Lusiferin --- Işık Üreten Protein ----

Pekçok insanın yaz gecelerinde hemen her yerde görebileceği ateş böcekleri dikkat çekici bir ışık yayarlar. Hiçbir elektrik kaynağı kullanmayan bir böcek bu kadar güçlü, bu kadar parlak ışığı nasıl üretiyor olabilir? Üstelik elektrik ampulleri gibi ısı da yaymıyor. Hem de ışığını bir ömür boyunca yayabiliyor. Son derece kullanışlı olan kaynak, böceğin bünyesinde büyük bir yer de kaplamıyor. Şüphesiz bunun tersi olsaydı, ışık yaymak bir ateş böceği için ciddi bir problem olabilirdi.

Sanılanın aksine ışık üretmek sadece ateş böceklerine özgü değil. Birçok canlı bilim adamlarında hayranlık uyandıran bir ışık teknolojisine sahiptir. Örneğin ateş tilkisi adıyla bilinen bir mantar, toprak üzerinde yaşayan bazı kurtçuklar, salyangozlar ve birçok kınkanatlı ışık teknolojisini kullanır. Işık teknolojisinin en çarpıcı örneklerine okyanuslarda rastlamak mümkündür. Deniz anaları, deniz kestaneleri, balıklar ve bazı kabukluların kullandıkları ışık teknolojisi bilim adamlarında hayranlık uyandıracak kadar mükemmeldir. Tüm bu canlıların ışık yaymak için faydalandıkları teknik birbirlerine benzese de tamamen aynı değildir.

Ateş Böcekleri ve Işık Teknolojisi Ateş böceklerinin ışığı, karınlarında bulunan fotosit adlı özel hücrelerde oluşan kimyasal olaylar sonucunda ortaya çıkar. Işık hücresi anlamına gelen fotosit bünyesinde iki ayrı kimyasal madde barındırır (lusiferin ve lüsiferaz). Işık hücresine oksijen gönderildiğinde bu iki kimyasal magnezyum ve ATP adlı iki yeni kimyasal ile birleşir (ATP bütün canlıların hücrelerinde enerji olarak kullandıkları bir bileşimdir). Bu bileşim çok yüksek enerjili bir maddeye dönüşür. Bir müddet sonra enerjisini kaybederek normal hale döner. Bu arada kaybolan enerji de ışık olarak açığa çıkar. Bu olayda oksijen tıpkı musluktaki suyun akışını belirleyen vana gibi görev görür. Böcek soluk aldıkça ışık yayabilir.


Ateş böceğindeki ışık yayma sistemi bu kısa anlatım nedeniyle ilk anda basit görünebilir. Ancak gerçekte bu sistem oldukça karmaşık ve aşama aşama gerçekleşen bir işlemler dizisinin sonucunda iş görür. Nitekim ateş böceğinin nasıl ışık yaydığı, ancak 1980 lerde Bob Hillingsworth adlı bilim adamının çalışmaları sonucunda anlaşılabilmiştir. Bu, bizim kullandığımız ışık üreten sistemlere oranla o kadar başarılıdır ki, bilim adamları hemen bu sistemi taklit etmek için çalışmaya başlamışlardır. Örneğin ortadan kırıldığında ışık yayan çubuklar ateş böcekleri taklit edilerek yapılmıştır. Birçok biyokimya uzmanı ve doktor da daha sağlıklı tahliller yapmak için lusiferinin ışık yaymadaki özelliğinden yararlanmaktadırlar. Elektrik üretme işi tamamen özel bir eğitim ve uzmanlık gerektirir. Elektrik üretmek için kullandığınız kaynak ister bir pil, isterse bir elektrik santrali olsun bu konuda belli bir bilgi birikiminin olması gereklidir. Oysa biz burada bir elektrik mühendisinden değil bir böcekten bahsediyoruz.

