Hidrotermal bacalar etrafında yaşam 1: Kemosentez ve endosimbiyoz ile başlayan besin zinciri

– Batuhan

27 mart sabahı saat 9 sularında RV Atlantis demir aldı ve 9 East Pacific Rise’a doğru tahminen dört gün sürecek olan yolculuğumuz başladı. Nehirlerin getirdiği yoğun besinden dolayı fitoplanktonun yeşile boyadığı, Nicoya Körfezi’nin bir çok canlının karnını doyurduğu fotosentez temelli ekosistemini geride bırakıp hedefimiz olan derin denizlere doğru ilerlediğimiz bu günlerde bizi hidrotermal bacaların etrafında nasıl bir yaşam beklediğini anlatmak yerinde olacak sanırım. Ama öncesinde bize eşlik eden, gemimizin yarattığı hava akımından yararlanan kahverengi sümsük kuşlarını (Sula leucogaster) uzaktan da olsa  size şöyle bir göstermek isterim.

Bu blogta daha önce de bahsettiğim gibi, insanlık uzun bir süre boyunca güneş ışığının ulaşmadığı yerlerde yaşamın olmadığını düşünmüştü. Çünkü, yaşam için gerekli molekülleri karbon dioksit kullanarak üretmek çok yüksek miktarda enerji gerektiren bir iş ve bu enerji ancak ışığı kullanan fotosentez yoluyla sağlanabilir diye düşünülmekteydi. Ancak, kemosentez adı verilen, atomlar arasındaki indirgenme-yükseltgenme olaylarından ortaya çıkan enerjiyi kullanarak organik madde üreten metabolizma yolu keşfedilince işler değişti, bilim insanları güneş ışığının ulaşmadığı ancak büyük elektrokimyasal farklar barındıran alanlarda yaşam aramaya başladılar, hidrotermal bacalar bu alanlardan biriydi ve 70lerin sonunda beklenen manzara ile karşılaşıldı: etrafa indirgenmiş moleküller yönünden zengin siyah bir sıvı püskürten bacaların çevresinde zengin bir çeşitliliğe sahip bir yaşam.

Bu manzarada ilk göze çarpan canlı, beyaz bir tüpün ucunda ilginç görünüşlü kırmızı dokunaçları ile suyu süzen ve bu kırmızı dokunaçları hızlıca içeri çeken tüp solucanları. Doğu Pasifik Sırtı 9N’da iki tür tüp solucanı görmeyi beklemekteyiz: Riftia pachyptila ve Tevnia jerichonana. Bize çok yabancı olduklarından bu canlıların Türkçe’deki isimleri aynı: dev tüp solucanı. Aynı aileye mensup bu omurgasız canlıların yaşam biçimleri ve anatomileri birbirine oldukça benzer. Polisakkarid adı verilen kompleks şekerden oluşan beyaz dış kabukları ile hidrotermal bacanın gövdesine tutunup büyümeye başlarlar. Bizim kanımızda da bulunan ve kırmızı rengin sebebi olan hemoglobine sahip dokunaçları ile hidrotermal bacanın ağzından çıkan hidrojen sülfürü yakalayıp “kök” kısımlarına yakın vücut boşluklarında yaşayan sulfur bakterilerine yollarlar. Sülfür bakterileri bu sülfürü kemosentezde kullanarak enerji ve organik madde üretirler ve üreyebilirler, bunun karşılığında da bu organik maddenin bir kısmını tüp solucanlarına armağan ederler. Sülfür bakterileri ve tüp solucanları simbiyotik yaşam birliğine iyi bir örnektir, bu iki canlı grubu yaşamlarını sürdürüp üreyebilmek için birbirlerine bağımlıdırlar ve bu birliktelikten fayda sağlar. Riftia ve Tevnialar benzer yaşam biçimlerine sahip olsa da, geçtiğimiz yıllarda yapılan çalışmalar Tevnia cinsi solucanların daha sıcak, daha az oksijen ve daha çok sulfur konsantrasyonuna sahip ortamlara adapte olduğunu, ve yeni oluşmuş bacaları daha önce kolonize ettiklerini göstermiştir.

Riftia pachyptila ve Tavnia jerichonana farklı türler de olsalar aynı yaşam biçimine ve benzer anatomilere sahiptirler. Kırmızı rengin kaynağı hemoglobindir.

Tüp solucanları gibi, sulfur bakterileri ile simbiyotik bir şekilde yaşayan ve onların ürettiği organik madde ile beslenen ve Dogu Pasifik’te hidrotermal bacalar etrafında görmeyi beklediğimiz bir diğer canlı grubu Bathymodiolus thermophilus türü derin deniz midyeleri. Hidrotermal bacaların daha az sıcak, daha az sulfur konsantrasyonuna sahip bölgelerinde yaşayan bu midyeler de aynen tüp solucanları gibi etraftaki sülfürü içlerinde yaşayan sulfur bakterilerine gönderir ve onların ürettiği organik madde ile beslenir.

Bathymodiolus thermophiles, yani “sıcağı seven derin deniz midyeleri”

Özetle, hidrotermal bacalar etrafında yaşam kemosentez ile kimyasal enerjiyi kullanarak organik madde üreten bakteriler ile başlar. Bu bakteriler ile simbiyotik birliktelik kurmuş makro-canlılar ile gözümüze görünür hale gelir. Gemimiz Atlantis, saatte 12 deniz mili hızla hedefine ilerlemekte ve lablarda hazırlıklar tam gaz sürüyor; anlatacaklarım şimdilik bu kadar. Blogumuzun bir sonraki konukları hidrotermal baca ekosistemlerindeki besin zincirinin daha üst basamaklarındaki canlılar olacak.