Yaşayan, Biyolojik Işık: Biyolüminesans

Gecenin karanlığında denizden yükselen garip mavi ışıklar eski Yunanlılara göre yıldırımlar ile aynı doğaya sahipti. Zeus’un yıldırımlarına inananlar bir yana çoğu, bu yıldırımların bulutlarda meydana gelen patlamalar sırasında oluştuğuna inanıyordu. Denizden yükselen bu mavi ışıklar elektrik ile haşır neşir bir hayat süren Benjamin Franklin’in de dikkatini çekti. Başta bu ışıkların elektriksel etkileşimlerden meydana geldiğini düşündüyse de kıyısına gittiği o ışıklı denizden aldığı bir şişe su ile bu fikri anında değişti. Şişeyi salladığında içindeki su mavi renkte ışıldıyor, su durağanlaştığında ise ışık kayboluyordu. Denizlerin gündüzleri emdikleri ışığı geceleri geri verdiğine inanılan bir dönemde elindeki bir şişe deniz suyuna bakan Franklin bu ışığın suyun üst yüzeylerinde yoğunlaşan canlıların oluşturduğunu düşündü.

Podcast: Play in new window | Download

Subscribe: RSS

Ateşrengi algler (dinoflagellatlar) olarak bilinen bu canlıların bir çok türü vardır ve genellikle rahatsız edildiklerinde ışık yayarlar. Halk arasında yakamoz, genelikle Ay’ın su yüzeyinde oluşturduğu parıltılara denmekle birlikte balıkların sudaki kımıldanmalarıyla oluşan parıltılara denir. Bu, yaygın bir yanlıştır. Oysa günümüzden üç asır önce Franklin’in keşfettiği şey yakamozun gerçek sebebidir. Yakamoz, biyolojik ışık üretme özelliğine sahip alglere verilen isim olmasının yanında onların meydana getirdiği parıltıyı da ifade eder. Geceleri yüzmeyi seviyorsanız onlarla birlikte yüzme keyfini, her hareketinizle daha da parlayan mavi suları hiç beklemediğiniz bir anda deneyimleyebilirsiniz.

Latince “bios” (yaşam) ve “lumen” (ışık) kelimelerinden oluşturulan biyolüminesans kelimesi, canlılar tarafından meydana getirilen biyolojik ışıldamayı ifade eder. Bu tür ışığın yani biyolüminesansın temel özelliği çıplak gözle görülebilir olmasıdır. Lüminesan canlılar genel olarak 440 – 480 nanometre dalga boyu arası ışık yayar ve bu da insan gözü ile görebilidiğimiz mavi-yeşil ışık aralığına denk gelir.

Canlılar neden ışık yayar?

Henüz tamamı keşfedilmemiş olsa da bilinen lüminesan canlıların çoğu derin denizlerde ve okyanuslarda bulunur. Güneş ışığının ya ulaşamadığı ya da çok azının ulaşabildiği okyanus bölgelerinde yaşayan canlıların, karanlıkta yaşıyor olsalar dahi biyolüminesansı aydınlatma amacı ile kullanmayı pek tercih etmedikleri görülür. Avlarını çekmek, karşı cinsi cezbetmek, sürü içi iletişim bu ışığın yaygın kullanılma sebeplerindendir. Bunların yanında doğanın bizlere sunduğu bir hayli ilham verici kullanımları da vardır. Bazı balıklar, lüminesan tepkime ürünlerini vücut dışına açılan salgı bezlerinden suya püskürerek, avcıların kendi yerlerini bulmasını zorlaştırarak hayatta kalırlar. Daha dolaylı bir savunma yöntemi olarak, saldırı altındaki lüminesan bir canlı ışık yayarak daha büyük bir avcının dikkatini kendi bulunduğu bölgeye çeker ve kendi yaşamını tehdit eden avcıyı av konumuna düşürerek hayatta kalır.

Karada ise bazı bitkiler, mantarlar ve ışıldayan canlı denildiğinde hemen herkesin aklına gelen ateşböceği gibi bazı böcekler bu özelliğe sahiptir. Lüminesan bitki ve mantarlar uyaranlardan bağımsız, karanlıkta sürekli olarak ışıldar. Böcekler ise belirli aralıklarla ve uyarıldıkları zaman ışıldarlar; bu uyarmalar dokunmayla, ışıkla, kimyasal veya elektriksel olabilir. Yaygın bilinen lüminesan canlı ateşböcekleri, bu özelliği tür içi iletişimde kullanır. Belirli aralık, uzunluk ve miktarlardaki bu parlamaları kendi aralarında özel iletişim kodları gibi kullanırlar.

Yolunuz Yeni Zelanda, Waitomo’ya düşerse oradaki ateşböceği mağaralarını mutlaka ziyaret edin. Mağaranın duvarlarında yüzlerce ateşböceği larvası yıldızlar gibi parlayarak size gökyüzü manzarasını aratmayacaktır.

