Hidrotermal Kaynaklarda Hayat

Canlıların hayatının devamında en önemli şey enerjidir. Asıl enerji kaynağının güneş olduğu ise herkesin malumudur. Denilebilir ki, insanoğlu bu güne kadar enerji konusunda hep güneşi görmüş, güneşi işlemiş ve hep onu nazara vermiştir. Ancak, insanoğlu ne zaman yerküremizin binlerce metre derinliklerinden kopup gelen ve zaman zaman yerkabuğunu çatlatarak kilometrelerce alanı etkisi altına alan kızgın lavlarla tanıştı, işte bu noktada, üzerinde yaşadığımız yerkürenin de güçlü bir enerji deposu olduğunun farkına vardı. Daha sonra da okyanusların derinliklerindeki bu güçlü enerji deposunu kullanmak suretiyle dağ gibi yığınlar meydana getiren biyolojik toplulukların varlığını keşfetti ve onları tetkike koyuldu. Güneşle hiç irtibatları olmamasına rağmen, çetin hayat şartlarında kendileri için tanzim edilmiş hususî mekanizmalarla göz kamaştırıcı bir hayat sergileyen bu canlı topluluklarına kısa da olsa göz atmak insanın tefekkür ufkunu açar.

OKYANUS TABANINDAKİ ÇATLAK

Çoğumuz yerküremizin derinliklerinden kaynaklanan deprem ve volkanlardan şiddetli ürker ve bunların hep tahrip cihetini aklımıza getirir, faydalı yanlarını düşünmeyiz. Ancak, son yıllarda güneş enerjisi ile doğrudan ilgileri bulunmayan organizmaların ve biyolojik toplulukların jeolojik olarak hareketli ve çetin bir çevrede yaşadıklarının fark edilmesi ile deprem ve volkanlar hakkında yerleşmiş kanaatler de değişmeye başladı. Zira 20. yüzyıl biyolojisinin en şaşırtıcı keşiflerinden birisi olan bazı biyolojik topluluklar, özellikle okyanus tabanındaki volkan ve deprem bölgelerinde ortaya çıkan hidrotermal kaynaklarda göz kamaştırıcı bir tablo oluşturmaktaydı. Bu konuda, özellikle “levha tektoniği teorisi” ile ilgili olarak yıllardır çalışan tanınmış bir grup bilim adamının, Pasifik Okyanusunun (ekvator bölgesinde) tabanında faaliyet gösteren enerji kaynağının faaliyetlerinin ilgi çekici sonuçları karşısında duydukları şaşkınlık zikredilmeye değer. Zira burada yani okyanus tabanında (yeni kabuk malzemesi sağlayan sıcak mağma çıkışlarının bulunduğu Galapagos Çatlağı’nda) sıcak sular, soğuk okyanus sularının arasından yükselirken, bu çetin şartlar adeta daha önce hiç görülmemiş canlı türleri için hususi bir yaşama sahası olarak hazırlanıyordu. İçlerinde çoğu daha önce hiç gözlenmemiş türlerin de bulunduğu bu canlıların hayatta kalmaları için gerekli olan enerji ve gıdanın hangi İlâhî programla sağlandığına dair merak ise sözkonusu bilim adamlarını okyanusun derinliklerine doğru adeta çekti...

SULAR KARŞILAŞINCA...

Dünyamızın merkezinde muhafaza edilen ve adeta ayrı bir enerji kaynağı teşkil eden kızgın mağma, yerkabuğunun şekillenmesinde de önemli bir role sahiptir. Okyanusun özellikle derin bölgelerinde yerküremizin kabuk kısmı çok incedir (1-4 kilo metre). Bu yerlerde tektonik kabuk levhalar arasından yükselen kızgın ve sıvı mağma iki tepeden oluşan sırtlar oluşturur. Mesela, Atlas Okyanusu’nu ikiye bölen ve Hint Okyanusu’nun içine doğru bölümler halinde uzanan ve giderek Antartika’nın etrafını dolaşan ve sonunda da Pasifik Okyanusunun tabanında güneyden kuzeye uzanan böyle bir sırttan bahsetmek mümkündür. Bu sırtın altında yatan sıcak magma, öncekinde olduğu gibi yeni kabuklar oluşturmak üzere her an faaliyete hazır beklemektedir. Bu faaliyetle okyanus tabanında kırılma ve bölünmeler meydana gelecek ve bu esnada kor halinde lavlar kaynayacaktır.

