Yeryüzünde bitki, hayvan ve insanın yaşamasının mümkün olmadığı bölgeler de dahil olmak üzere her türlü koşulda mikroorganizmalara rastlanır. Toprakta, havada, okyanuslarda ve diğer su kaynaklarında bol miktarda mikroorganizma vardır. Bu mikroorganizmalar aynı yaşam bölgesini diğer canlılarla paylaşmaktadır. Canlı ve cansız koşullar bir ekosistem oluştururlar.
Mikroorganizmalar dostumuz mu yoksa en acımasız düşmanımız mı?
Bugünkü bilgilerimiz ışığında bu soruya verilecek cevap her ikisinin de doğru olduğudur. Mikroorganizmaların faydalı mı zararlı mı olacakları onları kontrol etmedeki başarımıza bağlıdır. 20. yüzyılın başında ölümlerin ilk nedeni enfeksiyon hastalıkları idi. Birey ve toplum yaşamını tehdit eden önemli hastalıklara neden olan mikroorganizmalardır.
Yaşamın devamını sağlıyorlar
Ancak şu bir gerçek ki yeryüzündeki yaşamın devam etmesinde önemli rolü olan biyokimyasal döngüleri gerçekleştiren, birçok gıdanın oluşmasında görev yapan yine mikroorganizmalardır. Çevremizde sessiz pek çok mikroorganizmal faaliyet oluşmaktadır.
Örneğin yaşamımızın devam etmesi için elzem olan oksijen bir döngü halinde değişime uğrayıp tekrar yenilenirken bu olayda sadece yeşil bitkiler değil fotosentetik bakteriler de görev almaktadır. Havada bol bulunan ancak bizim kullanacağımız kimyasal yapıdan uzak azot mikroorganizmalar sayesinde yapımıza alınabilir bir özellik kazanmaktadır.
Organik maddelerin parçalanmaları yine mikroorganizmalarca sağlanır. Her çevrede canlılarla fiziksel çevre arasındaki biojeokimyasal çevrimi gerçekleştirmek için mikroorganizmalara gereksinim vardır.
Tüketiciler ölünce karbon, azot ve diğer elementler vücutlarına bağlı olarak kalır. Mikrobiyal ayrıştırıcılar kompleks organik molekülleri daha basit bileşiklere yıkarlar. Son ürün inorganik madde olduğunda bu yıkım işlemi mineralizasyon adını alır. Mikroorganizmaların bu aktivitesi olmasaydı karbon, azot, kükürt ve azot gibi tüm organizmalar için temel olan bu maddeler hemen tükenirdi. Bu maddelerin çevrimi toprak, su ve atmosferi yakından etkiler. Örneğin karbon çevriminde yılda 80 milyon ton inorganik organik hale çevrilir.
Azotu çeviriyorlar
Bu aktivitenin yarısını okyanuslardaki fotosentetik mikroorganizmalar gerçekleştirir. Organik karbonun büyük bir kısmı ayrıştırıcılar veya tüketicinin solunumu ile oksitlenir ve CO2 oluşumu gerçekleşir.
Mikroorganizmalar bir miktar karbona ise ulaşamıyor. Bunlar yeryüzü katmanının altında ve oksijen bulunmayan bölgelerde toplanmıştır. Örneğin kömür ve petrol gibi fosil yakıtlar yeryüzüne insan çabası ile ulaşmakta, bu kez de yakıt olarak kullanılmaktadır. Yanma sonucunda oluşan ürün yine CO2 dir. Ancak bu karbon şekli atmosfere geçerek hava kirliliğine neden olur.
Mikroorganizmalar tarafından çevrimi sağlanan bir diğer element azottur. Moleküler azot tüm canlılar için gerekliyse de çok azı havadaki bu azottan yararlanabilir. Moleküler azot biyolojik kullanıma uygun bir yapıya çevrilmelidir. Bu olay azot fiksasyonu (sabitleme) olarak bilinir ve sucul ortamlardaki bakteriler ile Siyanobakteriler tarafından gerçekleştirilir. Serbest yaşayan bakteriler ile bitki köklerindeki nodüllerde bulunan simbiyotik bakteriler ise topraktaki azot fiksatörleridir. Azot bağlayıcı bakterilerin aksine denitrifiye edici bakteriler azotu atmosfere geri yollarlar.
