Bitkiler uzaylı göklerinde bile iyi büyüyebilir

Fotosentez Dünya’yı güçlü şekillerde değiştirdi. Fotosentetik organizmalar ortaya çıktığında, Büyük Oksijenasyon Olayı’na yol açtı. Bu, çok hücreli yaşamın evrimleşmesine izin verdi ve ozon tabakasının oluşmasına neden oldu. Yaşam, güneşin yoğun ultraviyole radyasyonundan korunarak karaya çıkabildi.

Ancak Dünya’nın fotosentetik organizmaları güneşin belirli aydınlatması altında evrimleşti. Peki bitkiler diğer yıldızların altında nasıl yaşardı?

Güneşimiz G tipi bir yıldızdır, bazen sarı cüce olarak adlandırılır. Bize normal bir yıldız gibi görünür, ancak sarı cüceler o kadar yaygın değildir. Samanyolu’ndaki yıldızların yalnızca yaklaşık %7 ila %8’i G tipi yıldızlardır. Ötegezegenlerdeki yaşanabilirliği anlamak söz konusu olduğunda, daha bol bulunan yıldız türlerini anlamamız gerekir.

Bazı bilim insanları K-cüce yıldızlarının yaşanabilir dış gezegenler için en uygun ev sahibi yıldızlar olduğunu ileri sürüyor. G tipi yıldızların yaklaşık %50 ila %80’i kadar kütleye sahipler, daha bol miktardalar ve güneş benzeri yıldızlardan milyarlarca yıl daha uzun süre sabit parlaklıklara sahipler.

Güneş ana dizide yaklaşık 10 milyar yıl boyunca sabit kalırken, K tipi yıldızlar 70 milyar yıla kadar sabit kalabilir. Buna rağmen, birçok dış gezegen yaşanabilirliği araştırması, parlama ve gelgit kilitlenmesi nedeniyle aslında yaşam için çok daha elverişsiz olabilecek M cüceleri veya kırmızı cücelere odaklanmaktadır.

Yeni bir çalışmada, üç araştırmacı bir K-cüce yıldızından gelen ışık çıktısını simüle etti ve bu koşullarda iki fotosentetik organizma yetiştirerek nasıl tepki verdiklerini gördü. Araştırma makalesi “K cüce yıldızından simüle edilmiş aydınlatma altında bahçe teresi ve siyanobakterilerde önemli fotosentezin gözlemlenmesi.” yayınlandı Uluslararası Astrobiyoloji Dergisive baş yazar, Berlin Teknik Üniversitesi Astrobiyoloji Araştırma Grubu’nda doktora öğrencisi olan Iva Vilović’tir.

Latince adı Lepidium sativum olan tere, salatalarda, çorbalarda ve sandviçlerde kullanılan yaygın bir bahçe yeşilidir. Hızla büyüyen, uyum sağlayabilen bir bitkidir. Siyanobakteri Chroococcidiopsis, 13 milyon yıl boyunca uykuda kalıp canlı kalabilen bir ekstremofildir. Radyasyona, kurumaya ve aşırı sıcaklıklara karşı dayanıklıdır ve astrobiyolojide ilgi çekicidir.

Astrobiyolojide fotosentezin bir rol oynamasını bekliyoruz. Yıldız ışığı, organizmaların organik bileşikleri sentezlemesi için enerji sağlar. Astrobiyolojide fotosentezi anlamak için, diğer yıldızların fotosentezi nasıl güçlendirebileceğini anlamamız gerekir.

Yazarlar, “Bu nedenle, herhangi bir gezegeni yıldız ortamı bağlamında anlamak, onun yaşanabilirliğini değerlendirmede önemli bir adımdır” diye yazıyor.

Gökbilimciler, bildiğimiz tek yaşam türü olduğu için Güneş benzeri yıldızların etrafında Dünya benzeri gezegenler ararlar. Ayrıca M-cücelerine özel ilgi gösterirler çünkü bunlar çok bol miktarda bulunur ve yaşanabilir bölgelerinde birçok kayalık dış gezegene ev sahipliği yaptıkları bilinir. Bilim insanları, Dünya’dan gelen fotosentetik organizmaların simüle edilmiş M-cüce ışığı altında büyüyebileceğini göstermiştir. Ancak M-cüce yaşanabilirliği bir dizi potansiyel engelle karşı karşıyadır.

Bu çalışmada araştırmacılar K-cücelerine odaklandılar. M-cücelerinde aşırı güçlü parlamalar yaratan manyetik aktiviteden yoksunlar, parlamalar o kadar güçlü ki sıvı su yaşanabilir bölgelerindeki gezegenleri sterilize edebilir.

