BİYOLÜMİNESENS


Canlı organizmaların kimyasal bir reaksiyon sonucunda ışık üretmesi ve yayması olan biyolüminesens, balıklar, böcekler, medüzler, dinoflajellatlar, funguslar, mürekkep balıkları ve bakterileri de kapsayan birçok organizmada gözlenmektedir. 


Böcekler ve medüzler gibi daha yüksek canlılar sadece aralıklı fla ya da ışık şeklinde ışık olutururken, biyolüminesen bakterilerde 490 nm dalga boyunda sürekli olarak üretilen ışık bakteriler tarafından üretilen ışığın eşsizliğini göstermektedir.  Biyolüminesen özellikli bakteriler denizsel çevrelerde yaygındırlar ve nadiren de tatlı sular, hafif tuzlu su ve toprak çevrelerinde bulunmaktadırlar. Biyolüminesen bakteriler oldukça geniş bir ekolojik nişte (balık ışık organları, memeli bağırsakları ve nematod bağırsakları) ve habitatta (deniz, tatlı su, karasal alanla ve konukçuyla simbiyotik ilişki) geniş bir yayılıma sahiptir ve oldukça bol oranda bulunmaktadırlar. Biyolüminesen bakterilerin denizsel çevrelerdeki kaynaklarına bakacak olursak deniz suyu ve sedimentler ilk olarak karşımıza çıkmaktadır. Tabiî ki denizsel bölgelerde sadece sığ kıyısal bölgeler değil aynı zamanda derin pelajik bölgelerde de bulunmaktadırlar.  Denizsel habitatlarda serbest olarak yaşayabilecekleri gibi çeitli canlı ve cansız deniz organizmalarıyla birlikte yaşayabilirler ve saprofit, kommensal ve parazit olarak da deniz hayvanlarında kolonize olabilmektedirler. Deniz suyunda serbest yaşadıkları zaman sayıları oldukça azdır (0,01-40 hücre/ml). Bazı canlıların özelleşmiş organlarında kolonize olduklarında ise sayıları oldukça yüksek rakamlara (106-109 cfu/g) ulaşmaktadır. Özellikle belli bazı biyolüminesen türler çeşitli deniz balık ve mürekkep balıklarıyla türe özgü olarak simbiyotik ilişki içine girer ve yüksek oranda özelleşmiş olan ışık organlarında ikamet ederler. Bu bakteriyal biyolüminesensten dolayı birçok denizsel balık türleri biyolüminesens özelliği kazanmaktadır.  Son zamanlarda doal olarak lüminesen olan 4 bakteri genusu bilinmektedir: Vibrio, Photobacterium, Shewanella ve Photorhabdus. Tanılanmı olan tüm biyolüminesen bakteriler Gammaproteobacteria sınıfına dahildir ve şu ana kadar 15 biyolüminesen özellikli deniz bakterisi bilinmektedir. Bunlardan 9 tanesi Vibrio (V. cholerae, V. fischeri, V. harveyi, V. logei, V. mediterranei, V. orientalis, V. splendidus (biyotip I), V. vulnificus ve V. salmonicida) türü ve 4 tanesi ise Photobacterium (P. angustum, P. leiognathi, P. phosphoreum ve P. mandapamensis) türüdür ve bu türler Vibrionaceae familyasına dahildir. Geri kalan 2 biyolüminesen tür ise Alteromonadaceae familyasına ait olan Shewanella (S. hanedai ve S. woodyi) türüne aittir. Bu türlerin tamamı gram negatif, çubuk şekilli kemoorganotrofik bakterilerdir. Spor oluturmazlar ve sahip oldukları polar flajel ile hareket edebilmektedirler. Vibrionaceae familyasının tüm türleri fakültatif anaerobiktir fakat 2 Shewanella türü mutlak aerobik bakterilerdir.  2007 ve 2009 yıllarında yapılan çalımalarla 15 adet olan biyolüminesen denizsel bakteri türlerine 5 yeni tür ilave edilmitir. 2007 yılında Ast ve ark. tarafından yapılan çalımada derin deniz balıklarıyla simbiyotik iliki içerisinde olan biyolüminesen bakteriler izole edilmi ve yapılan filogenetik, genomik ve taksonomik analizler sonucunda bu izolatların Photobacterium’a dahil olduğu fakat yeni bir tür olduğu tespit edilmiş ve P. kishitanii olarak adlandırılmıtır. Yine başka bir çalışma grubu tarafından Japonya’daki Sagami Körfezi suyundan yeni bir Photobacterium türü izole edilip tanılanmı ve P. aquimaris olarak adlandırılmıtır.    Yine 2009 ve 2010 yıllarında Yoshizawa ve ark. tarafından yapılan çeitli çalımalar sonucunda 2 yeni biyolüminesen Vibrio türü tanılanmıtır. Bu grup tarafından, farklı zamanlarda çeitli deniz suyu örneklerinden biyolüminesen  bakteriler izole edilmi ve yapılan bir çok filogenetik analizler, DNA-DNA benzerlikleri sonucunda bu suların yeni  Vibrio türleri olduunu göstermi ve V. azureus  ve V. sagamiensis olarak adlandırılmıtır. Bu Vibrio türlerine ilave olarak ilk tanılandıı zaman biyolüminesen olduğu belirtilmeyen fakat 2008 yılında Urbanczyk ve ark. tarafından yapılan çalışma neticesinde lux genlerini içerdiği ve biyolüminesen olduğu belirlen V. chagasii de yeni biyolüminesen türler içerisinde yer almaktadır. Bunun dışında biyolüminesen olmayan fakat yeni Vibrio türleri olan bakteriler de tanılanmı ve adlandırılmıtır. Aynı zamanda önceden biyolüminesen olmayan türler içerisinde sınıflandırılırken, biyolüminesen suları olan türler de yapılan çalımalar neticesinde rapor edilmeye balamıtır.  Biyolüminesen özellikli bakterilerde, evrimsel orijinleri sorusu son günlerde yeni bir odak noktası kazanmıtır. Çünkü V. fischeri üyeleri yeni bir genus altında (Aliivibrio) yeniden sınıflandırılmıtır. Lüminesen bakterilerin taksonomisini, evrimsel ilişkilerini ve orijinleri daha iyi tanımlamak için sık sık gözden geçirilmektedir. Biyolüminesen türlerin bakteriler arasındaki dağılımı hala tam olarak açıklığa kavumuş değildir. Karasal genus Photorhabdus’un tüm türleri biyolüminesen özelliklidir fakat biyolüminesen türleri içeren denizsel genuslar (Aliivibrio, Photobacterium, Shewanella ve Vibrio) birçok biyolüminesen olmayan ve yakın ilikiye sahip olan türleri de içermektedir.
Bilindiği gibi deniz gizemini koruyan ve hakkında oldukça az bilgiye sahip olunan habitat pozisyonundadır. Buna ilave olarak birçok canlının yaamlarını sürdürdüğü habitat olması da düşünüldüğünde gizemini bir kat daha arttırmaktadır. Bu gibi nedenler araştırmacıları bu habitata yönlendirmektedir. Çeitli denizlerde yapılan araştırmalar neticesinde denizsel biyolüminesen bakteriler izole edilmi ve tanılanmıştır.  Biyolüminesen bakteriler hücresel enerjisinin yaklaık %20’sini bu prosesi gerçekletirmek için kullanmaktadır. Bu noktadan yola çıktıımızda biyolüminesensin sadece görsel bir olay olamayacağı ortaya çıkmaktadır. Böyle düşünen aratırmacılar son yıllarda biyolüminesensin biyolojik rolünü araştırmaya balamışlardır. Bununla birlikte bu fenomenin hayata nasıl geçirilecei ya da geçirilebileceği de incelenmeye başlanmıtır. Evrimsel açıdan ele aldıımızda bu organizmalar bu niteliği kazandıklarına göre ve bu olay doğada var olduğuna göre mutlaka bu prosesin yansıtılabileceği alanlar da mevcuttur.  Biyolüminesens doğada var olan görsel bir şölen olmanın yanı sıra endüstriyel ve biyoteknolojik alanlarda kullanılabilecek bir potansiyele sahiptir. Bu doğrultuda yapılan araştırmalar, bu prosesin tıp ve gıda sektörü gibi birçok alanda kullanılabileceğini göstermitir. Bir zamanların belki de en kötü hastalıklarından sayılan kanser artık yan etkiler olmaksızın biyolüminesens ile yok edilebilmektedir. Yine bu proses aracılııyla çeitli alanlardaki mikrobiyal yükü belirlemek ve çevresel açıdan zararlı olan çeitli zehirli atıklardan kurtulmak mümkün olmaktadır. Bu gibi çeitli uygulama alanlarına sahip olmakla birlikte bu proses, tüm araştırmacıların merak ettiği konu olan mikroorganizmaların kökeni olayını da açıklayabilecek niteliktedir. Çünkü biyolüminesen bakterilerin toksik O2 türevlerini detoksifiye etme özelliği, bu canlıların anaerobik bir çevrede yaşarken yaşam koullarının aerobik olmasıyla hayatlarını devam ettirebilmelerini sağlamıştır. Bu bağlamda biyolüminesen bakteriler temsilci prokaryotlar gibi görünmektedir.  Biyolüminesens tabi ki sadece endüstriyel ve biyoteknolojik alanlarda uygulanabilecek bir proses deildir. Sanatsal açıdan da kullanım alanları mevcuttur. Biyolüminesen bakteriler istenen şekilleri veya harfleri oluturacak şekilde ekildiği taktirde elde edilen yazı ya da şekiller karanlık sergi salonlarında sergilenebilmektedir.
KAYNAK
Esra ERSOY ÖMEROLU
İZMİR KÖRFEZ’İNDEN BİYOLÜMİNESEN BAKTERLERİN İZOLASYONU, FENOTİPİK VE MOLEKÜLER KARAKTERZASYONU   
EGE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ


Yorumlar