Oksijenin Dünya atmosferinde ortaya çıkışı, gezegenimizin tarihinde bir dönüm noktasıydı; çevreyi sonsuza kadar dönüştürdü ve karmaşık yaşama zemin hazırladı. Büyük Oksidasyon Olayı (GOE) olarak bilinen bu olay, yaklaşık 2,1 ila 2,4 milyar yıl önce meydana geldi.
Ancak siyanobakterilerdeki oksijenli fotosentezin bu olaydan yüz milyonlarca yıl önce evrimleştiği düşünülse de atmosferdeki oksijen düzeyi uzun süre düşük kaldı. Bilim insanları, volkanik gazlardan mikrobiyal aktiviteye kadar çeşitli faktörleri araştırarak Dünya’nın oksijenlenmesinin neden geciktiğini tartıştılar. Ancak tam bir açıklama bulmak mümkün olmadı.
Yakın zamanda yapılan bir çalışma, sıklıkla gözden kaçan ancak çok önemli bir faktörü, eser elementlerin ve bileşiklerin, özellikle nikel ve ürenin siyanobakteriyel büyüme üzerindeki etkisini inceleyerek bu gizemi çözmeye çalıştı.
Japonya, Okayama Üniversitesi, Gezegensel Malzemeler Enstitüsü’nden (şu anki adresi Sri Lanka, Peradeniya Üniversitesi, Jeoloji Bölümü) baş araştırmacı Dr. Dilan M. Ratnayake şöyle açıkladı: “Eğer başka bir gezegeni kolonileştirmek istiyorsak, oksijen üretmek çok büyük bir zorluk olacaktır. Bu nedenle, küçük bir mikrop olan siyanobakterilerin, karmaşık gezegenlerin evrimine uygun hale getirmek için Dünya’nın koşullarını nasıl değiştirebildiğini anlamaya çalıştık. bizimki de dahil olmak üzere hayat. Bu çalışmadan elde edilen bilgiler aynı zamanda gelecekteki Mars örnek iade misyonları için örnek analiz stratejileri için yeni bir çerçeve sağlayacaktır.”
Araştırmaya, Okayama Üniversitesi Gezegensel Malzemeler Enstitüsü’nden Profesör Ryoji Tanaka ve Profesör Eizo Nakamura da katkıda bulundu. Araştırmanın bulguları dergide yayımlandı İletişim Dünya ve Çevre 12 Ağustos 2025’te.
Eser elementlerin ve bileşiklerin erken Dünya ortamlarındaki rolünü araştırmak için araştırmacılar, Arkean koşullarını (yaklaşık 4-2,5 milyar yıl önce) simüle eden iki bölümlü deneysel bir çalışma yürüttüler. İlk deney grubunda, amonyum, siyanür ve demir bileşiklerinden oluşan karışımlar, muhtemelen ozon tabakasının oluşmasından önce Dünya yüzeyine ulaşan UV’yi taklit eden ultraviyole ışık (UV)-C radyasyonuna maruz bırakıldı. Bu denemeler, temel bir nitrojen kaynağı olan ürenin prebiyotik koşullar altında abiyotik olarak oluşup oluşamayacağını test etti.
İkinci bölümde, siyanobakteriyel kültürler (Synechococcus sp. PCC 7002), büyüme ortamlarında değişen üre ve nikel konsantrasyonları ile kontrollü aydınlık-karanlık döngüleri altında büyütüldü. Bu bileşiklerin çoğalmayı nasıl etkilediğini değerlendirmek için büyüme, optik yoğunluk ve klorofil-a seviyesi ile takip edildi.
Bu bulgulara dayanarak araştırmacılar, Dünya’nın oksijenlenmesine ilişkin yeni bir teorik model öneriyorlar. Erken Archean’da yüksek nikel ve üre konsantrasyonları darboğaz görevi görerek siyanobakteriyel çoğalmaların nadir ve kısa ömürlü olmasını sağladı. Dr. Ratnayake’nin açıkladığı gibi, “Nikelin hem oluşumu hem de biyolojik tüketimi açısından üre ile karmaşık ama büyüleyici bir ilişkisi vardır; bunların daha düşük konsantrasyonlarda bulunması ise siyanobakterilerin çoğalmasına yol açabilir.” Bu sürekli genişleme sonuçta uzun vadeli oksijen salınımına yol açtı ve GOE’yi tetikledi.
Bu çalışmanın gerçek dünyadaki etkileri geniş kapsamlıdır. Dr. Ratnayake, “Atmosferdeki oksijen içeriğini artırmaya yönelik mekanizmaları net bir şekilde anlayabilirsek, bu, diğer gezegenlerdeki biyolojik imza tespitine ışık tutacaktır” diye paylaşıyor. “Bulgular, inorganik ve organik bileşikler arasındaki etkileşimin, Dünya’nın çevresel değişimlerinde önemli roller oynadığını, Dünya’daki oksijenin ve dolayısıyla üzerindeki yaşamın evrimi hakkındaki anlayışımızı derinleştirdiğini gösteriyor.”
Nikel ve üre gibi kimyasal belirteçler oksijen birikimini ve dolayısıyla dış gezegenlerdeki yaşam potansiyelini etkileyebileceğinden, sonuçlar, Dünya’nın ötesinde biyolojik imzaların tespit edilmesine yönelik stratejilere rehberlik edebilir.
Bu çalışma, nikel ve ürenin Dünya’nın oksijen evriminin zamanlamasını nasıl şekillendirdiğini ortaya çıkarıyor. Arkean koşulları altında üre üretimini deneysel olarak doğrulayan ve hem besin hem de yüksek seviyelerde potansiyel bir inhibitör olarak ikili rolünü gösteren araştırma, erken yaşamın ekolojik kısıtlamaları hakkındaki düşüncelerimizi yeniden şekillendiriyor. Sonuç olarak, nikelin azalması ve ürenin azalmasının siyanobakterilerin çoğalmasına ve oksijenin artmasına yol açtığını ve Dünya’nın yaşanabilir bir dünyaya nasıl dönüştüğüne dair daha net bir resim sağladığını gösteriyor.
