Bakteriler, tek hücreli mikroskobik canlılardır ve çeşitli ortamlarda yaşama özelliğine sahiptir. Bakteriler okyanuslarda, buzullarda, petrolde ve daha çeşitli ortamlarda yaşabilirler.
İnsanların bakterilerle ilişkileri çeşitlidir ve günümüzün gelişen teknolojisiyle birlikte bu ilişkilerin çeşidi ve sayısı günden güne artmaktadır. Bakteriler insanlara zarar verdiği gibi insanlarla birlikte yaşayarak karşılıklı fayda anlamına gelen ‘’mutualizm’’ ilişkisi de kurabilirler. Bu ilişkilerin dışında insanlar bakterileri farklı amaçlar için de kullanmaktadır. Bu kullanım alanlarından önce bakterilerin hücresel yapısını inceleyelim.
Bakterilerin Hücresel Yapısı
Yazımızın başında da dediğimiz gibi bakteriler tek hücreli, yani prokaryot mikroskobik canlılardır. Bakterilerin çekirdeği yoktur ve DNA’ları sitoplazmada dağınık halde bulunur. Bakterilerde zarlı organeller de bulunmaz, bu nedenle mitokondri veya kloroplastları yoktur. Enerjilerini çeşitli yollardan karşılarlar. Oksijensiz solunum yaparak enerjilerini karşılayan bakterilere “Anaerob” bakteriler, oksijenli solunum yaparak enerjilerini karşılayan bakterilere ise “Aerob” bakteriler denir. Geçici Aerob veya Geçici Anaerob bakteri çeşitleri de bulunmaktadır.
Bakterilerin küçük ve basit bir yapıya sahip olmaları, aynı zamanda deneysel ortamlarda kolayca değişime uğramaları insanların çeşitli alanlarda fayda sağlayan oldukça önemli özelliklerdir. Bakterilerde bulunan plazmit, bakterilerin çeşitli alanlarda kullanılmasına olanak sağlayan önemli bir yapıdır. Plazmit küçük, kendi kendini kopyalayabilen ve kromozomal DNA’dan fiziksel olarak ayrılmış kromozom dışı DNA’ya verilen isimdir. Yapay plazmitler, rekombinant DNA teknolojisinde ve molekül klonlama gibi önemli alanlarda kullanılır.
Rekombinant DNA teknolojisi kısaca farklı DNA moleküllerinin genetik teknolojiler kullanılmasıyla bölünüp başka DNA molekülleriyle birleştirilme işlemine verilen isimdir. Bu sayede bakteriler farklı işlevler kazanabilir. Bu işlevler sayesinde rekombinant DNA teknolojisi bakterilerin çeşitli ve çok önemli alanlarda kullanılmasına olanak sağlar. Peki bakteriler hangi alanlarda kullanılabilir?
Bakteriler Hangi Alanlarda Kullanılabilir?
Bakterilerin kullanılabileceği alanlar oldukça çeşitli ve sayısı oldukça fazladır. Peki bu alanlar nedir?
Su Arıtımı: Biyolojik su arıtımı, en çok kullanılan su arıtma yöntemlerinden bir tanesidir. Bakteriler suyun arıtım sürecini su arıtma tesisi gibi küçük alanlarda hızlandırıyor. Çeşitli sebeplerden ötürü bu işlemi doğal bir nehir veya gölde yapmaktan daha iyi. Bu işlemde genellikle oksijensiz ortamda üreyebilen bakteriler yani ‘’Anaerob’’ bakteriler kullanılıyor. Oksijenli ortamda üreyen bakterilerin kullanılması onlara oksijen sağlayan pompaların düzenli olarak kullanılmasını gerektiriyor ve bu maliyeti artırıyor. Anaerob bakterilerin kullanılmasıyla bu maliyet ortadan kalkıyor. Yani bizim çöp veya atık gözüyle baktığımız lağımlar bu işlem sayesinde birer enerji kaynağına dönüyor aynı zamanda arıtılmış oluyor. “Geobacter” ve “Shewanela” gibi bakteriler sudaki atıklarla beslenerek elektron üretiyor. Metajonik bakteriler ise CO2’yi metan gazına çeviriyor. Metan gazı yakılarak ısıya çevriliyor ve enerji üretimi sağlanıyor.