Biyokimyasal yöntemlerle ışık elde etmek uzun ve karmaşık işlemler zincirinden oluşur.İşlemlerin hepsinin belli bir sırada arka arkaya, tam olarak gerçekleşmesi şarttır. Bu durum biyokimya konusuna tamamen hakim olan kesin bir planlama ve şuuru gerekli kılmaktadır. Peki acaba ateş böcekleri neden ışık yayarlar hiç düşündünüz mü? Havada uçuşan ateş böcekleri erkektir. Dişiler çalılıklarda oturur ve çiftleşmek için yerlerini ve isteklerini ışık yayarak belirtirler. Yani ateş böcekleri ışığı önlerini görmekten çok birbirleriyle haberleşmek için kullanırlar. Işıklarını belirli aralıklarla yakıp söndürerek hemcinslerini bir tehlikeye karşı uyarabilir ya da yardıma çağırabilirler. Mesela Kuzey Amerika da yaşayan piraldae ateş böceğinin erkeği uçarken her 5 saniyede bir ışıldar. Dişi ise yerde kalır ve erkeğin her ışıldamasına 2 saniye sonra ışıldayarak olumlu cevap verir. Ateş böceklerinin bazıları ışığı avlanmak için kullanır. Bunlar genellikle dişidir. Işığını yakıp söndürerek diğer ateş böceklerini yanına çağırır. Ateş böceği bu daveti kabul edip gelenleri yiyerek beslenir. Ancak burada ilginç olan 170 den fazla ateş böceği türünün olması ve her türün farklı bir dil kullanmasıdır. Türlerin ışık yakıp söndürme aralıkları ve ışığı yanık tutma müddetleri birbirlerinden farklıdır. Ateş böceği avlanmak için başka bir türün haberleşme dilini kullanır.. Ateş böcekleri aralarında nasıl bir dil oluşturmuşlardır? Her tür kendine özgü dili nasıl geliştirmiştir, dahası bir tür diğer türün dilini nasıl bilebilmektedir? Ayrıca bu dili kompleks bir tuzağın parçası olarak nasıl kullanabilmektedir?

Bunlar deneyim ya da tesadüflerle açıklanamayacak kadar bilinçli hareketlerdir. Böyle bir bilinci beyin gibi bir organdan bile yoksun bir böcekten beklemek kuşkusuz büyük bir yanılgı olacaktır. Işığın bu böcekler için başka bir faydası daha vardır. Işığın sağladığı parlak renk böceğin acı bir tadının hatta zehirli olduğunun habercisidir. Bu nedenle birçok avcı böcek, sürüngen ve kuş, ateş böceklerine ilişmezler. Kısacası ateş böcekleri ikaz ışıklarına sahiptir. Ancak bazı hayvanlar yine de ateş böceklerini yerler. Onların saldırı tekniği en az ateş böceğinin ışığı kadar ilginçtir. Bu avcılar ateş böceklerini yakaladıklarında kafalarından yemeye başlayarak midelerine kadar ilerlerler. Mide kısmına geldiklerinde de böceği yemez bırakırlar. Böylece kendilerini, ışık yaymada kullanılan acı, zehirli kimyasallardan korurlar. Ancak bu tekniği kullanan canlı sayısı azdır ve ateş böceğinin savunma sistemi çoğunlukla işe yarar. Deniz Diplerinde Yaşayan Biyokimya Uzmanı Canlılar Derin okyanus diplerindeki bazı canlılar buralardaki tek ışık kaynaklarıdır. Okyanuslardaki canlıların birçoğu karadakilerden farklı olarak sadece gece değil, günün herhangi bir vaktinde de ışık yayabilirler.

