Doğada enerjinin yok edilmediğini, yalnızca enerji dönüşümünün var olduğunu biliyoruz. Peki hiç kimyasal enerjinin ışık enerjisine dönüştüğünü duymuş muydunuz? İşte bu dönüşümün adı: Biyolüminesans.
İlk olarak Robert Boyle tarafından fark edilen biyolüminesans, canlıların ışık saçması şeklinde tanımlanabilir. Bu ışık göz alıcı mavi-yeşil renkle karşımıza çıkmaktadır. Deniz canlıları, mavi renkli ışımaya yatkınken kara canlılarında görülen ışıma daha geniş bir renk skalasına sahiptir(sarı, turuncu, mavi, yeşil gibi). Özellikle derin denizlerde yaşayan canlıların ve bilindiği gibi ateş böceklerinin saçtığı bu mavi-yeşil ışık, lüsiferin maddesinin lüsiferaz enzimi varlığında oksitlenmesiyle oluşmaktadır. Bu oksitlenme sonucunda canlılar ışıma yapabilmektedir[2].
Şekil 1: Denizlerde oluşan biyolüminesans olayı [4].
BİYOLÜMİNESANSIN ÖZELLİKLERİ
Biyolüminesans olayı sırasında tüm kimyasal enerji ışık enerjisine çevrilmektedir, yani verim %100’dür ve sıcaklık kaybı yoktur.
Biyolojik ışıma olayı 400-460 nm dalga boyları arasında olmaktadır. Böylece mavi, yeşil, turuncu gibi renkler ortaya çıkmaktadır. Ayrıca sudaki dalga boyu ve lüsiferinin cinsine bağlı olarak denizlerdeki ışıma daha çok mavi renkte olmaktadır.
Işık saçabilen canlılar; bu özelliklerini doğada aydınlatma, av bulma, kamuflaj ve iletişim gibi şekillerde kullanabilirler[1]. Fener balığı, vampir kalamar ve bazı ahtapot türleri bu ışıma sayesinde avcıyı korkutmakta veya avlarını kendilerine çekebilmektedir[1].
PEKİ, BU IŞIMA BİYOMÜHENDİSLİKTE NERELERDE KULLANILABİLİR?
Lüsiferaz enzimlerinden birini kodlayan gen, herhangi bir proteini kodlayan genle birleştirilerek hedeflenen canlıya aktarılabilmekte ve bu canlı in vivo ortamda izlenebilmektedir. Bu şekilde izlenebilen bakteri, parazit, maya gibi canlıların hücreler üzerinde ne denli etkili olabileceği tespit edilmektedir. Böylece bu canlıların hangi hastalıklara neden olabileceği ve hastalığın seyir süreci belirlenebilir. Bu yöntem; diğerlerine göre daha basit ve ucuzdur, ayrıca denek hayvanlarının kullanımını azaltmaktadır [2].Diğer bir kullanım çeşidi ise mikroorganizmaların sayılması ve tespit edilmesidir. Yiyeceklerde, sebze ve meyvelerde zararlı mikroorganizmaların fark edilmesinde kullanılabilmektedir. Bu kullanım bir yandan hızlı bir yöntem olmasına karşın diğer yandan spesifiklikten uzak olarak karşımıza çıkmaktadır. Spesifiklik aranan çalışmalarda bu sayım yöntemi yerine türlere özgü arama sistemleri geliştirilmiştir[3].
Işık saçan bitkileri hiç duymuş muydunuz? İşte bu olay da lüsiferin içeren genlerin bitkilere aktarılmasıyla gerçekleşmektedir. Bu kapsamda en bilindik örnek, tütün bitkisinin ışımasıdır. Yakın gelecekte evlerimizi bitkilerin aydınlatacağı fikri heyecan vericidir.
GECEMİZİ AYDINLATAN IŞILTI: YAKAMOZ
Yakamoz olayı her ne kadar Ay ışığının deniz yüzeyine yansıması olarak bilinse de aslında ardında büyük bir biyolojik olay vardır. Yakamoz canlısı (Noctiluca Milliaris), kendisine dokunulduğunda tepki olarak mavi- mor arasında bir renk saçarak hedefini korkutmak istemektedir. Verdiği bu tepki deniz yüzeyinin parlamasına neden olmaktadır. İşte bu ışıma yakamoz olarak adlandırılır[5].
Şekil 2: Yakamoz olayı [6].
Kaynakça:
[1] ‘Biyolüminesans: Işık Yayan Canlılar’, Ayşenur Okatan , erişim adresi:
[2] ‘Biyolüminesans ışıma ve biyolüminesans görüntüleme tekniklerinin moleküler biyoloji araştırmaları bakımından önemi’, Erdal TUNÇ, ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ, TIP FAKÜLTESİ,erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/pub/cumj/article/535811, erişim 29.07.2020
[3] ‘Bakteriyel Biyolüminesans ve Uygulama Alanları’, Serap COŞANSU, Kamuran AYHAN, erişim adresi: https://dergipark.org.tr/en/pub/gida/issue/6964/92868 , erişim 29.07.2020
[4] ‘Yakamoz değil biyolüminesans!’ erişim adresi: https://medium.com/tr724/yakamoz-de%C4%9Fil-biyol%C3%BCminesans-20d9015321be