Dünya üzerindeki yaşamın, sıcak, su altında ve hidrojen ile demir açısından zengin 'kimyasal bahçeler' adı verilen ortamlarda başlamış olabileceği düşünülüyor. Almanya'dan araştırmacılar, bu ilkel ortamı laboratuvar koşullarında bir şişe içinde başarıyla simüle ettiler. Yapılan deneylerde, günümüzde derin denizde yaşayan bazı ilkel yaşam formlarının, bu simüle edilmiş başlangıç koşullarında hayatta kalabildiği ve gelişebildiği gözlemlendi.
Bugünkü ekosistemlerde canlılar birbirine o kadar bağımlı ki, çok azı doğrudan Dünya'nın ham maddelerinden besleniyor. Ancak gezegenimizdeki ilk organizmaların, cansız bir ortamda yalnızca mineral dünyasının sunduklarıyla yetinmesi gerekiyordu. O zamanlar çok az veya hiç oksijen yoktu ve fotosentez henüz başlamamıştı. Günümüzde bazı derin deniz canlıları, güneş ışığının ulaşmadığı hidrotermal bacaların etrafında, Dünya'nın çekirdeğinden çıkan hidrojenden elektron alarak hayatta kalabiliyorlar. Bu, asetil CoA yolu adı verilen, genetik kodlarından bile daha eski bir yöntem.
Ancak Dünya'nın erken dönemlerinde, deniz suyunda çözünmüş demir miktarı günümüzden çok daha fazlaydı. Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi'nden jeokimyacı Vanessa Helmbrecht liderliğindeki bir ekip, bu ek demir miktarının nasıl bir fark yaratabileceğini test etmek için laboratuvarda ilkel okyanus koşullarını simüle etmeye karar verdi.
Ekip, deneylerinde test öznesi olarak, ilk kez Meksika açıklarındaki bir hidrotermal bacadan toplanmış, metan üreten bir arke (Methanocaldococcus jannaschii) türünü seçti. Bu tek hücreli organizma, enerji kaynağı olarak karbondioksit ve hidrojeni kullanarak asetil CoA yolunu kullanıyor. Araştırmacılar, bu türün ilk metabolizmaların izlerini taşıyan modern temsilcilerden biri olduğunu belirtiyor.
Deneyler, M. jannaschii'yi, oksijensiz suya sülfürlü sıvı enjekte edilerek oluşturulan minyatür bir derin deniz hidrotermal baca ortamına yerleştirdi. Bu işlem sonucunda, 5-10 dakika içinde bir baca yapısına dönüşen siyah bir çökelek oluştu. Yüksek sıcaklıklarda, bu mikro kozmostaki demir ve kükürt, mackinawite (FeS) ve greigite (Fe3S4) gibi demir sülfür minerallerini oluşturdu. Demir sülfür mineralleri hidrate olduğunda ise H2 (hidrojen) gazı salınımı gerçekleşti.
Modern yaşam alanından oldukça farklı olmasına rağmen, M. jannaschii bu garip ortamda şaşırtıcı derecede iyi gelişti. Helmbrecht, başlangıçta yalnızca az miktarda büyüme beklediklerini, çünkü deneye ekstra besin, vitamin veya eser metal eklemediklerini belirtti. Ancak arkealar, asetil CoA metabolizmasının bazı genlerini aşırı ifade ederek adeta katlanarak büyüdüler.
M. jannaschii hücreleri, fosil örneklerinde bulunan en eski yaşam izlerine benzer bir şekilde, mackinawite parçacıklarının hemen yanında yoğunlaşma eğilimi gösterdi. Bilim insanları, bu kimyasal bahçelerin, Dünya'nın ilk mikroplarını beslediğini düşünüyor.
Bu çalışma, asetil CoA metabolizması gibi ilkel metabolizmaların, Dünya'da yaşamın ilk kıvılcımlarının çakıldığı, aşırı ve enerji kısıtlı ortamlardan ortaya çıktığına dair kanıt sunuyor. Yazarlar, bu tür kimyasal bahçelerin, hayatın potansiyel kuluçka merkezleri, ilk metabolize eden hücrelerin sürekli evrimini teorik olarak destekleyebilecek ilkel ortamlar olduğuna işaret ediyor.
