Elektrik üreten, mayın temizleyen mikroplar!

0

Onları göremiyoruz ama suda, havada, karada, yeraltında milyarlarcası yaşıyor. Üstelik hepsinin de kendine göre bir özelliği var ve artık bu özelliklerden sadece yoğurt ve antibiyotik yapımında faydalanılmıyor. Çünkü mikrobiyologların hayal gücü sınır tanımıyor. Hemen her alanda bu görünmez yaratıkları kullanmaya başladılar. Öyle ki bazen mikropların kendi özellikleriyle yetinmeyip DNA’larıyla bile oynuyorlar. Hatta biyomühendisler yakında bilgisayar programcılığı gibi ‘mikrop programcılığı’ diye bir mesleğin ortaya çıkacağı görüşünde.

Elektrik üreten mayın temizleyen mikroplar

Midas’ın dokunuşu

Ulusal Avustralya Üniversitesi’nden Frank Reith ve arkadaşları, geçen yıl altının oluşumuyla ilgili sırrı çözmek üzere ülkenin New South Wales ve Queensland bölgelerindeki altın madenlerine gitti. Madenlerden topladıkları altın tanelerini laboratuar ortamında inceleyen ekip, her bir tanenin üzerinde aynı bakteri türüne rastladı: Ralstonia metalliduran. Ekip deneyler sonucunda bu mikrobun toz halindeki altını birleştirerek katı hale getirdiğini fark etti. Mikrop, Yunan mitolojisinde tanrı Dionysos’un dokunduğu her yeri altına çevirme gücü verdiği kral Midas gibiydi; akarsu ve göl yataklarında ya da madenlerde gözle görülemeyen, gözle görünebilecek büyüklükte olsa bile toplanması imkânsız olan altın tozlarını birleştirip tane haline getirmekteydi.

Tozdan külçe yapma özelliğine sahip olan mikrop, çoğu bakteri türünün toksik madde olarak algılayıp yanına bile yanaşmadığı altınla birlikte yaşayabildiği için de mikrobiyoloji dünyasında büyük bir öneme sahip. İnkalar’ın ‘güneşin teri’ dediği altına ilgi her zaman geçerli. Daha önce de Güney Afrikalı bilim adamları bakterileri altın çıkarmak için kullanmıştı. Bakteriler, tamamen toz halinde bulunan ve bu nedenle ‘görünmez altın’ olarak adlandırılan sülfürlü mineralleriyle de iş başı yapmıştı. Çünkü mineral yiyen bakteriler tüm minerali yiyip bitirdikten sonra geriye yalnız altın tozu kalıyordu.

Kim mikrop çiğnemek ister?

Araştırmalara göre dünyada her yıl 560 bin ton tüketilen sakıza da mikrop bulaşmak üzere! Almanya Kimya Kurumu BASF tarafından geliştirilen sakız, yoğurdun içinde bulunan lactobacillus bakterisinin bir türevi olan l. anti-caries isimli bir bakteri içeriyor. Bu bakteri diş çürümelerine yol açan strepptococcus mutans mikrobunu süpürüp bir araya toplayarak diş yüzeyi üzerinde birikmesini engelliyor. Bilimadamları aynı bakteriyi diş macunu ve ağız yıkama suyunun içine de koymuş. BASF Araştırma Direktörü Stefan Marcinowski, icadın bu yıl içinde paketlenerek satışa sunulacağını söylüyor. Firma, koltukaltı ve ayaklarda kötü koku üreten bakterilerle savaşmak üzere de mikroplu deodorantlar üretmiş.

Kimyasal silahlara mikrobik karşılık

Bakteriler kimyasal silahlara karşı da kullanılıyor. Kimyasal silahlara mikrobik çözüm üretmek üzerine çalışan Rusya Bilimler Akademisi’nden Dr. Inna Ermako, genellikle yakma ve ziftle kapatma yöntemlerinin uygulandığını belirterek, bunların hem pahalı hem de çevreye zararlı olduğunu ifade ediyor. Pseudomonas putida bakterisinin ise çevreye zarar vermeden ucuz bir yöntemle bu işlemi gerçekleştirebileceğini vurgulayan Ermakova, özellikle hardal gazı üzerinde çalışmış. Solunması halinde solunum sistemini deforme eden ve ciltte ağır tahrişe yol açan bu gaz ilk kez Birinci Dünya Savaşı’nda kullanıldı.

