Bakteriler Yeryüzünde Azot (Nitrojen) Döngüsünü Gerçekleştirirler

Canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için oksijen ve karbondioksite ihtiyaç duydukları gibi büyüyebilmek için de azota (N2) ihtiyaç duyarlar. Azot, canlı vücudunda özellikle nükleik asitlerin, proteinlerin ve vitaminlerin yapısında %15 oranında bulunmaktadır. (1) Yani hayatın temel taşlarından birini teşkil eder. Atmosferin de yaklaşık %78'i azot gazından oluşur. Ancak canlılar havadaki bu azotu, ihtiyaçları olmasına rağmen olduğu gibi bünyelerine alamazlar. Bu gazın bir şekilde canlıların kullanabileceği hale dönüştürülmesi ve tükenmemesi için bir döngü şeklinde atmosfere geri dönmesi gerekmektedir. Bu gereksinim ise yine mikroskobik bakteriler tarafından karşılanır.

 

 
     

Azotu, yani nitrojeni, havadan ilk olarak alması gereken canlılar bitkilerdir. Bitkiler azotu gaz şeklinde kullanamazlar. Azot, nitrit bakterileri tarafından nitrite, nitrit ise nitrat bakterileri tarafından nitratlara dönüştürülerek bitkiler tarafından kullanılabilir hale getirilir. Peki bu döngü nasıl başlar?

Azot, çeşitli şekillerde yeryüzüne ulaşır. Atmosferdeki azot, şimşek ve yıldırım gibi olaylar sonucunda yeryüzüne yağmurlarla nitrik asit şeklinde döner. Nitrik asit toprakta bakteriler tarafından nitratlara dönüştürülür ve bitki bu besini topraktan alabilir.

Bir başka döngü şekli de havadaki azotun doğrudan toprağa alınmasıdır. Toprakta bulunan bazı bakterilerle bezelye ve fasulye gibi baklagillerin köklerinde bulunan bakteriler, havadaki azot gazını toprağın içine alırlar. Bu aşamada, üstün bir tasarımla karşı karşıya kalırız. Bütün organizmaların gelişiminde en önemli mineral azottur (nitrojen). Proteinler, nükleik asit ve diğer hücre organellerinin büyük bir kısmı bu maddeye muhtaçtır. Büyümek için azota ihtiyaç duyan bitkiler ve bu ihtiyacı karşılayan bakteriler arasında, dünyanın en faydalı ortaklıklarından biri kurulur. Bitkiler, köklerinden, bakterileri çekmek için özel besinler salgılar ve onları kendilerine yaklaştırırlar. Daha sonra bakteriler, köklerde ortaya çıkan özel açıklıklardan içeri girerek, bitki köküne yerleşir ve burada büyük miktarlarda çoğalarak kök düğümlerini oluştururlar. Bugün yediğimiz sebzelerin, bitkilerin, tahılların büyük bir kısmını ve ekolojik dengenin sağlanması için gerekli olan azot döngüsünü, bu ortaklığa borçluyuz.

Evrimcilerin basit olarak nitelendirdiği bakteriler azot döngüsünü gerçekleştirirken, fotosentezde olduğu gibi, canlı bir kimya laboratuvarı olarak çalışırlar ve kimya bilimine yakın olmayanlar için fazla anlam taşımayan karmaşık kimyasal reaksiyonları ilk yaratıldıkları günden itibaren hiç durmadan gerçekleştirirler. Aşağıda kimyasal terimlerle özetlenmiş olan azot sabitleme reaksiyonunu çözebilmek bile bilim adamları için büyük bir başarı olmuştur.

N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP = 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi

Ayrıca bu reaksiyonun gerçekleşebilmesi için, fotosentez, solunum veya fermantasyon gibi ikinci bir destek reaksiyonunun varlığı zorunludur. Çoğu insanın kafasını karıştıran bu formüller, bakteriler için sıradan, günlük bir çalışmadır. Elbette bu kimyasal işlemleri yapmak için, özel bir kimya eğitiminden geçmemişlerdir. Dünyaya gelen her yeni bakteri, ancak özel olarak tasarlanmış bir kimya laboratuvarına ve özel olarak eğitilmiş bir kimyacıya ait olabilecek malzeme ve bilgiyle donatılmış olarak görevine başlar. Ayrıca bu işlemler sadece bitki kökleriyle sınırlı değildir. Bu konuda da büyük bir çeşitlilik ve alternatif yapı mevcuttur. Azotobakteri, Beijerinckia, Klebsiella, siyanobakteri, Klostridium, Desulfovibrio, Mor sülfür bakteri, Mor sülfür olmayan bakteri, Yeşil sülfür bakteri, Rhizobium Frankia, Azospirillum ve daha birçoğu, çok ayrı yerlerde ve çok farklı yapılarda olmalarına rağmen, aynı reaksiyonu, aynı bilgi ve programla, mükemmel bir şekilde gerçekleştirirler. Ayrıca bu bakteriler, kendi içlerinde de, farklı sistemler ve reaksiyonlarla, hiç de basit olmayan yapılar sergilerler.

