Çin’den başlayan ve doğu batı arasında bir köprü olan İpek Yolu, uygarlıklarının gelişiminde ve etkileşiminde önemli bir yere sahiptir. İnsanlık tarihinde bir ticaret yoluna adını verecek kadar da değerli olan bu madde ipek böceklerinin kozasından elde ediliyor.

Doğudan gelen parlak, güzel kumaşların kaynağı olan Çin’deki Bombyx mori ipek böceklerinin evcilleştirilmesi yaklaşık 5.000 yıl önceye dayanır. Bu yol boyunca farklı coğrafyalarda bağımsız yayılan ipek böceği seneler içinde yaban hayatından uzaklaşır. İnsanların kontrolünde büyüyüp çoğalmaya başladıklarından dolayı doğada kendileri tek başına yaşayamaz. Böylece tamamen evcilleştirilebilen tek omurgasız türü olmuştur[1].

Doğu-Batı arasındaki bu yolda Bombyx mori’ler yapay seçilim yoluyla çeşitli evrimler geçirmiştir. İnsanlık gelişirken diğer canlılarla ilişkisi doğal hayat açısından birçok değişikliğe yol açar. Hem doğayı tanır hem de pratik gündelik hayatına katkı sağlayacak şekilde doğadan faydalanır. İnsanların bitki ve hayvanlarla olan bu etkileşimi hem insanlarda hem de bu canlıların evriminde, ekolojisinde, demografisinde değişimler yarattı[1].

İpek böceği bu evcilleşme sürecinde çeşitli yapay seçilimlerden geçti. Çünkü ipeğin değeri kozanın kalitesine göre belirleniyordu. İpek böceğinin metabolizma faaliyetleri de bu durumda önemliydi. Ürettikleri amino asit ve proteinler için gerekli bileşikler ipeğin kalitesinde belirleyici rol oynuyordu. Bu metabolik faaliyetlerin yanında ipek böceklerinin beslenme ve çiftleşme davranışı da evcilleştirilmelerine uyumlu olacak şekilde evrildi[1].

İpek Böceklerinin Hayat Döngüleri [1, 2, 3, 4]

İpek böceklerinin yetişkin dişileri, 300-500 arasında yumurta bıraktıktan birkaç gün sonra ölür. Yaklaşık iki hafta sonra yumurtalarda gelişimini tamamlayan larvalar çıkar. Boyutları 3 milimetre civarındadır. Ve bu dönemden itibaren oldukça iştahlı canlılardır. Çoğunlukla dut yapraklarını yerler. Larvalar koza örecek yetişkinliğe 30-40 günde ulaşır. Bu arada boyları 75 milimetreye çıkar. Bedeni sürekli büyüdüğü için de toplamda dört kez deri değiştirir. Son deri değiştirmesinden sonra koza örmeye hazır hale gelir. 2-5 gün arasında süren bu örme işleminde ipek böceği, önce gevşek bir taslak halinde etrafını örmeye başlar. Daha sonra daha sıkı bir şekilde kozasını; uzun, sürekli bir lif üreterek ve etrafını sararak tamamlar. Bu aşamadan sonra krizalite dönüşürler ve 15-20 gün boyunca kozanın içinde gelişimlerini tamamlarlar.

Kozadan çıkan yetişkin güvenin kalın, kıllı bir gövdeleri vardır artık. Evcilleştirilen Bombyx mori’lerin renk pigmentleri kaybolmuştur. Kanat açıklıkları 40-50 milimetre arasındadır. Kanatları vücutlarına göre büyük ve ağır olduğu için uçamazlar. Ağızları olmadığından yemek yiyemezler. Geriye nesillerini devam ettirebilmek için çiftleşmeleri kalır. Kozalar ipek iplik haline getirilmek için müdahale edilmediği sürece hayat döngüleri devam eder. İpek böcekleri tamamen evcilleştirildiği için büyümeleri ve üremeleri için insan bakımına ihtiyaçları vardır.

