dunyada; Buzullar ve volkanik ağızlar gibi yaşamanın imkansız göründüğü yerlerde bile organizmalar var. Bu organizmalar zorlu koşullarda yaşarlar ve yaşadıkları koşullara uyum sağlamak için diğer organizmalardan farklı bazı biyolojik özelliklere sahiptirler.
İçindekiler
Aşırı soğukta yaşayan canlılar
Bazı mikroorganizmalar 15 derecenin altında ve hatta -20 derecede yaşayabilir. Dünya yüzeyinin çoğu bu sıcaklık aralığında olduğundan, soğukta yaşayan mikroorganizmalar yaygındır. Kutup bölgelerinde, dağlarda ve derin okyanus sularında yaşayabilirler. Birçok memeli de bu tür koşullarda yaşar, ancak memelilerde merkezi ısıtma sistemi bulunurken, diğer organizmalarda yoktur. Bu, memelilerin çevre koşulları değişse de vücut sıcaklıklarının sabit kaldığı anlamına gelir. Ancak mikroorganizmalar gibi organizmalar sıcaklıklarını sabit tutamazlar.
Soğukta hayatta kalan organizmaların karşılaştığı birçok zorluk vardır. Ana sorunlardan biri biyolojik reaksiyonların yavaşlamasıdır. Çünkü soğukta moleküllerin kinetik enerjisi azalır ve enzimler sertleşir. Hücre zarlarının esnekliği azaldıkça hücre zarı işlevini kaybetmeye başlar. Mikroplar bu sorunu aşmak için zekice yöntemler geliştirdiler. Örneğin, zarlarının bileşimini değiştirerek daha fazla yan zincir yağ asidi eklerler. Böylece hücre zarları soğukta daha elastik hale gelir. Ayrıca alt birimlerini bir arada tutan daha az bağa sahip soğuğa adapte olmuş enzimlere sahiptirler (bu onları daha düşük sıcaklıklarda daha esnek kılar).
Soğutucuda yaşayan bakterilerle ilgili birçok uygulama bulunmaktadır. Özellikle gıda sektöründe; Soğuğa adapte olmuş bakteriler genellikle bira ve şarabın fermantasyonunda kullanılır. Bu bakterilerden elde edilen bazı proteinlerin dondurma yapımında kullanımları vardır. Çünkü bu proteinler buz kristallerinin boyutunu küçültür ve dondurmaya eşsiz dokusunu verir. Yapay kar yapmak için suya bazı kriyojenik bakteriler eklenir. Böylece 20 derecelik bir sıcaklıkta bile kar oluşabilmektedir.
Son yıllarda araştırmacılar, vücut parçaları donmaya ve çözülmeye dayanabilen hayvanlarla ilgileniyorlar. Antarktika nematod P.davidi (bir solucan sınıfı) vücudundaki suyun %80’i donmuş haldeyken de yaşayabilir. Bunu, trehaloz adı verilen yüksek konsantrasyonda şeker üreterek yapar. Bu şeker vücuttaki suyun yerini alır ve donmayı önler. Böylece su kaybı donmayı engeller. Bu şekilde, tüm vücut su kaybetse bile hayatta kalabilen çok az organizma vardır.
Böcekler, balıklar ve sürüngenler gibi soğuğa adapte olmuş birkaç organizma olsa da hiçbiri ağaç kurbağası kadar soğuğa adapte olmamıştır. Bu tür kurbağalar vücutlarındaki suyun üçte ikisinin donmasına dayanabilir. Bu donma döneminde kalpleri haftalarca atmaz. Nematodlar gibi ağaç kurbağaları da dokuların donma noktasını büyük ölçüde azaltan glikoz ve üre molekülleri salgılar. Bilim adamları bu canlıları tanımlar. Nakil için organları inceler, onları dondurmanın ve uzun mesafelere nakletmenin yollarını bulur.
Yüksek sıcaklıklarda yaşayan organizmalar
Dünya üzerindeki birçok organizma 0 – 48°C arasında yaşar. Sadece birkaç bitki veya hayvan türü bu sınırların dışında yaşar. Aşırı sıcakta, aşırı soğukta bunun tersi olur. Proteinleri bir arada tutan bağlar kopar ve proteinler şeklini kaybetmeye başlar. Bu nedenle fonksiyonlarını kaybederler ve buna denatürasyon denir. Bu olay 45 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda meydana gelir. Sıcaklık çok yüksek değilse, denatürasyon işlemi tersine çevrilebilir.
Hidrotermal menfezler, tektonik levha hareketlerinin meydana geldiği yerlerdir. Bu, suyun aşırı sıcaklıklarda akmasına neden olur. Çıkan suyun sıcaklığı 300 derece ama çevredeki soğuk deniz suyu akan suyun sıcaklığının hızla düşmesine neden oluyor. Pompei kurdu, dünyanın en yüksek sıcaklıklarından bazılarını tolere eden bir hayvan olan bu tür ortamlarda yaşar. Sıcak suyun çıktığı ve soğuk suyla karıştığı yerde yaşamak için tüpler üretir. Borularda ortalama sıcaklık 81 derecedir. Ayrıca volkanik kenarda çeşitli bakteri ve arkeler de dahil olmak üzere mikrobiyal yaşam vardır.
