Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Bu bulgular, topraktaki karbonun iklim değişikliğini nasıl etkileyeceğine dair tahminlerin geliştirilmesinde faydalı olabilmektedir.

Toprak mikropları bitki maddesini yediğinde sindirilen yiyecek iki yoldan birini izlemektedir. Mikrop ya aldığı besini kendi bedenini inşa etmek için kullanır ya da yediği besini karbondioksit (CO2) olarak atmosfere vermektedir. Şimdi, Northwestern Üniversitesi liderliğindeki bir araştırma ekibi, ilk kez, bitki atığı karışımının bakterilerin metabolizması boyunca atmosferik CO2'ye katkıda bulunmak için hareket ettiği yolları izlemiştir. Araştırmacılar, mikropların, bitkilerin hücre duvarlarına hem yapı hem de destek sağlayan selüloz karbonlara (glikoz şeker birimleri) kıyasla lignin karbonlarından (şeker olmayan aromatik birimler) üç kat daha fazla CO2 soluduğunu keşfetmiştir. Bu bulgular, mikropların toprak karbon döngüsündeki rolüne ilişkin anlayışımızı geliştirmeye yardımcı oluyor ve bunun iklim değişikliğini nasıl etkileyeceğine ilişkin tahminleri iyileştirebilmektedir.

Çalışmayı yöneten Northwestern Üniversitesi'nden Ludmilla Aristilde, ‘Toprakta depolanan karbon havuzu, atmosferdeki miktarın yaklaşık 10 katıdır. Bu rezervuarın başına gelenlerin gezegen üzerinde çok büyük bir etkisi olacaktır. Mikroplar bu karbonun kilidini açıp onu atmosferik CO2'ye dönüştürebildiğinden, bitki atıklarını nasıl metabolize ettiklerini anlamak konusunda büyük bir ilgi vardır. Sıcaklıklar arttıkça toprakta farklı türde daha fazla organik madde mevcut hale gelecektir. Bu, mikrobiyal faaliyetlerden yayılan CO2 miktarını etkileyecektir.’ diyerek açıklamıştır.

Yeni çalışma, Aristilde'nin laboratuvarında toprağın karbonu nasıl depoladığını veya serbest bıraktığını anlamak için devam eden çalışmalara dayanmaktadır. Her ne kadar önceki araştırmacılar tipik olarak bitki maddesindeki parçalanmış bileşiklerin bakteriler boyunca ayrı ayrı nasıl hareket ettiğini izlemiş olsa da, Aristilde'nin ekibi bunun yerine bakterilerin doğal ortamda nelere maruz kaldığını temsil etmek için bu bileşiklerin bir karışımını kullanmıştır. Daha sonra araştırmacılar, farklı bitki türevlerinin bir bakterinin metabolizmasında nasıl hareket ettiğini izlemek için bireysel karbon atomlarını izotop etiketleriyle etiketlemişlerdir.

Aristilde, ‘İzotop etiketlemesi, hücre içindeki her bileşik türüne özgü karbon atomlarını izlememize olanak sağladı. Karbon yollarını takip ederek metabolizmadaki yollarını yakalamayı başardık. Bu önemli çünkü karbondioksit üretimi açısından tüm yollar eşit şekilde yaratılmıyor.’ diyerek açıklamıştır. Örneğin selülozdaki şeker karbonları glikolitik ve pentoz-fosfat yollarından geçmektedir. Bu yollar, mikrobun kendi biyokütlesini oluşturan DNA ve proteinleri oluşturmak için sindirilmiş maddeyi karbonlara dönüştüren metabolik reaksiyonlara yol açmaktadır. Ancak ligninden gelen aromatik, şekersiz karbonlar, trikarboksilik asit döngüsü boyunca farklı bir yol izlemiştir. Ludmilla, ‘Trikarboksilik asit döngüsü tüm yaşam formlarında mevcuttur. Bitkiler, mikroplar, hayvan ve insanlarda vardır. Bu döngü aynı zamanda proteinlerin öncüllerini de üretirken, CO2 üreten çeşitli reaksiyonları da içerir. Metabolizma yoluyla solunan CO2'nin çoğu bu yoldan geliyor.’ ekleyerek açıklama yapmıştır.

Metabolizmanın yollarını takip eden Aristilde ve ekibi, farklı bitki maddesi türlerinden üretilen CO2 miktarını belirlemek için kantitatif analiz gerçekleştirmiştir. Bitkisel madde karışımını tüketen mikroplar, selülozdan türetilen karbonlara kıyasla ligninden türetilen karbonlardan üç kat daha fazla CO2 solumuşlardır. Aristilde, ‘Mikroplar bu karbonları aynı anda tüketse de, her karbon türünden üretilen CO2 miktarı orantısızdır. Bunun nedeni karbonun iki farklı metabolik yolla işlenmesidir.’ diyerek açıklamıştır.

İlk deneylerde Aristilde ve ekibi, çok yönlü metabolizmaya sahip yaygın bir toprak bakterisi olan Pseudomonas putida'yı kullanmıştır. Bulgularının diğer bakterilere uygulanıp uygulanamayacağını merak eden araştırmacılar, bilimsel literatürdeki önceki deneylerden elde edilen verileri incelemiştir. Bitkisel madde, metabolizma ve CO2 arasında keşfettikleri ilişkinin aynısını diğer toprak bakterilerinde de bulmuşlardır. Aristilde, ‘Toprak mikroplarının erişebildiği farklı karbon yapılarının nasıl işlendiğine dair düşünmek için yeni bir metabolizma rehberliğinde bakış açısı öneriyoruz. Bu, değişen bir iklimle toprak karbon döngüsünde ne olacağını tahmin etmemize yardımcı olmakta önemli olacaktır.’ diyerek açıklama yapmıştır.

Yazar: Bassma BOUANANI

Kaynakça:https://www.lab-worldwide.com/soil-microbes-respire-more-co2-after-consuming-non-sugar-aromatic-units-a-044db1810afef1ce664e37268fa742b2/