Hepimizin biyoloji derslerinden hatırladığı bakteriler dünyada büyük bir problemi çözebilir. Plastik atıklar! Bildiğiniz gibi insanlık olarak her gün plastik şişeler ya da plastik kaba sahip ürünler kullanıyoruz. Ancak bunların sadece çok az az bir kısmını geri dönüştürüyoruz. Büyük bir kısmı ise ya çöplüklere gidiyor ya da çevreye atık olarak yayılıyor.
İşte bizde size bu yazımızda çevremizde yer alan plastiklerin tüketimine dair bir bilgiler vereceğiz. Bu plastikleri bakterilerin özellikleri sayesinde nasıl geri dönüştürülebileceğini açıklayacağız. Çünkü plastik sorunu dünyamızda giderek büyüyen bir sorun haline gelmiş bulunuyor. Bu yüzden hazırsanız sizin ve sizden sonraki nesillerin plastik sorununun çözümü için yazımıza geçebiliriz.
Bakteriler Kısmına Geçmeden Önce Biraz Plastikler Hakkında Bilgi
Her yıl dünyada en az 14 milyon ton plastik okyanuslara dökülüyor. Tahmin edebileceğiniz gibi bu kirliliğin deniz ekosistemi üzerine çok kötü etkileri var. Ayrıca kirlenen deniz ekosistemi insan sağlığını da kötü etkiliyor. Bu durumda çözüm bakterilerin biyolojide kullanım alanları hakkındaki bilgilerden geçiyor. Ancak oraya geçmeden önce biraz daha bu plastik kirliğine bakalım.
Denize karışan bir plastik canlıları boğabilir. Bu duruma zaten izlediğimiz belgesellerde de tanık oluyoruz. Aynı zamanda avladığımız balıklarda mikro plastikleri tüketen canlılarla besleniyor olabilir. Bu durumda bakteriler işin içine giriyor. Çünkü bu mikro plastikler sindirildiklerinde, içerdikleri toksin maddeler onu tüketen canlının sistemine karışıyor.
Ayrıca bu toksin maddeler besin zincirinde yer alan deniz hayvanlarından insanlara kadar ulaşabilir. Karada ise durum biraz daha farklı. Karada bulunan plastikler konusunda ise bakteriler hazırda beklemekte. Çünkü bunlar ya çöp toplama alanlarında birikiyor ya da yakılıyor. Tabi bu yakılma işleminde doğaya salınan zehirli gazlarda cabası. Üretilen tüm plastiklerin sadece %16’lık bir kısmı yeni plastik üretmek için kullanılıyor.
Plastik Nedir? Plastik Malzemelerin Özellikleri ve Sınıflandırılması
Plastik Yiyen Faydalı Bakteriler Nasıl Keşfedildi?
2016 yılında bilim dünyasında çok enteresan bir gelişme yaşandı. Japon bilim insanları dünyanın plastik sorununu çözebilecek muhteşem bir keşif yapmışlardı. Buldukları şey ise bakteriler alemi için çok önemliydi. Çünkü bir geri dönüşüm tesisinden plastik toplayan bilim insanları, bu plastikleri tüketen bir bakteri türüyle karşılaştılar.
Normal koşullarda bakteriler ölü organik maddelerle beslenirler. Ancak Ideonelle sakaiensis, polietilen tereftalat (PET) tüketecek şekilde bir uyum sağlamıştı. Bu çok önemliydi. Çünkü PET aslında günlük hayatta kullandığımız pet şişelerin temel malzemesidir. Bu keşfin hemen ardından bilim insanları buldukları bakteri türünü analiz ettiler. Analiz bulguları ise şaşırtıcıydı.
Çünkü bu bakteri türü hidrolizleyen PET veya PETaz olarak bilinen bir sindirim enzimi ürettiklerini gördüler. Bu eznimler PET’le etkileşime geçtiklerinde çok tuhaf bir şey oluyordu. Bu bakteriler uzun molekül zincirlerini tereftalik asit ve etilen glisol adı verilen daha kıza zincirlere dönüştürebiliyorlardı. Yani monomerlere. Bu monomerler daha sonra çok daha küçük parçalara ayrılarak bakteriye enerji sağlıyordu.
Peki Bu Bakterilerin Özellikleri Plastikleri Nasıl Parçalıyor?
Bilim insanlarının bu önemli keşfinden sonra bu bakteriler daha da ilgi çekmeye başladı. Birçok genetik bilimci Ideonella sakaiensis’in etkinliğini arttırmak için deneyler yaptı. Bu araştırmalardan birinde bilim insaları genetik mühendisliğini kullandılar. Buradan çıkan sonuç ise E. Coli benzeri enzim üretiminde daha etkin olan yeni bir bakteriydi. Bilim insanları bu bakterileri PETas fabrikaları olarak görmüşlerdi.
