Dünyayı Beslemek

TOPRAĞINALTINDAGİZLENENÇÖZÜM

Popular Science (Turkey) - - İÇINDEKILER -

Doğal habitatlardan bahsederken hala sadece bitki ve hayvan türlerini anıyoruz ama bunlar sadece çıplak gözle görebildiklerimiz. Biyolojik faaliyetlerin büyük kısmıysa mikroskobik ölçekte gizlenmeye devam ediyor. Üstelik burası aynı zamanda tür ve gen çeşitliliğinindeenfazlaolduğuyer.Bakteriler,arkealar,protist denilen ve büyük kısmı tek hücreli olan algler ile protozoalar, son olarak bir de küf mantarları olarak da bilinen funguslar… Büyük kısmı mikroskobik boyutlu olan bu canlılar toprağın içine nüfuz ederek orada gizleniyor. Aynı zamanda her bitki ve hayvanın üzerinde ve içinde de bulunabilen butürlerin kısaca atmosferin üsttabakalarındanderindenizlerindibinedekheryerde bulunabildiklerini biliyoruz.

Bu canlılar, Dünya’yı yaşanabilecek bir yer haline getirdi. Mikroorganizmaların gezegenimizdeki yaşa- mın sürmesi adına üstlendikleri görevin en çarpıcı örneklerindenbirikökmantarolarakbilinenmikoriza.Buolağanüstü mantar türü, tarlalarda yetişen bitkilerin kökleriyle simbiyoz ilişkiye girmesiyle ünlü.

İsviçre, Lausanne Üniversitesi’nden Ian Sanders küf mantarlarının genetiği üzerinde çalışan ve tüm dünyayı doyurmak isteyen bilim insanlarından. Sanders’ı harekete geçiren şey hızla yaklaşan gıda krizi. Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) raporlarına göre 2014-2016 yıllarıarasındaküreselnüfusundokuzdabiri,yani795milyon insan yetersiz beslenmeye maruz kaldı. Günümüzde tüm dünya nüfusunu besleyebilecek kapasitede gıda üretimiyapabildiğimizhaldeheryılbunedenlekaybettiğimiz 5 milyon insanın 3,5 milyonu beş yaşın altındaki çocuklardan oluşuyor. Tüm nüfusa yetecek oranda gıda üretemezsekgelecektedurumçokdahakötüolacak.

BunabirçözümbulmakiçinçalışanSanders,araştırmalarını mikorizaya odaklanarak sürdürüyor. Mantarın genom dizilimi üzerinde yaptığı çalışmalarla genetik kodlarını deşifre etmeyi de başardı. Ama en büyük başarısı, bu mikroskobik canlıları kullanarak bitkilerin dahafazlaürünvermesinisağlayabiliyoroluşu.

FAO, 2030 yılında gıda ihtiyacının yüzde 35 oranındaartacağınıöngörüyor.Bunaiklimdeğişimininartan etkisini de ekleyen bilim insanları, gelecek yüzyıl boyunca her on yılda bir tarım arazilerinin yüzde 2’sini yitireceğimizi söylüyor. Artan sıcaklıklar ve uzun kuraklık dönemlerine ek olarak, aşırı yağışlar da tarım ürünlerinieskiyeoranladahazorlukoşullardayetiştirmemize neden oluyor. Bu soruna genetik mühendislikle çözüm sunmaya çalışan araştırmacıların önemli bir kısmı bugüne dek bitkilerin genlerine yoğunlaşarak hata yaptıklarını, bu sorunu çözecek genlerin toprakta yaşayan bakteri ve mantarlarda gizlendiğini dile getirmeye başladı.

Üzerinde çalıştığı mantarı güçlendirerek bitkilerle kurduğu ilişkiyi daha üst bir seviyeye taşımaya çalışan Sanders,bununiçinöncekendilaboratuvarındayetiştirdiği mikrobik örnekleri doğada test ediyor. Testlerini Kolombiya’nın tropikal bölgelerinde gerçekleştiren araştırmacı, tüm dünyada bir milyon insanı besleyen ve patatese benzeyen manyok bitkisinin köklerini büyütmek için mantarı kullanıyor.

