Yaşamın Kökenine İlişkin 1,75 milyar Yıllık Sır

Bilim insanları, çığır açan bir keşfe imza attılar ve 1,75 milyar yıl öncesine ait mikroskobik fosillerin içinde gizlenmiş, Dünya’nın en eski fotosentez kanıtlarını tespit ettiler. Bulgular, fotosentez yapan organizmaların evrimi ve Dünya’nın ilk ekosistemlerinin şekillenmesinde oynadıkları rol hakkında kritik bilgiler sunuyor.

Liège Üniversitesi’nden paleomikrobiyolog Catherine Demoulin liderliğindeki araştırmacılar, bu olağanüstü yapıları, Avustralya’nın kuzeyinde bulunan McDermott Formasyonu’ndan elde ettikleri ve 1,75 milyar yıl öncesine tarihlenen siyanobakteri (Navifusa majensis) fosillerinde ortaya çıkardılar.

Kloroplast adı verilen organellerin iç kısmında, birbirleriyle bağlantılı keseciklerden oluşmuş tilakoid adı verilen bir zar sistemi bulunur. Bu zar sistemi üzerinde de fotosentez tepkimelerinde güneş ışığını emen pigmentler olan klorofiller yer alır. Aynı yapı, bazı siyanobakterilerde de bulunur.

Keşif, karmaşık yaşam formlarının gelişimine yol açan oksijenli fotosentezin kökenlerini anlamak açısından önem taşıyor. Yeşil algler ve yüksek yapılı bitkilerin yaptığı oksijenli fotosentez, bakterilerin sadece tek bir grubuna özgü: siyanobakteriler. Yeni bulunan kanıtlar, tilakoid yapısına sahip olan siyanobakterilerin ortaya çıkışı için bilinen en eski tarihi ortaya koyarak, Dünya’nın ve üzerindeki yaşamın bir arada evrimine ışık tutuyor.

Çalışmanın başyazarı Catherine Demoulin bulguların önemini vurgulayarak, “Çalışmamız oksijenli fotosentez yapabilen, metabolik olarak aktif siyanobakterilerin varlığına dair doğrudan kanıt sağlıyor” diyor. Keşif aynı zamanda, eski çağlara ait hücrelerin paleobiyolojisini anlayabilmek ve Dünya’nın erken evrelerindeki ekosistemlerin evrimini araştırmak için yeni bir yol açıyor.

Güneş ışığının kullanılmasıyla su ve karbondioksitin glikoz ve oksijene dönüştürüldüğü tepkimeler zinciri olan fotosentez, Dünya’daki yaşamın temelini oluşturuyor. Yeni keşfedilen fosiller, tilakoid zar kayıtlarını 1,2 milyar yıl geriye götürüyor ve oksijenli fotosentezin, yaklaşık 2,4 milyar yıl önce Dünya atmosferindeki oksijen seviyelerinde ani bir artışa karşılık gelen Büyük Oksidasyon Olayı öncesinde ortaya çıktığını gösteriyor. Bu olayın kesin nedeni belli olmamakla birlikte, en güçlü katkıyı fotosentez yapabilen organizmaların yaptığı kabul ediliyor.

Araştırmacılar, Avustralya’daki McDermott Formasyonu ve Kanada’daki Grassy Bay Formasyonu olmak üzere iki farklı yerden elde edilen fosilleri analiz etmek için yüksek çözünürlüklü mikroskopi teknikleri kullandılar. Boyutları bir milimetreden daha küçük olan fosilleri dikkatlice ince kesitler halinde dilimlediler ve incelediler. Siyanobakteri fosillerindeki tilakoid yapılarının varlığı, hem fotosentezin evrimine ilişkin algımızı genişletiyor hem de Dünya’nın en erken ortamlarının şekillenmesinde fotosentezin oynadığı rol hakkında ilginç soruları gündeme getiriyor.

Fotosentez acaba Büyük Oksidasyon Olayını tetiklemek üzere zamanında evrimleşebilmiş miydi? Araştırmacıların keşfi bu bulmacanın önemli bir parçasını oluştursa da, bu sorun yanıtını bulabilmenin anahtarı, daha eski fosillerin de araştırılması ve analiz edilmesinde yatıyor. Bu eski tek hücrelilerin bize sunduğu mikroskobik aydınlanmalar hem Dünya’nın fotosentez geçmişine hem de yaşam ile çevre arasındaki karmaşık dansa büyüleyici bir bakış açısı sunuyor.