Türünün ilk örneği olan bir çalışma, diyatom adı verilen mikroskobik deniz suyu bitkilerinin başlangıçta CO2‘yi biyokimyasal süreçlerden ziyade biyofiziksel süreçlerle yakaladığını öne sürüyor. Diyatomlar, dünyadaki tüm ormanların toplamı kadar CO2‘yi ortadan kaldırır ve bu sürecin artan CO2 seviyelerine nasıl tepki vereceğini anlamak hayati önem taşır. Bu çalışma, diyatomların doğal okyanus koşullarında tam olarak hangi mekanizmaları kullandıkları ve değişen okyanus koşullarına ne kadar duyarlı olabilecekleri hakkında ilk kanıtları sunmaktadır.
Diyatomlar, güneş ışığının bolca nüfuz ettiği dünya okyanuslarının yüzey sularında yaşayan, yarım milimetreden daha büyük olmayan tek hücreli küçük bitkilerdir. Mütevazı boyutlarına rağmen, CO2‘yi atmosferden uzaklaştırmak için dünyanın en güçlü kaynaklarından biridirler. Şu anda fotosentez süreciyle her yıl 10 milyar ila 20 milyar metrik ton CO2‘yi uzaklaştırmakta ya da “fikse” etmektedir.
Ancak diyatomların hangi biyolojik mekanizmaları kullandığı ve bu süreçlerin artan okyanus asitliği, sıcaklıklar ve özellikle CO2 konsantrasyonları ile daha az etkili hale gelip gelmeyeceği hakkında pek bir şey bilinmemektedir.
Frontiers in Plant Science dergisinde yer alan yeni bir çalışma, diyatomların CO2‘yi karbon fikse edici enzimin çevresinde fikse etmek için ağırlıklı olarak tek bir yol kullandığını ve bunun daha yüksek CO2 konsantrasyonlarında bile çalışmaya devam ettiğini gösteriyor.
Çalışmanın grup lideri, Hindistan Ulusal Oşinografi Enstitüsü-CSIR’den (Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Konseyi) Dr. Haimanti Biswas “Deniz diyatomlarının günümüzdeki CO2 seviyesinde bile atmosferik CO2‘i sabitlemede süper akıllı olduklarını gösteriyoruz. Yüzey deniz suyu CO2 seviyelerindeki değişkenlik, karbon fiksasyonunda kullanılan beş temel enzimin gen ifadesini ve bolluğunu etkilemedi. Bu, deniz diyatomlarının atmosferik CO2 seviyelerinde gelecekte meydana gelebilecek artışa nasıl yanıt verebileceğine ilişkin önemli bir soruyu yanıtlıyor.” dedi.
Bitkiler alemi, CO2‘yi havadan veya sudan fikse etmek ve organik karbona dönüştürmek için çok çeşitli mekanizmalar geliştirmiştir. Bu şekilde bitkiler CO2‘yi, yapı taşı ve enerji deposu olarak kullandıkları glikoz ve diğer karbonhidratlara dönüştürür.
Ancak bu farklı mekanizmaların çeşitli güçlü ve zayıf yönleri vardır. Biraz ironik bir şekilde, tek karbon fiksasyonundan sorumlu bir enzim olan RuBisCO, CO2 fiksasyonunda oldukça verimsizdir ve bu nedenle bitkilerin bu enzimin çevresinde CO2 seviyelerini yüksek tutmaları gerekir.
Diyatomların CO2 fiksasyonu için hangi mekanizmayı kullandığını daha iyi anlamak için Biswas ve Paris’teki Institut de Biologie de I’Ecole Normale Supérieure’den Dr. Chris Bowler ve Juan Jose Pierella Karluich, Tara okyanusları araştırma seferinden bir veri seti çıkardılar. Uluslararası Tara keşif gezisi, birkaç yıl boyunca (2009-2013) dünyanın dört bir yanından deniz planktonu örnekleri topladı.
Bunlar arasında 200’den fazla metagenom (beş anahtar enzimden sorumlu genlerin bolluğunu gösteren) ve farklı boyut sınıflarındaki diyatomlardan 220’den fazla metatranskriptom (beş anahtar enzim için genlerin ifadesini gösteren) yer almaktadır.
Biswas ve çalışma arkadaşları özellikle beş temel karbon fikse edici enzimin genlerinin ne sıklıkla mevcut olduğu konum ve koşullara bağlı olarak bolluk ve ifade düzeylerinde herhangi bir farklılık olup olmadığı ile ilgilenmişlerdir.
Ölçülen tüm örneklerde, bir enzim diğer enzimlerin herhangi birinden yaklaşık 10 kat daha boldu. Karbonik anhidraz adı verilen bu enzim özellikle bilgilendiricidir çünkü diyatomların CO2‘yi önce biyokimyasal olarak dönüştürmek yerine, hücre içinde çözünmüş CO2‘yi aktif olarak pompaladığını da doğrulamaktadır.
Ekip ayrıca, enlem ve sıcaklığa bağlı olarak değişen anahtar enzimlerin gen ifadesinin karmaşık farklı modellerini de gözlemledi. Araştırmacılar, gelecekte yapılacak daha geniş çaplı keşif gezilerinden elde edilecek yeni veri setlerini kullanarak daha fazla bilgi edinmeyi umuyor.
Biswas, “Şimdiye kadar yaptığımız çalışma, CO2 seviyelerindeki değişkenliğe rağmen, bu küçük ototrofların CO2‘i hücre içinde fikse etmede oldukça etkili olduğunu gösteriyor” dedi. “Dünyadaki küresel karbon fiksasyonunun neredeyse beşte birini fikse edebilmelerinin muhtemel nedeni budur.” [1]Oceans’ microscopic plants capture carbon via biophysical pathways[2]Öne çıkarılan görsel
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Oceans’ microscopic plants capture carbon via biophysical pathways |
|---|---|
| ↑2 | Öne çıkarılan görsel |
