Yaşam ile ölüm arasındaki çizginin bulanıklaştığı, bir ömre sığan refahın genetik özellikler tarafından belirlendiği; hayatın tanımının değişkenlik gösterdiği yere hoş geldiniz. Burası, derin deniz.

Parazit özellikteki küçük bir eril derin deniz fener balığı ile, Konak görevindeki büyük bir dişil derin deniz fener balığı.
Rebikoff-Niggeler Foundation, “Deep Time” kısa filmi, Kirsten ve Joachim Jakobsen.

Derin deniz bizlere, aşina olduğumuz canlı etkileşimlerinden biraz daha farklı örnekler sunuyor. Işığın neredeyse hiç nüfuz edemediği bu derinliklerde biyolüminesans, canlılığın sürdürülebilmesi adına çok büyük önem taşıyor.

Biyolüminesans nedir?

Biyolüminesans, canlılardaki bazı maddelerin oksidasyon tepkimesinin bir sonucu olarak ortaya çıkan ışımadır. Bu maddeler, genellikle lüsiferin molekülleri ve lüsiferaz katalizörleri olarak sınıflandırılırlar. Bazı türler, biyolüminesans elde edebilmek için Mg2+ ve Ca2+ gibi kofaktörlere, veya ATP gibi enerji kaynaklarına ihtiyaç duyarlar. Bunun biraz değişmiş versiyonu olarak, kimi canlılarda lüsiferinlerin bir bütün halinde paketlenmesi ile oluşan fotoprotein adı verilen proteinler oksitlendiklerinde -bir bomba misali, aniden- ışık üretilir.
Çoğu canlı okyanuslarda evrildiği için sucul biyolüminesans örneklerinin mavi-yeşil spektrumunda olduğu görülür [1][2][3]. Çoğu karasal biyolüminesans örnekleri ise sarı spektrumunda yer alır. Kimi canlı kendi lüsiferinlerini sentezleyebilirken, kimi canlı da diğer canlılar üzerinde beslenerek bu özelliği elde eder [4]. Kimi canlılar ise vücutlarının belli bölgelerindeki biyolüminesan bakterilerle simbiyotik bir ilişki içerisindedirler [5].

Canlılar biyolüminesansı nerede kullanırlar?

Karasal biyolüminesan canlılar, ışık yayma yeteneklerini büyük oranda üreme amaçlı kullanır [6][7]. Kimi türler, nadiren de olsa, bu yeteneklerini predatörlerinden sıvışabilmek için kullanırlar [7].
Sucul biyolüminesans ise daha fazla fonksiyona sahiptir.
Örnek olarak, Abralia veranyi (Midwater Squid) veya Watasenia scintillans (Firefly Squid) gibi canlılar, bu yeteneklerini “karşıt aydınlatma” adı verilen bir yöntemle kamuflaj ve avlanma için kullanırlar [8][3]. Swima bombiviridis annelidi, tehlike anında biyolüminesan solungaçlarından birkaçını adeta bir mermi gibi fırlatır [9][10]. Çoğu fener balığı ise, esca adı verilen ışık yayma organlarındaki simbiyotik bakteriler sayesinde bir “ışık tuzağı” oluşturur [11][3].

Nature Picture Library Art Collections, “Firefly Squid Emitting Light”, Watasenia scintillans, Solvin Zankl

Derin Deniz Diskosu

Biyolüminesan denizanası. Denizanalarının neredeyse %50‘si biyolüminesandır ve farklı renkleri aynı bedende barındırırlar.

Denizanalarının da, birçok derin deniz canlısı gibi, biyolüminesans yeteneğine sahip olmasının sebeplerinden en önemlileri doğal seçilim ve evrimsel baskılardır.

Biyolüminesan denizyıldızı, Michael Vecchione

Biyolüminesan denizyıldızları, bu özelliklerini beslenmek gibi işlemler için kullanırlar.

Işıldayan yaralar

Shiloh Muharebesi, L. Prang & Co.

ABD Tarım Bakanlığı’nın ve iki lise öğrencisinin yaptığı çalışmada [12] ve o dönemden kalma rivayetlere göre, Amerikan İç Savaşları dönemindeki Shiloh Muharebesi’nde, bir böcek patojeni olan ve genellikle nematodlarda bulunan Photorhabdus luminescens bakterisi savaşta çatışan ve çatışma esnasında bitik düşüp hipotermi sürecine giren (ve dolayısıyla vücut sıcaklığı, bakterinin üremesi için uygun hâle gelen) askerlerin yaralarında çoğalır. Bu çoğalma ile birlikte askerlerin yaraları parlamaya başlar. P. luminescens’ın doğal olarak antibiyotik üretiyor olması da yaralarının hızlı kapanmasını sağlar. Bir savaş zamanı hikayesi olan bu olaya “Melek Işıltısı” (“Angel’s Glow”) adı verilir. Şu sıralar ise bu bakteri bir çeşit biyokontrol elemanı olarak kullanılmakta [13].

Kaynakça

[1]: National Geographic Resource Library, Bioluminescence
[2]: E. A. Widdler (2010), “Bioluminescence in the Ocean: Origins of Biological, Chemical, and Ecological Diversity”, Science, 328(5979), 704-708
[3]: Haddock Steven H.D., Moline Mark A. & Case James F. (2010), “Bioluminescence in the Sea”, Annual Review of Marine Science, 2, 443-493.
[4]: Bessho-Uehara ve ark. (2020), “Kleptoprotein bioluminescence: Parapriacanthus fish obtain luciferase from ostracod prey”, Science Advances, 6(2).
[5]: Soto W. ve ark. (2011), “EVOLUTIONARY PERSPECTIVES IN A MUTUALISM OF SEPIOLID SQUID AND BIOLUMINESCENT BACTERIA: COMBINED USAGE OF MICROBIAL EXPERIMENTAL EVOLUTION AND TEMPORAL POPULATION GENETICS”, Evolution, 66(5).
[6]: Viviani V. (2009), “Terrestrial Bioluminescence”, Projeta Biota-Biolum
[7]: Oba Y. ve ark. (2011), “The Terrestrial Bioluminescent Animals of Japan”, BioOne Complete, 28(11), 771-789.
[8]: Smithsonian Institution, “Midwater Squid, Abralia veranyi”, İlk Erişim Tarihi: 09.04.2020.
[9]: Scripps Institution of Oceanography & UC San Diego (2009), “Scientists Discover Bioluminescent ‘Green Bombers’ from the Deep Sea”, İlk Erişim Tarihi: 09.04.2020
[10]: Osborn Karen J. ve ark. (2009), “Deep-Sea, Swimming Worms with Luminescent ‘Bombs'”, Science, 325(5943), 964.
[11]: Ward L. K. (2016), “Meet the Tiny Bacteria That Give Anglerfishes Their Spooky Glow”, Smithsonian Institution, İlk Erişim Tarihi: 09.04.2020.
[12]: Durham S. (2001), “Students May Have Answer for Faster-Healing Civil War Wounds that Glowed”, USDA, 2001 Research News, İlk Erişim Tarihi: 09.04.2020.
[13]: Science NetLinks, “Glowing Wounds” röportajı, İlk Erişim Tarihi: 09.04.2020.

Yazı Sahibi

Merhaba,
Hacettepe Üniversitesi Biyoloji Bölümü'nde üçüncü sınıf öğrencisiyim - bir şeyler deniyorum.
İyi günler!

2 YORUMLAR