Tüm Organizmalar Metan Üretir
Bir sera gazı olan metanın, örneğin ineklerin bağırsaklarında veya pirinç tarlalarında özel mikroorganizmalar tarafından üretildiği iyi bilinmektedir. Bilim insanları birkaç yıldır bitkilerde ve mantarlarda metan üretimini de hiçbir açıklama bulamadan gözlemlemişti. Şimdi Heidelberg’den araştırmacılar ve Marburg’daki Max Planck Karasal Mikrobiyoloji Enstitüsü, altta yatan mekanizmaya ışık tuttu. Bulguları, tüm organizmaların metan saldığını gösteriyor.
Metan güçlü bir sera gazıdır ve yaklaşık %40’ı doğla kaynaklardan salınmaktadır. Bu nedenle doğal ve antropojenik biyojeokimyasal kaynakların ve bataklıkların incelenmesi büyük ilgi görmektedir. Bilim adamları, uzun yıllar boyunca, oksijenin yokluğunda (anaerobik) organik maddenin ayrışması üzerine metanın yalnızca Archaea adı verilen tek hücreli mikroplar tarafından üretildiğini düşündüler.
Frank Keppler ve Ilka Bischofs liderliğindeki dünya ve yaşam bilimcilerinin işbirliği, metan oluşumu için bir enzimin potansiyel olarak gerekli olmadığını gösterdi, çünkü süreç tamamen kimyasal bir mekanizma yoluyla da gerçekleşebiliyordu. Çalışmayı yürüten araştırmacı Leonard Ernst “Reaktif oksijen türleri tarafından tetiklenen metan oluşumu büyük olasılıkla tüm organizmalarda meydana geliyor.” diye açıklıyor. Bilim adamları, bakteri ve arkelerden mayalara, bitki hücrelerine ve insan hücre hatlarına kadar 30’dan fazla model organizmada reaktif oksijen türlerinin güdümlü metan oluşumunu doğruladılar.
Max Planck araştırmacılarının 16 yıl önce oksijenin (aerobik) varlığında bitkilerden meta salınımını keşfetmesi bir sansasyondu. Araştırmacılar, aerobik koşullar altında mantar, alg ve siyanobakterilerin de (eski adıyla mavi-yeşil algler) metan oluşturduğunu gözlemlediklerinde, enzimatik aktivitelerin sorumlu olduğunu düşündüler. Ancak araştırmacılar, bu organizmaların hiçbirinde buna karşılık gelen bir enzim bulamadılar. Heidelberg Üniversitesi’nden bir yer bilimci olan Frank Keppler, bu çalışmanın çevredeki aerobik metan oluşumunu anlamamızda bir kilometre taşı olduğunu söyledi.
Yüksek hücre aktivitesi daha fazla metana yol açar
Araştırmacıların Bacillus subtilis bakterisini kullanarak gösterebildikleri gibi, metabolik aktivite ile metan oluşumunun kapsamı arasında yakın bir bağlantı olduğunu da göstermiş oldular. Metabolik aktivite, özellikle oksijenin etkisi altında, hücrelerde hidrojen peroksit ve hidroksil radikalleri içeren reaktif oksijen türlerinin oluşumuna yol açar. Temel element demir ile etkileşimde, Fenton reaksiyonu gerçekleşir – indirgenmiş demir ve hidrojen peroksit arasında, oldukça reaktif dört değerlikli demir bileşikleri ve hidroksil radikallerinin oluşumuna yol açan bir reaksiyondur.
Bu şekilde oluşan radikaller gruplar, metil gruplarını kükürt içerikli bileşimlerden ayrıştırabiliyorlar ve bunlardan da daha sonraki adımda metan oluşuyordu.
Örneğin amino asit metionin gibi metillenmiş kükürt ve nitrojen bileşiklerinden bir metil radikalinin ayrılmasını sağlar. Metil radikalinin bir hidrojen atomu ile müteakip reaksiyonunda, sonunda metan oluşur.
Oksidatif stres metan oluşumunu artırır
Fiziksel ve kimyasal faktörlerin tetiklediği ek oksidatif stres, örneğin daha yüksek ortam sıcaklıkları veya reaktif oksijen türleri oluşturan maddelerin eklenmesi de incelenen organizmalarda metan oluşumunda artışa yol açtığı gözlemlenmiştir. Buna karşılık, antioksidanların eklenmesi ve serbest radikallerin temizlenmesinin de metan oluşumunu azalttığı görülmüştür.
Bu nedenle çalışma, belirli bir organizma tarafından metan üretiminin neden değişiklik gösterdiğini ve stres faktörlerinin özellikle metan üretim miktarını neden etkilediğini açıklamaya da yardımcı olmuştur. İklim değişikliğinin neden olduğu çevresel ve sıcaklık koşullarındaki değişimler, birçok organizmanın stres seviyelerini ve dolayısıyla metan üretimini etkileyebilir.
Yazan: Bilge KAPLAN
Kaynak**
Bir yanıt bırakın