Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dergisinde yayınlanan çalışma, yangın sonrası ortamda avantaj sağlayan özel genlerin rol oynadığını gösterdi.
California Üniversitesi-Riverside araştırmacılarının yürüttüğü çalışmada, Kaliforniya’daki yedi farklı yangın sahasından beş yıl boyunca örnek toplandı. Yangın sonrası sık görülen 18 mantar türünün DNA’sı ayrıntılı biçimde incelendi ve bu türlerin kömürleşmiş organik madde içeren ortamlarda nasıl büyüdüğü test edildi.
Araştırmacılar, yangın öncesinde toprakta düşük yoğunlukta bulunan bu mantarların, yangın sonrası, büyük bir hızla baskın hale gelebildiğini belirledi. Yangın, çok sayıda mikroorganizmayı ortadan kaldırdığı için rekabet azalıyor ve bu türler için geniş bir yaşam alanı oluşuyor.
Yangından nasıl sağ çıkıyorlar?
Yangın sırasında yüzeydeki bitkiler ve organik maddeler yanarak kömürleşmiş bir tabakaya dönüşüyor. Ancak toprak tamamen canlılığını yitirmiyor. Toprağın daha derin katmanları aşırı ısıdan kısmen korunabiliyor.
Araştırmada “sklerot” adı verilen dayanıklı yapılara dikkat çekildi. Sklerot, mantarın zor koşullarda hayatta kalmasını sağlayan sert hücre kümeleri olarak tanımlanıyor. Bu yapılar toprak altında uzun süre bekleyebiliyor ve ortam soğuduğunda yeniden büyümeye başlayabiliyor.
Bazı türlerin ise yangın sırasında toprağın daha serin alt katmanlarında kaldığı ve yüzey soğuduktan sonra yukarı doğru ilerlediği ifade ediliyor.
Kömürleşmiş kalıntı nasıl besine dönüşüyor?
Yangın sonrası oluşan kömürleşmiş kalıntılar “pirojenik organik madde” olarak adlandırılıyor. Bu maddeler, parçalanması zor “aromatik karbon” bileşikleri içeriyor.
Aromatik karbon, halkalı ve kimyasal olarak dayanıklı bir yapıya sahip karbon formu olarak biliniyor ve doğada uzun süre kalabiliyor.
Çoğu canlı bu yapıları parçalayamıyor. Ancak çalışmada incelenen bazı mantarların bu zor molekülleri parçalayabilen özel enzimler ürettiği belirlendi.
Enzimler, hücre içinde kimyasal tepkimeleri hızlandıran protein yapılı moleküller olarak tanımlanıyor. Bu enzimler sayesinde mantarlar kömürleşmiş bitki kalıntılarını daha küçük moleküllere ayırarak enerji elde edebiliyor.
Hangi türler nasıl avantaj sağlıyor?
Araştırma, farklı mantar gruplarının farklı stratejiler izlediğini ortaya koydu. Eurotiales grubuna ait Aspergillus felis, Penicillium atrosanguineum ve Rasamsonia columbiensis gibi türlerin aromatik karbonu parçalayan genlerin birden fazla kopyasına sahip olduğu belirlendi. Gen kopyasının fazla olması, ilgili enzimin daha çok üretilmesini sağlıyor ve kömürleşmiş kalıntıların daha etkili parçalanmasına imkan tanıyor.
Buna karşılık Pezizales grubuna ait Pyronema omphalodes gibi türlerin çok hızlı büyüdüğü ancak bu enzim genleri bakımından daha sınırlı olduğu tespit edildi. Bu türler yangın sonrası boş alanı hızla kaplayabiliyor ancak kömürleşmiş maddeleri parçalama kapasitesi daha düşük kalabiliyor.
Coniochaeta hoffmannii türünde ise aromatik karbonu parçalayan bazı genlerin bakterilerden geçmiş olabileceğine dair bulgulara ulaşıldı. Bu süreç “yatay gen aktarımı” olarak adlandırılıyor ve genetik bilginin farklı türler arasında aktarılması anlamına geliyor.
Büyüme hızı ile parçalama gücü arasında denge
Laboratuvar deneyleri, aromatik karbonu parçalamaya yarayan gen sayısı arttıkça mantarların genellikle daha yavaş büyüdüğünü gösterdi. Bu durum, bir özelliğe yapılan yatırımın başka bir özelliği sınırlayabileceğini ifade eden “ödünleşim” kavramıyla açıklandı.
Azot kazanımıyla ilgili genlerde ise aynı ölçüde güçlü bir ilişki bulunmadı. Azot, canlıların protein ve DNA üretimi için gerekli temel elementlerden biri olarak biliniyor. Yangın sonrası toprakta azot miktarının artabileceği ve bu nedenle azotla ilgili genetik yatırımın büyüme hızını aynı derecede etkilemeyebileceği belirtildi.
Araştırmacılar, kömürleşmiş organik maddelerin kimyasal yapısının petrol sızıntıları ve bazı endüstriyel kirleticilerle benzerlik gösterebildiğini ifade etti. Bu nedenle aromatik karbonu parçalayabilen mantar türlerinin veya bu türlerin ürettiği enzimlerin kirlenmiş toprakların biyolojik yöntemlerle temizlenmesinde kullanılabileceği değerlendiriliyor.
Kaynak: PNAS