Uranyum Soluyan Bakteri: Kirlenmiş Yer Altı Sularına Doğal Bir Çözüm
Rutgers Üniversitesi'nden bir grup bilim insanı, ABD Enerji Bakanlığı araştırmacılarıyla birlikte yürüttükleri bir çalışmada, Denver'ın yaklaşık 300 kilometre batısındaki Rifle, Colorado'da bulunan eski bir uranyum cevheri işleme tesisinin toprağında, uranyumu soluyabilen yeni bir bakteri türü keşfetti. Soğuk Savaş döneminde nükleer silah üretiminin doruk noktasına ulaştığı yıllardan kalma Colorado'daki dokuz cevher işleme merkezinden birinde yer alan bu bölge, günümüzde hâlâ radyoaktif kalıntılar barındırmaktadır (Rutgers University; IFLScience).
ABD Enerji Bakanlığı'nın bir programının parçası olan bu araştırma, yıllar önce toprağa sızarak günümüzde bölgedeki yer altı sularını tehlikeli hale getiren uranyumun, mikroorganizmalar tarafından hareketsiz hale getirilip getirilemeyeceğini incelemeyi amaçlıyordu (Rutgers University).
Araştırma ekibinin bulguları, 13 Nisan 2015 tarihinde PLOS ONE dergisinde yayımlandı ve bu, bilim insanlarının betaproteobacteria adı verilen yaygın bir bakteri sınıfına ait bir türün uranyum soluyabildiğini gözlemlediği ilk kayıt oldu (Rutgers University; ScienceDaily). Bu bakteri türü, yaşam enerjisi üretmek için gerekli kimyasal reaksiyonları gerçekleştirirken hem oksijeni hem de uranyumu "solunum" kaynağı olarak kullanabilme özelliğine sahip (Rutgers University; Geology Page).
Araştırmayı yürüten ekibin başında bulunan ve Rutgers Çevre ve Biyoloji Bilimleri Fakültesi'nde deniz ve kıyı bilimleri profesörü olan Lee Kerkhof, yeni keşfedilen bakterinin sudaki uranyum bileşikleriyle etkileşime girdikten sonra uranyumun hareketsiz hale geldiğini belirtiyor. Bu sayede uranyum artık yer altı sularında çözünmüş halde bulunmayarak, yüzeye çıkarılan içme suyunu kirletme özelliğini kaybediyor (Rutgers University; Geology Page).
Mikrobiyal dünyada uranyum solumak oldukça nadir görülen bir özelliktir. Uranyum soluyabilen bakterilerin çoğu genellikle oksijen soluyamaz, ancak çoğunlukla katı demir formları gibi metal bileşiklerini soluyabilirler. Bilim insanları daha önce, demir bileşiklerini soluyabilen bakteriler aktif olduğunda yer altı sularındaki uranyum konsantrasyonunda bir düşüş gözlemlemişti; bu yeni çalışma ise söz konusu bakterilerin uranyumu doğrudan solunum kaynağı olarak kullandığını doğrudan kanıtlayan ilk çalışma oldu (Rutgers University; phys.org).
Bakterinin uranyum üzerinde gerçekleştirdiği kimyasal reaksiyon, bilim dünyasında indirgeme (elektron alışverişi) olarak bilinen yaygın bir süreçtir. Kerkhof'un açıklamasına göre bakterilerin uranyum nanopartikülleri oluşturduğu düşünülmekle birlikte, bu indirgenmiş uranyumun yer altında zaman içinde tam olarak nasıl davrandığı ve mineralojik yapısı hâlâ tam anlamıyla çözülememiş, devam eden araştırmaların konusunu oluşturuyor (Rutgers University; phys.org).
Rutgers ekibi, Rifle bölgesinden alınan örneklerdeki uranyumun hem insanlar hem de mikroorganizmalar için toksik olabileceğini fark ederek, bu özel bakteriyi laboratuvar ortamında izole etmeyi başardı. Bunun için uranyumun hareketsiz hale geldiği örneklere, azar azar ve doğru oranlarda çözünmüş uranyum konsantrasyonu ekleyerek bakteriyel aktivite belirtilerini gözlemlediler. Doğru konsantrasyon oranını bulduklarında, bu alışılmadık bakteri türünü izole etme fırsatını yakaladılar (Rutgers University; Geology Page).
