Uzayda Silisyum Tabanlı Yaşam Var mı?

Dünya’daki canlılar karbon atomu içeren moleküllerden oluşuyor. Peki uzayda silisyum tabanlı canlı türleri de olabilir mi? Sonuçta silisyum atomları da en az karbon kadar karmaşık moleküller oluşturabiliyor. Ancak asıl soru şu: Yerkabuğu yüzde 25 oranında silisyum içerdiğine göre, Dünya’daki kayalar ve kristaller de canlı olabilir mi?

Silisyum ve canlı kayalar

Dünya gezegeninde yaşam karbon tabanlı; çünkü tek bir karbon atomu, esnek elektron bağları sayesinde 6 farklı atoma bağlanarak karmaşık organik moleküller üretebiliyor. Üstelik karbon atomu suyu çok seviyor ve 20 ila 100 atomluk top şekilli kafes moleküller oluşturabiliyor (bucky küresi).

Peki evrendeki bütün canlıların DNA’sı karbon temelli olmak zorunda mı? Örneğin, karbon yerine silisyum tabanlı Dünya dışı canlılar olabilir mi? Biz de uzaydaki alternatif canlı türlerini görelim. Ancak önce organik ve sentetik terimleri konusunda yaygın olan bir yanlış anlamayı giderelim:

İlgili yazı: İnsanlar Gelecek 100 Yılda Nasıl Evrim Geçirecek?

 

Silisyum organik midir?

Canlılara organizma diyoruz. Dolayısıyla canlılarda bulunan bütün moleküller de organik moleküllerdir. Örneğin, fabrikada yeni sağılmış sütten yapılan köy yoğurdunun aynısını üretebilseydik o da organik olurdu. Kısacası organik molekülleri sentetik olarak üretebiliriz. Kansere çare olacak gen tedavisi deneyleri için insan DNA’sını sentezlerken de öyle yapıyoruz ve bu nokta yazımız için önemli.

Uzaydaki canlılara gelince evet, Güneş Sistemi dışındaki öte gezegenlerde karbon yerine silisyumlu canlı türleri olabilir. Ancak, silisyum aynı zamanda bildiğimiz kayanın; yani yerkabuğundaki silikatların temel maddesidir. Öyleyse evrende canlı kayalar ve kristaller var mı? Peki Dünya’daki kayalarda silisyum tabanlı canlı türleri olabilir mi? Bu soruları analiz edelim:

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Alternatif uzaylı türleri

İnsanlar Dünya dışı uygarlıkları en az 400 yıldır merak ediyor. SETI projesiyle birlikte uzaylıların gönderebileceği radyo sinyallerini çanak antenlerimizle yakalama çabaları da sürüyor. Ancak, silisyumlu canlılar kayalara ve kristallere benzediği için bunları görsek de tanımayabiliriz.

Önce canlılığın tanımıyla başlayalım: Canlılar büyür, ürer, çevresel uyaranlara tepki verir (ışık, ses vb.) ve evrim geçirir. Ayrıca Dünya’daki canlılar aynı temel organik kimyayı paylaşıyor: Bunlar da su içinde yüzen karbon molekülü zincirleridir. Karbon atomu DNA’mız ve dokularımızın ana yapıtaşıdır.

Sonuçta karbon zincirleri canlıları yaşatacak kadar karmaşık polimerler oluşturuyor. Dünya gezegeni de en çok oksijen, karbon ve su içerdiği için gezegenimizdeki hayat da karbon tabanlı canlılardan oluşuyor. Eh, ne yapalım? Bizdeki malzeme bu. 😉

Ancak soru şu: Evrende karbondan çok silisyum içeren öte gezegenlerde silisyumlu canlılar ortaya çıkabilir mi ve bunlar neye benzer? Bunu görmek için söz konusu elemente kısaca bakalım: Atom numarası 14 olan silisyum periyodik tabloda karbonun hemen altında yer alıyor. Ancak, canlıların oluşması için asıl önemli olan çıplak hali değil, tabiatta nasıl bulunduğu:

Silisli yerkabuğu

Silisyum doğada siliksat asidi (mSiO₂.nH₂O) ve tuzları halinde bulunuyor. Yerkabuğunun yaklaşık yüzde 25,7’si bu elementten türeyen silikatlardan (taşlar, kayalar) meydana geliyor. Oksijenden sonra Dünya’da en fazla bileşiği bulunan element olan silisyumun en yaygın bileşiği ise silisyum oksittir (SiO₂). Bu da kum ve kuvars kristali şeklinde bulunuyor.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Neden silisyum anlatıyoruz?