Kavurucu sıcaklıklara sahip ortamlar, şaşırtıcı derecede yüksek bir mikrobiyal çeşitlilik gösterir. Yellowstone Milli Parkı’ndan izole edilen bir bakteri türü olan Thermophilus Aquatus çok yüksek sıcaklıklarda yaşayabilir. Bilim adamları, bu bakterilerden Taq polimeraz adı verilen ısıya duyarlı bir enzimi izole ettiler. Bu enzim, DNA’nın denatüre olduğu ve bu nedenle laboratuvarın PCR’sinde kullanıldığı yüksek sıcaklıklarda kararlı kalarak DNA’yı çoğaltabilir. Bu reaksiyon ile DNA örneğinden kısa sürede çok sayıda DNA kopyası üretilir ve DNA çeşitli şekillerde analiz edilebilir. Taq polimeraz enziminin kullanıldığı bu reaksiyon, günümüzde teşhis ve adli tıp testlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bir mikroorganizmanın iç sıcaklığı dış ortam sıcaklığı ile aynıdır. Bu nedenle enzimler 45 derece civarında denatüre olurlar. Peki bakteriler aşırı ısınmayla nasıl savaşır? Bakteriler, birçok kimyasal bağ içeren ve bu nedenle kararlı kalan ısıya dayanıklı enzimler (örn. Taq polimeraz) üretebilir. Hücre zarlarındaki lipitlerin bileşimi de normal koşullardakinden farklıdır. Bağları güçlendiren daha fazla doymuş yağ asitleri içerirler ve bu yağ asitleri zarı daha sert hale getirir.
Yüksek radyasyon altında hayatta kalabilen canlılar
İyonlaştırıcı radyasyon (örneğin, X ışınları ve alfa parçacıkları) canlı organizmalardaki DNA zincirini kırabilir. Organizmaların DNA’yı tamir edecek mekanizmaları olmasına rağmen, hasar çok büyükse tamir edemezler. Bu nedenle, çoğu organizma belirli bir seviyenin üzerindeki radyasyonda yaşayamaz. Ancak daha yüksek radyasyona dayanma yeteneğine sahip bazı ekstremofiller var.
Deinococcus radiodurans da yüksek radyasyon altında yaşayabilen bir canlıdır. Hayatta kalan bu bakteri, kırmızı eti sterilize etmek için gama ışınlarını kullanan 1950 deneyinde keşfedildi. Bu D. bir insanın dayanabileceğinin 3000 katına dayanabilir. Radyasyon toleransının anahtarı, DNA’nın bir döngü halinde paketlenmesidir. Böylece radyasyon nedeniyle oluşan fragmanlar, DNA’nın şekli gereği kolayca uç uca dönüşebilir ve onarım mekanizmalarıyla kapatılabilir.
bdelloid rotiferler ayrıca yüksek radyasyonu tolere edebilir. Bu canlılar eşeysiz üreyebilen ve tatlı suda yaşayabilen küçük omurgasızlardır. Bu organizmanın DNA’sı da yüksek radyasyonda parçalanır, ancak yüksek güçlü onarım mekanizmaları DNA’yı onarır.
Aşırı sıcaklıklarda ve basınçlarda hayatta kalabilen bir yaratık
Tardigrad adı verilen bir organizma, Dünya’daki en aşırı koşullardan bazılarında hayatta kalabilir. Vücutlarındaki suyun %99’unu kaybetmelerine rağmen hayatta kalabilirler ve metabolizmanın bir aşamasına girerler. Ancak kaybettikleri suyu geri kazandıklarında metabolizmaları normale döner.
Tardigrades 0 ile 150 derece arasında yaşayabilir. 2007’de uzaya gönderildiklerinde yüksek basınç ve radyasyona karşı hayatta kalabildiler. Tardigradların %68’i uzaydan Dünya’ya döndüklerinde canlıydı. Su ayılarının bu aşırı koşullarda hayatta kalabilmelerinin nedeni, nematod P.davidi’de olduğu gibi trehalozdur. Bu şeker, hücre zarının ve makromoleküllerin yapısını sabit tutarak, kaybolan su moleküllerinin yerini alır.
Dünya üzerinde aşırı koşullarda yaşayan organizmaların incelenmesi astrobiyoloji açısından da büyük ilgi görmektedir. Çünkü organizmaların bu koşullarda hayatta kalabildiklerini görmek ve onların koşullara uyum sağlamalarını sağlayan mekanizmaları öğrenmek, araştırmacılara uzayda Dünya’dakinden farklı koşullara sahip gezegenlerde yaşam olup olmayacağı konusunda fikir veriyor. Örneğin, çok soğuk ya da çok sıcak bir Dünya gezegeninde, farklı sıcaklıklarda Dünya üzerinde yaşayan benzer bir mikroorganizma türü hâlâ bulunabilir.
kaynak:
http://www.iflscience.com/plants-and-animals/life-extreme-environment/
yazar: Ayka Olkay
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]