerimiz gibi.

Ancak Dünya üzerinde yaşayan
her canlı şeyle akrabayız.

O yüzden mesleğimde her gün

varoluşsal yalnızlığa karşı
bilimsel kanıt üretmem gerekiyor.

Bu el değmemiş numunelerin

ilk DNA dizilimlerini derin
yüzeyaltından çıkardığımızda

nerede olduklarını bilmek istedik.

İlk bulduğumuz şey
dünya dışı olmadıklarıydı

çünkü DNA'larını Dünya
üzerindeki her şeyle eşleştirebildik.

Ama bakın bakalım
hayat ağacımızda neredeler.

İlk fark edeceğiniz şey
onlardan bir sürü olduğu.

Bu berbat yerde

yaşamaya çalışan
bir tür değilmiş.

Onlardan epeyce var.

İkinci fark edeceğiniz şey ise

daha önce görmüş olduğumuz
hiçbir şeye benzemedikleri.

Daha önce bildiğimiz
herhangi bir şeyden,

bizim çam ağacından
farklı olduğumuz kadar

birbirlerinden farklılar.

John Parkes tamamen haklıydı.

O ve biz, Dünya üzerinde 1980'lerden
önce kimsenin varolduğunu bilmediği

tamamen yeni ve oldukça çeşitli

bir mikrobiyal ekosistem keşfettik.

Şanslı günümüzdeydik.

Bir sonraki adım bu egzotik türü
petri kabında büyütmekti,

böylece mikrobiyologların
yapması gerektiği gibi

üzerlerinde gerçek
deneyler yapabilecektik.

Onları neyle beslersek besleyelim

büyümeyi reddettiler.

15 yıl ve birçok seferin
ardından, şu an bile

hiçbir insan bu egzotik derin
yüzayaltı mikroplarının bir tanesini alıp

petri kabında büyütmedi.

Deneme eksikliğinden değil.

Kulağa heves kırıcı gelebilir

ama ben bunu keyif verici buluyorum

çünkü bu, üzerinde çalışılacak boşa umut
veren birçok bilinmeyen var demek.

Mesela meslektaşlarım ve ben
cidden harika bir fikir bulduk.

Genlerini yemek tarifi
kitabı gibi okuyacak,

ne yemek istediklerini bulacak
ve petri kaplarına koyacaktık

ve sonra büyüyüp mutlu olacaklardı.

Ama genlerine baktığımızda

yemek istedikleri şeyin hâlihazırda onları
besliyor olduğumuz şey olduğunu anladık.

Yani tam bir başarısızlıktı.

Onlara vermediğimiz ve petri kaplarına
koymamızı istedikleri

bir şey vardı.

Dünyanın birçok farklı
yerindeki ölçüleri

bir araya getiren

Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden
meslektaşlarım

Doug LaRowe ve Jan Amend,

bu derin deniz mikrobiyal hücrelerinin
sadece bir zeptowatt enerjiye

gereksinim duyduğunu hesaplayabildi.

Siz telefonlarınızı çıkarmadan söyleyeyim,
10 ila eksi 21 arası 1 zeptodur,

buna bakmak isteyeceğimi biliyordum.

Diğer yandan, insanlar

100 watt enerjiye gereksinim duyuyor.

Bir ananası alıp bel hizasından yere

günde 881.632 kez
düşürürseniz 100 watt olur.

Bunu yapıp onu
bir türbine bağladıysanız

bana bir gün yetecek enerjiyi üretecektir.

Benzer kavramlarla
açıklarsak, günde bir kez

bir tuz tanesini alıp

o tuz tanesinin kütlesinin binde biri
kadar küçük bir top hayal ederseniz

ve görünür ışığın dalgaboyundan

yüz kat daha küçük olan

bir nanometreye düşürürseniz

1 zeptowatt olur.

Bu mikropları yaşatmaya yetiyor.

Yaşamı desteklemeye yetebileceğini
düşündüğümüz enerjiden daha az

ama şaşırtıcı ve güzel bir şekilde

bu yeterli geliyor.

Eğer bu derin yüzeyaltı mikroplarının

enerjiyle olan ilişkisi daha önce
düşündüğümüzden farklıysa

anlaşıldığı üzere zamanla da

farklı bir ilişkiye sahip
olmaları gerekiyor

çünkü böylesine küçük enerji
gradyanlarında yaşadığınızda

hızlı büyüme imkansız.

Eğer bu şeyler boğazımızı kolonize
edip bizi hasta etmek isteseydi,

hücre bölünmesini bile
başlatamadan hızlı büyüyen

streptokoklar tarafından
dışarı atılırlardı.

