Tuhaf Deniz Omurgasızlarının Yenilebilir Enerji için Küçük Sırları
Fotoğraf: Odun parçası üzerinde küçük bir deniz hayvanı (Claire Steele-King ve Katrin Besser, York Üniversitesi).
Tuhaf odun yiyen bir deniz kabuklusunun sindirim sistemini inceleyen bilim adamları, bu durumun odunu sürdürülebilir bir şekilde biyo-yakıta dönüştürmenin temel anahtarı olabileceğini keşfettiler.
Bu küçük deniz hayvanları (gribble), haliçten denize gelen bol miktardaki odun kaynağını yiyerek önemli bir ekolojik rol üstlenmek üzere evrimleşmiş küçük deniz omurgasızlarıdır.
Bu canlılar, teknelerin ve iskelelerin tahtalarını yiyerek ve ciddi hasarlara yol açarak aynı zamanda bir deniz tehdidi de oluşturmaktadır.
Şimdiye kadar, bu küçük deniz omurgasızlarının, odunu oluşturan şeker polimerlerinin etrafını saran oldukça dayanıklı bir madde olan lignini nasıl parçaladığı sorusu gizemini korumaktaydı.
York Üniversitesi öncülüğündeki araştırma ekibi, bu deniz canlısının arka bağırsağını inceledi ve bazı omurgasızların kanının mavi olmasını sağlayan proteinler ile benzer olan hemosiyaninlerin bu canlılarda odunsu yapılardan şekeri ekstrakte etme de önemli rolü olduğunu keşfetti.
Bu keşif, araştırmacıları, odunsu yapıları, kömür ve petrol gibi fosil yakıtlara karşı gelecek vaat eden düşük karbonlu yakıta dönüştürebilmek için daha ucuz ve daha sürdürülebilir bir yöntem belirlemeye bir adım daha yaklaştırmış oldu.
Hemosiyaninler, hayvanlardaki hemoglobine benzer şekilde omurgasızlarda oksijenin taşınması görevi ile daha iyi bilinen bir grup proteindir. Hemoglobin, kana kırmızı rengini veren demir atomlarıyla birlikte oksijene bağlanırken, hemosiyaninler bakır atomları ile bu işlevi yerine getirirler ve kana mavi rengi verirler.
Oksijen oldukça reaktif bir kimyasaldır ve bu omurgasız deniz canlıları, odunsu yapıları bir arada tutan lignin bağlarını parçalamak için hemosiyaninlerin oksidatif özelliklerinden faydalanmışlardır.
York Üniversitesi, Cambridge Üniversitesi ve Sao Paulo Üniversitesi’nden oluşan ekiplerin katıldığı bu araştırma, odunsu yapıları hemosiyaninler ile işlemenin, şu an endüstride kullanılan pahalı ve enerji gerektiren termo-kimyasal ön işlemler sonucunda ekstrakte edilen şeker miktarını iki kat arttırdığını ortaya koydu.
Araştırma ekibine liderlik eden, York Üniversitesi Biyoloji Bölümü’nden Profesör Simon McQueen-Mason, ‘’ Bu küçük deniz kabuklusu (gribble) steril bir sindirim sistemine sahip olduğu bilinen tek hayvandır. Bu durum, onların odunsu yapıları sindirmeleri için geliştirdikleri yöntemin, termitler gibi sindirimi milyonlarca bağırsak mikrobuna bağlı diğer odun tüketen canlılara kıyasla daha kolay incelenmesine imkan tanıyor.’’ diyerek açıklamada bulundu.
‘’ Bu küçük omurgasız canlıların, ligninin yapısını hemosiyaninler kullanarak parçalamadan önce çiğneyerek küçük parçalar haline getirdiğini belirledik. Mantarların odunsu yapıları ayrıştırmak için kullandıkları benzer enzim grubundan olan GH7 enzimleri daha sonra şekerleri parçalayarak açığa çıkartıyor.’’
İklim değişikliği için yapılması gereken küresel eylemlerin artan baskısı ile birçok ülke biyoyakıtlar gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş yaparak hızla karbondan arınmaya çalışıyorlar.
Odunsu bitki biyokütlesi, gezegende bulunan en fazla miktardaki yenilenebilir karbon kaynağıdır ve biyoyakıt üretimi için gıda ürünlerini kullanmanın aksine küresel gıda güvenliği açısından herhangi bir sorun teşkil etmemektedir.
Çalışmanın ortak yazarı, Biyoloji Bölümü’nden Profesör Neil Bruce, ‘’Bu keşif, uzun vadede odunsu yapıların biyo-yakıtlara dönüştürülmesi sırasında uygulanan ön muamele için gereken enerji miktarını azaltma konusunda faydalı olabilir.’’ diyerek açıklamada bulundu.
‘’ Hemosiyaninin selülaz arttırıcı etkisi, biyokütle hidrolizi için endüstride kullanılan termokimyasal ön işlemlerinkine eşdeğerdir ve bu da biyolojik temelli yakıtlar ve kimyasalların üretimi için yeni alternatifler sunmaktadır.
Çalışmanın yürütücü yazarı Dr. Katrin Besser, ‘’ Doğanın zorluklara nasıl uyum sağladığını görmek büyüleyici ve bu keşif, hemosiyaninlerin inanılmaz derece çok çeşitli ve çok fonksiyonlu proteinler olduğuna dair kanıtlar sundu.’’ diyerek ekledi.
Kaynak: phys.org