K-cücelerinin etrafındaki yaşanabilir bölgeler, gezegenlerin gelgitsel olarak kilitlenmeyeceği kadar uzaktadır; bu, M-cücelerini etkileyen yaşanabilirliğe yönelik bir başka potansiyel bariyerdir. K-cüceleri ayrıca, hızla zayıflayan FUV ve X-ışını akıları nedeniyle, yaşamları boyunca M-cücelerine göre daha erken yaşanabilir hale gelirler.

Yazarlar, “Tüm bunlar bir araya geldiğinde, K cüceleri potansiyel olarak yaşam barındıran gezegenlerin araştırılmasında ‘Tam kıvamında yıldızlar’ olarak düşünülebilir” diye yazıyorlar.

Üç araştırmacı su teresi fidelerini üç farklı ışık rejimine maruz bıraktı: güneş ışığı, K-cüce ışığı ve ışık yok. Görsel olarak, güneş ve K-cüce örnekleri benzerdi, ancak çoğu zaman tohumlar güneş ışığı altında olduğundan bir veya iki gün önce filizlendi. K-cüce örneğinin ayrıca marjinal olarak daha büyük bir yaprak yüzey alanı vardı.

Yedi gün sonra, numunelerin yan görünümü, yükseklik ve gövde uzamasının farklı olduğunu gösterdi. K-cüce aydınlatması altında, su teresi daha uzun büyüdü.

Araştırmacılar ayrıca su içeriğini ve kuru kütleyi ölçtüler. K-cüce koşulları altında, su teresinin su içeriği biraz daha yüksekti, kuru içerik ise güneş koşullarına kıyasla daha düşüktü.

Araştırmacılar ayrıca fotosentez verimliliğini de test ettiler ve Güneş ve K-cüce örnekleri arasında önemli bir fark bulamadılar.

Dayanıklı ekstremofil Cyanobacterium chroococcidiopsis sp. CCMEE 029, hızlı büyüyen bahçe teresinden spektrumun diğer ucundadır. Uzun süreli uykuda kalma ve aşırı büyüme koşullarına dayanabilen bir hayatta kalandır. Araştırmacılar ayrıca onu güneş, K-cüce ve karanlık koşullar altında yetiştirdiler.

Kültür büyümesinin bir göstergesi olan siyanobakterilerin ortalama entegre yoğunluğunu (IntD) ölçtüler. K-cüce örneğinin güneş örneğinden daha yüksek değerler gösterdiğini buldular, ancak farklar önemli olarak kabul edilmedi.

Yazarlar makalelerinde, tahmin edilebileceği gibi, “Sürekli karanlık koşullar altında siyanobakteriler önemli ölçüde ölçülebilir IntD sergilemeyi başaramadı” diye yazıyorlar.

Çalışmalarının doğal koşulları tam olarak yansıtmadığını, güneş ışığının yoğunluğunun gün içerisinde değiştiğini ancak bunu çalışmalarına dahil etmediklerini belirtiyorlar.

“Dünya’daki güneş ışığı yoğunluğu gün boyunca değişir ve en yüksek yoğunluklar merkezi saatlerde meydana gelir. Bu değişim, bitkilerin değişen ışık koşullarına uyum sağlaması ve yanıt vermesi için çok önemlidir; buna, aşırı ışığın etkilerini azaltmak için fotokimyasal olmayan söndürmenin (NPQ) etkinleştirilmesi de dahildir,” diye yazıyorlar. NPQ, bitkilerin aşırı ışık dönemleriyle başa çıkmasına yardımcı olur, yani fotosentezleyebileceğinden daha fazla ışık anlamına gelir ve bunu ısı olarak dağıtır.

Yazarlar, “K-cüce radyasyonunun fotosentez ve büyüme üzerindeki etkilerini anlamak, yalnızca fototrofik organizmalar için yaşayabilirliğinin değerlendirilmesi için değil, aynı zamanda güneş sistemi dışındaki atmosferik biyolojik imzaların yorumlanması için de son derece önemlidir” diye açıklıyor. Bu alandaki diğer araştırmalar M-cücelerine odaklanmıştır ve bu üç araştırmacı, bildikleri kadarıyla, fotosentez ve K-cücelerine bakan ilk araştırmacıların kendileri olduğunu söylüyor.

Yazarlar, “Bu sonuçlar, yaşanabilir dünyalar arayışında hangi yıldız ortamlarının en uygun adaylar olabileceğini ele almamıza bizi yaklaştırabilir,” diye yazıyor. “Bu bulgular, yalnızca fotosentetik organizmaların değiştirilmiş radyasyon ortamlarına karşı başa çıkma mekanizmalarını vurgulamakla kalmıyor, aynı zamanda K cüce yıldızlarının yörüngesinde dönen dış gezegenlerin başlıca yaşanabilirliğini de ima ediyor.”