En tehdit edici kimyasal silahlardan biri olan ve şiddeti ilk kez 1995 yılında Aum Shinrikyo tarikatının Tokyo metrosuna düzenlediği saldırıda görülen Sarin gazına da mikropla dur denebiliyor. Organofosfat grubuna ait bir kimyasal silah olan bu sinir gazı, yine organofosfat yok eden bir bakteriyle etkisiz hale getirilebiliyor. Riverside Kaliforniya Üniversitesi’nden bir grup araştırmacının keşfettiği bakterinin laboratuar ortamında çoğaltılması çok zor olduğu için geni alınarak escherichia coli’nin içinde modifiye edilmiş. Mikrop, sinir gazı stoklarına nişan almak için etkili bir silah. Massachusetts Üniversitesi araştırmacıları ise geobacter türünün radyoaktif maddeler, uranyum, teknetyum ve kromu çökerterek zararsız hale getirme etkisi olduğunu keşfetmiş.

Mikroptan organik pil!

Güney Carolina Tıp Üniversitesi araştırmacılarından Charles Milliken, laboratuarındaki bakterilerin 24 saat boyunca kesintisiz elektrik üretebildiklerini ve bunun küçük elektrikli cihazlara güç sağlayabilecek düzeyde olduğunu da açıkladı. Bakterilerin daha önce de organik atıklar tüketerek elektrik üretebildikleri gösterilmişti. Millikan’ın keşfinin önemi, söz konusu bakterinin özelliğinden kaynaklanıyor. Daha önce elektrik üretme yeteneği bilinmeyen desulfitobacterium ailesinden olan bakteriler PCB’ler ve kimyasal çözücüler gibi en sorunlu atıkları bile parçalayıp zehirsiz hale getiriyor. Gıdasız kalma gibi bir sorunları yok anlayacağınız! Araştırmacılar bu özellikleri nedeniyle bu bakterilerin bir yandan kirlenmiş geniş alanları temizlerken, bir yandan da elektrik üretebileceklerini belirtiyor. Ancak elektron transferi yapabilen tek bakteri bu değil ve şekerle beslenen elektrik üreticileri de var. Rhodoferax Ferrireducens isimli bakteri de elektron transferi yapabiliyor. Bu bakteriler bulundukları ortama iletken bir elektrot konulduğunda, bu elektrot üzerine tutunarak çoğalıyorlar.

Sonra da sıvı içindeki glikozu, karbonhidratları ve şekerleri karbondioksite parçalarken açığa çıkan elektronları, üzerinde bulundukları elektroda veriyorlar. Böylece elektrik akımı başlıyor. Diğer bir ifadeyle deyimle bir tür biyo-pil yapılmış oluyor. Rhodoferax Ferrireducens bakterisinden yapılan biyo-piller ile bir kase şeker kullanılarak, 60 watt’lık bir ampülün 17 saat boyunca yakılabildiği test edilmiş.

Bu yüzden söz konusu bakterilerin denizleri dev pillere dönüştürülebileceği düşünülüyor. Amerika Deniz Araştırmaları Ofisi’nden elektrokimyacı Leonard Tender bütün bir okyanusu kocaman bir pil olarak düşündüğünü söylüyor. “Okyanus tabanına yerleştirilecek olan elektrotların üzerinde kümelenen rhodoferax ferrireducens bakterileri okyanus tabanına düşen organik maddeleri besin olarak kullanıp elektrik üretebilir”. Bu yüzden özellikle okyanus dibindeki deprem alıcıları veya deniz canlılarını araştırmak için yerleştirilen alıcılarda bu biyo-pillerin kullanılabilmesi için çalışılıyor. Gidişata bakılırsa yakın gelecekte elektrikle çalışan aletlerimizin bir kısmı mikrop gücüyle çalışır hale gelecek. Üstelik atıklardan hidrojen ve akaryakıt üreten bakteriler de var.

Bu da fotoğraf çekeni

Bakterilerden fotoğraf filmi de yapılmış! Mikropları bu işe de bulaştıranlar ise Kaliforniya Üniversitesi’nden araştırmacı Chris Voigt ve ekibi. Ekip, siyah artık çıkaran ve bir grup koli basiline ekleyen, ışığa hassas algae mikrobuyla çalışmış. Organizmaları, kurabiye yüzeyine benzeyen bir yüzeye yayıp ardından bir kuluçka makinesine yerleştirmişler. Sonra yüksek enerjili bir projektör araştırmacıların resimli imgelerini, bakterileri ışığa maruz bırakacak şekilde yaymış. Sonuç; araştırmacıların siyah-beyaz fotoğrafları belli belirsiz 100 mega piksel çözünürlükte çıkmış. Sistem zor gibi görünse de aslında kolay. Bildiğiniz siyah-beyaz fotoğraf filmindeki gümüş plaka nasıl ışığa duyarlıysa ve ışık aldığı yer ışığın şiddetine göre yanıp siyahlaşıp geri kalan yerler beyaz kalıyorsa bunda da aynen öyle.