Tek hücreli deniz yosunu olan Ateş bitkisi sadece geceleri ışık yayan deniz canlılarındandır. Ateş bitkisi, denizden geçen bir tekne ya da bir yunus balığının suda yaptığı çalkantıları ışığa dönüştürebilir. Bu canlının gerçekleştirdiği işlemin önemini anlayabilmek için şöyle bir karşılaştırma yapabiliriz. Böyle bir sistemi biz de gerçekleştirebilseydik Marmara Denizi ndeki dalgalarla belki de tüm Türkiye yi aydınlatabilirdik. Ateş bitkisinin ışık yaymak için kullandığı bazı kimyasal maddeler, gündüzün sonuna doğru scintillon adlı özel bir kesede toplanırlar. Sudaki hareketlenmelerin yol açtığı mekanik etkiler tam bilinmeyen bir yöntemle ışık yayma sürecini başlatırlar. Işık yayma olayı havanın kararmasından iki saat sonra en üst seviyeye çıkar. Bilim adamları bu yosunlarda ışık yayma sürecinin sudaki çalkantıların yanında kaynama ve asit etkisi ya da ultrason dalgaları ile de başladığını tespit etmişlerdir. Tüm bu etkiler yosunun hayatını tehdit eder nitelikte olduğu için ışık yayma işlemi burada da savunma mekanizmasının bir parçası gibi çalışır. Ateş bitkisinin ışık yaymak için kullandığı lüsiferin normal şartlar da LBP adlı bir proteine bağlıdır. LBP, lüsiferinden özel bir işlem ile ayrılır ve başka bir proteine bağlanır. Bu bağlanma sırasında açığa çıkan yüksek orandaki enerji yeşil mavi renkli bir ışığa dönüşür.


Ateş bitkisinin kullandığı kimyasalın yapısı klorofile benzer. Bu bitkiler ışığı kendileriyle beslenen canlıları engellemek için savunma amacıyla kullanırlar. Ateş bitkisi ışığını saniyenin onda biri ya da yarısı kadar bir süre yakar. Bu kendilerini yemek için gelen canlı ile beslenen başka avcıların buraya gelmesi için bir çağrı niteliğindedir. Işık sinyallerini alan balıklar yosunlar yerine, yosunları yemeye çalışan balığa saldırmayı tercih ederler Bir tür karides (herbivorus öfosild) de ışık yaymak için yosundaki bu kimyasalın değişik bir versiyonunu kullanır. Aynı tip kimyasalı kullanarak ışık yayan diğer iki canlı da bilimsel adı Vargulin Ostrakod olan bir karides ve Denizci balığı (Porichthys) dır. Denizlerde ışık yayan canlılar şüphesiz bunlarla sınırlı değildir. Daha birçok canlı farklı birçok kimyasalı kullanarak ışık yayabilmektedir. Denizlerde yüzlerce ışıklı canlı yaşar. Buna karşın hemen hepsi ışık üretmek için aynı maddeyi yani lüsiferini kullanır.


Lüsiferin içinde çok sayıda atom barındıran büyük moleküllerden oluşur. Bazen bu moleküle değişik kimyasallar bağlanır. Bu durumda lüsiferinin tipi değiştiği için deniz canlılarının kullandıkları ışık yayma yöntemi de değişiklikler gösterir. Mesela bazı bakteriler riboflavin fosfat (FMNH2) adlı kimyasalı kullanırlar. Bakteri bu uzun molekülü lüsiferaz, oksijen ve aldehit adlı kimyasalları kullanarak üretir. Bu yöntemle ışık yayan bazı balıklar ve mürekkep balıkları da mevcuttur. Kısa kuyruklu Mürekkepbalığı ve Işık Üreten Bakteri Kısa kuyruklu mürekkepbalığı (Euprymna scolopes) ile ışık saçan bakteri (Vibrio fischeri) arasında da karşılıklı faydaya dayalı bir ilişki vardır. Bu bakteri, mürekkepbalığının "mantosu" altındaki girintide yaşar. Bu bölge mürekkepbalığının ışıklı organı olarak bilinir. Mürekkepbalığı günlerini sığ sularda kumların altında saklanarak geçirir. Gece olup avlanmaya çıkınca ışıklı organındaki bakteri ışık saçmaya başlar. Bu ışık, hayvanın gece ışıkları arasında fark edilmemesini sağlar ve düşmanları tarafından seçilmesini engeller.

