Dünyada kuraklık endişesiyle birlikte az yağış alan bölgelerde yetişen bitkilerdeki farklı süreçleri, başka türlere aktarmak için yapılan çalışmalar da artıyor. Ama bunu büyük çapta uygulamak ne kadar akıllıca?
Yazı: Selcen Pirge / Bilim Yazarı
Bitkilerin çoğu fotosentezde kullanılan karbondioksiti gün ışığında alıyor. Yaprak ve saplardaki binlerce gözeneğin açılmasıyla su buharı da çıkıyor; fakat sıcaklık, nem ve ışık değiştikçe gözeneklerin açıklığını ayarlayan sistem, karbondioksit kazanımı ve su kaybı arasındaki dengeyi sağlıyor. Az yağış alan bölgelerde yetişen kaktüs, Aloe vera ve kökleri toprakta olmayan orkide gibi bitkiler ise karbondioksiti geceleri alıyor. CAM (Crassulaceae asit metabolizması) bitkileri denilen bu bitkiler, gözenekleri gündüz kapalı kaldığı için çok daha az su kaybediyor. Tabii, alınan karbondioksitin ertesi gün için depolanması da gerekli, çünkü fotosentez için güneş ışığı lazım. Karbondioksitin depolanması ve kullanıma sokulması kompleks bir süreç. Kısaca şöyle: Karbondioksitin PEP adlı kimyasalla birleşmesiyle oksaloasetik asit oluşuyor. Bundan sonra oluşan malat, malik asit olarak hücre kofullarında depolanıyor. Şafakla birlikte gözenekler kapanıyor ve malik asit tekrar malata dönüşüyor. (En üstteki fotoğraf: Türkiye’nin güneyinde yetişen dikenli incir de (Opuntia ficusindica) karbondioksit almak için gözeneklerini gece açan bir CAM bitkisi.)
Bazı bilim insanları, CAM bitkilerindeki süreçleri başka bitki türlerine aktarmak için çalışmalar yapıyor. Ancak kuraklık için de olsa bunu yapmak, en azından büyük çapta uygulamak hiç de akıllıca görünmüyor. İsveç Federal Araştırma Enstitüsü WSL’den Prof. David Frank ve NASA’dan Dr. Ben Poulter’ın, The Conversation’da yayımlanan makalelerine göre, bitkilerin gözenekleri vasıtasıyla her yıl topraktan atmosfere geçen su miktarı Amerika’nın devasa gölü Superior’ın hacminin dört katı. Amazon’da yağmurların, mevsimlik rüzgârların okyanustan nemli havayı getirmesinden iki-üç ay önce başlamasının nedenini araştıran California Üniversitesi’nden Prof. Rong Fu ve ekibinin çalışmasına göre bunun nedeni yeni yaprakların çıktığı, fotosentezin yoğun olduğu dönemde gözeneklerden buharlaşan su! Fotosentezde anahtar rolü olan RuBisCO’nun birçok enzime göre yavaş olması ve bazen karbondioksit yerine oksijene bağlanması, verimliliği düşüren bir hata olarak görülebiliyor. Bazı bilim insanları genetik mühendisliği ile fotosentezi “düzeltmeye” çalışıyor. RuBisCO karbondioksit yerine oksijene bağlandığında, ki bu yüksek sıcaklık ve fazla ışıkta daha çok oluyor, fotosolunum denilen farklı bir süreç meydana geliyor. Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden Dr. Florian Busch, 2020’nin başında The Plant Journal’da yayımlanan makalesinde fotosolunumu istenmeyen yan reaksiyon olarak görmenin basite indirgemek olduğunu, bu sürecin bitkiler için çok önemli bazı metabolik süreçlerle (yolaklarla) ilişkili olduğunu dile getiriyor. Leibniz Üniversitesi’nden Prof. Christoph Peterhänsel, Arabidopsis Book’ta yayımlanan makalesinde fotosolunumu stres koşullarında (fazla ışık gibi) bitkinin büyümesini destekleyen faydalı bir süreç olarak tanımlayan çok sayıda araştırma olduğunu söylüyor. RuBisCO, dünyada en çok bulunan protein. Hatta Weizmann Bilim Enstitüsü’nden bilim insanlarının hesaplamalarına göre, miktarı önceden sanıldığından 10 kat fazla. Bitkilerin kloroplastları RuBisCO’yla dolu. Peki, bu kadar fazla RuBisCO bir de hızlı çalışsaydı? Fotosentezin atmosferdeki oksijenin ve sera gazı karbondioksitin oranını değiştirdiğini de hesaba katıp büyük resmi görmek gerekmez mi?
ATLAS · EYLÜL 2020
