“Daha iyi görmek için ışıklarımızı kapattık ama gördüğüm şeyin ne kadar çok olduğu ve ne kadar müthiş olduğu konusunda tamamen hazırlıksızdım.” Bu sözlerin sahibi biyolüminesans hakkında araştırmacı olan deniz biyoloğu ve oşinograf Edith Widder’a ait. Bu cümleler Edith Widder’ın yaptığı ilk okyanus dalışında kariyerini de etkileyen bir biyolojik olgu olan biyolüminesansı deneyimlemesine dair yaşadığı şaşkınlığı gözler önüne sermektedir. Ayrıca biyolüminesans gücüyle ilgili de “Sifonofor denen dev deniz anaları gördüm. O kadar çok ışık saçıyorlardı ki dalış elbisesinin içindeyken ilave ışık olmadan düğmeleri ve göstergeleri okuyabiliyordum” diyor. Widder gibi pek çok bilim insanının ilgisini çeken biyolüminesans keşfinden beri birçok çalışmaya konu olmaya devam ediyor.
Biyolüminesans nedir?
Biyolüminesans kelimesi biyo ve ışıklandırma kelimelerinin birleşmesiyle oluşmaktadır. Yani basitçe, gözlemlenen canlıların etraflarına biyokimyasal olarak ışık saçmalarıdır. Bu canlılar çok çeşitlidirler. Onlara okyanuslarda, denizlerde hatta bazı mantar türleri ve ateş böceklerinin sayesinde ormanlarda bile görmek mümkündür. Bu efektin oluşumu bir dizi kimyasal reaksiyonlarla mümkündür. Temelde 2 kimyasal görev alır. (bu kimyasallar biyolüminesans yapan canlı türüne göre değişebilir) birinci kimyasal lüsiferin pigmentidir. Diğeriyse lusiferaz enzimidir. Lüsiferin pigmenti substrat konumundadır. Lüsiferaz ise bir enzim olarak reaksiyonun hızını etkilemek için substrat ile etkileşime giren bir katalizördür. Tepkimede basitçe lüsiferin pigmenti oksijenle tepkimeye girer. Lüsiferaz enziminin lüsiferin pigmentinin oksitlenmiş hali olan ve yan ürün olarak oluşan oksilüsiferin ile etkileşimi sonucunda gerçekleşen biyokimyasal reaksiyon ortaya ışık çırarır. Biyolüminesans yapan canlıların bazıları kendi başlarına lüsiferin sentezler. Örneğin, dinoflagellatlar denilen küçük planktonlar okyanusu aydınlatırken böyle yapar. Ancak bazı canlılar kendi başlarına bu kimyasalı sentezleyemezler ve onu simbiyotik ilişkileri sayesinde diğer organizmadan elde ederler. Örneğin, kalamar türlerinin bazılarının ışık saçan organlarında biyolüminesans yapan bakteriler vardır.
Biyolüminesans yapan canlılar
Evrimsel olarak bu olay 50 farklı şekilde canlılar için evrimleşmiştir. Biyolüminesans farklı işlevlere sahip olsa da canlıların hayatta kalmasına 3 şekilde aracılık edebilmektedir.
Besin bulmalarına aracılık edebilir.
Türe özgü eş bulunması sayesinde üremeye aracılık edebilir.
Avcılara karşı savunmaya aracılık edebilir.
Bu aracılıklar bazı canlılarda öyle zekice kullanılır ki insana hayret verebilmektedir:
Kırılgan deniz yıldızları üstün rejenerasyon yeteneklerini biyolüminesans ile birleştirerek avcılarından kurtulmak için bir yol geliştirmişlerdir. Kırılgan yıldız avcısının dikkatini dağıtmak için vücut parçalarını ayırabilir. Avcısı yıldızın parlayan vücut parçasını takip ederken, hayvanın geri kalanı karanlıkta sürünerek ortamı terk eder ve kopan vücut parçasını yeniden büyütebilir.
Cookiecutter Köpek Balığı avlarını yanıltmak için biyolüminesansı tercih eder. Vücutlarını biyolüminesansla ışıklandırır. Fakat alt kısımlarını karanlıkta bırakır. Yırtıcı balık türlerine optik illüzyon yapar gibi küçük görünür. Yırtıcı balıklar küçük zannettikleri köpekbalığına yaklaştıklarında köpekbalığı tarafından avlanırlar.
Ateşböcekeri, belki de biz karasal memelilerin en çok rastladığı bu canlıların ışık saçmaları da biyolüminesansla gerçekleşir. Karınlarından periyodik ışık yayarlar. Bu ışık sadece kendi türlerindeki dişilerle çiftleşebilmeleri için spesifik olarak üretilir.
Bu örnekler bir bardaktaki belki de sürahideki su tanecikleri olmakla birlikte daha pek çok canlı biyolüminesansı farkı amaçlarla ve yöntemlerle kullanabilir.
Biyolüminesans yapan canlıların görüntülenmesi, onların mekanizmalarını anlamak için önemlidir. Fakat okyanus derinliklerinde yaşayan canlıların görüntülenmesi için geliştirilen denizaltılar karanlığı bozucu ışıklara sahip ve çok gürültülüdürler bu da canlıları ürkütüp kaçırır. Edith Widder ve ekibi biyolüminesansı taklit ederek bir cihaz geliştirdiler. Okyanus canlıları kızılötesi ışığı algılayamıyordu. Bu özellik sayesinde 16 led ışık farklı tipteki görüntüyü gösterebilecek şekilde geliştirildi ve optik bir yanılsama sağlandı. Okyanusta dikkat çekmeden canlıların doğal davranışlarının izlenebileceği kameralar tasarlandı ve bu cihazın ismini de elektronik denizanası koydular.
Derin okyanus yeryüzündeki en büyük ve en gizemli yaşam alanıdır. Bu göz önüne alındığında okyanus diplerinde gerçekleşen biyolüminesansın karalardan daha yaygın olması ve aynı zamanda aydınlatılmamış olması muhtemeldir. Bu bize şunu gösteriyor ki biyolüminesans yeryüzünün çok önemli bir ekolojik özelliğini oluşturmakta ve daha birçok çalışmaya konu olmaya devam edecektir.
Yazar: İlayda Yücel
Editör: Cengizhan Öztürk
Referanslar
Marchant, J. (2000, July 22). Ocean’s first light. New Scientist. https://www.newscientist.com/article/mg16722484-600-oceans-first-light/.
Martini, S., & Haddock, S. H. (2017). Quantification of bioluminescence from the surface to the deep sea demonstrates its predominance as an ecological trait. Scientific Reports, 7(1). https://doi.org/10.1038/srep45750
National Geographic Society. (2012, October 9). bioluminescence. National Geographic Society. https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/bioluminescence/.
Widder, E. A. (2010). Bioluminescence in the Ocean: Origins of Biological, Chemical, and Ecological Diversity. Science, 328(5979), 704–708. https://doi.org/10.1126/science.1174269