Yazı&Makale

Fotosentezin Evrimi

Fotosentez kimyasal bağların oluşumunu sağlamak için güneş enerjisinin kullanıldığı biyolojik bir yoldur. Fotosentez, özellikle de oksijenik (oksijen üreten) fotosentez Dünya’yı önemli ölçüde değiştirmiştir. Fotosentez ile oluşan oksijen canlılar tarafından solunumda kullanılmakla kalmaz, aynı zamanda Dünya’yı morötesi ışınlardan koruyan ozon tabakasının oluşmasını da sağlar. Fotosentezin, gelişmiş yaşam formlarının ortaya çıkmasına olanak verdiği için Dünya’nın en önemli biyokimyasal yolu olduğu söylenebilir.
Peki bu kadar önemli ve karmaşık bir yol nasıl ortaya çıkmıştır? Bu soru uzun süre aydınlatılamamıştır, çünkü fotosentez ile ilgili gen bölgelerinin bulunması zaman almıştır. Son yıllarda fotosentezin evrimi konusunda moleküler düzeyde pek çok çalışma yapılmış ve önemli bir bilgi birikimi oluşmuştur. Çalışmalar hızla devam etmekte ve yeni sonuçlar heyecanla beklenmektedir. Şimdiye kadar elde edilen sonuçlar fotosentezin evrimi ile ilgili olarak bize şunları söylemektedir:
Fotosentez bir bütün olarak ortaya çıkmamış; farklı kökenlere sahip pek çok yolun biraraya gelmesiyle oluşmuştur. Yani fotosentez için tek bir kökenden bahsetmek mümkün değildir (aslında bu, fotosentez gibi karmaşık biyokimyasal yolların hemen hepsi için geçerlidir); ancak bildiğimiz anlamda fotosentezin ortaya çıkmasında iki kilit yapı bulunur. Bunlardan biri Mg tetrapirol, diğeri ise tepkime merkezi apoproteinleridir.
Bu kilit yapıların kökeni konusunu şimdilik bu noktada bırakalım ve günümüze dönelim. Araştırıcılar Yeni Zelanda’daki bir sıcak su kaynağında bir bakteri buldular ve ismini Chlorobium tepidum koydular. Bu bakteri yeşil sülfür bakterileri grubunun (bu grubun ismi bakterilerin renginden ve fotosentez yapmak için ihtiyaç duydukları sülfür bileşiklerinden ileri gelir) bir üyesidir. Biyologlar yeşil sülfür bakterilerine, fotosentezi diğer bakteri ve bitkilerden farklı bir şekilde yaptıkları için önem verirler. Bu bakterilerde kloroplast (bitkilerde fotosentezin gerçekleştiği organel) bulunmaz; onun yerine bakterinin sitoplazma zarındaki elektron taşıma zincirinden enerji elde eden klorozom denen yapılar bulunur. Klorozomlarda bulunan ve ışığı yakalamaktan sorumlu olan klorofil ve karotenoidlerin yapısı diğer türlerdekinden farklıdır. Ayrıca yeşil sülfür bakterileri fotosentezi oksijensiz ortamlarda yapar ve yan ürün olarak olarak oksijen oluşturmaz.
Rockville-Maryland’deki Genomik Araştırmalar Enstitüsü’nden (TIGR-The Institute for Genomic Research) evrimsel biyolog Jonathan A. Eisen bu konuda şöyle diyor: “Işık enerjisini kullanmada kullandıkları sıradışı mekanizmalardan ötürü, yeşil sülfür bakterileri hem fotosentez hem de hücresel enerji metabolizması mekanizmalarının ve bu mekanizmaların evriminin anlaşılması açısından önemlidir. Oksijensiz ortamda fotosentez yapabilme yeteneğinin bulunmuş olması evrimsel çalışmalar için oldukça önemlidir, çünkü Dünya’nın ilkin atmosferinde çok az oksijen olduğu düşünülüyor. İşte bu nedenle bazı bilim insanları yeşil sülfür bakterilerinin ilk fotosentetik organizmalar olduğunu düşünüyorlar.”
C. tepidum gibi yeşil sülfür bakterileri ışığın ulaştığı oksijensiz (az oksijenli) hemen bütün sucul katmanlarda bulunmaktadır. TIGR araştırıcıları C. tepidum’un genomunun tamamını analiz ettiler ve fotosentez ile ilgili genlerini tanımladılar. Diğer canlıların genom analizleri ile karşılaştırdıklarında ise yeşil sülfür bakterileri ile pek çok Archaea (canlılar üçe ayrılır: Archaea –bir zamanlar Archaebacteria olarak bilinirdi-, Eubacteria – gerçek bakteriler- ve Eucarya –ökaryotlar yani gerçek çekirdekliler-) türü arasında metabolik süreçler bakımından büyük benzerlikler buldular.
