Bioluminescence
**
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.
Bakterilerde Biyolümines
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 aracılığıyla 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
Yorum Gönder