Işıklarla gündelik hayatımızda oldukça sık karşılaşırız. Süsleme için minik LED ışıklar, trafik ışıkları, tabelalar… Ama ışıklar sadece elektrik enerjisiyle açığa çıkmaz. Bazı canlılar kimyasal enerjiyi ışığa dönüştürür. Ve yaşayan ışıklara dönüşürler. Ateşböceklerinden balıklara, tek hücreli planktonlardan mantarlara birçok canlı ışık saçar. Biyolüminesans olarak adlandırılan bu olay nasıl ve neden gerçekleşiyor? Karın içinde bulunan gizemli ışığın kaynağı ne? Biyolüminesansla ilişkisi ne?
Kardaki Gizemli Işığın Keşfi
Discovery’nin haberine göre 2021’in Aralık ayında, Rus Kuzey Kutbu’nun uzak bir bölgesinde, bilim insanları karda parlayan ışıklara rastladılar. Rus Kuzey Kutbu’nda mikrobiyolog Vera Emelianenko ve Mikhail Neretin köpekleriyle yürüyüşe çıkmışlardı. Vera, bembeyaz karın içinde soluk mavi bir ışık fark etti. Eline biraz kar alıp kartopu yaptı. Işıklar baskıyla daha fazla parlamıştı. Karın fotoğrafını çekmesi için istasyondan Alexander Semenov’u çağırdı. Alexander bu ışıkları çekip Facebook’ta paylaştı. Vera’nın Noel ışıklarına benzettiği ışıklar aslında canlıydı. Ertesi gün Vera, ışığın kaynağını bulmak için bir miktar karı sterio mikroskopta inceledi. Sulu petri kabında bazı kopepodlar (suda yaşayan küçük kabuklular) gördü. Bu küçük canlıları iğneyle dürttüğünde mavi ışıklar yaydığını gözlemledi.
Kopepod nedir?
Arthropoda (Eklem bacaklılar) şubesinde bulunur. Okyanus besin ağında kilit rol oynar. Tipik olarak birkaç milimetre uzunluğunda, antenli, su damlası şeklindeki gövdeye sahip, tatlı veya tuzlu suda yaşayan kabuklulardır.
Karda bulunan özel kopepod türü Metridia longa genellikle okyanusun derinliklerinde bulunur. Bu yüzden Beyaz Deniz Kıyılarında karın içinde bulunması biraz ilginç. Deniz zooplanktonu uzmanı Ksenia Kosobokova güçlü bir akıntıyla kopepodların kıyıya sürüklenebileceğini söylüyor. Beyaz Deniz’in yükselen gelgiti günde iki kez karaya vurması bu olasılığı arttırıyor. Kosobokova, kardaki kopepodların solduğunu ama canlı olduğunu tahmin ediyor. Ancak biyolüminesans uzmanları, ışığın soluk olduğundan ölü olabileceklerini söylüyorlar. Bu olay hakkında detaylı araştırma yapılacağı belirtildi.
Biyoliminesans’a (Biyo-Işıklandırma) Yakından Bakış
Biyolüminesans nedir?
Biyolüminesans yaşam anlamına gelen bios ve ışık anlamına gelen lumen Latince kelimelerden oluşmuştur. Biyolüminesans, canlıların kimyasal yolla biyolojik ışık üretmesi anlamına gelir. Işık farklı renklerde oluşabilir. Bu farkın başlıca nedenleri ortam koşulları ve lusiferin türüdür. Deniz canlılarında genellikle mavi, yeşil renk olarak karşımıza çıkar. Bunun nedeni mavi ışığın dalga boyunun kısa olması böylece suda daha uzak mesafelere ulaşabilmesidir. Genelde bu ışık insan gözüyle görülebilir.
Hangi canlılar biyolüminesans yapar?
Biyolüminesans özellikle su yaşamında karşımıza çıkar. Denizlerde ve okyanuslarda balık, ahtapot, deniz kabukluları, denizanası, köpekbalığı gibi canlılar bulunur. Karada ise ateşböcekleri, bazı omurgasızlar, mantarlar, bakterilerde biyolüminesans görülür.
Kimyasal tepkime nasıl gerçekleşir?
ATP + Lusiferin + Kofaktör (O2) + Lusiferaz + Mg+2 (veya Ca+2 gibi metal iyonları) ➡ AMP + Oksilusiferin + PPi* + CO2 + Işık
PPi: ATP’den AMP’ye geçerken 2 fosfatın birlikte kopup P2O74– (Pyrophosphate)oluşmuş halidir.