Okyanus tabanında, tektonik hareketler neticesinde oluşmuş olan ve yüksek sıcaklık bölgelerine kadar uzanan çatlaklar mevcuttur. Bu çatlaklardan aşağılara inen deniz suyunda bol bulunan sülfat iyonları, sıcak kayalara temas ettiğinde sülfürlere dönüşmektedir. Bu arada, kayalarda bulunan birçok elementin de ısınan bu sularda çözündüğü müşahede edilmiştir. Isınması dolayısıyla bilahare, çatlak boyunca yukarıya doğru hareket eden bu su kütlesi, çoğumuzca bilinen “hidrotermal kaynak”ı oluşturur. Hidrotermal kaynakların çoğu 400 °C’a varan sıcaklığa, düşük pH değerine yani asidik özelliğe, çözünmüş hidrojen sülfüre ve normal sularda çok az rastlanan katyonlara sahiptir. Bu özelliklerin her birisinin bu gibi yerlerde yani hidrotermal kaynaklarda bazı canlı türleri için hayatta kalabilmenin bir şartı olduğu, üzerinde durulmaya değer bulunmuştur.

Okyanusun nisbeten sığ olan kaynak bölgeleri kaynamayı engelleyen yüksek basınç özelliğine sahip olmadığından burada 400 °C sıcaklığına varan kaynak suyu sıvı ve gaz karışımından ibarettir ve bu karışımın soğuk okyanus suyu ile karşılaşma anı gerçekten coşku vericidir. Bu karşılaşma anında sıcak suda daha önce çözünmüş elementler çökelmekte ve bu suretle değerli madenler oluşmaktadır. Yine bu karşılaşma anında jeokimyasal, jeofizik ve biyolojik etkileşimlerle ortaya çıkan koyu renkteki buluta izafeten bu gibi yerlere “kara. bacalar” adı verilmiştir. Koloni halinde yaşayan bazı biyolojik topluluklar için bu yerlerde sedimenter organik karbonun dönüşümüyle ortaya çıkan metan gazı önemli bir enerji kaynağını oluşturmaktadır. Her okyanus tabanında bu tür hidrotermal kaynaklara rastlanabilir. Mesela, bugüne kadar Orta Atlas Okyanusu sırtında ki, Batı Pasifik’te altı ve Gordal Juan de Fuca sırtında ise yedi adet kaynak keşfedilmiştir. Özellikle, magmanın veya tektonik levhaların göründüğü yerlerde faaliyet gösteren hidrotermal kaynak bölgelerinde, biyolojik araştırmalar yapmanın oldukça güç olduğu ayrıca vurgulanmaktadır.

HAYATİ FONKSİYONLAR KİMİN OMZUNDA?

Hidrotermal kaynaklar fiziki olduğu kadar biyolojik görüntüsü ile de göz kamaştırıcıdır. İlk göze çarpan canlılar dev tüp kurtları ve bazı istiridye türleri ise de, bu yerlerde daha çok mikroorganizmalar hayatî fonksiyon icra ederler. Nitekim, hidrotermal kaynaklarda bol bulunan hidrojen sülfür, omurgalı hayvanlar için son derece zehirlidir ve kaynak suyunun deniz suyu ile karşılaştığı sırada oksitlenmektedir. Oksitlenme olayı ile ortaya çıkan bol miktardaki enerjinin hayatî fonksiyonlarda kullanılabilmesi ise ancak tek hücreli canlılarca mümkündür. Bu görevi üstlenen kaynak bakterileri, aynen yeryüzündeki bitkilerin güneş enerjisini kullanarak ortaya koydukları fotosentez misali (ancak fotosentez değil, kimyevi sentez mekanizmasıyla), karbondioksitten türemiş olan inorganik karbonun organik bileşiklere dönüşmesini sağlarlar. Okyanusun binlerce metre derinliğinde yaşayan ve hidrojen sülfüre, karbondioksite ve oksijene ihtiyaç duyan bu bakterilerin aynı zamanda asidik ortamda ve 140- 150°C gibi yüksek sıcaklıklarda çoğalabildikleri ve kompleks şeker ve proteinleri parçalayan enzimleri üretebildikleri gözlenmiştir. Bundan belki de daha ilginç olanı bu mikroorganizmaların dev “tüp kurtları” ve istiridyelerle birlikte oluşturdukları “ortak hayat” tarzıdır.

