Shewanella Oneidensis türü bakteriler ağır metal görünce sevinçten adeta çılgına döner. Bu canlı türü demir, kurşun ve cıva gibi su kirleten elementlere karşı düşkün olduğundan, su arıtma konusunda kullanışlı bir canlı türü. Bundan daha da iyisi ne var biliyor musunuz? Bu bakteriler arıttıkları suyun dibine çökerken elektrik de üretiyorlar. Bu günlerde California Santa Barbara Üniversitesinden * bir grup araştırmacı bu bakterilerin kimyasal yapısını değiştirip enerji üretme kapasitesini arttırmak için çalışma yapmakla meşguller. Başarabilirlerse atık su arıtma tesislerinin su arıtırken ihtiyaç duydukları enerjiyi bu atık sudan elde etmesi mümkün olabilecek.
Bu bakteriler ilk defa 1988 yılında izole edilmiş ve adını da çalışmanın yapıldığı bölgede bulunan New York'taki Oneida Gölü'nden almış. Shewanella Oneidensis'in hücre zarında bulunan bazı proteinler elektrik üretilmesini sağlıyorlar ve bu elektrik de hücrenin solunum yapabilmesi için gereken enerjiyi sağlıyor. Üretilen elektrik aslında bakterinin kendi metabolizmasının ayrılmaz bir parçası durumunda. Araştırma ekibi DSFO+ adını verdikleri yapay bir molekül geliştirmiş. Bu molekül bakterinin hücre zarını yeniden düzenliyor ve demir ihtiva ettiği için de elektrik akışını güçlendiriyor.
Testler toplamda iki grup mutasyon geçirmiş Shewanella nesli üzerinde yapıldı. Testler sonucunda anlaşıldı ki DSFO+ sadece doğal akım üretici proteinleri değiştirmekle kalmıyor onların görevlerini daha verimli yapmasına ve dolayısıyla mikrobun ürettiği gücün daha fazla olmasına yardım ediyor.
Araştırma ekibinden Guillermo Bazan şöyle söylüyor;
Geliştirmiş olduğumuz ve proteinlerin yapısını yeniden düzenleyen molekül sayesinde hücre zarını yapılandırdık. Böylece zarın elektron geçirgenliğini arttırarak enerjinin zar yüzeyine daha kolay ulaşmasını sağlamış olduk. Başarıyla sonuçlanan bu yeni güç nakil yöntemi sayesinde mikrobik türler hakkında daha önceden farkında bile olmadığımız fırsatların kapısını aralamış olduk.
Normalde bilim insanları böyle çalışmaları organizmanın genetik yapısını değiştirerek yaparlar ancak bu seferki biraz daha karmaşık bir yöntem çünkü bu üzerinde mühendislik çalışması yapılan bakterileri doğaya bulaşmadan, kırmızı, tehlike uyarısında bulunan bantlar altında tutmak, onları gerçek dünyadaki durumlara uyarlamaktan daha zor bir işlem. Bu sevimli Shewanella'ların sadece kimyasal yapısı değişiyor ve bu etkiler geçici. Bakteri bölündüğü zaman DSFO+ yeni bakteriye geçmiyor ve genellikle etkileri de kaybolduğu için bakteri nüfusu eski haline geri dönüyor.
Baş araştırmacılardan Nathan Kirchhofer ise şöyle anlatıyor;
Yaptığımız şey bakterinin metabolik faaliyetlerine yardım etmekten ibaret. Bence birçok kişi bu yaklaşıma kimyasal düzenleme gözüyle bakacaktır. Biz sadece bakteriyi olduğu gibi aldık ve doğal süreçlerine destek olacak bir dış takviye uyguladık. Bildiğimiz kadarıyla bu yaklaşım ilk defa deneniyor.
DSFO+ sadece enerji üretmeye ve verimliliği arttırmaya yaramıyor aynı zamanda üretilen gücü metabolizmadan alıp insan yapımı başka sistemlere aktarmada bir adaptör görevi görüyor. Shewanella türü kendi doğal hallerindeyken bir elektrotla iletişim kuramaz ancak bu yapay molekül bunun mümkün olmasını sağlıyor. Böylece bu bakteriler yalnızca atık suyun içindeki kirleticileri arıtmakla kalmıyor aynı zamanda su arıtma süreci boyunca başka alanlarda gereken enerjinin tamamı suyun içindeki kirlilikten sağlanmış oluyor.
Bu alandaki bir diğer fikir de elektronları incelemek üzerine. Mesela bir kimyasal reaksiyonu başlatmak için gereken elektronu biz sağlarsak sonucu ne olur? Acaba mikro organizmanın sağlık durumunu, onun elektronik imzasından izlemenin bir yolu var mıdır? Peki hücreye ilaç verirsek metabolizması nasıl etkilenir? Diyelim ki mikrobu stres altında bıraktık, solunumu nasıl etkilenir? Eğer bu mikro organizmalar arasında sosyal bir topluluk olgusu varsa acaba neler olup bittiğini birbirine haber vermek için birbirlerine elektronik sinyaller yolluyorlar mıdır? Yolluyorlarsa bunu kesebilir miyiz? Peki kaydedebilir miyiz? Bu ihtimaller gerçekleşebilir gibi duruyorlar ve araştırmanın içinde yepyeni caddeler, sokaklar açılmasını sağlıyorlar. Guillermo Bazan
Çalışma Chem dergisinde yayınlandı.
Kaynak: UCSB
Benzer bir çalışmayı da kanalizasyon suyu arıtma başlığında haber yapmıştım. Bu araştırmadan farklı olarak bakterilerin aç bırakılması üzerine bir yöntem.
#bilim #kimya #enerji #geri dönüşüm #çevre