Canlılar nasıl ışık yayar?

Lusiferin, lusiferaz enzimi varlığında ATP harcanarak oksijen ile birleşir ve bizim gözlemlediğimizi ışığı yayar. Tepkime sonunda inaktif oksilusiferin maddesi oluşur. Oksilusiferin, kimyasal işlemlerden geçirilerek aktif lusiferine geri dönüştürülür ve tekrar tekrar kullanılır.

Kıyı şehirlerinde hemen her köşede satılan, şekillerine aşina olduğumuz midyeler ile aynı sınıfa dahil bir yumuşakça türü olan lüminesan Pholas dactylus‘u inceleyen Raphael Dubois, 1887’de bu tür ışıkla bağlantılı lusiferin maddesini keşfeder. Sonraki yıllarda süren incelemelerde görülür ki lusiferin tek bir molekül değildir. Birbirinden farklı lusiferin türleri farklı canlılarda ufak farklılıklarla ışık oluşumuna katılır. Temel olarak kimyasal süreç şu şekildedir:

Bir tür deniz anası olan Aequorea victoria‘da olduğu gibi bazı canlılar GFP şeklinde İngilizceden kısaltılan ve bir tür fluoresan protein yani kendiliğinden ışıldamayan, Yeşil Fluoresan Proteini sayesinde ışıldarlar. Bu özel protein, mavi ve mor renk ışığa maruz kaldığında parlak yeşil bir ışık yayar. Bu protein günümüzde çeşitli araştırmalarda da kullanılmaktadır. Genetik bilimindeki gelişmeler sayesinde bugün ultraviyole ışık altında parlayan tavşanlar dahi üretilebiliyor.

Balıklar zaman zaman da lüminesan bakteriler tarafından enfekte olabilir. Balık, yaralanarak enfekte olduğunda bu durum yaradan sızan mavi ışık şeklinde görülebildiği gibi balığın yediği bir besinden aldığı bakteriler balığın içinden yayılan sönük bir ışık şeklinde de görülebilir. Bu bakteri-balık birlikteliği bir tür ortak yaşam örneğidir. Bakteriler balıktan kendileri için gerekli besini alır ve bunu ışık şeklinde geri verir. Bu bakteriler balığa zarar vermez.

Anomalopslarda göz altlarında görülen ışık organlarında lüminesan bakterilerden devamlı olarak bulunur. Işık, balık yüzerken seri flaşlar halinde görülür. Anomalopslar ışık organlarını insanlardaki göz kapaklarına benzer bir sistemle perdeleyerek kapatabilir. Göz altında bu tür ışık organı bulunduran bir diğer balık ise loosejaw türüdür.

Dinoflagellatlar olarak adlandırılan algler (ki yakamoz yani Noctiluca scintillans da bu gruba dahildir) besinlerini fotosentez ile üretebilir. Bu yüzden denizin üst kısımlarında yaşarlar. Bu canlılarda lusiferin, klorofil benzeri bir yapıya sahiptir. Bu nedenle güneşli günlerin sonunda daha parlak ışık yayarlar.

Bugün hâlâ keşfedilmemiş, keşfedilse dahi ışığı oluşturma sistemleri çözülememiş bir çok canlı var. Farklı şekillerde ışık üreten canlılar incelenedursun, biyolüminesansa günlük hayatlarımızda yer verebilmek amacıyla başlatılan Glowing Plants projesini Kickstarter üzerinden desteklemeye ne dersiniz? Açık kaynaklı bu proje bizlere parlayan bitkiler vaat ediyor. Bakteriyel lüminesansı genetik olarak bitkilere uyarlamaya çalışan proje, sitesinden bu özel tohumları ve projeye dair diğer ürünleri satışa bile sunmuş durumda. Bir zamanlar Watson ve Crick’in yapısını çözmek adına kafa patlattıkları ve o dönemde pek az kişinin yüksek meblağlar ile sentezleyebildiği DNA’lar, teknolojinin bugün geldiği noktada oldukça makul bir fiyata isteyen herkesçe sipariş edilebilmekte. Hemen herkese bilgisayar başında rekombine DNA oluşturma ve bunu sipariş etme imkanı sunan bir çok yazılım internetten indirilebilir durumda. Örneğin Genome Compiler programı söz konusu parlayan bitkiler projesinin genetik bilgileri üzerinde oynama imkanı verirken bunları sipariş etme lüksünü de sunuyor.

Kaynaklar

• The Book of Popular Science Cilt 2, The Grolier Society
• How Bioluminescence Works, Tracy V. Wilson, howstuffworks
• Bioluminescence, National Geographic Education
• http://www.sciencedaily.com/releases/2003/04/030415083721.htm
• Bioluminescence, Wikipedia
• http://www.glowingplant.com