Yenilebilir Enerji Kaynağı Üretme: Bakteriler, en önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan biyoyakıt elde etmek için kullanılıyor. Manchester Üniversitesi’nden Profesör Nigel Scrutton ve meslek arkadaşları “Fibroblast Aktivasyon Proteini” (FAP) enzimini bakterilerde modifiye ederek fermantasyon ya da daha farklı çeşitli yollarla propan gazı elde etmeyi başardı. Propan ise çeşitli alanlarda kullanılan bir yakıt olarak biliniyor. Yani, bakteriler gelecekte yenilenebilir enerji kaynağı üretiminde çok önemli bir işleve sahip olacak gibi görünüyor. Şu an üzerinde çalışılan biyoyakıt süreçlerinin üretim maliyetlerini düşürecek araştırmalar yapılıyor ve gelecekte çok daha düşük maliyetle bu biyoyakıt üretim yolunun kullanılabileceğine işaret ediliyor.
Petrol Kirliliğinin Temizlenmesi: Bilim insanları petrol kirliliği ile mücadele etmek adına en etkili bakteri türünü bulmak için hala araştırmalara devam ediyor. Dünyanın çeşitli bölgelerinde petrol sızıntısı yaşanan bölgelerde petrol yiyen bakteri türlerinin buralara yerleştiği tespit edildi. Yapay olarak müdahale ise bu bakterilerin toprağa enjekte edilmesiyle yapılıyor fakat buradaki sorun toprağa yerleştirilen bakterilerin toprakta olan diğer bakterilerle rekabete girecek olması. Yerleştirilen bakterilere daha etkili evrimleşme ve gelişmeleri için dışarıdan farklı besinler de verilebiliyor ve buna ‘’biyouyarı’’ deniyor. Bakterilerin ortama çok hızlı uyum sağladığını ve evrimleştiğini biliyoruz bu yüzden petrol kirliliği başlayan yerdeki bakterilerin petrolle beslenecek şekilde evrimleşmesi de oldukça muhtemeldir.
Besin Üretimi: Fotosentez temel besin üretim kaynağı denebilir ve bakterilerin de bir kısmı fotosentez yapar. Bu bakterilere fotosentetik bakteriler denir ve klorofil pigmenti kullanarak fotosentez yapar, besin üretirler fakat bu yazımızda bunun dışındaki bir besin üretim yolundan bahsedeceğiz. Hidrojenle beslenen bakteriler havadaki karbondioksiti insanların kullanabileceği bir besin kaynağı olan proteine dönüştürebiliyor. Yani bakteriler sayesinde havadan protein üretebiliyoruz. Bildiğimiz gibi bitkiler havadaki karbondioksiti besine dönüştürüyor ve bunu fotosentez yoluyla yapıyor fakat bu yeteneği evrimsel süreçte kazanmadılar. Fotosentez yapan bakteriler bitkilerle mutualist bir ilişki kurmaya başladı ve bu sayede birbirlerine bağlandılar. Bakterilerden besin üretimi şu an yaşanan ve gelecekte yaşanması muhtemel besin sıkıntısını çözmek için oldukça iyi bir yol gibi duruyor.
Plastik Kirliliğinin Temizlenmesi: Bakterilerin bulundukları ortama çok hızlı uyum sağladıklarını ve evrimleşdiklerini söylemiştik. Aynı durum plastik yiyen bakteriler için de geçerli. Şu anda plastik ile beslenen bakteriler bulunmakta ve bilim insanları bu bakteriler üstünde daha verimli hale getirmek için çalışıyor. Bakterilerde plastiği yiyen enzimin modifiye edilmesiyle ilerleyen yıllarda çok daha verimli sonuçlar elde edilecek gibi görünüyor. Plastik doğada çok uzun sürede çözünen ve doğamızı kirleten bir madde ve bu bakteriler bizim için umut kaynağı olabilir.
Bakteriler bu alanlar dışında oldukça küçük olmaları ve hızlı evrimleşmeleri sebebiyle daha birçok alanda kullanılmaktadır. Sera gazlarıyla beslenen bakteriler iklim üzerinde etki gösterirken insan bağırsağında yaşayan bakteriler insanlarla mutualist bir ilişki kurarak fayda sağlar. Kanser tedavisinde bile kullanılan bakterilerin yetenekleri saymakla bitmiyor. Geleceğin anahtarını temsil eden bakteriler kullanılarak şu an yaşadığımız birçok problem çözülebilecek gibi görünüyor ve bilim insanları her geçen gün bu muhteşem canlıların yapabileceği yeni şeyleri keşfetmeye devam ediyor.
