Dünya'nın derinliklerinde yaşayan şeytan solucanları inceleniyor

Yerin altındaki zemini delip Dünya'nın kabuğuna doğru inmeye başlasaydınız, bir süre sonra kendinizi rahatsız hissederdiniz. Gezegenin erimiş çekirdeğine yaklaşıldıkça güneş ışığı ortadan kaybolur, sıcaklık ile basınç artar ve derin yeraltı suları kayalardaki çatlakları doldurur. Yaklaşık 1,3 kilometre gibi kavurucu derinliklerde hiçbir canlının yaşayamayacağı düşünülebilir. Ancak bu derinliklerde milyarlarca bakteri, parlak turuncu veya beyaz örtüler oluşturur. Yanınızda bir mikroskop olsaydı, ağzındaki uzantılarla kayaların üzerinde ilerleyen küçük solucanları görebilirdiniz. Mikropların peşinde dolaşan ve şeytan solucanı olarak bilinen Halicephalobus mephisto, son derece küçük yapısına ve yalnızca birkaç saç teli genişliğine rağmen içinde bulunduğu minyatür ekosistemde büyük bir yer kaplar. Kaya üzerinde büyüyen sümüksü tabakanın içinde öldüğünde bedeni diğer yaşam biçimleri tarafından tüketilir ve bu döngü devam eder.

1980'lerden önce biyologların çoğu, yaşamın yüzeyin yaklaşık 30 santimetre altında bittiğine inanıyordu. Şeytan solucanının 2011 yılındaki keşfi, Dünya'nın derinliklerine ilişkin anlayışta sarsıcı bir değişim yarattı. Southern California Üniversitesi'nden jeomikrobiyolog Karen Lloyd, "Eğer orada bir solucan varsa acaba başka neleri gözden kaçırıyoruz?" sorusunu yöneltiyor. Bilim insanları şansın da yardımıyla şeytan solucanından yavrular elde etmeyi başardı ve türün sıcak ile karanlık ortamda nasıl hayatta kaldığını anlamak için torunlarını yoğun biçimde inceliyor.

Belçika'da kar amacı gütmeyen araştırma enstitüsü Extreme Life Isyensya'nın kurucusu olan solucan biyoloğu Gaetan Borgonie, 2000'lerin başında daha yaşlı bilim insanlarının Dünya'nın derinliklerinde karmaşık canlılar bulunabileceği fikriyle alay ettiğini hatırlıyor. Oysa derin yeraltı yaşamına dair ilk ikna edici kanıtlar birkaç yıl önce ortaya çıkmıştı; bunların arasında 1997'de bir gaz sondaj kuyusunun 2,8 kilometre derinliğinde bulunan bakteriler de yer alıyordu. Borgonie, yuvarlak solucanlar veya nematodlar olarak bilinen küçük solucan grubunun yerin derinliklerinde yaşayabileceğine inanıyordu. Bu fikir yaygın olmasa da, Borgonie bu hayvanların dayanıklılığını bildiği için araştırmaya değer olduğunu düşündü.

Borgonie, 2008'de aşırı yaşam biçimleri konusunda uzman diğer araştırmacılarla birlikte Güney Afrika'daki Beatrix altın madenine gitti. Ekip, madenin derinliklerinde kaya içindeki yaklaşık 37 derece sıcaklığındaki suya ulaşmak için duvarlara açılmış deliklere ulaştı ve bu su örneklerini küçük yaşam formlarını yakalamak için tasarlanmış filtrelerden geçirdi. Ekip 6.000 litreden fazla suyu filtreledikten sonra tek bir küçük solucan yakalamayı başardı. Güney Afrika'daki iki başka madende ise çok daha büyük miktarlarda su filtrelendi. Madenlerden birinde 12 milyon litreden fazla su filtrelendi ve birkaç farklı yuvarlak solucan türüyle birlikte bazı diğer omurgasızlar, mantarlar ve mikroskobik yaşam biçimleri bulundu. Türlerin çoğu yeryüzünde de bulunan canlılardı. Ancak Beatrix madenindeki solucan, filtreleme sürecinde kuyruğu koptuğu için eksik olmasına rağmen oldukça çarpıcıydı. Bir yuvarlak solucan için kuyruğun kopması ölüm anlamına gelirken, bu birey dişiydi ve partenogenetikti; yani çiftleşmeden kendi başına üreyebiliyordu. Ölmeden önce yaşayabilir sekiz yumurta bıraktı.