Biyologların yeşil sülfür bakterilerini çalışmalarının bir başka nedeni de bunların karbondioksiti diğer bakteri ve bitkilerden farklı şekilde almaları. Bunlar karbondioksit tespitinde indirgeyici trikarboksilik asit (TCA) döngüsü denen ve yüksek bitkilerde görülen Calvin Döngüsü’nden farklı olan bir yol kullanırlar. TCA döngüsünde karbondioksit tespiti yapmak için elektronlar hidrojenden ya da indirgenmiş sülfür bileşiklerinden elde edilir (oysa Calvin Döngüsü’nde oksijen gerekir).
Şimdi yine geçmişe dönelim. Fosil kayıtlarına göre biyolojik karbon sabitleme yapabilen ilk canlılar bundan 3,8 milyar yıl önce ortaya çıkmıştır. Siyanobakteri benzeri ilk canlılar ise 3,5 milyar yıl önce oluşmuştur. Ancak siyanobakterilerin Dünya’daki hakimiyeti 2,7 milyar yıl önceye rastlar. Aynı zaman diliminde atmosferdeki oksijen seviyesi de artmaya başlamıştır. Bunu izleyen 1 milyar yıl boyunca siyanobakteriler atmosferdeki oksijen seviyesini bugünkünün dörtte biri kadar artırmıştır. Siyanobakterilerin başarısı sadece fotosentezin enerji ile ilgili avantajlarına değil, ortaya çıkan oksijen gazının diğer canlıları zehirleyip rekabeti azaltmasına da bağlanmaktadır. İlk ökaryotlar 1,8 milyar yıl önce görülmeye başlanır. Fotosentetik siyanobakterilerin ökaryotların yapısına katılması (yani kloroplastların oluşumu) ise bir 0,6-0,8 milyar yıl daha almıştır. Böylece ortaya çıkan algler atmosferdeki oksijen seviyesini günümüzdeki seviyeye çıkarmıştır. Alglerin torunları, karasal bitkiler, 0,5 milyar yıl önce görülmeye başladılar ve o zamandan bu yana görmeye alışık olduğumuz manzaraları oluşturdular.
İlk fotosentetik pigmentlerin kemoototrof canlılardan türediği artık yaygın olarak kabul edilmektedir. Bu canlılar söz konusu pigmentleri kullanarak ışıktan ek enerji kaynağı olarak istifade ediyorlardı. Nisbet ve arkadaşları 1995’te yaptıkları bir çalışmada anoksijenik fotosentezin, kızılötesi fototaksis yapan mor bakterilerden türemiş olabileceğini iddia etmişlerdir. Araştırıcılar jeotermal ışığın emisyon spektrumu ile bakteriyoklorofil a ve b’nin absorbsiyon spektrumu arasındaki uyuşmadan hareketle, fotosentezin, zayıf rayoaktif ışımanın tespit edilebileceği okyanus hidrotermal ağızlarının yakınlarında yaşayan ve bakteriyoklorofil a ve b taşıyan organizmalardan türediğini iddia etmişlerdir. Araştırıcılara göre bu canlılar klorofili başlangıçta fototaksiste yol bulmak için kullanıyorlardı. Genetik analizler de mor bakterilerin ilk fotosentez yapan canlılar olduğunu göstermektedir.
Tepkime merkezi apoproteinleri üzerine yapılan moleküler çalışmalarda ise bu polipeptidlerin hücre içi solunum reaksiyonlarında kullanılan sitokrom komplekslerinden türediği anlaşılmıştır.
Sonuç olarak fotosentezin biyokimyasal tepkimeleri birden bire ortaya çıkmamıştır. Farklı işlere yarayan yolların birleşmesi sonucu, kademeli olarak oluşmuştur. Önce oksijensiz fotosentez ortaya çıkmış ve farklı görevler üstlenmiş olan pigment ve apoproteinlerin sürece katılmasıyla oksijenli fotosentez ortaya çıkmıştır.
Fotosentezin evrimi ile ilgili kaydedilen gelişmelere rağmen hala çözülmeyi bekleyen sorular bulunmaktadır. Örneğin ilkin fotosistemlerin tam olarak nasıl çalıştığı, siyanobakterilerde suyu oksitleme özelliğinin nasıl ortaya çıktığı henüz anlaşılamamıştır. Bu noktaya gelindiğinde elimizde iki seçenek var: Fotosentez ile ilgili dağ kadar bilgi birikimini bir kenara bırakıp, “Evrim fotosentezi açıklayamaz.” demek ya da araştırmaya devam etmek!