Kükürt ve fosfor da mikroorganizmaların yardımı ile çevrime uğrayan diğer iki elementtir.
Tüm bu olaylar normal florası bozulmamış bir ekosistemde doğal olarak devam eder. Ancak kimi durumda bu denge kirleticilerin etkisi ile bozulur. Bu durumda yine mikroorganizmaların gerçekleştireceği yıkım olayları dengenin devamını sağlamaya çalışır.
Ceset tarlası olurduk
Biyodegradasyon, yani karbonlu bileşiklerin biyolojik yollarla yıkılarak daha basit yapıya dönüşmeleri gerçekleşmeseydi dünyamız bir “ceset tarlası” halini alırdı. Kirlilik yaratan kaynaklar; ölü organizmalar, çeşitli atıklar, yapay oluşturulmuş endüstriyel atıklar, doğal kompleks organik atıklar olabilir.
Uzun bir evrim süreci içinde bunları yıkan pek çok mikroorganizma türü de birlikte gelişmiştir. Ancak bu atıkların bir ortamda birikmeleri kirlenmeye yol açabilir. Çünkü bazı durumlarda kirleticilerin birikim hızı yıkım hızından fazla oluyor. Bu durumda arıtım biyolojik yolla özellikle mikroorganizmalar tarafından başarılır. Yapay endüstriyel atıkların doğada parçalanması çok zordur. ”Çünkü bunlar insanoğlunun kendi eseridir.“
Biyolojik yıkıma dayanıklı maddeler tehlikeli
Bunlar kimyasal ve biyolojik olarak yıkıma o denli dayanıklı bir yapı gösteririler ki tek bir grup bakterinin onları parçalaması olanaksızdır. Biyolojik yıkımı zor hatta olanaksız olan maddelere rekalsitrant maddeler denir. Rekalsitrant maddelerin birikimi, yeryüzünde yaşamı tehdit edecek boyutlardadır.
Bunların bilinenleri petrol atıkları, pestisitler ve petrol türevi endüstriyel atıklardır. Bunların doğada yıkımı çok zordur. Yıkılmadan yıllarca aynı yapıda kalır. Bir su kaynağında kirlilik yükü arttıkça oksijen kullanım da buna bağlı olarak artış gösterir. Bunun doğal sonucu olarak oksijen azalması olur ve ortam yaşamı tehdit edici bir özellik kazanır.
Çevre mikrobiyolojisi
Son yıllarda mikroorganizmaların yıkım özelliklerini kullanarak atık maddelerin parçalanması ve yeni ürünlerin elde edilmesi esasına dayanan Çevre Mikrobiyolojisi bilim dalı önem kazanmıştır. Biyoloji bilimi çağın sorunlarına çözüm bulabilmek için çok dallara ayrılmış bir bilim dalıdır. Çevre Mikrobiyolojisi çalışanlarının da çevre kirliliği ile ilgilendikleri gerçeği açıktır. Yazının başında da belirtildiği gibi mikroorganizmalara atmosferin en üst tabakalarından denizlerin derin noktalarına, sıcak su kaynaklarından kutupların buzullarına kadar her yerde rastlanmaktadır.
Böylesine iç içe yaşadığımız bu varlıklarla ilişkilerimizi iyi sürdürmemiz, onları daha iyi anlamamız, onlardan daha iyi yararlanmamız ve zararlarını en aza indirmemiz diğer bilim dallarıyla birlikte özellikle mikrobiyal ekolojiyi, çevre mikrobiyolojisini ve çevre biyoteknolojisini iyi bilmemize bağlıdır. Giderek kirlenen dünyamızda ve ülkemizde çevre kirliliğinin önlenmesi bu alandaki çalışmaların ve bilgilerimizin artması ile gerçekleşecektir.
Prof. Dr. Nilüfer Cihangir, Hacettepe Üniversitesi, Biyoloji Bölümü, Biyoteknoloji Anabilim Dalı / [email protected]