Kansere karşı HIV

Günümüzün en korkutucu iki hastalığından biri kanser, diğeri AIDS. Ama Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi, HIV virüsüyle kanser hücrelerini yok etmeyi başardı. Yardımcı Profesör William G. Hawkins, HIV virüsünün hücrelere her şekilde girmeyi başarabilen çok akıllı bir virüs olduğunu belirtiyor. Onlar da virüsün bu zekasını faydalı işlerde kullanmayı düşünmüş. HIV virüsünün içindeki TAT-Bim proteinini alarak kanserli hücrelere uygulamışlar. Kanserli hücrelerdeki en önemli sorun, ölüm sinyalini alamamalarıymış. Ama bu protein, kanserli hücreleri bu sinyali almaya zorluyor. Şimdilik fareler üzerinde denenen bu yöntemde yüzde 80 başarı sağlanmış.

Dünyanın en güçlü yapıştırıcısı da yine bakteriden yapılıyor. Caulobacter crescentus bakterisi bir bozuk paranın üzerine üst üste dizilmiş dört otomobili dengede tutacak kadar güçlü! Yani kertenkeledir, midyedir derken bilimadamlarının bulduğu en güçlü yapışkan bir bakteri oldu. Providence Brown Üniversitesi’nde keşfedilen ve ıslak yerlerde bulunan bu bakterinin, özellikle tıbbi amaçla kullanılması düşünülüyor.

Mayın tarayıcı bakteri

Araştırmalar, mayına basarak yılda 25 bin insanın öldüğünü veya sakat kaldığını gösteriyor. Pseudomonas putida isimli bir bakteri ise mayının yerini gösteriyor. Döşenen her mayın belli miktarda bir TNT sızıntısı yapıyor, TNT seven bakteriler de bunları yiyor. Bu bakteriler laboratuar ortamında çoğaltılıp mayınlı araziye salınınca kendilerine büyük bir ziyafet çekiyor doğal olarak. Bu bakterilerin aynı zamanda GFP (Green Floresan Protein) genleri var, yani floresan gibi parlıyorlar. Özellikle gece ultraviyole ışınıyla bakıldığında kolaylıkla görülebiliyorlar, böylece TNT’lerin, yani mayınların olduğu yeri belirliyorlar.

Bakterileri sevk ve idare

Bilimadamları DNA’larına yüklenen bir program sayesinde bakterilerin birbirleriyle iletişim kurmalarını da sağladı. Amaç iletişim halindeki milyarlarca bakteriyi tek merkezden, bilgisayar mantığıyla yönetmek ve görevlendirmek. Bir tür biyolojik ordu gibi! Özellikle doku yenileme ve omurların tedavisinde kullanılması planlanan ‘biyolojik cihazlar’ henüz deney aşamasında. Deneyde kullanılan e. coli bakterisi başka bir bakteriden sinyal aldığında yeşil veya kırmızı floresan ışık yayarak tepki veriyor. Bu şekilde bir araya gelen bakteriler program doğrultusunda kalp veya çiçek şekli oluşturabiliyor. Princeton Üniversitesi Elektronik Mühendisliği öğretim üyesi Dr. Ron Weiss, DNA’nın hücrede proteinin ne zaman salınacağına karar veren plasmid parçasına komut yükleyerek bakteriyi hücreye gönderdiklerini söylüyor. Plasmidin hücre kontrolünde kullanılmasının henüz emekleme aşamasında olduğunu söyleyen Dr. Weiss, “Ama bu şekilde ayarlanan bakterinin çevresindeki molekülleri teşhis etme yeteneği geliştirdiğini gördük” diyor.

Mikroplar ne yapar?

* Ralstonia metalliduran adlı mikrop toz halindeki altını birleştirerek katı hale getiriyor. Yani bu bakteri, gerçek bir “maden işçisi!”
* Almanya’da geliştirilen bir sakız, yoğurtta bulunan l. anti-caries isimli bir bakteri içeriyor. Bu bakteri diş çürümelerine yol açan strepptococcus mutans mikrobunun birikmesini engelliyor.
* Rusya’da kimyasal saldırı ya da sızıntılara karşı pseudomonas putida bakterisiyle bir savunma yöntemi üzerinde çalışılıyor…
* Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi araştırmacıları, HIV virüsüyle kanser hücrelerini yok etmeyi başardı!
* Rhodoferax Ferrireducens bakterisinden yapılan biyo-piller ile bir kase şeker kullanılarak 60 watt’lık bir ampülün 17 saat boyunca yakılabildiği test edildi.
* Pseudomonas putida isimli bir bakteriyse mayınların yerini gösteriyor.
* Bakterilerin DNA’larına yüklenen bir programla birbirleriyle iletişim kurmaları da sağladı. Amaç milyarlarca bakteriyi tek merkezden, bilgisayar mantığıyla yönetmek ve görevlendirmek.

Kaynak: Aktüel Dergisi, Ürün Dirier ve Burcu Ünal

Leave A Reply

Your email address will not be published.