Bilim İnsanları, Ömürleri Boyunca Parlayan Bitkiler Oluşturdu

1
1573

Hayalimizdeki parlayan sera hâlâ çok uzakta olsa da, bu hayale biraz daha yaklaşmış olabiliriz.

Bir bitkinin üzerinde genetik mühendislik uygulayan bilim insanları; bitkinin hem görünebilir şekilde parlamasını, hem de kendi kendini devam ettiren bu parlamanın bitkinin ömrü boyunca sürmesini sağlamışlar.

Bu bilimsel çalışma, daha önceki parlayan bitkilere bakıldığı zaman harika bir gelişme… Genetik mühendislik uygulanan önceki tütün bitkilerine göre daha parlak olan bu bitkiye, parlamanın devam etmesi için kimyasal madde verilmesi de gerekmiyor. Ayrıca parlamanın süresi, nanobiyonik kullanılarak üretilen parlak bitkilere göre çok daha uzun.

Tabii insan hemen, geceleri ışıl ışıl parlayan, Avatar tarzı büyüleyici bir gece bahçesi hayal ediyor. Hatta (gelecekte) elektrikli ışıklara olan bağımlılığın azaldığını düşünüyor.

Fakat parlayan bitkiler, bitkilerin kendisini; yani metabolizmalarının nasıl çalıştığını ve etraflarındaki dünyaya nasıl cevap verdiklerini anlamamıza da yardımcı olabilir.

Araştırma takımı, iki tütün bitkisi türü üzerinde çalışmış. Daha önce genetik mühendislik uygulanan ve ışıldayan bakteri ya da ateş böceği DNA’sının kullanıldığı ışıyan bitkilerden farklı olarak; bu bitkilerde, ışık saçan mantarların DNA’sı kullanılarak mühendislik yapılmış.

“Bakteriyel biyoışıma genleri, plastitlere otoışıma yaptırmak üzere hedef alınabilse de; teknik olarak külfetli olmasının yanısıra yeterli ışık da üretemiyor” diye yazıyor araştırmacılar makalede.

“Mantarlardaki ışımadan sorumlu metabolik bir güzergâh olan kafeik asit döngüsü, yakın zaman önce tanımlanmıştı. Nicotiana tabacum ve Nicotiana benthamiana bitkilerinde; bitkinin çekirdek genomuna mantar biyoışıma genleriyle mühendislik uygulayarak, herhangi bir dış kaynaklı bileşen eklenmeden ışık yayıldığını bildiriyoruz.”

2018 yılının sonlarında bir araştırma takımı (o takımdakilerin çoğu bu yeni araştırmada da görev almış), ışıldayan mantarda parlama meydana getiren lusiferin bileşeninin biyolojik olarak sentezlenmesi üzerine bir makale yayınlamıştı.

Araştırmacılar bu mantarların, dört adet enzim yoluyla kafeik asit adı verilen bir bileşenden lusiferin sentezlediğini keşfetmiş. Enzimlerden ikisi, kafeik asidi ışıldayan bir öncüle dönüştürmeye yararken; üçüncü bir enzim ise bu öncülü okside ederek bir foton oluşturuyor. Sonrasında ise dördüncü enzim, bu molekülü tekrar kafeik aside geri dönüştürüyor ve asit, aynı süreç yoluyla geri kazanılabiliyor.

İşte, işler burada ilginçlik kazanıyor; çünkü kafeik asit (kafeinle alakası yok), bütün bitkilerde bulunuyor. Kafeik asit, bitkilerin hücre duvarlarına sertlik ve direnç veren odun polimeri olan ligninin biyosentezinde kilit önem taşıyor.

Bu sebeple araştırmacılar, bitkilere genetik mühendislik uygulayarak; biyoışınır mantarlarda görüldüğü gibi kafeik asidin bir kısmıyla lusiferin biyosentezi yapmanın mümkün olabileceğini düşünmüşler.