Silisyum neredeyse karbon kadar esnek olduğu için elbette: Tıpkı karbon gibi silisyumun da boşta duran 4 serbest elektronu bulunuyor. Bunlar silisyumun diğer atomlara bağlanmasını kolaylaştırıyor. Neredeyse karbon kadar çok atoma bağlanması ve karbon kadar karmaşık moleküller oluşturmasını sağlıyor.

Aynı zamanda oksijene de karbon gibi bağlanarak uzun moleküller oluşturabiliyor ki bu da oksijen soluyacak yeni canlıların evrimleşmesi için büyük avantaj. Oysa bu soruyu tersten de sorabiliriz: Madem bu çok esnek bir atom, neden Dünya canlıları silisyum yerine karbon tabanlı?

Bunun ana nedeni, silisyumdaki elektron bağlarının (kimyasal bağlarının) karbondan daha zayıf olmasıdır. Özellikle de uzun protein molekülleri oluşturmak için gereken silisyum-silisyum bağlarının zayıf olduğunu görüyoruz. Bu da silisyumun canlılara gereken uzun moleküller oluşturmasını zorlaştırıyor ve silisyumlu canlıların ortaya çıkmasını zorlaştırıyor. Neden derseniz:

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Silisyumda sıkıntı var

Silisyum oksijene çok kolay bağlanıyor, yani karbondan daha kolay oksitleniyor. Oysa bu durum, en uzun organik moleküller için gereken silisyum-silisyum bağlarının, oksijenli ortamlarda daha dengesiz ve kısa ömürlü olması anlamına geliyor.

Kısacası insan DNA’sına benzeyen silisyum tabanlı genetik moleküller, silisyumlu yaşama uygun öte gezegenlerde bu tür canlı türleri oluşmadan çok önce oksitlenebilir (paslanır) ve bu nedenle hiçbir işe yaramayabilir. Yine de teorik olarak evrende silisyumlu canlılar olabilir.

Peki neye benziyor?

Silisyumlu canlılar bitkilerle hayvanlardan çok sıradan kayalara ve kuvars kristallerine benzeyecektir. Siz de bunun iki örneğini Uzay Yolu Gelecek Kuşak (Star Trek TNG, 1. Sezon, bölüm 18) ve Stargate SG-1 (1. sezon, Bölüm 7) dizilerinde bulabilirsiniz. Her ikisi de çok kaliteli olan bu bölümleri bulup izlemenizi tavsiye ederim. 🙂 Ancak şimdi silisyumlu canlıların en garip özelliklerini görelim:

İlgili yazı: Stonehenge Anıtını Kimler İnşa Etti?

 

Kuvars soluyorlar

Sonuçta ister karbondan yapılsın, ister silisyumdan; bütün canlılar nefes almak ve redoks süreçleriyle besinleri yakarak enerjiye dönüştürmek zorunda. Yalnız insanlar oksijen soluyup havaya karbondioksit veriyor. Silisyumlu canlılar ise oksijen soluyup havaya kuvars kristali verecekler.

“Aman Hocam, bu kadar sıra dışı uzaylılara ne gerek var?” derseniz ilk bakışta haklısınız. Gerçekten de karbon tabanlı canlılar uzayı çoktan işgal edip silisyumlu canlılara yaşam alanı bırakmamış olabilir. Oysa bu uzayda hayat aramak için yanlış bir varsayım; çünkü galaksimizde Dünya benzeri yaşama uygun olmayan aşırı sıcak birçok öte gezegen var.

Bunların yüksek basınçlı sıcak yüzeyinde karbon dokular kolaylıkla yanıp parçalanır. Bu yüzden bizler bu tür dünyalarda uzay giysisi olmadan dolaşamayız. Öte yandan, silisyum elementi yüksek sıcaklıkla basınç altında çok daha sağlam silisyum-silisyum ve silisyum-oksijen bağları kuruyor. İşte silisyum tabanlı canlılar bu yüzden öte gezegenlerde ortaya çıkabilirler.

İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?

 

Peki herkes nerede?

Bu da uzayda hayat arayışında önemli bir tespit: Silisyumlu canlılar evrende karbonlu organizmalar kadar yaygın olmayabilir. Ancak, süper sıcak kayalık gezegenlerin sayısı da galaksimizde Dünya benzeri gezegenlerden daha fazladır. Bunların bir kısmı da Dünya’dan 4 kat büyük, iki kat ağır olan süper dünyalar; yani yüzeyi yüksek basınçla ezilen ve sıcaktan kavrulan gezegenler.

