Elektrik Üreten Bakteriler ;

eray · 05-01-2010

Elektrik Üreten Bakteriler ;

Dünyamızda yaşayan canlılardan boyut olarak en küçük ama sayıca en çok olan bakteriler, yapılarındaki basitliğe rağmen yaptıkları işler açısından mükemmellik ve ilginçlikleri ile dikkatimizi çekiyorlar. Diğer hücrelerden farklı olarak, organeli olmayan, sadece dış zar ve zar içerisinde yüzen bir dizi molekülden ibaret bu minik yaratıklar en umulmadık yerlerde, en umulmadık besinleri kullanarak “hayat”ın dünya üzerinde ne kadar yaygın ve muhteşem olduğunu bizlere gösteriyorlar.

İlginç bakterilere bir örnek de Geobacter ailesine ait bakterilerdir. Bu bakterilerin özelliği ‘demir oksit’ solumaları. Yani biz karbonhidratları karbondioksit ve suya parçalarken, oksijenden yararlanıyoruz, Geobacter’ler ise bu işlem için oksijen yerine demir oksit kullanıyorlar.
Elektron transfer kabiliyetleri ile ilgi çeken Geobakter’ler, ilk olarak 1987’de Washington yakınlarındaki bir nehirden alınan örneklerin incelenmesi sonucu bulunmuştur. Geobakter’lerin önemli bir özelliği ise petrolü besin olarak kullanıp, zararsız karbondioksite dönüştürebilmeleri. Bu ilginç bakteriler sadece petrol kirliliğini yok etmekte değil yeraltı sularındaki radyoaktif metallerin temizlenmesinde de kullanılabiliyorlar.

Massachusetts Üniversitesi’nden Derek Lovey ve öğrencileri yeraltı sularındaki uranyum kalıntılarının temizlenmesinde kullanılabilecek bakterileri ararken, kaza eseri başka bir amaçla kullanılabilecek bir bakteri keşfettiler. Lovey ve öğrencilerinin yaptıkları çalışmada bakteri örnekleri demir içeren ortamda bırakılarak, hangilerinin yaşayıp çoğalabildikleri tesbit edilmeye çalışılmıştır.

Bu deneyler sırasında Kevin Finneran Rhodoferax ferrireducens adı verilen bir bakterinin, diğerlerinden farklı olduğunu gözlemlemiş ve bakteriyi yakından tanımak amacıyla Dr. Chaudhuri deneyler yapmıştır. Bu deneyler sounucunda R. ferrireducens bakterisinin Geobacter’ler gibi elektron transferi yapabildikleri bulunmuştur. Bu bakteriler bulundukları ortama iletken bir elektrod konulduğunda, bu elektrod üzerine tutunarak çoğalmaktadırlar.

Sonra bakteriler sıvı içindeki glikozu (veya diğer karbonhidratları, şekerleri) karbondioksite parçalarken açığa çıkan elektronları, üzerinde bulundukları elektroda verirler ve böylece elektrik akımını başlatmış olurlar. Diğer bir deyimle bu bakteriler ile biyo-piller yapılabilmektedir. Bu çalışmayı benzer biyo-pillerden ayıran en önemli özelliklerden biri verimin %80’in üzerinde olmasıdır. Daha önce ancak %10 verimle çalışan bakteriler bulunabilmiştir.

R. ferrireducens biyo-pilleri ile bir kâse şeker kullanılarak, 60 wattlık bir ampül 17 saat boyunca yakılabilmektedir. R. ferrireducens biyo-pillerinin başka bir avantajı da, diğer biyo-pillerin aksine, zehirli kimyasallara gereksinim duyulmayışı ve bakterinin glikoz haricinde diğer şekerleri de tüketebilmesidir. Bakterilerin glikoz haricindeki diğer organik maddeleri tüketebilmesi, besin olarak atık su veya şeker üretiminde ortaya çıkan yan ürünlerin kullanılabilme ihtimalini gündeme getirmektedir. Bu şekilde üretilen pillerin çevre dostu olup, çevre temizliğine katkıda bulunması ümit edilmektedir.

R. ferrireducens bakterileri ile denizler de dev pillere dönüşebilir. Amerika Deniz Araştırmaları Ofisi’nden elektrokimyacı Leonard Tender bütün bir okyanusu kocaman bir pil olarak düşündüğünü söylüyor. Okyanus tabanına yerleştirilecek olan elektrodların üzerinde kümelenen R. ferrireducens bakterileri okyanus tabanına düşen organik maddeleri besin olarak kullanıp elektrik üretebilir. Özellikle okyanus dibindeki deprem alıcıları veya deniz canlılarını araştırmak için yerleştirilen alıcılarda R. ferrireducens biyo-pillerinin kullanılabilmesi üzerine çaışılıyor.

R. ferrireducens biyo-pilleri ile ilgili çalışmalar henüz çok yeni. Bu pillerde verim diğer biyo-pillere oranla çok yüksek olsa da şu anda çok yavaş çalışmaktadırlar. Elektrod olarak kullanabilecek daha iyi iletken malzemeler bulunması, yüzey alanını genişletip bakteri sayısını artırmak ya da genetik mühendisliği metodları ile bakterileri değiştirerek pillerin daha kullanılabilir hale gelmesi üzerine çalışmalar devam etmektedir. Yakın gelecekte elektrikle çalışan aletlerimizin bir kısmı mikrop gücüyle çalışır hale gelebilir. Yani bir zamanların beygir gücünden sonra gelecek yüzyıl da mikrop gücünden yararlanacak gibi.