Tütün bitkilerini, biyolojik ışımayla ilişkili dört mantar geniyle birleştirmiş ve bunları özenle yetiştirmişler. Ardından ise bitkilerin, fideden olgunluğa kadar çıplak gözle görülebilen bir ışıkla parladığını ve bu durumun görünürde, bitkinin sağlığı üzerinde herhangi maliyet oluşturmadığını keşfetmişler.

“Genel fenotip, klorofil ve karetenoid içeriği, çiçek açma süresi ve tohumun filizlenmesi; transgenik bitkilerin medyan boyunda yüzde 12’lik bir artış haricinde, seradaki yabani tütüne göre farklılık göstermedi” diye yazıyor araştırmacılar.

“Bu durum, bakteriyel biyoışıma ifadesinden farklı olarak; kafeik asit döngüsü ifadesinin bitkiler için zararlı nitelik taşımadığını ve en azından serada, bitkinin büyümesi üzerinde aşikar bir yük oluşturmadığını akla getiriyor.”

Araştırmacılar, bitkinin daha yeni olan kısımlarının en fazla parladığını ve bu kısımlar arasında da gelişmekte olan çiçeklerin en parlak olduğunu bulmuşlar. Araştırmacıların söylediğine göre bunlar, dakikada yaklaşık bir milyar foton üretmiş. Okuması pek kolay olmasa da, açık biçimde görünecek kadar parlak.

Araştırmacılar bitkinin, genetiği değiştirilmiş diğer ışıyan bitkilere göre de yaklaşık 10 kat daha parlak olduğunu söylüyor. Fakat oluşturulan en parlak bitki bu değil. O onur, bitki nanobiyonikleri adı verilen bir yöntem kullanan MIT araştırmacılarının oluşturduğu su teresine ait. Bahsi geçen bitki, saniyede yaklaşık bir trilyon fotonluk parlama meydana getirmiş… Fakat parlama yalnızca 3.5 saat sürmüş.

Araştırmacılara göre bu uzun vadeli ve kendi kendini devam ettirebilen ışıma, bitkilerin dış çevrelerine nasıl tepki verdiğini de gösterebilir. Örneğin bitkiler bir muz kabuğunun yakınına konulduğunda, yayılan etilene tepki olarak daha fazla parlıyor.

Araştırmacılar ayrıca, genelde gizli olan iç metabolik süreçlerle ışığın titreyip dalgalandığını da gözlemlemişler. Bu sayede araştırma, bitki sağlığı üzerinde çalışmak için ilginç bir yol sunabilir.

“Özerk şekilde ışık yaymanın mümkün kılınmasıyla, bitkilerdeki dinamik süreçler gözlenebilir; bunlar süreçler arasında gelişim, hastalanma, çevresel şartlara ve kimyasal tedaviye verilen tepkiler de bulunuyor” diye yazıyor araştırmacılar.

“Bu ışıma kabiliyetleri; lusiferin ve diğer substratların dıştan eklenme ihtiyacının ortadan kaldırılmasıyla, toprakta yetişen bitkilerle yapılan deneylerde özellikle faydalı olabilir.”

Bu arada takım, araştırmayı genişletmeye çalışıyor. Cezayir menekşesi, petunya ve gül gibi çiçek açan ünlü bitkilerin genetiğini değiştirmişler. Ayrıca, çok daha parlak bir ışıma üretmek ve farklı renkler oluşturmak üzerinde de çalışıyorlar. Üstelik, çok daha büyük düşünüyorlar.

“Kafeik asit hayvanlarda olmasa da, özerk ışıma hayvanlarda da mümkün olabilir” diye yazıyorlar.

Böyle bir şey muhteşem olmaz mıydı?

Araştırma, Nature Biotechnology bülteninde yayınlandı.

 

 

 

 

Yazar: Michelle Starr/ScienceAlert. Çeviren: Ozan Zaloğlu.

1 YORUM

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here