Geceleri parlayan canlılar hiç dikkatinizi çekti mi? Ya da o efsanevi yakamoz hikayelerinin gerçek yüzünü hiç merak ettiniz mi? Düşünün ki Ay'ın olmadığı bir gecede, Maldivler'de yürüyorsunuz. Dalgalar sahile yumuşak yumuşak vuruyor. Kıyıdaki sihirli bir ışıldama görüyorsunuz. Bunun sebebinin ay ışığıyla bir ilgisi olmadığını öğrenmek şaşkınlık verici olabilir ancak bu ışıltının asıl sebebi biyolüminesans deniz Şekil 1. Işık yayan su canlıları [1]
canlılarıdır. Biyolüminesans, Latince bios
(yaşam) ve lumen (ışık) kelimelerinin bir araya gelmesiyle oluşan bir kelimedir [1]. Canlılar tarafından gerçekleştirilen bu kimyasal tepkime oksijenin farklı substratlar (lusiferinler) ve enzimler (lusiferazlar) ile ekzergonik reaksiyonlarını içerir ve görünür ışık fotonları (~50 kcal) ile sonuçlanmaktadır [2]. Ayrıca tepkime sonucunda da bu planktonlarla doğrudan akraba olmayan bazı diğer canlılar da, bu iki kimyasalı kullanarak ışık üretebilirler [3].
Verimlilik bakımından nasıl ki ampulün ışık saçarken %3-4 oranda ışık geri kalan büyük kısmı da ısı olarak ortaya çıkarıyorsa biyolüminesans canlılar için de böyle bir oranlama mevcuttur. Ancak biyolüminesans canlılar %100 verimli tepkimeler verir yani enerjinin tamamı ışık olarak ortaya çıkar, herhangi bir ısı kaybı bulunmamaktadır [4].
Şekil 2. Su jölesi (Aequorea victoria) [7]
Derin su canlılarının yüzde 90’ı bu özelliğe sahip olmakla birlikte kara yaşamına adapte olmuş canlılarda da bu olayı görmek mümkündür [5].
Keşfi M.Ö. 350 civarında Yunan filozof Aristo da biyolüminesans nedir? sorusunu ısı üretmemesi nedeniyle bir tür ‘’soğuk ışık’’ olarak cevaplanması ile gerçekleşmiştir. Ardından 6 Ocak 1832’de Charles Darwin’in Tenerife kıyılarında bir gemideyken zooloji defterine yazdığı ilk notlar da biyolüminesans hakkındadır [1].
Şekil 3. Mantarlarda Biyolüminesans [1]
Keşfinde sonra insanlar biyolüminesansı kullanmanın birçok yolunu bulmuşlardır. Örneğin, madenciler ateş böceklerini güvenlik lambası olarak kullanırken, kabileler tarafından yoğun ormanlarda yollar aydınlatılmak için parlayan mantarlar kullanılmıştır. Savaşlarda da fazlasıyla işe yarayan biyolüminesans hem yaraların iyileşme sürelerini kısaltmış hem de denizin altında gizlenen savaş araçlarının fark edilmesine yol açmıştır. Biyolüminesansın bu uygulama alanlarından ilham alınarak günümüzde de pek çok alana entegre edilmiş ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Biyoteknoloji alanında akla gelen en bariz fikirlerden biri, elektriksiz çalışan aydınlatma kaynakları oluşturmak için lambalarda biyolüminesan alg kullanmaktır. Biyolüminesan alglere, mini bir ekosistem oluşturulacak ve hafif bir itme ile lambalar ileri geri hareket ederek alglerin ışık yayması sağlanmış, böylece elektriksiz çalışabilmiştir. Aynı şekilde araştırmacılar, şehir ve banliyö sokaklarını çevrelemek için biyolüminesan ağaçlar oluşturmak konusunda yöntemler geliştiriyor. Sokak lambası boyuna gelebilecek kadar büyük olan biyolüminesan bitkiler, tamamen kendi kendine yeterli ve enerjisiz bir şekilde ışık üretecek böylece daha pahalı elektrikli lambalara olan ihtiyacı ortadan kaldırmayı amaçlanmaktadır. Ancak teorik olarak kesinlik ifadeleri kullanılsa da yeterli ışığı sağlamak için biyolüminesans parlaklığını bu görev için yeterli olmamaktadır [1].
