Uzay Boşluğunda Yaşayabilen Tek Canlı

 
Current Biology Dergisi‘nde yayınlanan bir araştırmada uzay boşluğunda bir hayvanın yaşam şansları değerlendirilmiş. 2007 de kapsülle uzay boşluğuna gönderilen tadrigradların büyük çoğunluğunun sadece uzay boşluğunda değil dünyada bulunandan 1000 kat daha fazla ultraviyole ışınlarına dayanabildikleri gözlemlendi.
Bilim adamları, bu canlıların suyla temas eder etmez derin uykularından uyandıklarını hatta doğal bir şekilde çoğalmaya başladıklarına şahit oldular. Araştırmada bulunan bilim adamlarından İsveç Kristianstadt Üniversitesi’nden İngemar Jönsson, tadrigrad adı verilen bu canlıların uzay boşluğunun zor koşullarına rağmen hayatta kalmayı başarmalarının bugün için bir gizem olduğunu belirtirken bu canlıların dayanıklı yapılarının hücresel adaptasyonları ile ilgili olabileceğine bağladıklarını açıkladı.

Tardigrad adı verilen canlıların doğal yaşam alanları likenler ve yosunlar olarak biliniyor. Yıllarca susuzluğa ve kuraklığa dayanabildikleri bilinen bu canlıların diğer küçük canlılarla veya döküntülerle beslenen 600 farklı türü olduğu düşünülüyor. Yapılan araştırmalarda bu canlılar için ilginç bir açıklama var. “Okyanuslar tamamen yok olmadan tardigradların yok olması imkansız!”

Tardigrade, mikroskopla bakıldığında biy ayıya benzediği için su ayısı olarak adlandırılıyor.
 

Uzayın oksijensiz boşluğunda, üstelik dondurucu bir soğukta güneş rüzgarlarının radyoaktif etkisine karşı göğüs germek, her yiğidin harcı değil.
 Su ayısı, -272 derece ile 151 derece arasındaki sıcaklık koşullarında yaşayabiliyor.

Yapısal Özellikleri

Tardigrad’ların bir diğer ilginç özelliği ise “eutelic” olması. Bunun anlamı, bireylerin doğum anında sahip olduğu hücre sayısının hayatları boyunca sabit kalması. Aynı türdeki tüm bireyler de aynı sayıda hücreye sahip. Kimi türler 40.000 kadar hücre barındırırken, kimileri daha az hücreye sahip. (“Eutelic” organizmaya diğer bir örnek olarak yuvarlak solucanlar verilebilir.) Üremeleri ise eşeyli olabileceği gibi, partenogenez ile gerçekleşebiliyor. Yani dişi yumurtası, döllenmeden bir birey oluşturabiliyor.

Tardigrad’lar, bizim sahip olduğumuz gibi solunum organlarına sahip değiller. Gaz alışverişi, tüm vücut yüzeyi üzerinden gerçekleştiriliyor. Ağız kısmı ise “stylet” adı verilen keskin, bıçak benzeri yapılara sahip. Bu kısımlar ile bitki hücrelerini, algleri, küçük omurgasızları ve hatta diğer Tardigrad’ları tüketebiliyorlar

Tardigrad’ları Ne Yok Eder?

Bu canlılar  üzerinde gerçekleştirilen gözlemler, bu türlerin sıcak su kaynaklarında, Himalaya’ların tepe noktalarında, katı buz katmanlarının altında ve okyanus çökeltilerinde yaşam bulabildiğini gösteriyor. Şimdi Tardigrad’ların dayanabildiği bu aşırı çevre şartlarına biraz değinelim, ardından bu dirençlerini neye, hangi mekanizmalara borçlu olduklarına inceleyelim..

Sıcaklık:

Tardigrad’lar, 151 °C sıcaklıkta dakikalarca hayatta kalabiliyor. Aynı şekilde -200 °C’de de zarar görmeden günlerce yaşayabiliyor. Mutlak sıfırın 1 °C üstünde (-272 °C’de) de bir kaç dakika boyunca canlı kalabilir.