Örneğin bakterilerin bu reaksiyon sırasında kullandıkları, nitrojenaz enzim kompleksi, oksijene karşı aşırı duyarlıdır. Oksijene maruz kaldığında aktivitesi durur, bu yüzden proteinlerin demir bileşikleriyle reaksiyona girer. Aslında oksijensiz olarak yaşayabilen (anaerobik) bakteriler için bir sorun yoktur, ama aynı zamanda fotosentez yaparak, oksijen üreten siyanobakteri gibi bakteriler ve toprakta serbest şekilde yaşayan Azotobakteri gibi bakteriler için bu büyük bir sorun içerir. Ancak bu bakteriler, bu soruna karşı, çeşitli mekanizmalarla donatılmışlardır. Örneğin Azotobakteri türleri, bütün organizmalar içinde bilinen en yüksek solunum oranına sahip metabolizmalarıyla, hücrelerinde çok düşük seviyede oksijen tutarak, enzimi korumaya alırlar. Ayrıca Azotobakteri türleri, çok yüksek miktarda hücre dışı polisakkarit (çoklu şekerden oluşan ve daha çok nişasta gibi bileşikler ve hücre duvarı oluşturmakta kullanılan kimyasal bir birleşik) üretirler. Bu bileşiklerin oluşturduğu yapışkan sıvının içinde su muhafaza eden bakteriler, hücre içinde oksijen yayılma oranını sınırlandırırlar. Bitki köklerinde azot sabitleyen Rhizobium gibi bakteriler ise, kök düğümlerinde leghaemoglobin gibi oksijen tüketen moleküllere sahiptirler. Leghaemoglobin, memelilerdeki hemoglobin ile aynı görevi görmekte ve düğüm dokularının oksijen sağlamasını düzenlemektedir. Burada ilginç olan, leghaemoglobin'in, sadece kök düğümlerinde bulunması ve sadece bitki-bakteri ortaklığı kurulduğu zaman üretilmesidir. Tek başına yaşayan bakteriler veya bakterisiz yaşayan bitkiler bu maddeyi üretmezler. (2)

Azot döngüsünü sağlamakla görevli olan nitrojenaz enzimi, oksijene maruz kaldığında parçalanır. O halde, oksijenin bu enzime ulaşmasını engelleyen sistemler ve bunları üreten organizmalar, bu enzimle aynı anda ortaya çıkmış olmalıdırlar. Aksi halde nitrojenaz enzimi oluştuğu an, oksjien tarafından parçalanacaktır. Evrim teorisi ise bunu kabul edemez, çünkü evrime göre organizmalar ancak kademeli mutasyonlarla oluşabilirler. Yani bu teoriye göre ya nitrojenaz enzimi ya da oksijen tüketen sistemler önce oluşmuştur. Bu sıralama ise hiçbir sistemin oluşmasına izin vermeyen bir mantıksızlık içermektedir. Ortada nitrojenaz enzimi yokken, oksijeni kontrol eden sistemin hiçbir anlamı yoktur.

Sonuç olarak, bu bakterilerin ölümü ve parçalanması ile amonyak açığa çıkar. Aynı zamanda hayvan ve bitki kalıntılarındaki proteinler de saprofit bakteriler tarafından ayrıştırılarak amonyağa dönüştürülür. Toprak içinde bu şekilde oluşan amonyak, aynı şekilde nitrit bakterileri tarafından nitrite, nitrit de nitrat bakterileri tarafından nitrata dönüştürülmektedir. Bu olaya nitrifikasyon denir ve böylece azot döngüsü tamamlanmış olur. (3) Nitrat, artık azotun bitkilerin alabileceği şeklidir. Bitkilere ulaşan bu azot, bitkileri besin olarak kullanan insanlara ve hayvanlara da ulaşmaktadır. Dolayısıyla tüm canlılığın ihtiyacı bu yolla karşılanmış olur.

Nitrojen kullanarak, suni yoldan gübre elde etmek, en büyük sanayi dallarından birini ortaya çıkartmıştır. Bu tehlikeli ve karmaşık işlem sırasında yanıcı hidrojen, çok yüksek basınçla ısıtılır. Kimya fabrikaları bu masraflı ve tehlikeli işe büyük bir emek harcarken, bakteriler, aynı işlemi oda sıcaklığında ve normal basınçla hiç masrafsız olarak yapmaktadırlar. Son zamanlarda bazı araştırmacılar, bakterilerin bu büyük becerilerinin sırrını kısmen de olsa çözdüklerini düşünmektedirler.

 


  Bakteriler sayesinde bitkilere ulaşan azot,
bitkileri besin olarak kullanan insanlara ve
hayvanlara da ulaşmaktadır. Dolayısıyla,
canlılığın bu en temel ihtiyaçlarından biri,
bakterilerin bu önemli işlevi sayesinde sağlanmaktadır.
 