ORTAK HAYAT

Hidrotermal kaynak bakterilerinin, tüp kurtları ve istiridyelerin özel dokularına uzun lifler halinde yerleştikleri ve bunların metabolizmaları sayesinde ev sahiplerinin ağır metal ve sülfür zehirlenmelerinden korundukları ortaya çıkarılmıştır. Daha açık bir ifade ile, ev sahipleri için ilk planda uygun olmayan karbondioksit, oksijen ve hidrojen sülfür önce bu bakterilere teslim edilmekte ve ev sahibi için ihtiyaç duyulan şekerin sentezi bu bakteriler tarafından yapılmaktadır. Böyle bir faaliyet, hem bu canlıların kanındaki zehirlenmelere hem de reaksiyonlardan ortaya çıkacak zararlara engel olacak bir tarzda cereyan etmektedir. Böylece, bu yakın beraberlik sayesinde ev sahibi, organları ve dokuları ile yiyecek toplamak ve onları özümlemek zahmetinden de kurtulmaktadır. Zaten bunların faal bağırsakları da yoktur. Bu konuda yapılan bir çalışmada üretilmiş olan ve tam bağırsağa sahip yavru kurtçuklar bir süre planktonlarla beslenmiş ise de bir müddet sonra bunların, ortak hayat bakterilerini barındıran kompleks trophosome dokusunu geliştirmek uğruna, ağız ve bağırsaklarını aniden kaybettikleri, adeta feda ettikleri müşahede edilmiştir. Bağırsaklarına ait hayati fonksiyonları üstlenmiş olan ve bedenlerini mesken tutmuş bulunan bu mikroorganizmalara karşı bedence büyük olan ev sahiplerinin bir vefa borcu olmalı değil midir? Gerçekten de, bu çetin anafor ortamındaki yer değiştirmelerde küçük bir hücre için ev sahibinin onlara bir nevi binek ve paratoner olması, onlar için hatırı sayılır bir hizmet olarak kabul edilebilir.

ÖLÜM ÇUKURUNDA HAYAT

Normal derin deniz suları ile kıyaslandığında, hidrotermal kaynak bölgelerinde canlı oranı 500-1000 kat daha yüksektir. Üstelik bu yerlerde, özellikle sülfür bacalarının çatlamasıyla ortaya çıkan kavurucu sıcaklıktan dolayı, canlıların büyük kısmı ölmektedir. Hatta buralar, çok sayıda salyangozun kireçten kabuklarını oluşturamayacak kadar asidik karakterli (pH: 2.8) sulara sahiptir. Bu gibi yerlerde ancak birkaç nesil devam ettirilebilen kararlılık, mesela Galapagos Çatlaması’nda olduğu gibi, jeolojik bir hadise ile altüst olup çökmekte ve denge bozulabilmektedir. Böyle bir olayla umumi ölümler meydana gelmektedir. Gerçekten de, bir okyanus araştırma programında taze ayların içinde gömülü vaziyette bulunmuş olan dokular ve el değmemiş kaynak canlıları bunu doğrulamaktadır.

Kaynak bölgelerinde, buralara has bütün bu zor hayat şartlarına rağmen, canlı yoğunluğunun normal ortamdakilerden daha fazla olması ve bu gibi yerlerde 300 yeni canlı türüne daha rastlanması, buraları kendilerine mesken tutmuş canlıların bu çetin şartlara göre özel olarak teçhiz edildiğinin bir göstergesidir. Bünye itibariyle tamamen farklı canlılar, buralarda ortak bir hayat sistemi içerisine sokularak ve bedenleri ağır metal ve sülfür zehirlenmelerine karşı metal bağlı proteinlerle desteklenerek, birçok canlı için yaşanmaz olan ağır hayat şatları yaşanır hale getirilmiştir.