Bunun yanında medikal-cerrahi ekipmanların sterilizasyonlarında kullanılmakta, genetik modifikasyonlar ile non-lüminesans bir canlıyı lüminesans yapılabilmektedir. Bu yöntem sayesinde antibiyotikler daha kolay izlenebilir hale getirilmektedir [4]. Biyolüminesan teknolojisi için başka bir uygulama alanı da onu bir test cihazı olarak kullanmaktır. Araş-
Şekil 4. Denizanası benzeri, Aequorea isimli canlı tırmacılar, biyolüminesan mikroorganizma-
biyolüminesans için lüsiferin yerine fotoproteini ları baskı altında parıldamaları için genetik
kullanır [6]
olarak değiştirerek, kirli sudaki belirli toksinleri etkili bir şekilde tanımlayabilmektedir. Suyu bu mikroorganizmaların yaşadığı küçük kontrollü ortamlara soktuklarında ortaya çıkan ışıltı, araştırmacılara belirli toksinlerin mevcut olup olmadığı bilgisini vermektedir [1]. Gıdada ise yiyecek ve içecekte, sebze ve meyvede zararlı organizmaların bulunabilmesini kolaylaştırmaktadır. Bunun yanında süt fabrikalarında sütün kalitesini artırmak amacıyla içindeki organizmaların incelenmesinde kullanılmaktadır [4].
Fakat her ışık yayan canlının da biyolüminesans yapıyor demek olmadığını eklemekte fayda var. Bazı mercanlar etraftan yayılan UV ışığı emerek, floresan veya başka dalga boyuna çevirerek yayarlar [3]. Biyolüminesansın evrimsel süreci milyonlarca yıl almış olsa da, bilimsel uygulamaları günümüzde hala devrim yaratmayı sürdürmektedir.. Araştırmalar sürdükçe de inanılmaz biyolojik fenomen için kullanım alanları artmaya devam edecektir[1].
KAYNAKÇA
[1] Evli, Ayça, Biyolüminesans Nedir? Teknolojide Nasıl Kullanılabilir?, 2020, Teknoloji.org, https://teknoloji.org/biyoluminesans-nedir-teknolojide-nasil-kullanilabilir/, (Erişim:26.10.2021)
[2] ThérèseWilson and J. Woodland Hastings, “BIOLUMINESCENCE”, 1998, Annual Reviews, https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.cellbio.14.1.197, (Erişim:26.10.2021)
[3] Öztürk, Meriç, “Biyolüminesans: Işık Saçan Hayvanlar, Bunu Nasıl Yapıyorlar?”, 2019, Evrim Ağacı, https://evrimagaci.org/biyoluminesans-isik-sacan-hayvanlar-bunu-nasil-yapiyorlar-1204, (Erişim:26.10.2021)
[4] Yurtsever, Yaşar, “Biyolüminesans”, 2019, Bezelye Dergisi, https://www.bezelyedergi.net/post/biyol%C3%BCminesans, (Erişim:26.10.2021)
[5] Anonim, “Parıldayan canlılar: Biyolüminesans”, 2016, Gaia Dergisi, https://gaiadergi.com/parildayan-canlilar-biyoluminesans/, (Erişim: 26.10.2021)
[6] Okatan, Ayşenur, “Biyolüminesans: Işık Yayan Canlılar”, 2019, Bilim Genç TÜBİTAK, https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/biyoluminesans-isik-yayan-canlilar, (Erişim: 26.10.2021)
[7] Rafferty, John P., “Marine Bioluminescence”, 2014, Britannica, https://www.britannica.com/science/marine-bioluminescence, (Erişim: 26.10.2021)