Elektrikle Beslenen bir Yaşam Formu: Elektrik Bakterisi

Bilim insanları, canlılar hakkındaki paradigmalarımızı alt üst edebilecek yepyeni bir yaşam formu ile tanışmanın heyecanını yaşıyor. Huzurlarınızda, saf enerji ile beslenen Elektrik Bakterisi.

Yeryüzündeki hiçbir yaşam formuna benzemeyen bu sıra dışı bakteriler, en sade ifadeyle elektron yiyerek ve elektron soluyarak yaşıyorlar ve her yerdeler.

Elektron yiyen bakterilerle tanışmak mı istiyorsunuz? Yere bir elektrot saplayın ve aşağıya doğru elektronlar gönderin, yukarı gelecekler.

Farklı enerji formlarıyla beslenen pek çok bakteri formu biliniyordu, ama bu kadar tuhaf olanıyla şimdiye kadar tanışılmamıştı. Başka hiçbir canlıya benzemeyen bu bakteriler, enerjiyi en saf haliyle kullanıyorlar; taşlardan ve metallerden harmanladıkları elektronlardan sağladıkları çıplak elektrik akımı ile. Şimdiye kadar, Shewanella ve Geobacter olarak adlandırılan iki tür keşfedilebildi. Biyologlar, içinde bulunduğumuz bugünlerde kayaları ve deniz kıyılarında bulunan çamurları, özel olarak hazırlanmış elektrikli sıvılar aracılığıyla bu bakteriler için cazip hale getirerek, yeni türlerin de bulunabileceğini düşünüyorlar.

Southern California Üniversitesi’nden Kenneth Nealson’a göre bu keşif aslında tamamen şaşırtıcı değil; zira biliyoruz ki hayat, özüne indiğimizde, elektron akışından oluşuyor.

Bedenimizdeki elektronları arttırmak için şeker yiyoruz, daha sonra da onları büyük bir şevkle taşıyan oksijeni soluyoruz. Hücrelerimiz şekeri parçalıyor, elektronlar bu işlem esnasında bir dizi karmaşık kimyasal reaksiyondan geçiyorlar; ta ki elektrona aç oksijen atomlarına devredilene kadar.

Tam da burada oksijen atomunun dış kabuğunda 6 elektron olduğunu ve bu kabuğun ancak 8 elektrona tamamlandığında dengeye kavuştuğunu hatırlatmakta fayda var. Oksijen, bu nedenle bilim jargonunda iki elektron peşinde gezen, elektrona aç bir element olarak ifade edilebiliyor.

Dönelim hücrelerimizde şekerin parçalandığı sürece. Bu süreçte, hücreler ATP moleküllerini oluşturuyorlar.ATP (Adenosine Triphosphate) neredeyse yaşayan tüm canlılarınhücrelerinin içinde bulunan, nükleotitler olarak isimlendirilen grupta yer alan, çok işlevli bir molekül.

Fotosentez ve hücre solunumu sırasında meydana gelen, en önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımak olan ATP molekülünün oluşumundaki kilit faktör ise, elektronların hücre çevresindeki hareketi.

“Yaşam çok zekidir; yediğimiz her şeyin içindeki elektronları emer ve onları kontrol altında tutar,” diyor Kenneth Nealson.

Yaşayan canlıların çoğunda beden, elektronları moleküllerin içine bohçalar ve oksijene boşaltılana değin onları güvenli bir şekilde hücrelerin içinde geçirir.

“Enerjimizi bu yöntemle sağlarız; gezegenimizdeki tüm organizmalar için bu böyledir. Elektronların akışı enerji kazanımı için zorunludur. Bir insanın nefes alamadığında ya da bir başkası tarafından boğulduğunda birkaç dakika içinde ölmesinin sebebi de budur. Bedene oksijen aktarımı durduğunda, elektronların akışı da durur.”

Elektrik bakterilerinin keşfi bize, en temel yaşam formlarından olan bakterilerin bazılarının, enerjinin en saf formu olan elektronları, minerallerin yüzeyinden harmanlayarak şekerlerin aracılığı olmaksızın işleyebildiklerini gösterdi. Daha yalın bir biçimde ifade etmeye çalışırsak, elektrik bakterileri, şekerlerin aracılığı olmaksızın saf enerji formu olan elektronlarla başa çıkabiliyor ve yaşamları için gereken enerjiyi direkt olarak bu yolla sağlayabiliyor.

“Bu bakteriler, şu ana kadar bildiklerimize tamamen yabancı,” diyor Nealson ve ekliyor: “Elektrik Bakterileri için ‘Uzaylı Yaratıklar’ desek yersiz olmaz, bilmem anlatabiliyor muyum?”

Elektrik Bakterileri yeryüzünde pratik kullanım alanları bulabilir. Örneğin kanalizasyonların ve benzeri atıkların temizlenmesi için nanoteknolojinin konularından biri olan biomakineler (biomachines) bir yandan işlerini yaparken, bir yandan kendi enerjilerini bu bakteriler sayesinde üretebilirler. Nealson bunlara kendi gücünü üreten kullanışlı araçlar anlamına gelen SPUD’ler (self-powered useful devices) diyor.

Kullanışlılık, uygulanabilirlik bir yana, elektrik bakterilerinin yaşam hakkındaki temel soruların araştırılmasında kullanılma olasılığı da bir başka heyecan verici gelişme. Örneğin, yaşamın sürdürülebilmesi için gereken minimum çıplak (yalın) enerji ihtiyacı nedir sorusu.

“Bu temel sorulara yanıt bulabilmek için bir sonraki aşamadaki deneylere geçmemiz gerekiyor,” diyor Rensselaer Polytechnic Enstitüsü mikrobiyologlarından Yuri Gorby.

“Elektrik Bakterilerinin tek bir elektrot üzerinde değil, iki elektrot arasında çoğalabilmesi, yetiştirilebilmesi gerekiyor. Yani bu bakterilerin, bir elektrot üzerindeki elektronlarla etkin şekilde beslenip, onları bir enerji kaynağı olarak kullandıktan sonra, onları diğer elektrota atık olarak bırakabilmeleri sağlanabilmeli.”

Gorby, yakında bakteriyel hücrelerin de keşfedileceğine inanıyor. “Teorik olarak, iki elektrot arasında yetiştirilebilen tek hücreli bakteriler, fiilen kendilerini sonsuza değin sürdürebilirler,” diyor Gorby.

Elektrikle beslenen bakteriler ve benzersiz yaşam formları, biyologlar ve mikrobiyologlar için olduğu kadar, bu alanlarda amatörce araştırma zevki duyan tüm insanlar için, ilham ve heyecan verici son haber olarak bilim tarihindeki yerini alıyor.

Kaynakça:

www.newscientist.com

www.iflscience.com

– New Scientist’in Resmi Youtube Hesabı’ndan konu ile ilgili kısa videoyu İngilizce altyazı ile izlemek için aşağıdaki adresi ziyaret etmeniz yeterlidir: