Elektrik Üretebilen Canlılar

Elektrik ve Canlılık

Elektriği biz insanlardan önce kullanan birtakım canlılar mevcuttu. Bunların yüksek çoğunluğu denizlerde ve göllerde yaşayan canlılardan oluşuyordu. Bu canlılar elektriği kullanmayı o kadar iyi öğrenmişti ki haberleşen, radar sistemi kuran, kendisini savunan, rakibine saldıran… ve daha bilmediğimiz birçok şekilde vücutlarında ürettikleri elektriği kullanan bu canlıların ürettikleri teknolojilerinin büyük bir kısmı halen çözülememiştir. Canlıların bazıları elektriği bizzat üretebilmekte, bazıları ise mutualist yöntemlerle bakterilerin ürettiği elektrikten faydalanmaktadır. Biz insanlar ise doğada mekanik ve kimyasal yöntemler ile ürettiğimiz elektriği kullanmaktayız.

Canlılar Nasıl Elektrik Üretiyor? 

Canlı varlıkların elektrik ürettikleri uzun zamandan beri bilinmektedir. En kuvvetli gerilimi sağlayan organlar kaslar ve sinirlerdir. Bütün kas lifleri elektik yükü içerirler. Kalp kasının çıkardığı gerilimin incelenmesine ‘elektrokardiyografi’ denilir ve bu bilim dalının gelişmesiyle kalp hastalıklarının teşhis ve tedavisi kolaylaşmıştır.

Sinir merkezleri de elektrik akımı doğururlar. Hatta deride, salgı bezlerinde, gözün ağ tabakası gibi duyu organlarında elektrik akımı oluştuğu ortaya konulmuştur. Hücrelerde de elektrik akımının varlığı tespit edilmiştir. Canlılarda elektik olayını inceleyen bilime “elektrobiyoloji” , canlı organların elektrik üretmelerini inceleyen bilim dalına da “elektro biyogenez” deniliyor.

Çeşitli hayvanlar, elektrikli veya ışıklı organlarla donanmışlardır. Bunlar savunmada, yön bulmada hatta bazı cinsler arası yakınlaşmalarda rol oynarlar. Elektrikli hayvanların hepsi balıklar arasındadır. Bazısı denizde bazısı tatlı sularda yaşayan yüzlerce tür elektrikli balık vardır. Elektrik akımı kas ve sinir dokularından oluşmuş özel organlarında üretilir. Bu elektrik akımı çoğu kez bir iğne batması kadar zayıftır. Bazı türler ise insanı bile sersemletecek kadar güçlü bir elektrik akımı üretirler. Bu gerçek anlamda bir elektrik boşalmasıdır, yarattığı etki de gerçek bir elektrik çarpmasıdır.

Elektik balıklarının en tanınmış üyeleri torpil balığı ve elektrikli yılan balığıdır. Gerçek yılan balıklarıyla hiçbir ilgisi olmayan ve bir tatlı su balığı türü olan elektrikli yılan balığının 2,5 metreye varan boyunun, beşte dördü, özellikle kuyruk bölümü elektrik organlarıyla kaplıdır. Bir seferde 500-600 volt akım boşaltarak büyük hayvanları bile felce uğratabilirler.

Örneğin aşağıdaki videoda görebileceğiniz bir tanesi timsahı elektrik şokuna maruz bırakarak öldürüyor.

Elektrikli balıklarda, baştan kuyruğa kadar uzanan elektrik organları, pillerdeki parçalar gibi birbirlerine yapışık, disk şeklinde bölünmüş küçük sütuncuklardan meydana gelir. Sinir sisteminin etkisiyle bu sütuncukları oluşturan yüzlerce diskin alt yüzeylerinde pozitif elektrik, öteki yüzeylerinde negatif elektrik oluşur.

Elektrik Organı
Yılan balığının elektrik üretim sistemi.

Böylece disk kümesi tam bir pil haline gelir. Bu canlı pil beyinden gelen sinirlere bağlıdır. Balık kendini tehdit eden düşmanına bir elektrik deşarjı yapar, bu sayede düşmanını felç eder.

Elektrikli balıkların vücutlarındaki elektrik boşalması sürekli değildir. Biriken elektriği boşalttıktan sonra yeniden elektrik üretip depolayabilmeleri için aradan bir süre geçmesi gerekir. Elektrikli balıkların çarpmaları şiddetli ağrı yapar hatta insanı devirebilir ama hiçbir zaman öldürücü değillerdir.

Elektrik Üretebilen Canlılar
Elektrik Üreten Bakteri[4]:

Suyollarındaki kirlenmeyi mikroplarla gidermenin yollarını arayan mikrobiyologlar, aradıklarından farklı bir olguyla karşılaştılar. Tatlı su, gölet ve birikintilerinde bol miktarda bulunan ve kirli atık ile beslenen bakteriler, elektrik üretebiliyor.

Güney Carolina Tıp Üniversitesi araştırmacılarından Charles Milliken, Amerikan Mikrobiyoloji Derneği’nin geçen ay yapılan 105. Kongresi’ne sunduğu bildiride bakterilerin 24 saat boyunca kesintisiz elektrik üretebildiklerini ve bunun küçük elektrikli cihazlara güç sağlayabilecek düzeyde olduğunu açıkladı. Bakterilerin daha önce de basit şekerler ya da organik atıkları tüketerek elektrik üretebildikleri gösterilmişti. Millikan’ın keşfinin önemiyse, söz konusu bakterinin özelliğinden kaynaklanıyor. Daha önce elektrik üretme yeteneği bilinmeyen Desulfitobacterium ailesinden olan bakteriler PCB’ler ve kimyasal çözücüler gibi en sorunlu atıkları bile parçalayıp zehirsiz hale getiriyorlar. Dolayısıyla gıdasız, daha doğrusu “yakıtsız” kalma gibi sorunları yok. Araştırmacılar bu özellikleri nedeniyle bu bakterilerin bir yandan kirlenmiş geniş alanları temizlerken, bir yandan da elektrik üretebileceklerini belirtiyorlar.

Işık Saçan Bakteri[2]:
Fener Balığı
Fener Balığı

Düşmanlarından korunmak için karanlıkta avlanmak zorunda kalan fener balığının, avını yakalamak için en büyük yardımcısı kendi ışığıdır. Bu parlak ışığın kaynağı ise balığın başından uzanan bir boynuzun ucundaki küçük torbada bulunan bakterilerdir.

Balık ışığını açıp, kapatabilir ve yiyecek ararken istediği yöne çevirmeyi sağlayabilir. Bakterilerin ürettiği bu ışık o kadar güçlüdür ki, otuz metrelik mesafeden bile görülebilir. Tek bir fener balığından gelen ışık küçük bir odayı aydınlatmak için yeterlidir.

Bu bakteriler o kadar etkili bir ışık yayarlar ki, balık avlanıp öldürüldükten saatler sonra bile ışık organı parlamaya devam eder.

Balık okyanusların en derin bölgelerinde, ışığın hiç ulaşmadığı yerlerde bu ışık sayesinde kolaylıkla avlanır.

Comb Jelly[3]:
Comb Jelly
Comb Jelly

Comb Jelly tıpkı denizanaları ve deniz Anemonları gibi hassas canlılardandır. Genellikle mikroskobik bitkiler ve küçük deniz hayvanları ile beslenirler. Bazıları avlarını tıpkı balık oltası gibi suda hareket eden yapışkan dokunaçları ile yakalar. Bir türün ise çok geniş bir biçimde açılabilen ve diğer Comb Jellyler de dahil olmak üzere pek çok canlıyı yutabilen ağızları vardır. Comb Jelly’nin vücudunda sıra halinde ince tüyler bulunur. Bu tüylerini suda kendini ileri doğru itebilmek için kullanır. Bundan başka hemen hemen tümünün sırtında tıpkı dikiş yerine benzeyen, özel ışık üretebilen hücreler bulunmaktadır.

