Ekstremofiller

Giriş

Ekstremofil, ekstrem ve Yunanca seven anlamına gelen ‘philos’ kelimelerinden meydana gelerek ‘ekstrem koşulları seven’ anlamı taşımakta; bu koşullar altında hayatta kalan ve gelişebilen mikrobiyal organizmalar için kullanılmaktadır. Ekstremofiller arkeleri, bakterileri ve ökaryotları içerir. Tek bir ekstrem koşula adaptasyon sağlamış ekstremofiller olduğu gibi, birden fazla ekstrem koşula adapte olanlar da vardır. Bunlar ‘poli-ekstremofiller’ olarak adlandırılırlar ve oldukça yaygınlardır.

Ekstremofiller bulundukları ekstrem ortam koşullarına göre farklı isimlendirilirler. Bu gruplar kendi içlerinde alt gruplara ayrılabilmektedir. Aşağıda bunlardan bazılardan bahsedilecektir.

Termofilikler: Kendi içinde optimum büyüme sıcaklığı; 50-60°C olan orta derece termofilikler, 70°C’nin üstünde olan termofilikler ve 80°C’nin üstünde olan hipertermofilikler olarak üçe ayrılırlar. Bu organizmalar volkanik kaplıcalarda ve hidrotermal menfezlerde bulunmaktadırlar. Termal stabiliteyi sağlamak için bazı adaptasyon mekanizmaları ve enzimleri mevcuttur. Termofillere özgü ters giraz enzimi örnek olarak verilebilir.

Psikrofiller: Düşük sıcaklıklarda (<15°C) ve sıfır derecenin altında büyüyebilen canlılardır. Oda sıcaklığında hücre lizizi gerçekleşir. Psikrotolerant olan organizmalar düşük sıcaklıklarda ve sıfır derecenin altında yüksek metabolik aktivite göstermelerinin yanı sıra, oda sıcaklığında ölmezler.

Asidofilikler: pH 3’ün altında olan asidik ortamlarda yaşayan organizmalardır. En iyi karakterize edilen kırmızı bir alg olan Cyanidium caldarium ’dur. Doğada pH 0.5’ e kadar büyüyebilirler. Volkanik kaplıcalarda bulunurlar.

Alkalifiller: pH 9’un üstünde olan; mineralce zengin soda gölleri ve hidrotermal alkali menfezler gibi ortamlarda bulunurlar.

Halofilikler: Tuz konsatrasyonu yüksek olan (NaCl > 0.5 M) ortamlarda bulunan organizmalardır. Tuz göllerinde bulunurlar. Halofillerin metabolik çeşitliliği oldukça geniştir ve üç taksonomik alanın her birinde halofiller bulunur.

Kserofiller: Su aktivitesi düşük (aw < 96), sıcak ve soğuk çöller, kaya yüzeyleri gibi kuru ortamlarda bulunurlar. Kserofiller, az miktarda hücre içi su bulundurma ve metabolik aktivite olmaması ile karakterizedir.

Barofilikler: Barofilik bakteriler 40 MPa’dan daha yüksek basınçlarda yaşayan ve büyüme gösterenlerdir. Bu birimin yüksekliğini açıklamak için şu söylenebilir; okyanusların ortalama derinliği 3800 metredir ve bu değer 38 MPa basınç demektir.

Ekstrem Koşullar, ‘Yaşam’a Dair İpuçları ve Ekstremofillerin Ekonomik Potansiyeli

Ekstremofillerin keşfedildiği ekstrem ortam koşullara bakıldığında değişkenler şu şekilde sıralanabilir; sıcaklık, basınç, radyasyon, tuz, oksijen, su, pH. ‘Ekstrem ortam’a verilebilecek örneklerden belki de en bilineni Yellowstone Burada yapılan bir çalışmada sıcaklığı 35-60°C, pH 7-9 olan 5 farklı sıcak su kaynağından alınan örneklerde yeni klorofilli sülfürsüz bakteri türleri izole edilmiştir. Bunlara ek olarak; yüksek gaz konsantrasyonlarında (örn.CO₂), toksik bileşikler içeren ya da ağır metal konsantrasyonunda yaşayabilen organizmalar da mevcuttur. Bu ekosistemlerin ortaya çıkışı Dünya tarihi boyunca yerkürede gerçekleşen jeolojik değişiklikler ve iklim değişikleri ile ilişkilidir. Bu açıdan bakıldığında ekstremofillerin; yaşamın ortaya çıkışı, canlıların evrimi ve adaptasyon gibi konuların çalışılması için önem addeden organizmalar olduğunu söylemek yanlış olmaz.

Ekstrem koşulların çeşitliliği ve organizmaların besin, oksijen gibi yaşamsal süreklilik için temel addedilen etkenlerin yokluğuna/azlığına gösterdiği yüksek adaptasyon; panspermia (kısaca; Dünya’daki yaşamın uzaydan gelmiş olabileceğini ileri süren argüman) araştırmacıları tarafından kanıt addedilirken, Dünya dışı yaşamın mümkün olup olmadığına dair araştırmalar için de – diğer gezegenlerin mevcut koşullarının ekstrem ortamlarla kıyaslanmasıyla- öngörülerde bulunulmasını sağlamaktadır.

Bu organizmaların ortama adaptasyonlarını sağlamak için sentezledikleri doğal ürünler (özellikle enzimler) yüksek endüstriyel potansiyele dolayısıyla ekonomik değere sahiptir. Bu enzimlerin moleküler biyoloji alanında en bilinen örneği termofilik bakterilerden elde edilen Taq Polimeraz’ın PCR işleminde kullanılmasıdır. Yine bazı ekstremofillerin ürettikleri yağ asitleri, B-karotenler farklı alanlarda kullanılmaktadır.

Kaynaklar:

1. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/432084345/
2. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17653987/
3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12530238/
4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/112344444023/
5. https://dergipark.org.tr/tr/pub/akufemubid/issue/1608/20083

Görsel Kaynaklar:

1. https://www.atlasandboots.com/travel-blog/us-national-parks-sights/
2. https://cdn.hipwallpaper.com/i/19/49/Imeo1P.jpg

Editör: Berfin Sucu