Güney Kutbu olabildiğince misafirperver olmayan bir yerdir. Sıcaklıklar donma noktasının çok altında, şiddetli rüzgarlar var ve görünürde bir ağaç bile yok. Orada herhangi bir şeyin yaşayabilmesi mucize. Beni asıl şaşırtan, balıklar gibi savunmasız canlıların orada nasıl yaşayabildiği.
Hiç evcil bir japon balığınız oldu mu? Eğer öyleyse, değişime karşı ne kadar hassas olduklarını bilirsiniz. Ne kadar sık uyandığımda sevgili evcil hayvanımın üzgün küçük akvaryumumda baş aşağı yüzdüğünü gördüğümü anlatamam. Peki balıkları değişime karşı bu kadar savunmasız yapan nedir? Güney Kutbu’nun soğuk sularında yüzen balıklar nasıl hayatta kalıyor?
Soğukkanlı yaratıklar
Balıklar soğukkanlıdır, sık sık duyduğumuz bir ifade ama tam olarak ne anlama geliyor? Soğukkanlı bir organizma, vücut sıcaklığı çevresindeki ortama bağlı olan bir hayvandır. Bu durum neredeyse tüm balıklarda, sürüngenlerde ve amfibilerde görülür.
Öte yandan sıcakkanlı hayvanlar kendi vücut sıcaklıklarını koruyabilirler. Çoğu sıcakkanlı hayvan çeşitli sıcaklıklara uyum sağlamakta çok az sorun yaşayacaktır. Bu durum en çok memelilerde ve kuşlarda görülür. Atardamar ve toplardamarlardan ısı alışverişi yapan Pasifik mavi yüzgeçli orkinosu gibi bazı balıklar sıcak kanlı bir sisteme adapte olmuştur. Hawaii’de bulunan bir balık olan Opah aslında tamamen sıcakkanlıdır.
Ancak Antarktika Okyanusu’ndaki balıklar için durum böyle değildir. Soğukkanlı bir hayvanın yapısına sahiptirler, ancak ilginç bir adaptasyon geliştirmişlerdir.
Dondurucu soğukların tehlikeleri
Kanın canlı bir hayvanın vücudu boyunca akmaya devam etmesi esastır. Hepimizin bildiği gibi, kan vücudumuzun her yerine oksijen ve besin taşır, peki Antarktika bölgesinde normal kana ne olur?
Öncelikle, kanımızın büyük bir kısmı, hatta %90’ı sudur. Bu da kanımızın Antarktika sularında donacağı anlamına gelir. Okyanustaki tuz içeriği nedeniyle suyun donma sıcaklığı -1,9°C’ye kadar düşer. Sıfırın altındaki bu sıcaklık kanda buz kristallerinin oluşmasına neden olur. Kanımızda buz kristalleri oluştuğunda, tüm hücrelerimize zarar verirler (hücrelerimizin hassas balonlarına batan iğneler gibi).
Balık gibi soğukkanlı hayvanlar, kendilerini kurtarmak için vücut ısılarına güvenemeyeceklerinden, bu dondurucu sıcaklıklarla mücadele etmenin başka yollarını bulmalıdır.
Peki bu özel balık donmayı tam olarak nasıl yeniyor? Kanında bulunan antifriz ile!
Antifriz Kan
Antifriz, donma sıcaklığını düşürmek için suya eklenebilen belirli bileşikleri ifade eder. Tipik bir antifrizin çalışma şekli buz kristallerinin oluşumunu engellemektir.
Kutup balıklarında, bu özel bileşikler balığın vücudundaki “antifriz proteinleridir”. Tıpkı vücuttaki diğer proteinler gibi üretilirler (bu makalenin “DNA ne işe yarar” bölümünde daha fazla bilgi bulabilirsiniz). Bu durum 1960’larda Illinois Üniversitesi’nde profesör olan Dr. Arthur L. DeVries tarafından, dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları bu balıkların bu kadar zorlu koşullarda nasıl hayatta kalabildiğini merak ederken keşfedilmiştir.
Peki, bu proteinler kanın donmasını önlemek için ne yapıyor?
Buz, su belirli bir kristal kafes içine sıkıştığında oluşur. Bunun anlamı, moleküller birbirine yaklaştıkça suyun yoğunlaşması ve moleküller arası boşluk azaldıkça su moleküllerinin birbirlerini daha güçlü bir şekilde çekerek bir kristal kafes oluşturmasıdır.
Balığın kanındaki antifriz proteinleri bu kristal kafeslerin içine girer ve onların bir araya gelmesini engeller. Kristallerin birbirleriyle birleşmesi engellenirse, kanda buz oluşturamazlar. En azından, vücutlarına zarar verecek kadar büyük buz kristalleri oluşturamazlar.
İlginçtir ki, bu yeteneği gördüğümüz tek yer burası değil!
Doğada Antifriz
Antarktika balıkları bu ilginç adaptasyonu geliştiren tek canlılar değil; antifriz proteinleri aslında diğer birçok organizmada da bulunuyor.
Bu adaptasyon, deniz buzu diatomları ve bazı bakteriler gibi birçok ilkel organizmada görülmekle birlikte, kar küfü mantarları ve hatta bazı böcekler gibi daha gelişmiş organizmalarda da görülmektedir!
İlginç olan, bu adaptasyonların farklı şekillerde evrimleşmesi, ancak sonunda aynı sonuca ulaşmasıdır. Evrim çalışmalarında bu olgu yakınsak evrim olarak bilinir. Basit bir ifadeyle, bir harita üzerinde aynı hedefe ulaşan birçok farklı rota gibi.
Sonuç
Bu antifriz proteinleriyle ilgili heyecan verici olan şey, aslında insanlar için de yararlı olabilecekleri!
Özellikle tıpta, dokuları muhafaza ederken kriyoprezervasyonda bir başvuru sahibi olarak kullanılabilirler. Bu bileşikler, insan vücudu için toksik olan mevcut antifriz bileşiklerine doğal bir alternatif olarak kullanılabilir.
Tarımda da kullanılabilir. Don hasarı bitkilere büyük zarar veren bir faktördür, bu nedenle bu doğal polipeptit bileşiklerinin kullanılması bitkilerin özellikle sert kışlarda hayatta kalmasına yardımcı olabilir.
Doğal dünyadaki beklenmedik keşiflerin yaşam biçimimize yenilik getirmesi heyecan verici!