EUPRYMNA SCOLOPES VE VİBRİO FİSCHERİ | BİYOLÜMİNESANS ve MUTUALİZM
Biyolüminesans, organizmaların besinlerden elde ettikleri kimyasal enerjiyi ışık enerjisine dönüştürmesi olayıdır. Etimolojik açıdan Yunanca bios (yaşam) ve Latince lumen (ışık) kelimelerinin birleşiminden türetilmiştir. Çok hücreli organizmalarda biyolüminesansı sağlayan reaksiyon genellikle organizmanın vücudunda simbiyotik olarak yaşamını sürdüren bakterilerde gerçekleşir. Bu reaksiyonun temelinde lüsiferin olarak adlandırılmış ve lüsiferaz enzimi vasıtasıyla oksitlendiğinde ışık üretip yayan bir kimyasal grubu bulunur. Bu moleküllerin adı da Latince lucifer (ışık getiren) kelimesinden türetilmiştir. Biyolüminesans yeteneğine sahip organizmalardan [taksonomik olarak Filum Mollusca, Classis Cephalopoda'ya (Yumuşakçalar Şubesi, Kafadanbacaklılar Sınıfı'na) ait] Euprymna scolopes (Hawaii Kısa Kuyruklu Kalamarı), bu yeteneğini vücudunda mutualist olarak yaşayan özel bir bakteri türüne borçludur. Vibrio fischeri adlı bu bakteri türü serbest olarak subtropikal denizlerde ve okyanuslarda yaşar. Birleşmiş olarak ise denizdeki tortu ve çürüyen maddelerde, ayrıca çeşitli deniz hayvanlarının vücudunda yaşamını sürdürür. Bunun en iyi örneği Euprymna scolopes'in vücudundaki fotoforlarda (ışık organlarında) ikamet edişidir.
Euprymna scolopes (Hawaii Kısa Kuyruklu Kalamarı) | ©Sarah McAnulty
Kalamarın fotoforlarındaki özel silli hücreler titizlikle simbiyotik bakterileri kendine çeker, onların büyümesini destekler ve aktif olarak diğer rakip bakterileri geri çevirir. Bakteriler de yeterince kolonize olduğunda bu silli hücrelerin ölümüne yol açar. Bakterilerin optimum nüfus yoğunluğuna ulaşması lux operonu olarak adlandırılan gen bölgesini aktivasyonuna ve buradaki genetik kod vasıtası ile lüsiferaz ve lüsiferin proteinlerinin sentezlenmesine yol açar. Böylece ışık üretimi uyarılmış olur. Lux operonunun ifadesini düzenleyen en önemli etken quorum sensing'dir. Eskiden bilim insanları bakterilerin birbirlerinden bihaber bir şekilde yaşamını sürdürdüğünü düşünüyordu, bu düşüncenin yanlış olduğu Kenneth Nealson'ın 1970'te quorum sensing'i Vibrio fischeri'de keşfedip raporlaması ile anlaşıldı. İngilizce quorum kelimesi bir şey yapmak için gereken sayı anlamına gelir, sensing ise algılamak anlamındadır. Quorum sensing en basit tanımıyla mikroorganizmaların çeşitli sinyal molekülleri yardımıyla birbiriyle iletişim kurma yoludur. Mikroorganizmalar bu iletişim ile sağlanan verilere göre gen ifadelerini düzenler. Yalnızca belli bir nüfus yoğunluğuna ulaşan Vibrio fischeri kolonisinin lux genlerini aktive edip ışık üretimini uyarabilmesi bu iletişim sayesinde mümkündür. Quorum sensing gerçekten çok önemlidir çünkü eğer bakteriler yeterli sayıya ulaşmadan ışık üretmeye başlarsa, ışık gözle görülemeyecek kadar az olacaktır ve kalamara fayda sağlamayacaktır. Sonuçta üretilen ışık, israftan başka bir şey olmayacaktır.
Quorum sensing'e ek olarak Kalamarın sirkadiyen ritmi (canlının günlük biyokimyasal ve psikolojik davranış âdetleri) de ışık üretimini kontrol eder. Gün içinde ışık üretimi daha fazlayken gece ışık üretimi azalır, böylece kalamarın Ay ve yıldızlar arasında kamuflajı sağlanmış olur. Biyolüminesans sayesinde kalamar avcılarını defedebilir, avını cezbedebilir, eş bulabilir ve diğer organizmalar ile iletişim kurabilir. Vibrio fischeri'nin bu ilişkiden kazancı ise besin açısından zengin bir ortamda yaşamını sürdürme olanağını elde etmesidir.
Biyolüminesans konusunda daha kapsamlı bilgi için tıklayınız: Creatures of Light Underwater Belgeseli
Yorumlar
Yorum Gönder