Ağızı Olmayan Solucan ve Gizli Karbon Deposu

Gerçekten inanması zor bir araştırmayla karşılaştım. Hani derler ya "bilim bazen gerçekten beklenmedik şeylerle karşımıza çıkar" diye—işte tam da o.

Şöyle düşün: Açık denizlerde süzülen, ağzı olmayan, sindirim sistemi olmayan minicik bir solucanısın. Vücudunun derisinin altında yaşayan simbiyotik bakterilere bağımlısın. Tüm beslenmen bu bakteriyi sindirmekten geçiyor. Ama bir sorun var: o bakteriler de boş durmamış. Karbon depolarını tıpkı bir sincabın fındıkları sakladığı gibi, vücutlarının içinde küçük biyolojik granüller halinde biriktirmişler.

Yıllardır bilim dünyası şunu varsayıyordu: Bakteriler karbonu kilitlediler mi, geri alma şansı yok. Sadece doğru enzimleri üreten mikroorganizmalar bu polimerleri parçalayabilirdi.

Araştırmacılar yanılıyormuş.

Olavius algarvensis: Sindirim Sistemi Olmayan Yıldız

Hikayenin kahramanı Olavius algarvensis. Normal bir solucandan beklentinin aksine, bu deniz solucanı sindirim sisteminden yoksun. Derisinin altında yaşayan simbiyotik bakterilere bağımlı—bakterilere ki, karbonları polihidroksialkanoatlar (PHA) olarak depoluyorlar.

Almanya'daki Max Planck Deniz Mikrobiyolojisi Enstitüsü'nden araştırmacılar şu soruyu sordu: Bu "sindirimsiz harika" yaratık, kilitli duran karbon rezervlerine bir şekilde erişebilir mi?

Cevap: Evet, erişebiliyor.

Araştırma ekibi, solucanın mikrobiyal PHAları parçalayacak özel bir enzim ürettiğini keşfetti. Ve bunu tam da bakterileri sindirdiği yerde üretiyor. İş bitirmek için tam da gereken alete sahip olmak—doğanın bu tür şeyleri nasıl hallettiğine her gün biraz daha hayran kalıyorum.

Ama asıl ilginç kısım burası.

66 Tür ve Sayı Artıyor

Bilim insanları tek solucanla yetinmedi. Hayvan genomlaro boyunca tarama yaptılar—yaşam ağacının her yerinde—ve dokuz farklı şubeye yayılan 66'dan fazla türde benzer enzimler buldular. Dokuz! Süngerlerden deniz yıldızlarına, toprak solucanlarından küçük coliplere kadar geniş bir yelpaze.

Laboratuvarda test ettiklerinde bu enzimler çalıştı. Yüz milyonlarca yıl önce ayrılmış organizmaların enzimleri bile mikrobiyal PHAları parçalayabildi.

"Kaç türde bu yeteneğin olduğunu bulacağımızı bilmiyorduk," diyor araştırmacılardan biri. "Sadece birkaç tür bekliyorduk. Sonuç her yerde karşımıza çıktı."

Bilim insanlarının "paradigma değişimi" dediği şey tam da bu. Bir alanı baştan aşağı değiştiren keşifler bunlar.

PHAlar Nedir ki?

İyi soru. Polihidroksialkanoatlar, mikroorganizmaların ürettiği doğal plastiller. Bakteriler ihtiyaçlarından fazla karbona sahip olduklarında, onu hücrelerinin içinde granül benzeri bileşiklere polymerize ederek depolar.

PHAlar düşününce aslında etkileyici. Tamamen biyolojik olarak parçalanabilirler. Farklı şekillere kalıplanabilirler. Suya dayanıklılar. Gıda ambalajından tıbbi implantlara, tarımsal gübre boncuklarına kadar geniş bir kullanım alanına sahipler.

Kısacası, sıradan plastilin sahip olmak istediği her özelliğe sahipler.

Sorun şu: Endüstriyel ölçekte üretimleri hâlâ pahalı ve mevcut biyoplastik pazarında çok küçük bir dilim. Ama sürdürülebilir malzemeye olan talep arttıkça PHAlar daha çok ilgi görüyor.

Her Şey Değişiyor (Bir Bakıma)

İşte beni gerçekten heyecanlandıran kısım burası.

PHAların dünya genelinde topraklarda, sedimentlerde, su ortamlarında bulunduğunu biliyorduk. Bu malzemeleri inceleyen bilim insanları ağırlıklı olarak mikroorganizmaların onları nasıl parçaladığını araştırıyordu. Mantıklıydı—üretenler parçalayanlar da olmalı, değil mi?

Yanıldık.

Bu araştırma, hayvanların—hayvanlar aleminin hemen her ana kolundan—bu doğal biyoplastikleri sindirdiğini gösteriyor. PHAların bulunduğu ortamlarda pasif bir şekilde yaşamıyorlar; bu malzemelerin parçalanmasına aktif olarak katılıyorlar.

Üstelik bu, hayvanların daha önce tamamen erişilemez olduğunu düşündüğümüz bir karbon rezervine ulaşabildiği anlamına geliyor. Mikrop kaynaklı karbon döngüsü birden çok daha karmaşık—ve çok daha ilgi çekici—hale geldi.

Peki Bu Bize Ne Getiriyor?

Dürüst olmam gerekirse, tam olarak emin değilim. Ama bu belirsizlik beni heyecanlandırıyor.

Endüstriyel açıdan, bu keşif PHA bazlı malzemelerin üretimi ve biyolojik parçalanması hakkında yeni düşünce yolları açabilir. Hayvanların bu bileşikleri doğal olarak nasıl parçaladığını anlarsak, daha iyi sistemler tasarlayabiliriz—ya da doğanın bunu nasıl kendi başına hallettiğine daha çok hayran kalabiliriz.

Bilimsel açıdan, bazı ders kitaplarını baştan yazmamız gerekecek. Karbon döngüsü Dünya'daki yaşamın temeli ve eğer hayvanlar mikrobiyal karbon depolarının işlenmesinde sandığımızdan çok daha büyük rol oynuyorsa, bu ekosistem modellerimizi değiştirir.

Ve kişisel olarak mı? Daha keşfedilecek çok şey olmasını seviyorum. Mars'a robot gönderebiliyoruz, insan genomunu dizileyebiliyoruz ama hâlâ toprak solucanlarının "yıkılamaz" sandığımız şeyleri sindirebildiğini keşfediyoruz.

Acaba başka neler var, birilerinin daha dikkatli bakmasını bekleyen?