Türlerin de kendi içlerinde ilginç özellikleri vardır. Örneğin kırmızı Comb Jelly dokunulduğunda parlar. Aynı zamanda suya parıldayan, ışıklı taneler bırakabilir. Bu, düşmanlar için kullanılan bir şaşırtma yöntemidir.

El Feneri Balığı[4]:

Gece olduğunda, el feneri balığı kayalıklarda ya da mercanların arasında saklandığı yerinden çıkar. Herhangi bir ışığa karşı çok dikkatlidir ve eğer ay ışığı çok parlaksa ya da herhangi bir dalgıcın ışığını görürse hemen saklanır. Karanlığın sağladığı emniyetle birlikte el feneri balığı ışığını, avını bulabilmek, düşmanlarını şaşırtabilmek ve türdeşleri ile iletişim kurmak için kullanır.

Parlak ışıklar, gözlerinin altındaki büyük organlar tarafından üretilir. Bu organlar, balığın kanına karışan oksijen ve şekerle beslenen ışık saçan milyonlarca bakteriden oluşur. Balık ışığı açıp, kapatabilir ve yiyecek ararken istediği yöne çevirebilir. El feneri balığı bir çeşit kepenk görevi gören göz kapakları sayesinde ışığını açıp kapatabilir.

El feneri balığının bulunduğu bölgede yaşayan yerel halk bu balıkları yakalar, ışığın parladığı bölümü çıkarır ve bu bölümü balık avlarken yem olarak kullanırlar.

El Feneri Balığı
El Feneri Balığı

Dünyanın Manyetik Alanını Kullanan Canlılar

Daha çok uçuşlarını gece yapan kimi göçmen kuşlarının, Dünya’nın manyetik alanından yararlanarak yönlerini bulduğu bilinmektedir. Yön tayini konusunda tahminlere göre alanın kuzey-güney eksenini algılayıp bunu bir referans olarak kullanarak uçacakları yönü buna göre belirliyorlar. Kuşların bu manyetik alıcı mekanizması henüz çözülemedi. Yaklaşık 40 yıl öncesinde, göçmen kuşların da içinde bulunduğu kimi hayvanların göz ya da beyinlerinde manyetizmaya duyarlı belirli moleküller bulunabileceği tahmin edilmiş ancak bu zamana dek kuşlarda Dünya’nın zayıf manyetik alanından etkilenebilecek ölçüde duyarlı bir kimyasal maddeye rastlanmamıştı.

Oxford Üniversitesi’nde gerçekleştirilen yeni bir çalışma, ilgili molekülün bulunmuş olabileceği sinyalini verdiği gibi, kuşların, Dünya’nın manyetik alanını “görebildiklerine” dair önemli kanıtlar da tespit etmiş gibi görünmekte. Hayvan ve bitkilerde bulunan ışığa duyarlı kriptokrom proteinlerinin biyolojik saat mekanizmalarında, bitki büyümesinde, mercanların yumurtlama zamanlarının ayarlanmasında rol oynadığı düşünülüyor. Bundan birkaç yıl öncesinde kriptokromların, göçmen kuşlar olan boz ötleğen kuşlarının gözlerindeki ağtabaka (retina) sinir hücrelerinde de bulunduğu ortaya çıktı. Dahası, kriptokrom içeren hücreler alacakaranlıkta, yani kuşların manyetik konumlama yaptıkları esnada etkinleşiyordu.