Bu türün tam olarak nasıl evrimleştiği sorusuna Kerkhof şu anda kesin bir cevap veremediklerini belirtiyor; ancak bakterilerin birbirlerine genetik materyal aktarabildiğini vurguluyor. Tıpkı bazı bakterilerin antibiyotiklere ya da ağır metal toksisitesine karşı direnç kazanabilmesi gibi, bu bakterinin de uranyum toksisitesini etkisiz hale getirmesini, hatta uranyumla beslenerek büyümesini sağlayan genetik bir unsur edinmiş olabileceğini söylüyor. Araştırma ekibi, gelecekteki genetik çalışmalara temel oluşturması amacıyla bakterinin tüm genom dizilimini tamamlamış durumda; bu sayede hangi genetik unsurun bakteriye bu benzersiz yeteneği kazandırdığını bulmayı umuyorlar (Rutgers University).
Kerkhof, bu bakterilerin Rifle'daki yer altı suyu kirliliği sorununu hafifletmedeki potansiyeline büyük bir güven duyduğunu ifade ediyor. Başlangıçta bilim insanları, çözünmüş uranyum içeren yer altı sularının doğrudan Colorado Nehri'ne akarak zamanla güvenli seviyelere kadar seyrelmesini bekliyordu; ancak bu beklenen şekilde gerçekleşmedi. Mevcut diğer temizleme yöntemleri arasında kirlenmiş toprağı kazıp çıkarmak ya da güçlü kimyasallar kullanmak yer alsa da, bu yöntemler ya oldukça masraflı ya da çevreye zarar verici nitelikte (Rutgers University; Geology Page).
Kerkhof'a göre, radyoaktif maddelerin görece seyreltik ama yine de tehlikeli kabul edilen seviyelerde bulunduğu bu tür durumlarda, kirliliği temizlemenin en uygun yolu biyolojinin kendisinden geçiyor. Bu bakteriyel yaklaşımın başarılı olması durumunda, yöntemin uranyumun nükleer silah ya da elektrik santrali yakıtı üretimi amacıyla işlendiği diğer bölgelerde de uygulanabileceği düşünülüyor. Şu an için bu tür kirlenme sorunları çok yaygın olmasa da, Kerkhof'a göre kirlenme riski taşıyan pek çok su kaynağı bulunuyor; üstelik sorun, yalnızca uranyum cevherinin doğrudan işlendiği bölgelerle sınırlı kalmayıp daha geniş alanlara da yayılabiliyor.
Kerkhof, özellikle Orta Doğu gibi savaşların yaşandığı bölgelerde yer altı sularının yüksek düzeyde uranyum içerme riskiyle karşı karşıya olabileceğine dikkat çekiyor; çünkü zırh delici mühimmatların büyük bir kısmında seyreltilmiş uranyum kullanılmaktadır. Bu nedenle, Rifle'da geliştirilmekte olan bu biyolojik temizleme yönteminin, gelecekte benzer kirlilik sorunlarıyla karşı karşıya kalan başka bölgeler için de umut verici bir çözüm sunabileceği değerlendiriliyor.
ABD Enerji Bakanlığı'nın bir programının parçası olan bu araştırma, yıllar önce toprağa sızarak günümüzde bölgedeki yer altı sularını tehlikeli hale getiren uranyumun, mikroorganizmalar tarafından hareketsiz hale getirilip getirilemeyeceğini incelemeyi amaçlıyordu (Rutgers University).
Araştırma ekibinin bulguları, 13 Nisan 2015 tarihinde PLOS ONE dergisinde yayımlandı ve bu, bilim insanlarının betaproteobacteria adı verilen yaygın bir bakteri sınıfına ait bir türün uranyum soluyabildiğini gözlemlediği ilk kayıt oldu (Rutgers University; ScienceDaily). Bu bakteri türü, yaşam enerjisi üretmek için gerekli kimyasal reaksiyonları gerçekleştirirken hem oksijeni hem de uranyumu "solunum" kaynağı olarak kullanabilme özelliğine sahip (Rutgers University; Geology Page).
Araştırmayı yürüten ekibin başında bulunan ve Rutgers Çevre ve Biyoloji Bilimleri Fakültesi'nde deniz ve kıyı bilimleri profesörü olan Lee Kerkhof, yeni keşfedilen bakterinin sudaki uranyum bileşikleriyle etkileşime girdikten sonra uranyumun hareketsiz hale geldiğini belirtiyor. Bu sayede uranyum artık yer altı sularında çözünmüş halde bulunmayarak, yüzeye çıkarılan içme suyunu kirletme özelliğini kaybediyor (Rutgers University; Geology Page).
Mikrobiyal dünyada uranyum solumak oldukça nadir görülen bir özelliktir. Uranyum soluyabilen bakterilerin çoğu genellikle oksijen soluyamaz, ancak çoğunlukla katı demir formları gibi metal bileşiklerini soluyabilirler. Bilim insanları daha önce, demir bileşiklerini soluyabilen bakteriler aktif olduğunda yer altı sularındaki uranyum konsantrasyonunda bir düşüş gözlemlemişti; bu yeni çalışma ise söz konusu bakterilerin uranyumu doğrudan solunum kaynağı olarak kullandığını doğrudan kanıtlayan ilk çalışma oldu (Rutgers University; phys.org).
