Uzaydaki Radyotropik Çernobil Mantarları

Canlılarda stres faktörlerinden biri olan kronik radyasyon, melanin içeren mantarlarda metabolizma faaliyetlerini hızlandırarak daha fazla besin tüketimi ve hücresel sistemlerinden daha fazla toksik metabolit ürünleri uzaklaştırabilme özelliği kazandırmaktadır. Bilim adamları, mantarların DNA’larını koruyabildiklerini ve bazı aşırı durumlarda DNA onarımı için iyonlaştırıcı radyasyondan yararlanabildiklerini tespit ettiler. Mantarlardaki melanin pigmenti üzerine yürütülen çalışmalar, metabolitler ve çernobil mantarları hakkında bilgileri sizler için derledik.

Çernobil mantarları üzerindeki çalışmaları ve bunları anlamak için öncelikle melanin ve metabolit kavramlarının bilinmesi gerekir.

Melanin Nedir?

“Melanin” terimi, Yunanca bir kelime olan melanostan gelmektedir. Melanin, biyolojik olarak çeşitli biyolojik fonksiyonlara sahip, doğada her yerde bulunan, yüksek moleküler ağırlıklı bir pigmenttir. Birçok mantar yapısal olarak melanin sentezini bulunduğu ortamda hayatta kalmak için kullanır. Yüksek irtifa, Arktik ve Antartika bölgeleri gibi aşırı ortamlarda bulunurlar.

Melanize mantar sporları, erken Kretase döneminden kalma tortu tabakalarında yaygındır. Dünya’nın “manyetik sıfırı” geçtiği, birçok hayvan ve bitki türünün yok olduğu esnada kozmik radyasyona karşı kalkan görevi görmüşlerdir. Melanize mantarların çoğalması, Kretase döneminin sonunda kitlesel yok oluşlara bile katkıda bulunmuş olabilir.

Melanize mantarların nükleer reaktör soğutucu tanklarında ve radyasyonla kirlenmiş çevresel yüzeylerde çoğaldığı bulunmuştur. Bu bulgular ve melanize mantarların iyonlaştırıcı radyasyona karşı direncinin laboratuvar ortamında gözlemlenmesi ve bu pigmentin radyolojik korumada rol oynadığı gözlenmiştir.

Compton saçılması ile üretilen yüksek enerjili elektronlar, Melanin içindeki stabil serbest radikallerle etkileşime girebilir ve bu da ışınımın hücreye girmesini önleyebilir, böylece melaninin bir radyo koruyucusu olarak işlev görmesini sağlar. Melaninler canlı organizmaları UV’ye ve iyonlaştırıcı radyasyona ve aşırı sıcaklıklara karşı koruyan benzersiz biyopolimerlerdir.

İlginç bir şekilde, melanize mantarların radyasyona maruz kaldıklarında daha hızlı büyüme eğiliminde olduklarını ve iyonize edici radyasyonu bir enerji kaynağı olarak kullanabilecekleri tespit edilmiştir. Daha sonra iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmanın melanin yapısını, molekülün elektron dönüş rezonans profilinin değiştirdiği bulunmuştur. Sonuç olarak İyonlaştırıcı radyasyona maruz kalma, melanize mantarların metabolik aktivite seviyesini önemli ölçüde arttırır. Metabolizmadaki bu artışın doğrudan artan bir çoğalma ve spor oluşumu hızına yol açtığı, bu organizmaların gerçekten bir enerji kaynağı olarak iyonlaştırıcı radyasyon kullanabildiklerine işaret ettiği bulunmuştur.

Metabolitler Nedir?

Mantarlar, ilaç üretiminde kullanılan metabolit adı verilen bileşikleri sentezlerler. Bir mantarın temel işleyişi için gerekli olmayan, ancak hayatta kalmanın gerektirdiği durumlarda yapılan ilaca dönüştürülebilen “ikincil metabolitleri” üretirler. Bu metabolitlerin birçoğundan antibiyotik üretiminden kolestrol ilaçlarına kadar birçok alanda faydalanıyoruz.

Uzaya Gönderilen Çernobil Mantarları

Bilim insanları, bir mantarın genomunda gizli, bilinmeyen sayıda yararlı metabolit olabileceğini söylüyor. Bir mantarda 400 veya 500’e kadar bilmediğimiz gen olabilir, ancak yeni bir metabolit bulmak stresli bir ortam gerektirir. Belki de, mikro yer çekimi gibi bir ortam. Bunu araştırmak için, aşağıda belirtilen Çernobil mantarları 18 Temmuz 2016’da uzaya fırlatıldı.

• Cladosporium cladosporioides
• Cladosporium sphaerospernum
• Trichoderma virens
• Fusarium solani
• Aurebasidium pullulans
• Aspergillus niger
• Aspergillus terreus
• Beauveria bassiana

Deney boyunca düşük sıcaklıkta tutuldular, ISS’deki astronotlar, mantarları yedi ve 14 günlük periyotlar boyunca büyümesi için oda sıcaklığına getirildi. Bu tür çalışmalar melanize mantar türlerinin adaptif evrimsel mekanizması ve aşırı ortamlarında izole edilen mikropların biyolojik değişimleri hakkında fikir sağlamıştır. Uzay ortamında canlı organizmalarda görülen mikro yer çekimi etkisine bağlı gelişen oksidatif stres, mantarlar üzerinde stres tepki protein seviyeleri, iyonize radyasyona maruz kaldıktan sonra oksidatif strese karşı artan direnç, mikro yer çekimine karşı bir cevap niteliği taşıyor.

Araştırmacılar, yakın gelecekte strese karşı direnç gösteren genlerin, aşırı iklimlere daha uygun mahsuller üretmeye yardımcı olabileceğini düşünüyorlar.

Kaynaklar

1-May 23, 2007, Ekaterina Dadachova, Ruth A. Bryan and etc., Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1866175/ )

2- November 2014, MAJ Michael A. Washington, MS USA, Military Medicine ( https://academic.oup.com/milmed/article/179/11/1181/4159930 )

3-2018 Sep-Oct, Kasthuri Venkateswaran,b and Clay C. C. Wang and etc., Characterization of Aspergillus niger Isolated from the International Space Station ( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6143729/ )

4- March 13, 2017, Tyreke White, The Curious Case of Radiotrophic Fungi (http://large.stanford.edu/courses/2017/ph241/white-t2/ )

Çernobil mantarları ile ilgili sorularınızı görüş ve önerilerinizi yorum kısmında belirtebilirsiniz.