Solucanın bazı torunları, ABD'deki American University'de genom araştırmacısı John Bracht'ın laboratuvarına ulaştı. Burada, şeytan solucanının akrabası olan ve çürüyen meyvelerde yaşayan Caenorhabditis elegans ile benzer koşullarda petri kaplarında yetiştirildiler. Aralarındaki farklılıklar dikkat çekiciydi: Şeytan solucanı suda yüzmüyor, bunun yerine plastik tüpün kenarlarına tutunuyor. Bu yeteneğin yeraltındaki kayalara tutunmasına yardımcı olduğu düşünülüyor. Bir diğer fark ise şeytan solucanının oda sıcaklığında iyi gelişememesi. Yaklaşık 20 derecede büyümesi yavaşlıyor ve yaşam döngüsünü tamamlaması sekiz gün sürüyor. Tercih ettiği sıcaklık ise 37 derece. Bu koşullar genellikle Caenorhabditis elegans için öldürücü olurken şeytan solucanı burada iki gün içinde hızlıca ürüyor.

Bir türü yalnızca tek bir bireyin torunlarını inceleyerek araştırmanın zorluğuna rağmen Bracht, solucanın yeraltının derinliklerinde nasıl hayatta kaldığına dair ipuçları buldu. Meslektaşlarıyla birlikte 2019'da şeytan solucanının DNA'sını incelediklerinde, proteinleri aşırı sıcaklıkların neden olduğu hasardan koruyan ısı şoku proteinlerini üreten genlerin olağan dışı derecede fazla sayıda olduğunu keşfettiler. 2024 yılında ise Bracht'ın ekibi, oksijen tüketimi ve yaşamın sürdürülmesi açısından önemli olan sitokrom oksidaz c adlı molekülü yakından inceledi. Bir dizi deney sonucunda Bracht, şeytan solucanının sitokrom oksidaz c molekülünün yalnızca yüksek sıcaklıklarda çalıştığını öğrendi. Oda sıcaklığında molekül devre dışı kalıyor ve enerji üretimini yavaşlatıyor; bu da solucanların bu koşullarda neden bu kadar hareketsiz olduğunu açıklıyor. Bracht, bu kapanma mekanizmasının bir hayatta kalma taktiği olabileceğini belirterek, solucanların daha sıcak ortamda daha fazla üremesini sağladıklarını ifade ediyor.

Şu anda şeytan solucanının partenogenetik üreme stratejisinin de bir hayatta kalma aracı olup olmadığını araştıran Bracht, şeytan solucanlarının yeraltı dünyasının geniş alanlarında kendi türlerinden bireylerle sık karşılaşmayabileceğini, bu nedenle eşeysiz üremenin yavru oluşturmanın tek yolu olabileceğini aktarıyor. Fakat Bracht'a göre şeytan solucanının erkeklerinin bulunması ihtimali de var ve bireyler karşılaştığında sınırlı da olsa eşeyli üreme gerçekleşiyor olabilir. Her durumda bu solucanların uyum yeteneği öne çıkıyor; bir besin kaynağı bulunan her yere hayvanların ulaşma ihtimali varsa, yuvarlak solucanlar o nişe uyum sağlayacak şekilde evrimleşiyor.

Şeytan solucanlarının bu kadar derine nasıl indiği ise hâlâ bir gizem. Borgonie ve İsviçre'deki ETH Zürich'ten jeobiyolog Cara Magnabosco'nun araştırmaları, en azından bazı yuvarlak solucanların su aracılığıyla yüzey ortamlarından aşağı doğru hareket ettiğini ve bunun deprem faaliyetlerinin yarattığı sarsıntılarla kolaylaşmış olabileceğini gösteriyor. Öte yandan bakterilerin bir kısmı çok daha uzun süredir burada bulunuyor olabilir. Çin'deki Derin Deniz Bilimi ve Mühendisliği Enstitüsü'nden jeomikrobiyolog Maggie Lau ve meslektaşlarının 2021 tarihli bir çalışması, üç farklı kıtadaki derin Dünya ortamlarında bulunan Desulforudis audaxviator bakterisinin genetik olarak neredeyse özdeş olduğunu ortaya koydu. Buna rağmen bu bakteri hiçbir zaman yüzeyde tespit edilmedi. Lau ve meslektaşları, bu bakterinin Dünya kabuğunda, dinozorların dünyada dolaştığı dönemde başlayan ve yaklaşık 165 milyon yıl önce gerçekleşen süperkıta Pangea'nın parçalanmasından bu yana bulunuyor olabileceğini tahmin ediyor.

Eğer yaşamı yok eden bir asteroit Dünya'ya çarpıp yüzeyi yaşanmaz hale getirirse, yaşam bu canlılar sayesinde yeniden yüzeye çıkabilir. Van Heerden, insanların dünyaya hükümdar olduğunu düşündüğünü ancak durumun böyle olmadığını belirterek, canlıların milyonlarca hatta milyarlarca yıldır burada bulunduğunu ve insanlardan çok sonra da kalmaya devam edeceğini ifade ediyor.