Gerçi canlı kayalar ve kristallere benzeyen silisyumlu organizmaların insanlar gibi uygarlık kurarak uzaya yayılması zor olacaktır (elleri ve ayakları yok!). Ancak, silisyumlu canlıların var olması halinde, uzayda hayatın sandığımızdan daha yaygın olacağını söyleyebiliriz.

Bu konudaki ana engel ise Venüs benzeri düdüklü tencere dünyalardaki oksijenin, atmosferde serbest bulunmak yerine kayalara hapsolmuş olmasıdır. Ancak, silisyum tabanlı canlılar zaten oksijeni emecek canlı kayalar olacağından, bu durum uzayda hayat için sandığımız kadar büyük bir engel olmayabilir.

Yeraltında silisyum canlılar

Ayrıca bizler Yeryüzü’nde yaşamaya o kadar alışmışız ki 10 km yeraltında bile bakteriler olabileceğini unutuyoruz. Silisyum tabanlı uzaylılar ise öte gezegenlerin içinde, 1000 km derinlikteki manto tabakasında bile yaşayabilirler. Hatta küçük gezegenler ve uyduların dış çekirdeğine kadar inebilirler ve bu da uzayda yaşam olasılığını artıran bir varsayımdır.

İlgili yazı: Satürn Halkaları Neden Hızla Yok Oluyor?

 

Kompleks silisyum yaşam var mı?

İlk bakışta hayır; çünkü silisyum atomları yüksek sıcaklık ile basınç altında bile gevşek bağlar oluşturacak ve bu da karbon tabanlı yaşam kadar karmaşık canlı türlerine izin veren uzun molekül zincirleri yaratmalarını zorlaştıracaktır.

Ancak, bilimkurgu yazarları silisyum bazlı zeki uzaylılar fikrini çok seviyorlar ki bunlardan biri de Star Trek TOS dizisinde geçen Horta adlı uzaylıdır (1. Sezon, bölüm 26). Oysa uzayda hayat aramak konusunda asıl sorun dünya dışındaki canlıların silisyumlu olması değil. Asıl sorun, bunları Dünya gezegeninden bakarak veya başka bir gezegene sonda göndererek saptamanın zor olması:

Örneğin, öte gezegenlerde yaşam aramak için atmosferlerinden geçen güneş ışığına bakıyor ve böylece kimyasal bileşimini analiz ediyoruz. Havadaki oksijen, karbondioksit ve metan oranına, hatta hava kirliliğine bakarak o gezegende yaşam veya uygarlık olup olmadığını tahmin etmeye çalışıyoruz.

Oysa yeraltında yaşayan veya yüzeyde nefes verirken havaya mikroskobik kuvars kristalleri saçan olası silisyumlu canlıları saptamak için başka yöntem ve teknolojiler geliştirmemiz gerekiyor.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Öyleyse gölge biyosfer var mı?

Bu nedenle bazı bilim insanları bırakın uzayı, Dünya’daki kayalar ve kristallerin bile silisyum tabanlı canlılar olabileceğinden kuşkulanmaya başladılar. Elbette Yeryüzü’nde canlı kayalar olduğuna dair hiçbir kanıt yok; ama varsa bunların yaşadığını fark edebilir miyiz diye soruyoruz.

Sonuçta bu sorunun yanıtını veremez ve canlı kayayı cansızdan ayıramazsak öte gezegenlerdeki silisyumlu canlıları da bulamayız. Her durumda gezegenimizde oksijenden sonra en yaygın element silisyum. Tabiat da hiçbir ham maddeyi ziyan etmediğine göre bu olasılık her zaman için var.

Ancak, Dünya’daki silisyum büyük ölçüde silikat halinde, yani kayalara bağlanmış olarak bulunuyor. Ne de olsa bizzat kayalar silisyumdan oluşuyor! Öyleyse bizim gölge biyosferimiz (yaşamküremiz) nerede olabilir? Jeologlara göre büyük olasılıkla yanardağların altındaki magma tabakasında:

Sonuç olarak Dünya’da siyanürlü ve asitli sularda yaşayan ekstremofil bakteriler var ki bunlar, birkaç saatliğine de olsa ölümcül Mars yüzeyinde bile yaşayabilir. Öyleyse yanardağların altındaki magma havuzlarının duvarlarını oluşturan kayaların içinde de silisyum içeren mikroplar olabilir.