TıpkıİnsanMikrobiyomuGibi

Faydalı mikroorganizmalar insanların bağırsaklarında da bulunsalar, toprakta da olsalar benzer şekilde çalışıyorlar. Bağırsaklarımızdaki faydalı bakteriler, nam-ı diğermikrobiyomnasılbesinleriparçalayarakbesleyici öğelerine erişmemize yardımcı oluyor ve bizleri zararlı istilacımikroplarınataklarınakarşıgüçlendiriyorsa,bitkilerinkideonlarıkoruyupgüçlendirmekte.Bumikropların hepsi birbirleriyle de iletişim ve etkileşim halinde. Üzerlerinde bulundukları bitkilere kimyasal mesajlar yolluyor,yakınlardakibaşkabirbitkininmikrobiksaldırıya uğradığına dair bilgi paylaşıyorlar. Dahası, mantar vebakterilerbiradımöteyegeçiptoprağıyapılandırarak güçlenmesinidesağlıyor.Tıpkıinsanmikrobiyomunun kendigenlerimizintoplamındançokdahafazlageniiçeriyor olması gibi, bitkilerin köklerindeki bulunan çeşitli mikroplarıngensayısıda kendilerininkindenfazla.Bitkiler için 450 milyon yıldır süregelen bu simbiyoz ilişki fotosentezyapabilensiyanobakterilerlebaşladı.Bubakterileri kloroplasta dönüştüren bitkiler böylece Güneş enerjisindenfaydalanmayıdabaşarmışoldular.

Bitkiler ve mikroorganizmalar arasındaki bu ilişkinin büyük bölümü, köklerini sarmalayan rizosfer adlı toprak katmanında gerçekleşiyor. Hatta rizosfer mikrobiyomunun, bitkinin kök sisteminin bir uzantısı gibi çalıştığı bile söylenebilir. Besinleri bitkilerin kullanabileceğişekildeparçalayıpbeslenmesinevesağlığını korumasına yardımcı oluyorlar. Bilim insanları, bitkilerin ürettiği karbonun yüzde 30’luk bölümünün, buradaki mikropları desteklemek için toprağa aktarıldığını keşfetti.

MikorizaMantarı

Bizim toprağın üstünde rastladığımız mantarlar aslında bazı mikroskobik mantarların spor üretmek için geliştirdiği bir çözüm. Mantar kolonileri, hifa (hyphae)adıverileninceiplikçiklerdenoluşur.Buhifalardanoluşanağbenzeriyapıyamiselyumdeniyor. Toprağın altında gizlenen dev miselyum ağı mantarın gövdesi niteliğinde. Son yıllarda yapılan araştırmalar, toprağın bazı bölgelerinde 2 ila 8 bin yıllık miselyum ağlarının bulunabildiğini gösterdi.

Gezegenimizdeki mantar çeşitliliği öyle fazla ki milyonlarca tür olabileceği tahmin ediliyor. Bunlardan henüz 100.000 kadarını tanımlamayı başarabildik. Bu mantarların 6.000’i bitki kökleriyle etkileşime geçebilen türler. Mikoriza da bunlardan biri. Bitkinin fotosentez yoluyla ürettiği şekerin yüzde 10-20’sini emerek, karşılığında bitkiye yaşamsal öneme sahip besinleri sunuyor ve kuraklığa karşı direnç kazanmasını sağlıyor. Ayrıca bitkilerin yeterli orandafosfor,azot,potasyumvedemirbulamamaları durumunda bazı özel asitler ve enzimler üreterek, bunların toprağa sıkı sıkıya tutunmasına sebep olan bağları kırıp bitkiye aktarılmasına yardımcı oluyor.

Mikoriza, tarımda kullanılan bitki türlerinin yüzde 90’ıyla simbiyoz ilişki kurabilen, yüz milyonlarca yıllık geçmişe sahip olduğu bilinen olağanüstü bir mantartürü.Bitkilerolmadanhayattakalamıyor.Amabitkilerinçoğudaonsuzyaşayamıyor.Yinedebitkilerve mikroorganizmalar arasındaki simbiyoz ilişkinin detaylarının önemli bir kısmı gizemini hala korumakta. Laboratuvarlardabunlarınsadeceyüzde1’likkısmını yetiştirebildiğimiz için geri kalanını yakından incelemeşansınasahipdeğiliz.Budaneticedetekbirinsanı