Milyonlarca bakteri içinden isteneni bulmak hakikaten zor bir iş. Yine pek çok defa olduğu gibi görünüşte tesadüf, ama gerçekte tevafuk eseri bir tanesi daha biz insanların dikkatine sunuldu. Endüstriyel atıkların temizlenmesi, ilaçtan deterjanlara, plastik üretimine kadar sayamadığımız çok farklı yerlerde yararlandığımız bakteriler umuyoruz ki yakında ucuz ve temiz enerji üretiminde de bizlere yardımcı olacaklardır.

Özellikle fosil yakıtların azaldığı, alternatif enerji arayışlarına yöneldiğimiz bu yüzyılda böyle bir buluşun yapılması çok önemli. Her zaman olduğu gibi yine en verimli, en ucuz ve çevre dostu çözümleri yine tabiatın içinden buluyor, gözümüzle göremediğimiz minik kimyacılardan ders almaya ve onların daha keşfedilmememiş nice sırlarını aramaya devam ediyoruz.

YARARLI BAKTERILER

Bakteri ismini duydugunuzda akliniza nasil bir canli türü geliyor? Elbette birçogumuzun aklina bu isim duyuldugunda mikroplar, hastaliklar ve uzak durulmasi gerekilen küçük yaratiklar gelmektedir. Ancak bunun yaninda yine birçogumuz hergün mutfagimizi, banyomuzu sterilize etmek için ugrasirken yok ettigimiz milyonlarca bakteri türünün hayatimizdaki olmazsa olmaz dedirtecek faydali özelliklerinden de bihaberiz. Aslinda iste bu monera aleminin küçük canlilari olan bakteriler olmasaydi, ne dünya simdiki oldugu gibi olabilirdi ne de insanlar simdi göründükleri gibi olurdu. Dünyamizin bu mikroskopik canlilari sadece insandaki bazi zararli canlilari öldürmekle kalmaz, dünyamizin üzerine kuruldugu kimyasal döngülerde de önemli yerler edinirler.
Bakterilerin en önemli faydasi olarak dünyamizda biriken artik maddelerin ana biyolojik monomerlerine ayristirilmasi olarak gösterebiliriz. Eger çürükçül bakteriler olmasaydi ölü insan bedenleri ve canliligini yitirmis bitki parçaciklari öldükleri bedende kalacaklardi ve bunlarin ana organik maddelere dönüsümü olmayacakti. Böylece karbon döngüsünün önemli bir parçasi yerine getirilmemis olacakti. Bu çürükçül bakteriler yaptiklari bu parçalama islemiyle ayni zamanda topraklari da beslerler ve verimli hale getirirler.
Bazi bakterilerin çürütücü göreviyle dogaya katkilarda bulunmasinin yaninda kimi bakterilerde asi veya antibiyotik olarak tip sektöründe insanlara daha saglikli bir hayat sunmak için kullanilirlar. Bilindigi üzere öldürülmüs veya zayiflatismis bakteriler insan vücuduna enjekte edildiginde, vücut bu bakterilere karsi antikor üretmeye baslar ve bu zayiflatilmis veya ölü olan bakterilere karsi bir üstünlük saglar. Bu olaya tip alaninda bagisiklik denmektedir. Vücut güçsüz bakterilere karsi benzetme yerindeyse bir antreman yapmis olur ve güçlü, saglam bakterilerle karsilastiginda nasil davranmasi gerektigini ögrenmis olur. Bildiginiz gibi günümüzde de tetanoz olsun verem olsun bir çok hastaligi önlemek için çok çesitli bakteriler kullanilir ve bir önlem olarak sayilirlar. Yine benzer sekilde bazi bakteriler de yine tip sektöründe antibiyotik yapiminda kullanilirlar. Streptomycin adi verilen bir bakteri türü Bacitracin,Polymyxin, ve Erythromycin adi verilen antibiyotikler üretmektedir ve bu antibiyotikler hastalik önleyici olarak çok zaman insanlar tarafindan kullanilmaktadir.
Bakteriler kimi zamanda besin yapiminda sikça kullanilmaktadir. Birçok bakteri türü fermantasyon adi verilen süreç sonucunda kimyasal degisikliklere sebep olmaktadir. Örnegin peynir ve yogurt bu tür kimyasal degisikliklerin sonucu ortaya çikmis yararli besinlerdendir. Ayrica yine Clostridium bacterium adi verilen bir bakteri türünün fermantasyonu süreci sonunda ortaya çikan bütül alkol ve asetone kimya sektöründe çok kullanilan degerli kimyasal maddelerdendir. Yine benzer sekilde insan kaninin plazmasinda bulunan Dextran adli yararli bir madde de yine Leuoconostoc adli bir bakteri tarafindan yapilmaktadir. Saymakla tükenmeyecek faydalari olan bakterilerin son bir yararindan da bahsetmek gerekirse, bazi bakteri türleri bazi hayvanlarin bagirsaklarinda özellikle selülöz sindiriminde kullanilmaktadir ve bu selülözün karbonhidratlarin temel tasi olan glikoza indirgenmesini saglar ve böylece hücreler için gerekli olan enerji de bulunmus olur.
Aslinda hep kafamizda zararli yaratiklar olarak yer edinmis olan bakterilerin faydalari sayilacak gibi degildir ama bu kadari bile insanlari sasirtmaya yetmektedir. Bizim zararli olarak nitelendirdigimiz bu monera aleminin nerdeyse 1 mikrondan küçük bu savasçilari, bizim onlari zararli ve yok edilmesi gerekilen küçük yaratiklar olarak nitelendirmelerimize aldiris etmeden hep bizim yararimiza çalismaktadirlar ve ileride de bizim emrimizde çalisacaklardir; her ne kadar biz onlarin faydalarin farkinda olmasak da...