Varsa şanslıyız

Ne de olsa yanardağlardan püsküren lavlar, bu mikropların kalıntılarını (?) yüzeye çıkaracaktır ki çoktan çıkarmış olabilir ve biz de yeni bir detektör geliştirerek yerli silisyum tabanlı canlıları bulabiliriz. Öte yandan, bunlar 600 km derinlikteki üst mantoda yaşıyorsa silisyumlu hayata asla ulaşamayabiliriz. Bu durumda uzayda silisyumlu organizmalar bulmak, Dünya’da bulmaktan daha kolay olacaktır.

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Peki uzayda nasıl hayat ararız?

30 Mart 2021’de fırlatılması planlanan ve yakın kızılötesi dalga boyunda çalışacak olan James Webb uzay teleskopu, öte gezegenlerin atmosferinden geçen kızılötesi ışığa bakacak. Sonuçta fotosentez ile solunum süreçleri gezegenlerin atmosferindeki oksijen ve karbondioksit oranını değiştiriyor. Silisyumlu organizmalar da yaşadıkları gezegenin atmosferini değiştirebilirler.

Öte yandan, Amerikalı biyologlar da laboratuar ortamında silisyum tabanlı canlılar yaratmaya çalışıyor. Nitekim Caltech araştırmacıları, 2016 yılında yüksek sıcaklıkları seven yeni termofil bakteri türleri bulduklarını duyurdular.

Üstelik bazı nadir durumlarda bu bakteriler, yüksek sıcaklığa dayanmak için bünyesinde silisyumlu moleküller barındırıyordu ki bu buluş da öte gezegenlerdeki yanardağlarda yaşayan canlılar olabileceği teorisini güçlendirdi.

İlgili yazı: Plüton Okyanusu Neden Donmuyor?

 

Hibrit bakteriler geliyor

Bu durumda evrende saf silisyum tabanlı canlılar olmasa bile, bu elementten yararlanan karbon tabanlı ekstremofil bakteriler olabilir. Bu da zor şartlara dayanıklı ekstremofil bakteri tanımını genişleterek uzayda beklenmedik yerlerde yaşam bulma şansımızı artıracaktır.

Silisyumlu bakteriler Dünya’da gerçekleşen ender bir biyokimyasal kaza mıdır, bilemeyiz. Ancak, biyologlar laboratuar ortamında çoğalan bakteriler arasından her defasında içinde daha çok silisyum içeren bireyleri seçtiler. Ardından yapay seçilimle bunları çoğaltıp normalden 2000 kat fazla silisyum taşıyan bakteriler ürettiler.

Peki silisyumlu mikroplar ne işe yarayacak? Silisyumlu bakterilerle nanoteknoloji ve organik teknoloji alanlarında kritik ilerlemeler kaydedeceğiz. Bunlar da piyasada bulunan ürünlerden çok daha kaliteli silikon yapışkanlar ve yalıtım malzemeleri üretecekler.

Böylece hem silisyum tabanlı canlıların başka gezegenlerde nasıl ortaya çıkabileceğini öğrenecek, hem de silisyumlu ve diğer hibrit bakterileri temizlik işçisi gibi kullanarak küresel ısınmanın pençesindeki Dünyamızı gelecekte yeniden Dünyalaştırarak doğal haline geri döndüreceğiz.

İlgili yazı: Dünyada ilk canlı nasıl ortaya çıktı?

 

Silisyum hayat kurtaracak

Öyleyse taş diyip geçmeyin ve önünüze gelen taşa tekme atmayın. Hem ayakkabınız yıpranır, hem de potansiyel bir canlıya zarar verebilirsiniz. 🙂 Şaka bir yana, sadece Dünya’da yaşayan az sayıdaki türü bilen bizlerin, uzayda hiç bilmediğimiz canlı türlerini bulması çok zor görünüyor.

Yine de denemekten vazgeçmeyeceğiz. Nitekim gezegen avcısı TESS Uzay Teleskopu yeni öte gezegenler aramaya başladı bile. Peki Dünya’nın 700 km derinde global bir yeraltı okyanusu olduğunu ve burada da silisyumlu ekstremofil bakteriler yaşayabileceğini biliyor musunuz?

Bu soruyu yanıtlamak önemli; çünkü Dünya’daki egzotik canlıları tanıdıkça öte gezegenlerde yaşayan sıra dışı türleri aramamız da kolaylaşacak. Daha iyi bir gelecek için güneşli günleriniz bol olsun.

Silisyum içeren bakteriler

¹What is life?
²Directed evolution of cytochrome c for carbon–silicon bond formation: Bringing silicon to life