Koza İpeğinin Yapısı[4]

Bir koza için 300 ile 900 m arasında ipliğe ihtiyaç vardır[2]. İpek böceğinin kozasını oluşturan ipek, güçlü ve parlak doğal bir elyaftır. İçeriği fibroin ve serisin proteinlerinden oluşur. Beslenme kanalının yan taraflarında bulunan iki büyük bez, ipeği oluşturan proteinleri salgılar.

Fibroin arka salgı bezinden, serisin ise orta ve ön bezlerden salgılanır. Kozayı örmeye başladığında bu proteinler havanın temasıyla güçlenir ve sertleşir.

Fibroin proteini kozanın %80’ini oluşturur. Geri kalan kısmı da serisin proteinidir. Hidrofobik bir glikoprotein olan fibroin suda çözünmez. Fazlaca hidrojen bağları içerir. Yapısı nedeniyle kristal bir hali vardır. Koza sağlamlığını buradan kazanır.

Serisin proteini ise hidrofilik yapıdadır ve fibroinden ayrışabilir. Bu protein yapısı nedeniyle tutkal görevi görür ve fibroinleri birbirine yapıştırarak kozanın bütünlüğünü sağlar.

Kozadan İpeğe ve Bilime

Bombyx mori’nin içinde bulunduğu Lepidoptera ailesindeki pek çok tür koza yapar. Ama ipek üretimi için Bombycidae, Saturniidae ve Antheraea’lar kullanılır[2].

Yetişkin güveler kozadan proteolitik enzimler salgılayarak çıkarlar. İplik rastgele bir yerden parçalara ayrılması ipek üretimi için istenilen bir durum değildir. Düzgün bir ipek üretimi için larvalar, krizaliz aşamasındayken kozalar sıcak buhar maruz bırakılarak öldürülür. İpliğin başı bulunduktan sonra koza özel aletlerle çözülür ve serisinden ayrıştırılır[5].

İpek insan hayatına tekstil yoluyla girse de bilimsel çalışmalar için de ilham olan bir maddedir. Biyo-uyumluluğu, esnekliği, sitoksik olmayan yapısı, oksijen ve suyu geçirebilmesiyle; ilaç salınımı, kemik hücre mühendisliği gibi bilimsel alanlarda araştırmalar yapılıyor[4, 5]. Bunlardan birkaçı

  • hasarlı dokuları desteklemek ve yeniden yapılandırmak için insan dokusuna benzeyen ipekten yapılar implante edilmesi,
  • ilaçların salınımı için deri altına yerleştirilen ipek bileşenli implantlar üretilmesi,
  • İpek böceğinin metabolizması incelenerek antibiyotiklerin bulunması şeklinde örneklenebilir[3].

Bir başka çalışma da genetik alanında yapılmıştır. Örümceklerin ağlarını örmek için kullandıkları ipek lifler sağlamlığı ve uzayabilirliğiyle oldukça değerlidir. Fakat bu lifleri toplayabilmek ve büyük ölçekte üretimini sağlamak, örümceklerin davranışları nedeniyle ipek böceklerindeki gibi mümkün değildir. Bu sorunu çözebilmek için genetiği değiştirilmiş ipek böcekleri üretilmesi için araştırmalar devam ediyor[3, 6].


Kaynakça:

[1] Xiang, H., ve ark., (2018), “The evolutionary road from wild moth to domestic silkworm.” Nat Ecol Evol 2, 1268–1279., DOI: 10.1038/s41559-018-0593-4

[2] “Domesticated Silkmoth”, Encyclopedia of Life SET: 11.09.2020

[3] The Editors of Encyclopaedia Britannica,(2020), “Silkworm moth”, Encyclopædia Britannica

[4] Naskar, D., ve ark., (2014), “1 – Introduction to silk biomaterials”, Silk Biomaterials for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Pages 3-40, DOI: 10.1533/9780857097064.1.3

[5] The Editors of Encyclopaedia Britannica, (2017), “Sericulture”, Encyclopædia Britannica

[6] Xu, J., ve ark., (2018) “Mass spider silk production through targeted gene replacement in Bombyx mori”, National Academy of Sciences, 115 (35) 8757-8762; DOI: 10.1073/pnas.180680511