Doğal Işık Kaynağı: Biyolüminesans

Eğer gökyüzünü havada değil, ayaklarınızın hemen altında görmek isterseniz, Los Angeles’taki sahilleri ziyaret edebilirsiniz. Çünkü biyolüminesans sayesinde denizin içindeki her hareket adeta gökyüzünü oluşturuyor. Bu yüzden de, gece vaktinde biyolüminesans yapan canlıları içeren denizlerin sahilleri sörfçüler için harika bir yer hale geliyor. Attıkları her kulaç ve geçtikleri her dalga adeta bir sihir gösterisine dönüşüyor.

Denizlerde yaşayan canlıların %90’ı bu özelliğe sahip olsa da elbette biyolüminesans yapan tek canlılar tabii ki sadece denizlerde bulunmuyor. Nadiren de olsa karada yaşamakta olan canlılarda da gözlemleyebiliriz. Örneğin ateş böcekleri gibi.

Resim-1. Denizlerde görünen biyolüminesans.

Peki Nedir Bu Biyolüminesans Olayı?

Biyolüminesans; Roma dönemi zamanlarından başlayarak doğada gözlemlenmiş ve “soğuk ışık” olarak adlandırılmıştır. Bu soğuk ışık için havanın gerektiği 1667 yılında Robert Boyle tarafından fark edilmiş, ancak reaksiyonun gerçekleşmesi için oksijenin gerekliliği o dönemde henüz oksijen keşfedilmediği için anlaşılamamıştır.

Biyolüminesans özetle canlıların kimyasal yolla ışık üretmesidir. Küçük moleküllü bir lusiferin ve bir enzim olan lusiferaz ile katalize edildiğinde, ışık yayacak bir durum oluşturmasıdır. Lusiferaz enzimi olmadığı (veya bulunmadığı) zamanlarda  lusiferin ve oksijenin bir araya gelerek oluşturduğu özel bir protein olan fotoprotein devreye girerek reaksiyonu tamamlamaktadır. Ancak bu olay için farklı bir maddeye daha ihtiyaç duyarlar.

Kalsiyum elementinin bir iyonu ya da stronsiyum iyonunu buna örnek verebiliriz. Süreç tamamladığında ise sihir denen şey gerçekleşmiş olur.

Biyolüminesans, canlılar için sadece bir ışık gösterisi değil, aynı zamanda hayati bir işlevi de yerine getirir. Kimi canlılar, bu olayı kamuflaj amaçlı kullanırken, diğerleri avlarını çekmek, eşlerini etkilemek veya avcılardan korunmak için biyolüminesansı kullanırlar.

Olay sadece doğanın estetik bir güzellik sunmaktan öte, evrimsel bir avantaj ve adaptasyon örneği olarak da değerlendirilebilir. Bu gizemli ışık şöleni, bilim insanları ve doğa severler için sürekli bir keşif alanı olmaya devam edecektir.

Resim-2. dalgaların kıyıya çarpmasıyla oluşan biyolüminesans.

Lusiferin ve Lusiferaz

İsimleri Latince’de “lucifer” yani “lux (ışık)” “ferre (getiren)” köklerinden gelmektedir. Lusiferin, küçük moleküllü bir bileşiktir. Substrat görevi görür. Bazı organizmalar lusiferini kendileri üretir. Bu duruma geceleri okyanus yüzeylerinin parlamasını sağlayan küçük deniz organizması olan bir plankton çeşidini verebiliriz.

Bazıları canlılar ise üretemez ancak bu durum engel değildir. Üretemedikleri halde diğer organizmalar sayesinde veya yiyecek olarak simbiyotik şekilde edinebilirler.

Lusiferaz ise, bir enzimdir ve kimyasal reaksiyonda katalizör olarak adlandırılır. Böcek lüsiferazları substrattır ve ateş böceklerinden gelen karakteristik sarı ışıktan sorumludur ama diğer yandan ışık yaymayan türlerden ilgili enzimlerle ışık üretmek için çapraz reaksiyona girebilir.

Neden Canlılar Biyolüminesans Yaparken Çoğunlukla Mavi Ya Da Yeşil Işık Yayarlar?

Önceki paragraflarda bahsettiğimiz gibi biyolüminesans yapan çoğu canlılar su içerisinde yaşamakta ve diğer bir ortak özellikleri yeşil ya da mavi ışık saçmalarıdır. Peki neden sarı değil de mavi? Bunun cevabını suya bakarak anlayabiliriz.

Biliyoruz ki ışık suyun içinde ilerlerken dalga boylarındaki ışınlar soğurulur ve saçılır. Işık tayfının görünür bölgesindeki (bizim görebildiğimiz spektrum aralığı) uzun dalga boylu ışınlar (kırmızı ve sarı gibi) su içinde kısa mesafe katetebilirken kısa boylu ışınlar (mavi ve yeşil gibi) su içerisinde daha uzun yol katetebilmektedir. Bu sebeple de biyolüminesans yapan su içerisindeki canlılar genellikle mavi ve yeşil renkte ışıma yapmaktadır.

