Bilim insanları deniz canlılarının hücrelerinde bulunan bir kimyasalın, hayvanların okyanusların derinliklerindeki yüksek basınçlarda hayatta kalmalarını sağladığını keşfetmiş.
Deniz canlıları ne kadar derinlerde yaşıyorsa, başa çıkmaları gereken ortam da o kadar düşmancıl ve olağanüstü oluyor. Pasifik’in en derin noktalarından biri olan ve deniz yüzeyinin 11 kilometre altında bulunan Mariana Çukuru’nda basınç, santimetrekare başına 7,1 kbar veya 52 ton kadar. Bu miktar, Dünya’nın yüzeyinde maruz kalınan basıncın 1.100 katı.
Su molekülleri, normal veya atmosferik basınç altında dörtyüzey benzeri bir ağ oluşturuyor.
Su molekülü ağı şekil değiştiriyor
Fakat bu su molekülü ağı, yüksek basınçta bozulup şekil değiştirmeye başlıyor. Aynı şey canlıların içerisindeki suda gerçekleştiğinde, hayati önem taşıyan biyokimyasal işlemler faaliyet gösteremiyor ve canlı ölüyor.
Şimdiyse Leeds Üniversitesinde çalışan araştırmacılar, deniz canlılarının hücrelerinde bulunan bir molekülün su moleküllerindeki dış basıncın etkisine nasıl karşı koyduğunu açıklıyorlar.
Fizik ve Gökbilim Bölümlerinde çalışan Profesör Lorna Dougan, “Canlılar, uç noktadaki ortamlarda hayatta kalıp gelişmeye uyum sağlamış” diyor. “Okyanusların derinliklerinde ise canlılar, insan yaşamını yok edecek olağanüstü yüksek basınçlarda yaşıyor.
“Bu yüksek basınçlar, tüm yaşamın içinde bulunan sıvı suyu bozuyor ve bütün biyolojik işlemlerin altında yatan biyomoleküllerde zararlı etkiler meydana getiriyor.
“Basınç altındaki suya neler olduğunu ve basınca uyum sağlamış canlıların bu etkilere nasıl karşı koyduğunu anlamamız gerekiyor. Eğer bu canlıların uç noktalı basınçlarda nasıl hayatta kaldığını anlayabilirsek, söz konusu bulguları biyomoleküler istikrar çalışmalarına uygulayabiliriz.”
Trimetilamin N-oksit veya TMAO
Hücrelerde bulunan ve yüksek dış basınçlara karşı bu koruyucu etkileri meydana getiren molekül TMAO (trimetilamin N-oksit) şeklinde adlandırılıyor. Yapılan çalışmalar, okyanusta gezen canlılardaki TMAO miktarının hayvanların yaşam alanlarının derinlikleriyle birlikte arttığını göstermiş.
Kendisi de Fizik ve Gökbilim Bölümlerinde çalışan Dr. Harrison Laurent’in öncülüğündeki yeni çalışmada dünyanın en ileri analitik tesislerinden biri kullanılarak, yoğun basıncın komşu su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarını nasıl değiştirdiği incelenmiş.
Nötron saçılımı
Araştırmacılar İngiltere Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyinin Oxfordshire şehrindeki Rutherford Appleton Laboratuvarı’nda yer alan analitik ISIS Nötron ve Müon Kaynağı tesisini kullanarak, TMAO içeren ve içermeyen su numunelerine nötron ışını (atom altı parçacıklar) göndermişler. Analiz, 25 bar’lık düşük ve 4 kbar’lık yüksek basınçta gerçekleştirilmiş.
Testin sonucunda, su moleküllerinin atomik yapısıyla ilgili detaylar ortaya çıkmış.
Yüksek basınç durumunda saf su numunesindeki hidrojen bağları bozulup istikrar kaybederken, genel su molekülü ağı sıkışık hale geçmiş.
Fakat TMAO olduğu zaman hidrojen bağları güçlenip istikrar kazanarak, su molekülü ağı devam ettirilmiş.
Dr. Laurent şöyle aktarıyor: “TMAO, suyun altında bulunduğu olağanüstü basınca direnebilmesiyle sonuçlanan yapısal bir destek sağlıyor. Bulgular önemli çünkü bilim insanlarının, canlıların okyanuslardaki olağanüstü koşullarda hayatta kalmaya adapte olduğu süreçleri anlamasına yardımcı oluyor.”
Araştırma takımı ayrıca yeni çalışmada “ozmolit koruma oranı” şeklinde adlandırılan bir denklem geliştirmiş. Bu oran yardımıyla, deniz canlılarının hücrelerinde canlıların belirli okyanus derinliklerinde hayatta kalabilmesi için gereken TMAO seviyesi tahmin ediliyor.
Profesör Dougan şöyle ekliyor: “Bizim çalışmamız, basınç altındaki su ile okyanusların derinliklerindeki yüksek basınçta yaşayan canlıların bu harika kabiliyeti arasında moleküler seviyede bir köprü kuruyor.
“Yakın zaman önce yayımlanan araştırmalarda, derin denizlerin dibinde yaşayan yeni türler ortaya çıkarıldı. Şimdiyse yaşamın bu yaşam alanlarından faydalanmasına olanak sağlayan şaşırtıcı adaptasyonları anlıyoruz.”
Bulgular Communications Chemistry bülteninde yayımlandı.
Kaynak: Leeds Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