Kahraman İpekdal

Kaynak : http://www.evrimcalismagrubu.org/makaleler/178-fotosentezin-evrimi.html

Yenilenebilir Enerji Kaynakları      

 

Pazartesi, 05 Mayıs 2008
Dünyada enerji gereksiniminin %80’i fosil yakıtlardan (doğal gaz, petrol, kömür) karşılanmaktadır. Ancak fosil yakıtların kullanımının neden olduğu çevre kirliliği sorunları ve özellikle petrol ve doğal gazın bilinen rezervlerinin giderek azalması yeni ve temiz enerji kaynaklarının araştırılmasına yol açmıştır.İnsan gereksinimlerinin karşılanmasında ve gelişmenin sağlıklı olarak sürdürülmesinde gerekli olan enerji özellikle sanayi, konut ve ulaştırma gibi sektörlerde kullanılmaktadır. Ancak enerji; yaşantımızdaki vazgeçilmez yararlarının yanı sıra üretim, çevrim, iletim taşınım ve dağıtım/tüketim süreçlerinde büyük oranda çevre kirlenmesine de yol açmaktadır. Nüfus artışı, sanayinin gelişmesi-büyümesi doğrultusunda kurulan büyük ölçekli enerji üretim ve çevrim sistemleri yöresel ekolojik dengeyi büyük ölçüde etkiledikleri gibi sınırları aşan olumsuz etkileri de beraberinde getirmektedir. Bu nedenle çevre sorunları ulusal olduğu kadar uluslar arası boyutlar da taşımaktadır. Yine bu nedenle çevre sorunlarını gidermek için, gerekli önlemlerin alınmasının yanı sıra uluslar arası işbirliği, eşgüdüm ve yaptırımlar gerekir.Enerji Kaynakları

Birincil enerji kaynakları kabaca 2 başlıkta toplanabilir.

– Yenilenemeyen Enberji Kaynakları:
Fosil yakıtlar (kömür, petrol,, doğal gaz) ve nükleer enerji kaynakları
– Yenilenebilir Enerji Kaynakları
Odun, bitki artıkları, tezek, biyo enerji, jeotermal enerji, güneş, rüzgar, hidrolik be gel-git dalga enerji kaynaklarıdır.

Fosil kaynaklar (yakıtlar) içersinde petrolün sınırlı rezerve sahip olması, petrol üretimin 21. yüzyılın ilk çeyreğinden sonra azalan üretim ve artan fiyat nedeniyle düşüş göstereceği, doğal gazı 65-70 yıl, petrolün 45-50 yıl kadar, kömürün ise çok daha uzun süreler (160-170 yıl) yetebileceği dikkate alınırsa, kirletici enerji kaynağı olmasına rağmen,  kömür, yine de en çok ve en uzun kullanılacak bir kaynak olacağa benzemektedir. Her üç kaynağın tüketimi ile atmosferde ortaya çıkacak kirlilik etkileri ise İklim Değişikliği ve Küresel Isınmaya neden olacaktır. (Not: Türkiye’deki linyitin yıllık 114 milyar kWh lik potansiyelinin % 20’si kullanılmaktadır.)

Dünyada büyük ölçüde yenilenemeyen enerji kaynaklarının kullanılıyor olması, çevre sorunlarını önemli ölçüde artırmıştır. Bu nedenle çevresel etkileri az olan yenilenebilir enerji kaynaklarına yöneliş her bakımdan olumludur. Ancak bazı teknik sorunların çözümlenebilmesi için bilgi birikimi ve zaman ihtiyaç var. Dünyadaki enerji gereksiniminin % 80’i fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Ancak fosil yakıtlarının kullanımının neden olduğu çevresel kirliliği sorunları ve özellikle petrol ve doğal gazın bilinen rezervlerinin giderek azalması yeni ve temiz enerji kaynakların araştırılmasına yol açmaktadır. Güneş, rüzgar, biyo kütle, biyogaz, biyo etanol, jeotermal vb. gibi yenilenebilir enerji kaynakları bol ve temiz olmalarına karşın her alanda son kullanım için istenen teknolojik düzey ve buna bağlı olarak ta ekonomiklik henüz tam olarak sağlanamamıştır.2020’li yıllarda elektrik  üretiminde;- Petrolün payının azalması,
– Kömürün % 30’larda kalması,
– Doğal gaz payının ciddi şekilde artması,
– Nükleer enerji payının % 12 olması,
– Yenilenebilir enerji payının ise % 20 olması beklenmektedir.

Türkiye’de yaklaşık % 17-19 düzeylerinde olan elektrik kayıpları  AB ülkelerinde % 7-9 civarında olup, bu kadar kayıp Türkiye Enterkonnekte Elektrik Ağı’nın en önemli sorunlarından biridir ve acilen iyileştirmeye gidilmelidir.

Kaynak :  Çevre ve Mühendis, 2008/ Sayı 29

http://www.geridonusum.org/makaleler/yenilenebilir-enerji-kaynaklari.html

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Log Out / Değiştir )

Connecting to %s

%d blogcu bunu beğendi: