Dünyanın uzak geçmişinde, yaklaşık 4 milyar yıl önce, gezegenimizin en erken yaşam formları ilkel kimyadan bir şekilde evrimleşti.
Dünya'da yaşamış en eski organizmalardan geriye pek bir şey kalmadı. Zaman ve jeoloji, kalan her şeyi tanınmayacak kadar değiştirdi.
Ancak dünyanın dört bir yanındaki nadir ve antik kaya oluşumlarında, bilim insanlarının, tek hücreli organizmaların kolonilerini barındırdığı ilkel biyofilmler olan mikrobiyal paspasların fosilleşmiş kalıntıları olduğuna inandığı katmanlar bulunuyor.
Bu yaşam izlerinin bazıları, çevresindeki kaya tabakasının yaşına dayanarak en erken 3.7 veya 3.8 milyar yıl öncesine kadar tarihlendirildi.
Şimdi ise Hindistan Jeoloji Araştırmaları Kurumu'ndan jeolog Trisrota Chaudhuri liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, 3.5 milyar yıl önce yaşamış ve ölmüş antik bir mikrobiyal topluluğun kalıntılarına işaret eden malzemeyi doğrudan tarihlendirmeyi başardı.
Chaudhuri, “Dünya'nın erken tarihinde aynı kaya içinde hem iyi korunmuş biyolojik malzeme hem de tarihlendirilebilir zirkon bulmak son derece nadirdir. Bu mümkün olduğunda, kayanın yaşı ve yaşam kanıtı doğrudan birbirine bağlanabilir ve antik yaşam için çok daha sağlam yaş ve izotop temelli kanıtlar sağlayabilir” dedi.
Zaman, hava koşulları ve jeoloji, bir zamanlar canlı olan malzemeye karşı pek nazik davranmaz; ne kadar geriye bakarsak, fosil kaydı o kadar seyrekleşir. Sadece birkaç milyon yıl öncesine ait fosilleşmiş kemik bulmak nadirdir; daha eski, omurgasızların kaydı ise çok daha seyrektir.
Ancak doğru koşullar altında, ölü mikropların izleri hızla silika içine gömülerek, çevreleyen kaya ısı ve basınç altında dönüşse bile dayanabilen ince karbon katmanları olarak korunabilir.
Bu nedenle, Chaudhuri ve meslektaşları, Dünya'nın en eski kıtasal kabuk bloklarından biri olan Singhbhum Kalkanı içinde antik, çizgili bir çört kaya içerisinde sandviçlenmiş karbonlu bir katman bulduklarında, içgüdüleri harekete geçti.
Chaudhuri, “Başlangıçta antik yaşam kanıtı bulmayı beklemiyordum. Bu karbonun kaynaklarını ve bu kayalarda nasıl korunduğunu bilmek istiyordum” dedi.
Bu kadar eski bir karbonun çeşitli olası kaynakları olabilir. Volkanizma gibi biyolojik olmayan süreçlerden üretilmiş olabilir veya bir zamanlar canlı olan bir şeyin kalıntıları olabilir.
Karbonlu katmanın antik mikropların kalıntıları olabileceğini göstermek için araştırmacıların üç şeyi kanıtlaması gerekiyordu: Birincisi, karbonun daha sonraki bir jeolojik olay sırasında dahil edilmiş olmaktan ziyade, kayanın kendi yerel ürünü olması; ikincisi, biyolojik bir kökeni olabilmesi; ve üçüncüsü, yapısının mikrobiyal paspaslarla tutarlı olması.
İlk olarak, karbonu aydınlatmak için bir lazer kullanılarak, oluşumunu ve değişim tarihini ortaya çıkaran yapısını inceledikleri Raman spektroskopisi tekniğini kullandılar.
Bu, karbonun ömrü boyunca en fazla 324 ila 369 derece Celsius (615-696 Fahrenheit) arasında bir sıcaklığa maruz kaldığını belirlemelerine yardımcı oldu.
Bu sıcaklık, biyolojik imzaların korunabileceği aralıkta olsa da yüksek görünebilir. Bu sırada, daha sonraki kuvars damarlarında hapsolmuş karbon, çok daha yüksek sıcaklıklara ısıtılmıştı. İnce katmanlı karbonun nispeten daha serin sıcaklıkları, sonradan sıcak akışkan olayı sırasında içine püskürtülmüş olmaktan ziyade, orijinal kayanın bir parçası olduğunu gösteriyor.
Ardından araştırmacılar karbon izotoplarına baktılar.
Chaudhuri, “Mikroorganizmalar metabolizma sırasında (karbonu hapsetmek ve yan ürün olarak enerji üretmek için biyolojik bir süreç) tercihli olarak daha hafif olan 12C izotopunu kullanır, bu da organik maddelerinin 13C açısından fakirleşmesine neden olur” diye açıkladı.
Araştırmacıların örneklediği malzeme, beklendiği gibi, karbon-13 açısından güçlü bir şekilde fakirleşmişti ve antik biyolojik karbona özgü bir izotop imzası taşıyordu, bu da bir şeyin canlı olma olasılığını gösteriyordu.
Son olarak, karbon, silika açısından zengin malzeme ile değişen süper ince, tekrarlayan katmanlar halinde oluşarak, bir mikrobiyal paspas kalıntısıyla tutarlı lamelli bir yapı oluşturuyordu.
Bunların her biri tek başına malzemenin biyolojik kökenli olduğunu belirlemek için yeterli olmasa da, bir araya geldiklerinde ikna edici bir argüman sunuyorlar.
Chaudhuri, “Karbonun biyolojik kökenli olduğunu kanıtlamak için birkaç bağımsız kanıt hattı kullanmak zorunda kaldık” dedi.
Son olarak, tarihlendirme konusuna geliyoruz ve bu kısım inanılmaz derecede ustaca.
Lamelli karbon katmanlarıyla iç içe geçmiş ve aralarına yerleşmiş halde, araştırmacılar inanılmaz derecede hassas tarihlendirme sağlayan bir mineral olan zirkon kristallerini buldular.
Bunun nedeni, zirkon oluşurken uranyum alıp ancak kurşunu güçlü bir şekilde reddetmesidir. Uranyum, çok hassas ve bilinen oranlarda radyoaktif olarak kurşuna bozunur. Bu nedenle, kristalin içinde biriken kurşunun çoğu uranyum bozunmasından gelir.
Zirkon tarihlendirmesi için iki uranyum izotopu ve bunların kurşuna bozunması kullanılır. Bilim insanları, bir zirkon örneğindeki uranyum ve kurşun oranına bakarak, o zirkon kristalinin ne zaman oluştuğuna dair çok hassas bir tahmin yapabilirler.
Araştırmacılar, karbon içeren kaya içinde sekiz zirkon kristalini analiz ettiler. Dördü muazzam jeolojik tarihleri boyunca bozulmuştu, ancak kalan dördü eşleşen yaşlar vererek yaklaşık 3.5 milyar yıl civarında kümelendi.
Ancak karbon katmanında antik zirkonlar bulmak yeterli değildi. Kristallerin kendileri tortuldan daha yaşlı olabilir, içine gömülmeden önce başka bir kayadan aşınmış olabilirlerdi.
Bunun yerine, zirkonların birkaç özelliği, bunların karbon içeren çört oluşurken biriken taze volkanik malzeme olduğunu gösteriyordu. Bu, yaşlarının tortunun yaşını belirleyebileceği anlamına gelir: yaklaşık 5 milyon yıl hata payıyla 3.497 milyar yıl.
Chaudhuri, “Ayrışan zirkonların birden fazla, önceden var olan daha yaşlı yaşlar üretmesi beklenir. Ayrışan zirkonlar, erozyonel aşınma nedeniyle yuvarlak olma eğilimindedir” diye açıkladı.
Buna karşılık, Bhitardari zirkonları, iğne şeklinde, küçük, uzatılmış kristallerdi.
“Onları, kaya oluşurken çört içine hapsolmuş volkanizmadan kristalleşmiş zirkonlar olarak yorumluyoruz” dedi.
Bu, Bhitardari malzemesini bulunan en eski yaşam kanıtı yapmaz. Bilim insanları yüz milyonlarca yıl daha eski olası izler bildirmişlerdir.
Bu keşfi bu kadar heyecan verici yapan şey, biyolojik kanıt ile yaşı arasındaki bağın gücüdür. Çevresindeki jeolojiden yaşını çıkarmak yerine, araştırmacılar kelimenin tam anlamıyla aynı tortuya gömülü bir radyoaktif saat bulundurdular.
Chaudhuri, “Bu, yaşamın erken Dünya'da ne zaman mevcut olduğunu belirlememize yardımcı olduğu için önemlidir, bu da yaşamın ne kadar erken ortaya çıktığına ve Dünya'nın en erken ortamlarının buna nasıl ev sahipliği yapmış olabileceğine dair daha net bir resim sunar” dedi.
3.5 milyar yıl önceki Dünya, bugün yaşadığımız yemyeşil, ılıman dünyadan çok farklı bir yerdi. Oksijen seviyeleri son derece düşüktü ve sıcak, volkanik ve hidrotermal süreçler hakimdi.
Chaudhuri, “En dikkate değer bulduğumuz şey, çalışmamızın ilkel yaşamın 3.5 milyar yıl önce kimyasal olarak aşırı bir dünyada geliştiğini bir kez daha doğrulamasıdır. Bu mikroorganizmalar, demir ve silika açısından zengin bir okyanusta, aktif volkanizmanın yanında yaşıyorlardı” dedi.
“Bhitardari karbonlu çörtü, yaşamın sadece sakin bir erken Dünya'da hayatta kalmadığını bir kez daha doğruluyor; mikrobiyal ekosistemler, Dünya'nın tarihinin oldukça erken bir döneminde dinamik volkanik ortamlara zaten yerleşiyor ve uyum sağlıyorlardı.”
Bulgular, Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlandı.