yakından gözlemleyip, milyonlarca insanın yaşadığı bir şehirde olup bitenleri tahmin etmeye benziyor. YinedeSandersgibibiliminsanlarısayesindebazılarının genetik analizlerini elde edip bir sınıflandırma yapmayı, buradan yola çıkarak daha iyi tahminler yürütebilmeyi başardık. Türe dair tüm detayları bilmiyorolsakbilehangigenlerinaktifolarakçalıştığını tahmin edebiliyoruz. Bu verilerden yola çıkan araştırmacılar, mikroplar ve bitkiler arasındaki ilişkiye dairbirtabloyaratmayıdabaşardı.Herbitkikendine özgü mikroplarını diğerleriyle de paylaşabildiği için örneğin aynı araziye ekilen fasulye, kabak ve mısır, bumikroppaylaşımısayesindedahazenginkoşullardayaşayıpdahagüçlüvedayanıklıoluyor.

Günümüz geleneksel tarımında bir bitkinin ihtiyaç duyduğu su, azot, fosfor, manganez gibi yaşamsal öğeler dışarıdan takviye edilerek sağlanmakta. Geçtiğimiz yüzyılda bu yaklaşımla ürün bolluğu yaratmayı başardık. Fakat aynı yöntem, azotlu yer altı suyunun da emilmesine sebep olduğu için nehir ve göllerdeki alglerin çoğalmasına sebep oldu. Araştırmalar, azotlu gübrelerin mikrobiyal yaşam çeşitliliğini de azaltabildiğini gösterdi. Tarım ilaçlarıysa bu mikrobik yaşama çok daha büyük bir darbe vurdu. Toprağı sürmek bile yerin altında barınan bu dev mantar ağlarına zarar verebiliyor.

TarımdaYeniBirDönem

Sanders’ın yaklaşık 30 yıldır devam eden incelemeleri,birekosistemdekimikorizamantarınınsayısıve çeşitliliği ne kadar fazlaysa, bitki çeşitliliğinin de o oranda arttığını gösterdi. Mantarın genetik yapısını incelediğindeysedahabüyükbirkeşifyaptı:Mantar, genetik malzemelerini değiş-tokuş edebiliyor. Bu mikrobik canlılar ürediklerinde yavruların her biri, bir diğerinden farklı olabilir. “Öyleyse bazıları diğerlerine oranla daha faydalı olmalı” diye düşünen araştırmacı,bufikrini,farklımantarlarıbirarayagetirip birbirleriyle gen alış-verişi yaparak üremelerini sağlayıp test etti. Ortaya çıkan genleri başkalaşmış mantarları, normal koşullarda mikorizayla ilişki kuruncayeterincebüyüyemeyennadirbitkilerdenbiri olan pirinçte denedi ve şaşırtıcı sonuçlar elde etti. Kullandığı mantar örneklerinden biri bitkinin diğer mikorizalı pirinçlere oranla 5 kat fazla büyümesini sağladı. Kolombiya’da yaptığı araştırmalarsa tropik ülkelerdeki bitkilerin toprağın asit oranı yüzünden elde etmekte zorlandıkları fosforu mikoriza sayesinde kolayca sağlayabildiklerini gösteriyor. Burada manyokbitkisiüzerindeyaptığıçalışmalarsırasında elindeki yeni mantarları da deneyen Sanders, mantarların kullanıldığı bitkilerde manyok köklerinin dahafazlabüyüdüğünüdetespitetti.

ABDTarımBakanlığımikrobiyologlarındanDavid Douds da araştırmalarını mikoriza üzerine yoğunlaştıran bilim insanlarından. Douds’un araştırmaları, mantarın pırasa, biber, patates, çilek ve domates gibi tarım ürünlerinde de işe yaradığını gösteriyor. Sanders ise Kolombiya’daki manyok üretimini üçe katlamayıbaşardıktansonraKolombiyalıaraştırmacı Alia Rodriguez ile ortaklaşa çalışarak, aynı bitkiyi Afrika’dadagüçlendirmeçalışmalarınabaşladı.

Ian Sanders

Newspapers in Turkish

Newspapers from Turkey

© PressReader. All rights reserved.