Tepkime sıcaklık, basınç ve ortamın asitlik derecesinin farkı ile başlayabilir. Örneğin kıyıya vuran dalgalar denizde yaşayan bazı tek hücreli planktonların biyolüminesans tepkimesini başlatır. Kopepodları iğneyle dürtme gibi fiziksel etkilerle tepkime gerçekleşmiş ve ışık şiddeti artmıştır.
Tepkimenin ana karakteri lusiferin maddesidir. Lusiferin birçok çeşidi ve elde ediliş yolu vardır. Çeşitli lusiferinler farklı tepkimeler verebilir. Ama temel olarak lusiferin ATP (enerji) kullanarak oksijen ile tepkimeye girer. Ve ışık açığa çıkar. Kendi başına, lusiferin çok soluk, sabit bir parıltı üretir. Bu noktada lusiferaz enzimi rol oynar. Ortamda bulunan lusiferaz enzimi süreci hızlandırır ve daha parlak bir ışık çıkmasını sağlar. Tepkimenin sonunda ise inaktif oksilusiferin açığa çıkar. Bu madde başka kimyasal tepkimelerden geçerek tekrar lusiferin dönüşür. Tekrar kullanılır.
Canlılar neden biyolüminesans yapar?
Biyolüminesans sonucu oluşan ışıklar, güzel görünüyor diye Noel ışığı gibi süsleme için kullanılmıyor elbet. Canlılar biyolüminesans özelliği pek çok açıdan kullanıyorlar. Bunlar avcıları korkutup kaçırma, avlanma, eş bulma, saklanma olabilir. Örneğin çok tanıdık bir lüminesan (biyolüminesans yapan) canlı olan ateşböcekleri ışığını, iletişimde veya eş bulmada kullanabilir. Yaydıkları ışık belli uzunlukta ve aralıktadır.
Biyoteknolojide biyolüminesans
Yolunuzu aydınlatmak için canlı bir feneriniz olabilir. Bilim insanları, elektrik olmadan çalışan el feneri ve sokak lambası oluşturmaya çalışıyor. Bunun için biyolüminesan algler ve bitkiler kullanılıyor. Biyolüminesan mikroorganizmalar kanserli hücrelerin takibi, kirli sulardaki bazı toksinleri ayırt etmede belirteç olarak kullanılabilir. Bu konuda çalışmalar artacak gibi görünüyor. Böylece biyolüminesan canlılar sadece kendini değil bilimi de aydınlatacak hale gelebilir.
KAYNAKLAR
- Biyolüminesans: Işık saçan hayvanlar, bunu nasıl yapıyorlar? (t.y.). Evrim Ağacı. Geliş tarihi 09 Şubat 2022, gönderen https://evrimagaci.org/biyoluminesans-isik-sacan-hayvanlar-bunu-nasil-yapiyorlar-1204
- Biyolüminesans: Işık Yayan Canlılar. (2019, Ocak 22). TÜBİTAK Bilim Genç. https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/biyoluminesans-isik-yayan-canlilar
- Kopepod. (t.y.). Geliş tarihi 09 Şubat 2022, gönderen http://stringfixer.com/tr/Copepod
- Scientists perplexed by glowing snow in russian arctic. (t.y.). IFLScience. Geliş tarihi 09 Şubat 2022, gönderen https://www.iflscience.com/plants-and-animals/scientist-perplexed-by-glowing-snow-in-russian-arctic/
- Snow is glowing in the Russian Arctic. The culprit? Tiny sea creatures. (2021, Aralık 20). Animals. https://www.nationalgeographic.com/animals/article/ghostly-creatures-make-snow-glow-russian-arctic-bioluminescence
- Why is snow glowing in the arctic? (t.y.). Discovery. Geliş tarihi 09 Şubat 2022, gönderen https://www.discovery.com/nature/why-is-snow-glowing-in-the-arctic-
- Yaşayan, Biyolojik Işık: Biyolüminesans. (2013, Temmuz 1). Açık Bilim. http://www.acikbilim.com/2013/07/dosyalar/yasayan-biyolojik-isik-biyoluminesans.html (Podcast bölümü – ses kaydı)
EDİTÖR
Beyza Nur AKMAN
Merhaba ben Beyza Nur Akman. 19 yaşındayım. Yıldız Teknik Üniversitesinde Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümü 1. Sınıf öğrencisiyim. Popüler bilim yazılarıyla herkese hitap eden bilgi dolu yazılar yazmaya çalışıyorum. Popüler bilim yazıları okumanın günümüzü anlama, geleceğimizi tahmin etme ve ona hazırlıklı olma açısından çok değerli olduğunu düşünüyorum. Bu yüzden de ilgi çekici güncel konular hakkında yazılar yazarak inandığım şeye hizmet etmek için hem editör hem yazar olarak buradayım. Hepinize keyifli okumalar dilerim.