Bu nedenle asla boğazımızda bulunmazlar.

Belki de derin yüzeyaltının
çok sıkıcı olması

aslında bu mikroplar için bir avantajdır.

Asla bir fırtına tarafından süpürülmezler.

Asla su yosunlarıyla kaplanmazlar.

Yapmaları gereken tek şey var olmak.

Belki petri kaplarımızda
eksik olan o şey

yemek falan değildi.

Belki bir kimyasal değildi.

Belki de gerçekten istedikleri şey,

istedikleri besin zamandır.

Ancak zaman onlara asla
veremeyeceğim tek şey.

Doktora öğrencilerime aktardığım,
onların doktora öğrencilerine

aktardığı falan bir
hücre kültürüm olsaydı bile

derin yüzeyaltı koşullarını
aynen taklit etmek için

bunu binlerce yıl hiçbir
kirletici yetiştirmeden

yapmak zorunda kalırdık.

Bu mümkün değil.

Belki de bir bakıma petri
kaplarımızda büyütmüşüzdür.

Belki onlara verdiğimiz
bütün yiyeceklere baktılar ve

"Teşekkürler, o kadar hızlanacağım ki

gelecek yüzyıla yeni
hücre yapacağım," dediler.

Öf.

(Gülüşmeler)

Peki biyolojinin geri kalanı
neden çok hızlı hareket ediyor?

Neden bir hücre bir gün sonra ölürken

insan yüz yıl sonra ölüyor?

Evrendeki zamanın toplam
miktarını düşündüğünüzde

bunlar öylesine kısa süreler gibi geliyor.

Ama öylesine süreler değiller.

Bunlar tek bir şey tarafından belirleniyor

ve o şey Güneş.

Yaşam, Güneş'in enerjisinden
fotosentez yoluyla

yararlanmayı çözdüğünde

hızlanmak ve gündüz-gece döngüsüne
ayak uydurmak zorunda kaldık.

Bu şekilde, Güneş bize hızlı olmak için
bir neden ve bunu yapmak için

enerji verdi.

Dünya üzerindeki yaşamın çoğunu
dolaşım sistemi olarak görebilirsiniz

ve Güneş bizim atan kalbimiz.

Ancak derin yüzeyaltı
Güneş'ten tamamen kopmuş

bir dolaşım sistemi gibi.

Bunun yerine uzun ve yavaş
jeolojik ritimlerle yönetiliyor.

Şu an için tek bir hücrenin ömrü
hakkında teorik bir süre yok.

Yararlanılacak en azından küçücük
bir enerji gradyanı oldukça

bir hücre teorik olarak

zamanla bozulmuş parçalarını yenileyerek

yüzlerce, binlerce ya da
daha uzun yıllar yaşayabilir.

Böyle yaşayan bir mikroptan
petri kaplarımızda büyümesini istemek

bizim çılgın, Güneş merkezli hızlı yaşam
şeklimize uyum sağlamasını istemek gibi

ve belki de yapacak daha
iyi işleri vardır.

(Gülüşmeler)

Bunu yapmayı nasıl başardıklarını
anlayabildiğimizi hayal edin.

Ya biyomedikal ve endüstriyel
uygulamalarda raf ömrünü

uzatmak için kullanabileceğimiz
çok dayanıklı

bazı bileşimleri içeriyorsa?

Ya da belki böylesine sıradışı
bir şekilde yavaş büyümek için

kullandıkları mekanizmayı anlarsak

bunu kanser hücrelerinde kullanıp
hücre bölünmesini yavaşlatabiliriz.

Bilemiyorum.

Yani, dürüst olmak gerekirse
hepsi spekülasyon

ama kesin olarak bildiğim tek şey

tüm dünyanın okyanuslarının altında yatan

yüz milyar kere milyar kere milyar

sayıda canlı mikrobiyal hücre var.

Bu sayı, gezegendeki insanların
biyokütlesinin toplamının 200 katı.

Bu mikropların zaman
ve enerjiyle olan ilişkisi

bizimkinden tamamen farklı.

Onlara bir gün gibi gelen zaman

bizim için bin yıl olabilir.

Güneş umurlarında değil,

hızlı büyümek umurlarında değil

ve muhtemelen petri
kaplarımı iplemiyorlar

(Gülüşmeler)

ama onları incelemenin yaratıcı
yollarını bulmaya devam edebilirsek

belki Dünya üzerindeki yaşamın nasıl
bir şey olduğunu nihayet anlayabileceğiz.

Teşekkürler.

(Alkış)