Nedir Bu Biyolüminesans: En Havalı Sahillerin Kimyası
Biyolüminesans, canlı bir organizmanın kendi bünyesinde kimyasal reaksiyonlar yoluyla ürettiği ışıktır. Aynı zamanda biyolüminesans “soğuk ışık” olarak da adlandırılır, soğuk ışığın yüzde bir miktar 20’si termal radyasyon üretir.
Biyolüminesan organizmaların çoğu okyanuslarda yaşarken, bu canlılar arasında birçok balık, bakteri ve jöleler bulunur. Ateş böcekleri ve bazı mantarlar dahil olmak üzere bazı biyolüminesan organizmalar karada bulunur. Tatlı su habitatları göz önüne alındığında ise bu bölgelerde yaşayan biyolüminesan organizma hemen hemen yok denecek kadar azdır.
Kimyasal Reaksiyonlarla Biyolüminesan
Sonucunda biyolüminesans oluşan kimyasal reaksiyonun gerçekleşmesi için, iki kimyasala ihtiyaç vardır: lusiferin ve lusiferaz (veya fotoprotein). Lusiferin, aslen ışık üreten bir bileşiktir. Aynı zamanda kimyasal reaksiyonlar bazında lusiferin, substrat olarak da adlandırılır. Biyolüminesan renk (ateş böceğinde sarı, fener balığında yeşil) lusiferin moleküllerinin düzenlenmesi sonucu oluşur.
Bazı biyolüminesan organizmalar kendi başına lusiferin sentezleyebilirler, örnek vermek gerekirse, dinoflagellat mavimsi yeşil bir biyolüminesanstır. Biyolüminesan dinoflagellatlar, zaman zaman okyanus yüzeyinin geceleri parlamasına neden olabilen bir tür planktondur ve eşsiz bir ışık üretirler.
Biyolüminesan organizmaların bazıları da lusiferin sentezlemezler. Bunu yapmak yerine, lusiferini besin olarak veya diğer organizmalar yoluyla emer ve bu şekilde elde ederler. Örneğin gemici balıklarının bazı türleri, tükettikleri “tohum karidesi” yoluyla lusiferin elde ederler. Kalamar gibi birçok deniz canlısı, ışık yayan organlarında biyolüminesan bakterileri bulundurur.
Lusiferaz bir enzim ve aynı zamanda kimyasal reaksiyonun hızlanmasını sağlamak için, substrat ile etkileşime giren bir kimyasaldır (Aynı zamanda katalizör olarak adlandırılır). Lusiferaz, oksitlenmiş lusiferinle tepkimeye girdiğinde, oksilusiferin adı verilen bir yan ürün ve ışık oluşturur.
Biyolüminesan dinoflagellatlar ise bir lusiferin-lusiferaz reaksiyonu oluşturur, bu yolla ışık üretir. Aynı zamanda dinoflagellatlarda bulunan bu lusiferaz, bitkilerdeki yeşil rengi veren klorofille bağlantılı bir enzimdir.
Bu dinoflagellatlar, dünyada çok nadir görülür çünkü ekosistemleri çok kısıtlı bir alandır. Ancak çok bilinen bir bölgede de bulunuyorlar, Kaliforniya’nın sahil şeridi neredeyse her gece dinoflagellatlar tarafından parlak ve masmavi bir yapıya bürünüyor. Aynı zamanda dinoflagellatların ekosistemleriyle ilgili araştırmalar yürüten bir biyolog grubu, Porto Riko’da bulunan bir doğal koruma alanında yeni bir dinoflagellat ekosistemi belirledi.
Biyolüminesan reaksiyonların çoğu lusiferin ve lusiferaz ikilisini içerir, bazı reaksiyonlarda ise enzim (lusiferaz) bulunmaz. İşte bu reaksiyonlarda lusiferaz yerine, fotoprotein adıyla bilinen bir kimyasal devreye girer. Fotoprotein, lusiferin ve oksijen arasında gerçekleşen tepkimeye, daha sonra kalsiyum iyonu katılır ve ışık üretilir.
Fotoproteinler, günümüzde yeni yeni tanımlanabildi ve devamlı yeni özellikleri biyologlar ve kimyagerler tarafından açıklanıyor ve her geçen gün fotoproteinle ilgili yeni bilgiler ortaya çıkıyor.
Biyolüminesan Işık
Biyolüminesan ışıkların görünüşü, bulunduğu habitata ve ışığı üreten organizmaya göre değişiklikler gösterebilir. Örnek verecek olursak; denizlerdeki biyolüminesansların birçoğu, mavi-yeşil arası bir renge sahip ışıklarıyla bilinir. Sarı, kırmızı ve mor gibi renkleri ise işleyemedikleri biliniyor.
Birer kara organizması olan ateş böceği ve Quantula striata salyangozları sarı ışık üretirken, karada yaşayan biyolüminesansların çoğunluğu mavi-yeşil spektrumlarda ışık üretmesiyle bilinir.
Organizmaların Biyolüminesan Işık Kullanma Sebepleri
Elbette bu ışıkları hiçbir canlı keyfi olarak üretmez, hepsinin farklı birer sebebi ve işlevi mevcut. Gelin bu sebeplere birlikte göz atalım;
- Savunma Amaçlı: Vampir kalamar, dinoflagellat gibi deniz canlıları kendilerini tehditlere karşı korumak amacıyla biyolüminesan ışık üretirler.
- Avlanma Amacıyla: Fener balığı gibi birçok balık, avlarını tuzağa düşürmek ve onları kolayca alt etmek için bu hileli ışıkları kullanırlar.
- Cazibe: Bu maddeye flört amaçlı da diyebiliriz, yetişkin ateş böcekleri biyolüminesan ışık üretme konusunda oldukça başarılıdır ve bunu gönül işlerinde kullanır. Eşleri kendilerine çekmek için ışıldarlar.
Biyolüminesans, İnsanlar ve Kullanım Alanları
Günümüzde birçok biyolog ve mühendis, biyolüminesansla ilgili kimyasalların insan hayatı için ne gibi faydalar getirebileceği yönünde araştırmalar yürütüyor. Akıllarda yer alan bazı potansiyel kullanım alanlarını inceleyelim.
Biyolüminesan ağaç fikri, gerçekleştiği takdirde ağaçlar şehrin sokak ve otoyollarını önemli ölçüde aydınlatmaya yardımcı olabilir. Elektrik ihtiyacını ve gereksiz kullanımı önlemeye yönelik bu düşünce gayet mantıklı görünüyor.
Biyolüminesan mahsuller ve bitkilerle ilgili bir çalışmada suya, gübreye ihtiyaç duyduklarında veya hasat edilmeye hazır olduklarında mahsulün ışıldaması amaçlanıyor. Bu alanda henüz somut bir bulgu olmasa da gerçekleştiği takdirde tarım maliyetlerini epey düşürmesi bekleniyor.
Aynı zamanda biyolüminesans ışıklar, gelecekte donanmalarda da kullanılabilir. Nesneler okyanusta hareket ettiği zaman biyolüminesan organizmalar parladığı için, denizaltı gibi gizlice ilerleyen unsurlara savunmada etkili bir kullanım olabilir.