Diğer bir grup bilim adamı da, geleceğin temiz ve ucuz yakıtı olacak olan hidrojenin üretimi için bakterileri örnek almaktadırlar. 8 Ekim 2001 tarihinde Nature dergisinde çıkan bir makaleye göre, bilim adamları ucuz asitleri hidrojene çeviren bakteri enzimlerini taklit ederek büyük bir kaynak oluşturmayı düşünmektedirler. Diğer yakıtların aksine hidrojen, çevreye zarar vermemektedir. İllinois Üniversitesi'ne bağlı araştırma ekibinden Thomas Rauchfuss ve arkadaşları bakterilerin bu gizli formüllerini kopya edip kullanabileceklerini düşünmektedirler. (4)



 

Bu bakteriler, asitlerden hidrojen üretebilen, hidrojenaz adlı enzimlere sahiptirler. Bilim adamları bu mükemmel mekanizmayı taklit edebilecek sistemler üretmek için yoğun çabalar yürütmektedirler. Aynı şekilde, bakterilerin fotosentez işlemini taklit etmek için yıllardır uğraşan bilim adamları da, henüz bir başarı elde edememişlerdir. Evrimcilerin ilkel olarak gördükleri bakteriler, günümüz teknolojisinin bütün imkanlarına rağmen taklit edilemeyen kompleks sistemleriyle, dünyadaki yaşamın geleceğini garanti altına alacak sırlara milyarlarca yıldır sahiptirler. Bunun nedeni üstün bir aklın sahibi olan Allah'ın kusursuz eserleri olmalarıdır. Allah, hayranlık uyandırıcı sanatını insanların görebilmeleri, görüp üzerinde düşünebilmeleri için böyle ihtişamlı şekilde sergilemektedir.

 

Bakterilerin gerçekleştirdiği bütün bu azot döngüsünün temelinde şu gerçek vardır: Bitkilerin ve dolayısıyla yeryüzünde yaşayan diğer canlıların varlıklarını sürdürebilmeleri için yaşamlarında kimyasal dönüşüm gerçekleştirecek bakterilerin olması gerekmektedir. Eğer topraktan kaybedilen nitrojen hemen yerine konulmazsa, hayat kısa bir süre sonra sona erecektir. Bakterilerin gerçekleştirdiği bu işlem ile her yıl toprağa 50 ton nitrojen eklenmektedir. (5) Tüm organizmalar enerji elde edebilmek için dolaylı veya dolaysız fotosenteze bağımlı olduklarından, fotosentez işleminin gerçekleşmesi için gereken en temel unsura, yani nitrojene de muhtaçtırlar.

Bu örnekler bize açık bir mesaj vermektedir. İnsanların ve diğer canlıların beslenmesi için nitrojenin belirli bir forma dönüşmesi gerekmektedir. Bu dönüşüm bütün dünyayı kaplayacak bir yaygınlıkta ve sistemin riske girmesini önleyecek kadar çok çeşitlilikte olmalıdır. Bu çeşitlilik için de aynı sistem farklı tasarımlarla desteklenmelidir. Bu ihtiyaçlar, doğada gördüğümüz sistemle karşılaştırıldığında, karşımıza, kör tesadüflerle oluşmuş, kusurlu bir yapı değil, tüm ayrıntılarına kadar hassas bir şekilde tasarlanmış ve yaratılmış, amaçlı bir sistem çıkar. Bu sistemde, ana rolü üstlenmiş olan bakteriler ise, tesadüfü bir evrimin sonucu ortaya çıkmış ilkel formlar değil, bu işe en uygun şekilde özel olarak yaratılmış canlı makinelerdir.

Bu aşamada, evrimciler, köhnemiş ideolojilerin etkisi altında hayali senaryolar kurgulamak yerine, bu tür kompleks tasarımların ve çeşitliliğin, bir anda ve son derece gelişmiş bilgi donanımıyla, nasıl ortaya çıktığına dair bilimsel cevaplar vermelidirler. Ancak böyle bir cevabı hiçbir zaman verememişlerdir. Buna rağmen iddialarını sürdürmeleri ise son derece şaşırtıcıdır. Allah bu tür insanlar için Kuran'da şöyle bildirmektedir:

Şimdi onlara sor: Yaratılış bakımından onlar mı daha zorlu, yoksa Bizim yarattıklarımız mı? Doğrusu Biz onları, cıvık-yapışkan bir çamurdan yarattık. Hayır, sen (bu muhteşem yaratışa ve onların inkarına) şaşırdın kaldın; onlar ise alay edip duruyorlar.
(Saffat Suresi, 11-12)

 

NOTLAR

1- Selçuk Alsan, Dünyada Ne Kadar Mikrop Var?, Bilim ve Teknik , Temmuz 1999, sf. 90
2- http://helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/nitrogen.htm, http://www.ultranet.com/~jkimball/BiologyPages/N/NitrogenFixation.html
3- M.J. Pelczar, E.C.S.Chan, N.R.Krieg, Microbiology Concepts and Applications , McGraw-Hill, ABD, 1993, sf.790 4- Philip Bal, Bugs Offer Power Tips, Nature , 8 Ekim 2001
5- H.Curtis, N.S.Barnes, Invitation to Biology , Worth Publishers, New York , 1985, sf. 354

 

 

 


Ana Sayfa
Mikro Dünyalar

 

www.bilgilerdunyasi.net © 2004