Bakterinin uranyum üzerinde gerçekleştirdiği kimyasal reaksiyon, bilim dünyasında indirgeme (elektron alışverişi) olarak bilinen yaygın bir süreçtir. Kerkhof'un açıklamasına göre bakterilerin uranyum nanopartikülleri oluşturduğu düşünülmekle birlikte, bu indirgenmiş uranyumun yer altında zaman içinde tam olarak nasıl davrandığı ve mineralojik yapısı hâlâ tam anlamıyla çözülememiş, devam eden araştırmaların konusunu oluşturuyor (Rutgers University; phys.org).
Rutgers ekibi, Rifle bölgesinden alınan örneklerdeki uranyumun hem insanlar hem de mikroorganizmalar için toksik olabileceğini fark ederek, bu özel bakteriyi laboratuvar ortamında izole etmeyi başardı. Bunun için uranyumun hareketsiz hale geldiği örneklere, azar azar ve doğru oranlarda çözünmüş uranyum konsantrasyonu ekleyerek bakteriyel aktivite belirtilerini gözlemlediler. Doğru konsantrasyon oranını bulduklarında, bu alışılmadık bakteri türünü izole etme fırsatını yakaladılar (Rutgers University; Geology Page).
Bu türün tam olarak nasıl evrimleştiği sorusuna Kerkhof şu anda kesin bir cevap veremediklerini belirtiyor; ancak bakterilerin birbirlerine genetik materyal aktarabildiğini vurguluyor. Tıpkı bazı bakterilerin antibiyotiklere ya da ağır metal toksisitesine karşı direnç kazanabilmesi gibi, bu bakterinin de uranyum toksisitesini etkisiz hale getirmesini, hatta uranyumla beslenerek büyümesini sağlayan genetik bir unsur edinmiş olabileceğini söylüyor. Araştırma ekibi, gelecekteki genetik çalışmalara temel oluşturması amacıyla bakterinin tüm genom dizilimini tamamlamış durumda; bu sayede hangi genetik unsurun bakteriye bu benzersiz yeteneği kazandırdığını bulmayı umuyorlar (Rutgers University).
Kerkhof, bu bakterilerin Rifle'daki yer altı suyu kirliliği sorununu hafifletmedeki potansiyeline büyük bir güven duyduğunu ifade ediyor. Başlangıçta bilim insanları, çözünmüş uranyum içeren yer altı sularının doğrudan Colorado Nehri'ne akarak zamanla güvenli seviyelere kadar seyrelmesini bekliyordu; ancak bu beklenen şekilde gerçekleşmedi. Mevcut diğer temizleme yöntemleri arasında kirlenmiş toprağı kazıp çıkarmak ya da güçlü kimyasallar kullanmak yer alsa da, bu yöntemler ya oldukça masraflı ya da çevreye zarar verici nitelikte (Rutgers University; Geology Page).
Kerkhof'a göre, radyoaktif maddelerin görece seyreltik ama yine de tehlikeli kabul edilen seviyelerde bulunduğu bu tür durumlarda, kirliliği temizlemenin en uygun yolu biyolojinin kendisinden geçiyor. Bu bakteriyel yaklaşımın başarılı olması durumunda, yöntemin uranyumun nükleer silah ya da elektrik santrali yakıtı üretimi amacıyla işlendiği diğer bölgelerde de uygulanabileceği düşünülüyor. Şu an için bu tür kirlenme sorunları çok yaygın olmasa da, Kerkhof'a göre kirlenme riski taşıyan pek çok su kaynağı bulunuyor; üstelik sorun, yalnızca uranyum cevherinin doğrudan işlendiği bölgelerle sınırlı kalmayıp daha geniş alanlara da yayılabiliyor.
Kerkhof, özellikle Orta Doğu gibi savaşların yaşandığı bölgelerde yer altı sularının yüksek düzeyde uranyum içerme riskiyle karşı karşıya olabileceğine dikkat çekiyor; çünkü zırh delici mühimmatların büyük bir kısmında seyreltilmiş uranyum kullanılmaktadır. Bu nedenle, Rifle'da geliştirilmekte olan bu biyolojik temizleme yönteminin, gelecekte benzer kirlilik sorunlarıyla karşı karşıya kalan başka bölgeler için de umut verici bir çözüm sunabileceği değerlendiriliyor.
Diğer Yazılar