Basınç:

Bu türler, aşırı derecede düşük basınçta (vakum ortamında) da canlı kalabiliyor. Benzer şekilde atmosferik basıncın 1200 katı kadar yüksek basınçlarda da canlılığını kaybetmiyor. Yapılan önceki uzay deneylerinde, uzay vakumuna doğrudan 1o gün boyunca maruz kalan Tardigrad’ların Dünya’ya geri getirildiklerinde canlı kaldığı görülmüş. Tardigrad’ların bazı türlerinin ise atmosferik basıncın 6000 katına dayandığı bilinmektedir. Ki bu basınç, okyanus tabanının en derin noktasındaki (Mariana Çukuru) basıncın yaklaşık 6 katı.

Susuzluk:

Tardigrad’lar, mutlak kuru bir ortamda 10 yıl boyunca hayatta kalabilmektedir.

Radyasyon:

Çoğu canlı için ölümcül radyasyon seviyelerinde, Tardigrad’lar hayatta kalabilir. 5000 Gy ve 6200 Gy gibi radyasyon seviyelerinde hayatta kaldığı gözlemlenmiştir. Kıyaslama yapmak istersek, insanlar için 10 Gy’nin ölümcül olduğunu söylemek yeterlidir. 2007 Ekim’de gerçekleştirilen Foton-M3 adlı uzay uçuşu sırasında kozmik radyasyona maruz kalan Tardigrad’lar Dünya’ya geri döndüklerinde%68’den fazla oranda hayatta kalabilmiş ve hatta sağlıklı yavru verebilmiştir. Mayıs 2011 yılında Endeavour mekiğinin son görevi STS-134’te de Tardigrad’lar üzerinde yoğun çalışmalar gerçekleştirilmiştir.

Çevresel Toksinler:

Tardigrad’ları chemobiosis adı verilen evreye girerek, çevresel toksinlere karşı yüksek direnç gösterebilirler. Ancak, bu konuda gerçekleştirilen laboratuvar çalışmaları hala sürmektedir.

 

 

Peki Nasıl?

Peki Tardigrad’lar bu aşırı ortamlara nasıl dayanabiliyorlar? Öncelikle, şunu belirtmekte fayda var: Yukarı sayılan aşırı koşullarda, Tardigrad’lar aktif olarak hayatta kalmıyorlar. Onun yerine Cryptobiosis adı verilen yarı-ölü evreye geçiyorlar. Kış uykusuna benzer bu evrede, metabolizma hızı neredeyse sıfırlanıyor. Cryptobiosis evresinde en belirgin değişikliklerden biri ise programlı su kaybı.
Aşırı düşük sıcaklıklarda, Tardigrad’ların vücutlarındaki su oranını %85’ten %3’e kadar azalıyor. Bu şekilde, düşük sıcaklıklarda vücut suyunun donması ile meydana gelecek hasarlar önlenmiş oluyor. (Donma sırasında meydana gelen en büyük hasar, hücre içindeki suyun kristalleşerek hücre zarlarına fiziksel zararlar vermesidir.) Tardigrad’lar hücrelerindeki suyu atarak, olası kristallenmeleri önlüyor. Bu direnç mekanizmasına da Cryobiosis adı veriliyor.
Su kaybı, radyasyon direncinde de rol alıyor. Bu konu ile ilgili çalışmalar sürse de, temel direncin, vücutlarındaki düşük seviye sudan geldiği öne sürülüyor. Radyasyonun hücre içinde meydana getirdiği reaktif moleküller, susuz ortamda tepkime veremiyor. Düşük miktarda su, olabilecek “zararlı” reaksiyonların da meydana gelme riskini bu şekilde azaltıyor.
Tardigrad’lar vücutlarındaki tüm suyu attıklarında, kıvrılıp şekil değiştirerek “tun” adlı formu alıyor. Bu durumda, metabolizma, normal seviyesinin %0.01’inden daha az seviyede çalışıyor. Vücutlarındaki su seviyesi ise normalin %1’ine kadar inebiliyor.

Tardigrad’lar Üzerine Gelecek Çalışmalar

Cryptobiosis üzerinde gerçekleştirilecek çalışmalar, Tardigrad’ların bu “hayatta kalma becerilerini” diğer organizmalara da uygulanmasını sağlayabilir. Nitekim, 2004 yılında bu konu ile ilgili gerçekleştirilen çalışmalar, aşı teknolojilerinde bazı gelişmeleri sağlamış bile. Cryptobiosis özelliği ile, bazı patojenleri öldürmeden kurutmak mümkün. Bu sayede, aşının içeriğindeki “zayıflatılmış organizmalar” kuru şekilde saklanabiliyor. Genel kullanıma açılırsa “kuru aşılar”, soğutuculara gereksinimi ortadan kaldıracak, dağıtım ve depolama açısından önemli avantajlar yaratacak.
Benzer teknolojiler, spermlerin, tohumların kanın ve farklı gıdaların saklanması için de ileride kullanılabilir. Kim bilir, olası insan uygulamalarında, gezegenler arası yolculuklarda, dondurarak uyutma işlemi pek ala mümkün olabilir.

 

Nasıl hayatta kalmayı başarıyor?

Peki boyu bir milimetreyi bile bulmayan, fakat dünyanın en dayanıklı hayvan türü olarak tanımlanan su ayısı yerküreden ayrılsa dahi yaşamayı nasıl sürdürüyor?

Uzayın vakum etkisi altında kalmasına karşın aşırı susuzluğa ve kozmik ışınlara yenik düşmemeyi nasıl başarıyor? 
Bilim insanları, yıllar süren araştırmalar sonucunda bu sorunun yanıtını buldu.

Birleşik Devletler Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) tarafından yayımlanan makaleye göre, su ayısının sırrı genlerinde. Su ayısının DNA'sının altıda biri, başka organizmalardan geliyor.

Su ayısı kuruduğu zaman, DNA'sı küçük parçalara bölünüyor. Tardigrade tekrar suyla buluşup DNA'sını tamir ettiği zaman ise hücre zarlarından içeri yabancı organizmaların DNA'ları giriyor.
Bu genetik varyasyon sayesinde su ayıları, zorlu koşullara uyumsağlayacak şekilde evrilme imkanı sağlıyor.

 Bu uzay yolculukları sadece bunun içinmiydi?

Tabiki hayır.Foton M3  görevi çeşitli araştırma alanlarındaki ilerlemelere katkıda bulunacak deneyleri içermektedir. Bilimsel deneyler çok sayıda bölümlerden oluşmaktadır: fluid physics, biyoloji, protein kristallerinin büyümesi, meteorit araştırması, radyasyon dozimetrisi ve ekobiyoloji (olası dünya dışı yaşam formları). Buna karşılık, teknoloji tabanlı deneylerin daha ekonomik petrol çıkarma işlemlerine, daha iyi yarı iletken alaşımlara ve daha verimli termal kontrol sistemleri gibi.

STS-134 ekibinin görevi 14 gün sürdü. Endeavour, ISS’ye 2 milyar dolar değerinde Alpha Magnetic Spectrometer parçacık detektörünü ve çeşitli yedek parçalar taşıdı. Parçacık detektörü, kozmik ışınları analiz ederek karanlık madde ve karşıt madde gibi uzayın halen sırrı tam olarak çözülemeyen bileşenlerini inceledi.

Kaynaklar,
https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(08)00805-1?script=true

 https://www.nature.com/news/2008/080908/full/news.2008.1087.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Tardigrade

https://www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/Research/Tiny_animals_survive_exposure_to_space 

https://www.nasa.gov/ames/research/space-biosciences/foton-m3 

https://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/shuttlemissions/sts134/main/index.html 

http://www.pnas.org/content/112/52/15976