Bakterinin, ışıklı organdaki değişik dokuların oluşumunu nasıl etkilediğini araştıran bilim adamları, V. Fischeri bakterisinin ışıklı organa yerleşmesi için mürekkepbalığında özel bir dokunun bulunduğunu keşfetmişlerdir. Balık, bakterinin kendi bedenine yerleşmesi için şekil değiştirmekte ve böylelikle bakterinin yaşayabileceği uygun ortamı hazırlamaktadır. Kızılötesi Işık Üreten Balıklar Deniz dibindeki hemen hemen bütün canlılar mavi renkte ışık yayarlar. Mavi renkli ışık, diğer renkteki ışıklara göre en uzağa yayılabilme özelliğine sahiptir. Bu kuralın istisnaları da mevcuttur. Mesela gevşek çeneli balıklar diğer canlıların göremedikleri kırmızı bir ışık yayarlar. Bu balıkların değişik türlerinden bazıları (Malacosteus, Aristostomias, Paçistomias) kızıl ötesi ışık yayarlar. Bunun yanında başka sistemler kullanarak mavi-yeşil ışık da üretirler. Bu balıklar acaba neden kırmızı ışık yayıyorlar? Mavi yeşil tonların ışık yayan canlıların uzak sayılabilecek mesafeleri görme imkanı vermesine karşın, ışık yayan canlının da uzaktan görünmesine neden olur. Oysa kırmızı ışık yayan balıklar diğerlerine nispeten kısa bir görüş mesafesine sahip olmalarına karşın yerlerini kesinlikle belli etmezler. Bu onlara, tıpkı gece görüş dürbünü kullanan askerler gibi karanlık sularda kendilerini gizleyerek avlarını gözetleme imkanı sağlar. Bu balıklar gözetleme işi için kırmızı ışığı kullanırken, başkalarını uyarmak için mavi-yeşil ışığı da kullanabilmektedir. Bu balıkların gece görüş yeteneğinden faydalanabilmeleri için bu konudaki iki problemin çözümlenmiş olması şarttır. Önce kırmızı bir ışık üretebilmeleri ve sonra da bunu görebilmeleri gereklidir. Bu balıklar ilk olarak fotofor adlı ışık yayma organını kullanırlar. Burada üretilen ışık ilk başta kırmızı değildir, dalga boyu kısadır. Kırmızı ışık uzun dalga boylu bir ışıktır. Bu ışık üretildikten sonra ışık yayma organındaki özel bir kimyasal madde tarafından kısmen emilir. Bu emilim sonunda ışığın enerjisi rengini kırmızıya dönüştürecek şekilde değiştirilir. Şüphesiz gevşek çeneli balıkların kırmızı ışık yaymaları tek başına bir işe yaramaz. Bu, kulaklık kısmından yoksun, sadece mikrofonu mevcut bir telefonun hiçbir işe yaramaması gibidir.

Diğer tüm balıklar kırmızı ışığı görmelerini sağlayacak maddelerden ve sistemlerden yoksundur. Ancak Aristostomias cinsi balıklarda kırmızı ışığa duyarlı özel ışık algılayıcıları bulunur. Malacosteus cinsinde ise bu algılayıcılar bulunmaz. Kırmızı ışığı görünen ışığa dönüştüren özel bir çevirici bulunur. Bu balıklarda kırmızı ışık yayacak ve bunları algılayacak bir düzeneğin olması olağanüstü bir durumdur. Hiçbir canlıda benzeri yapı mevcut değildir. Bu sistemin işe yarayabilmesi için tüm özellikleri ile bir anda mükemmel olarak ortaya çıkması gereklidir.