Kriptokromları laboratuvar ortamında üretebilmek oldukça zor. Fakat Oxford Üniversitesi ekibi bu moleküllere benzer özelliklere sahip karotenoid-porfirin-fulleren (CPF) molekülünün de aynı şekilde zayıf manyetizmaya duyarlı olabildiğini belirledi. Tıpkı kriptokromlar gibi karotenoid-porfirin-fulleren (CPF) molekülleri de, belirli dalgaboylarındaki ışıkla uyarılarak iki serbest radikal oluşturabilmekteler. Çalışmada ortaya çıkarılan ise, bir karotenoid-porfirin-fulleren (CPF) çözeltisine çok zayıf bir manyetik alan uygulamak suretiyle her bir serbest radikalin derişiminin kontrol edilebildiği.

Bu durumun, bir kuşun yönünü nasıl etkilediğine gelince: Kuşların, konumlama yaptıkları alacakaranlıktaki hakim renk, koyu mavidir. Kriptokromların, iki serbest radikali, bu koyu mavi ışıkla uyarıldıkları zaman oluşturdukları anlaşılıyor. Ekibin bulduğu sonuç şu: Alacakaranlık ışığı, alacakaranlık ışığının kuşların “manyetik duyu” larını harekete geçirmek suretiyle bu serbest radikal çiftinin üretimini tetiklemekte. Bunun sonucunda artan sayıdaki serbest radikaller de, şiddeti enleme göre değişen Dünya manyetik alanınca düzenlenmekte.

Bunun anlamı, serbest radikallerin diğer sinyal molekülleriyle bağlanma oranının, kuşun ne kadar kuzey ya da güneyde bulunduğuna bağlı olarak değişiklik göstermesi. Peki kuşlar bu manyetik duyunun şifresini nasıl çözüyorlar? Araştırmacılara göre bu kuşlarda görüş, açılıp kapatılabilen ek bir katman daha içeriyor; öyle ki katmanın etkinleşmesi, kuşun Dünya manyetik alanını “görmesini” sağlıyor. Tıpkı bazı avcı uçakları ve arabalarda kullanılan HUD (head-up display) sistemi gibi. Bu sistemin özelliği, ön camın içine yerleştirilmiş, üzerinde bilgi taşıyan ve gerektiğinde etkinleştirilebilen saydam bir ekran içermesi. Sonuçlar kimi uzmanlara göre “zayıf bir manyetik alanın, fotokimyasal tepkimeler üzerindeki etkisinin ilk gösterimi” olarak değerlendirilmekte. Kimi uzmanlara göre ise bu manyetik duyunun temelinde yatan şey, bir kuantum etkisi de olabileceği.

Not: Bu bir araştırma yazısıdır, bu nedenle kendi bilgi haznemizde olmayan ya da  laboratuvarlarımızda elde edemediğimiz verileri çevre kaynaklardan almış bulunmaktayız ve bu yazılar makalemizin çok küçük bir bölümünü oluşturmaktadır geri kalan ve makalenin %90 ını oluşturan kısım tamamen özgündür. Bu verilerin orijinal hallerine ulaşmak için aşağıdaki listeyi kullanınız. Telif hakkınızı ihlal ettiğini düşündüğünüz içerik olursa lütfen bizimle iletişime geçiniz.

Kullanım Koşulları

KAYNAKÇA

  1. http://images.sciencedaily.com/2009/09/090928201849-large.jpg
  2. AnitaGaneri, CreaturesThatGlow in TheDark, London, 1995, sf. 12
  3. AnitaGaneri, CreaturesThatGlow in TheDark, s. 28 )
  4. AnitaGaneri, CreaturesThatGlow in TheDark, s. 12-13
  5. biltek.tubitak.gov.tr/haberler/biyoloji/S-452-11.pdf (Elektrik üreten bakteriler ile ilgili yazı.)
  6. http://editorturk.com/463-kuslar-manyetik-alani-goruyor-olabilir

biyo

Biyoloji alanında doktora öğrencisi olan biyo, Ağustos 2011 tarihinden bugüne bizimle.

Elektrik Üretebilen Canlılar” için bir yorum

Bir cevap yazın

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.