Suda yaşamayan ve biyolüminesans yapan diğer canlılar ise tıpkı ateş böceği ve kara salyangozu gibi sarı renkte ışıma yapabilmektedir. Kısaca ortam koşullarının biyolüminesansı etkilediğini söyleyebiliriz.

Canlılar Biyolüminesans’ı Ne İçin Kullanılır?

Bunun birçok sebebi vardır bazı canlılar kamuflaj için kullanabildikleri gibi eşlerini etkilemek için de kullanan vardır ve ayrıca av çekmek, savunmak gibi sebepler için de kullanırlar örneğin ateş böcekleri karşı cinsi etkilemek için ışık yayarlar. Örneklerin bazılarını aşağıdaki maddelerden inceleyebilirsiniz.

Biyolüminesans Yapan Birkaç Canlı

Tarak Jöleleri

Resim-4. Tarak jöleleri – Ctenoplan (Image Credit: NOAA – Arctic.Expedition 2002)

Latincesi “Ctenoplana” olan tarak jöleleri, biyolüminesans yapan canlılara bir örnektir. Neredeyse tüm okyanus bölgelerinde yaşayan bu canlılar özellikle kıyı bölgelerini tercih etmektedirler.

Genellikle yaz aylarında Britanya ve İrlanda’nın her yerinde yaygındır. Türkiye’de ise Karadeniz’de görülebilmektedir.

Bu canlılar genellikle kendilerini savunmak için biyolüminesans yaparlar. Yaydıkları mavi ve yeşil parıltılar ile yırtıcı hayvanlar için birer tehdit oluşturmaktadır. Tarak jöleleri, özel bir protein olan fotoprotein ile biyolüminesans yapmaktadır.

Hawaii Kısa Kuyruklu Mürekkep Balığı

Resim-5. Hawaii kısa kuyruklu mürekkep balığı (BobtailSquid).

Genellikle ismi “Hawaiian bobtail squid” diye geçen ve latincesi “euprymna scolopes” olan bu canlı da bir diğer biyolüminesans yapan canlı örneğidir. Adından da anlaşılacağı üzere genellikle pasifik okyanusunda, özellikle de Hawaii adası çevresinde bulunur.

Bu türün boyları genellikle 1 cm ve 8 cm arası değişiklik göstermektedir. Bu canlıların bir bakteri ile simbiyotik ilişkileri vardır. Hawaii kısa kuyruklu mürekkep balıkları, bu sayede biyolüminesans yapabilmektedir.

Biyolüminesans oluşumu sonucu yaydıkları ışık, avlarına karşı kamuflaj ortamı sağlar. Kendilerine geliştirdikleri bu gizlenme yöntemi ise uçak kamuflajını iyileştirmek amaçlı ABD ordusunun dahi ilgisini çekmiştir.

Ateş Böcekleri

Resim-6. Ateş böcekleri.

Latince ismi “Lampyridae” olan ateşböcekleri, karadaki en bilinen biyolüminesans yapan canlı örneğidir. Genellikle tatlı su kenarlarında, ormanlarda ve çimenlik alanlarda yaşamlarını sürdürürler.

Ateş Böcekleri, ışık yayabilmek için lusiferaz ve lusiferin tepkimesini kullanarak biyolüminesansı gerçekleştirirler. Genellikle karşı cinsi etkilemek ve avlarını caydırmak için biyolüminesansı kullanırlar.

Tomopteris

Resim-7. Tomopteris (Image Credit: Wikimedia)

Denizlerdeki sarı ışık yayılımı yapabilen ender canlılardandır. Genellikle tropikal ve ılıman denizlerin üst katmanlarında ve okyanuslarda yaygın olarak görülürler. Bölgelere ve derinliklere göre farklı yayılım gösterebilmektedirler. Boyları yalnızca birkaç santimetre ve 20-40mm olarak değişebilmektedir.

Nadir olsa da biyolüminesans sırasında bilinen lusiferinlerin hiçbirini kullanmazlar. Ayrıca birkaç türünün de parabodlarından biyolüminesans parçaları salgıladığı biliniyor. Biyolüminesans yeteneklerini; iletişim, avlanma, çiftleşme veya avcılara karşı savunma amacıyla kullanabilmektedir.

Biyolüminesans, yazımızda da gördüğünüz üzere doğanın büyüleyici ve bir o kadar da görsel şölen sunan bir fenomenidir, özetle canlıların kimyasal reaksiyonlar yoluyla ışık üretmesi olayı olarak tanımlanabilir.

Sonuç olarak bir biyolojik olay harikası olan biyolüminesans bize görsel bir şölen yaratır. Bizim için büyüleyici olan bu özellik, bazı canlılar için ise yaşam kaynağıdır. Yazımızda da bahsettimiz gibi canlılar bu özelliklerini birçok önemli amaç için kullanmaktadırlar. Diğer yazılarımızda görüşmek üzere…