Tabi bu keşif hemen plastik atıklarla savaşta bir umut ışığı yakmıştı. Ancak bilim insanları yaptıkları deneylerde bu yöntemin henüz hazır olmadığını söylediler. Ayrıca bu yöntemin diğer alanlarda kullanımı için uzun süreçlere ihtiyaçları olduklarını söylediler. Ayrıca PETaz sadece PET plastikleri ayrıştırıyordu. Bu durum bakteriler açısından bir sorun teşkil ediyordu. Çünkü geriye kalan ve enzimlerle ayrıştırılamayan 6 plastik türü daha vardı.
Bu plastik parçalayan bakteriler bir plastiği parçalama işlemini 6 basamakta gerçekleştiriyorlar. İlk olarak Ideonella sakaiensis bakterisinin keşfiyle başlamak gerekiyor. Bu bakteri Sakai, Japonya’da kefdilmişti. Ayrıca yazımızın başında da dediğimiz gibi PETaz enzimlerini doğal yollarla üretebiliyordu. İkinci olarak genetik çıkarma işlemi geçekleşiyor. Burada ise bakterilerin içinde bulunan ve PETaz üretimini sağlayan enzimler çıkarılıyor.
Üçüncü adımda ise DNA taşıyıcıları devreye giriyor. Burada PETaz kodunu taşıyan genetik bilgi, genetik mühendisliği tarafından kullanılıyor. Bu bilgi bu adımda dairesel bir zincir olan plazmid vektöre aktarılıyor. Dördüncü sırada ise tasarlanmış E. Coli türü bakteriler yer alıyor. Daha önceden çıkarılmış plazmid vektör ısı ve elektrik kullanılarak E. Coli bakterisine yerleştiriliyor. Son adım ise toplama. E. Coli bakterisinin ürettiği PETaz toplanarak saf hale getiriliyor.
Plastikten Vanilya Üreten Bakteri Nedir ve Bu İşlem Nasıl Yapılmaktadır?
Evet, bu bilgi size biraz şaşırtıcı gelebilir. Çünkü yakın bir tarihte bakterilerin genel özellikleri kullanılarak içeceklerimizde ya da yiyeceklerimizde bu gibi kullanımlar olabilir. Çünkü Edinburgh Üniversitesi’nden araştırmacılar E. Coli bakterisini plastikten vanilin üretmek için kullanıyorlar. Bildiğiniz gibi vanilin de vanilyadan elde edilen ana bileşenlerden biri.
Özellikle vaniline olan küresel talebin 2018 yılında 37 bin tonu geçtiği biliniyor. Ayrıca vanilinin %85’i ise fosil yakıtlardan elde edilen enerji sayesinde üretiliyor. Bu durumda bakteriler kullanarak elde edilen plastik kullanımını daha çevreci yapıyor. Çünkü böylelikle hem fosil yakıtlar kullanılmamış oluyor hem de plastiklerden kurtulabiliyoruz.
Özellikle PET plastikleri monomerlere dönüştüren araştırmacılar süreci bir adım daha ileri götürüyorlar. Bu monomerlerden biri olan tereftalik asidi bir dizi kimyasal tepkime sonucunda vaniline dönüştürüyorlar. Böylelikle bakteriler tarafında ortaya çıkan vanilin insan tüketimine uygunmuş gibi görünüyor. Ancak bu konuda kesinlikle daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğuna da kesin gözüyle bakıyorlar.
Bakterilerin Sınıflandırılması ve Süper PETaz Enzimi!
Sizlere daha önce plastik yiyen bakteriler hakkında PETaz enzimi salgıladıklarını söylemiştik. Bu gelişme üzerine ise Portsmouth Üniversitesi’nden araştırmacılar PETaz enzimini mühendislik yöntemi ile yeniden tasarladılar. Araştırmacılar tarafından yeniden tasarlanan bu enzim plastiği 6 kat daha hızlı ayrıştıracak hale geldi. Bu gelişmenin hemen ardından da başka bir gelişme yaşandı.
Bilim insanları PETaz enzimini MHETaz adlı başka bir enzim ile birleştirerek süper bir enzim oluşturdular. Bu yeni PETaz-METHaz enzimi sinkrokton adı verilen bir parçacık hızlandırıcıda Güneş’teki X ışınları kullanılarak üretildi. Bu parçacık hızlandırıcı bilim insanlarının enzimin içindeki her bir atomu görmelerini sağladı. Ayrıca bakteriler içinde üretilen enzimlerin moleküler planlarını çıkarmaya da yardımcı oldu.
Sonuç olarak araştırmacılar bu atomları birleştirerek süper bir enzim elde etmiş oldular. Bu enzim şeker bazlı bir boyoplastik olan polietilen furanotu ayrıştırabiliyordu. Buradan hareketle de bakteriler üzerinde yapılan çalışmaların ne kadar ileri seviyelere gidebileceği anlaşılmış oldu. Bilim dünyası bu gelişmeler yakından takip ederken, bu gelişmelerin normal insanlara erişmesi de an meselesi diyebiliriz.
Yorumlar