Sıfırın Altında Yaşam - Antifriz Proteini

Kışın, havanın ne kadar soğuk olduğunu anlatmak için kedilerin damdan dama atlarken havada donduğunu birbirimize espriyle karışık şekilde söyleriz. Hatta Evliya Çelebi Seyahatnamesi'nde, Erzurum’un ne kadar soğuk olduğunu anlatırken bir kedinin damdan dama atlarken havada donduğu ifadesini kullanmıştır.

Erzurum’dan daha da soğuk olan Kutup bölgesinde, canlılar donmadan nasıl hayatta kalıyor hiç merak ettiniz mi?

Kutup bölgesi denilince aklınıza Kutup Ayısı veya Penguen gelebilir. Kutuplarda yaşayan hayvanların tüyleri ve yağ tabakalarının onları donmaktan koruduğunu tahmin edebilirsiniz. Peki, tüy ve yağ tabakası olmayan hayvanlar?

Buzulların bulunduğu denizlerde yüzen bazı balıklar tarafından üretilen antifriz proteinleri, bu balıkların donmadan yaşamalarını mümkün kılmaktadır. Kışın araçlarda kullanılan antifrizler de bu proteinlerle benzer mantıkla çalışmaktadır.

“Evolutionary Bioinformatics” dergisinde, 16 Ağustos 2022 tarihinde yayımlanan makaleye göre kutuplarda yaşayan, mavi ışığı kırmızı, yeşil veya sarı renge çevirerek neona yakın parlamalar yapan Alacalı Salyangoz balığının, bugüne kadar kutup canlıları arasında en yüksek miktarda antifriz proteinine sahip olduğu keşfedildi. Ayrıca, Alacalı Salyangoz Liparis gibbus balığı bu tür parlamalar oluşturan tek kutup denizi balığı olarak bilinmektedir.

Sonuç olarak, sıfırın altındaki sıcaklıklarda antifriz proteinleri sayesinde donmadan yaşamak bazı canlılar için mümkündür.

Antifriz proteini nedir? Donmayı nasıl engeller?

Antifriz proteinleri, 1960’larda Antarktika balıklarından birinin kanının donmaya karşı direnç göstermesiyle keşfedildi. Yani, Alacalı salyangoz balığı ile gündeme gelen antifriz proteinleri aslında yeni bir keşif değildir.

Antarktika gibi ekstrem soğuklarda yaşayan canlıların, aşırı soğuğa karşı geliştirdikleri bir adaptasyon olarak ürettikleri antifriz proteinleri; bu koşullarda yaşayan bazı bitkiler, mantarlar ve bakterilerde de bulunuyor. Bazı araştırmalar mamutların da bu proteinlere sahip olduğunu söylemektedir.

Peki, antifriz proteinleri canlıların donmadan hayatta kalmasını nasıl sağlıyor?

Antifriz proteinlerinin yapısında hidroksil (-OH) ve karbonil gruplar bulunuyor. Karbonil grubu, karbon atomu ile oksijenin çiftli bağ oluşturduğu gruplara denir. Sıcaklık sıfırın altına düştüğünde, bu gruplar kanda oluşmaya başlayan buz kristallerine bağlanarak, kristallerin büyümesini önler. Farklı canlılarda bulunan antifriz proteinleri yapısal olarak farklılıklar gösterebilir. Antifriz proteinleri, çözeltilerin donma, erime noktalarına etki ederek kristalleşmeye müdahale edebilirler. Bu bakımdan gıda ve bilimsel çalışmalar için koruyucu olarak kullanılabilirler. Birçok biyoteknolojik gelişme için model olabilecek proteinler, uzayda yaşam çalışmaları için de kullanılabilir.

İklim Değişikliği sebebiyle buzulların olması gerekenden daha hızlı erimesi ve kıtadaki sıcaklığı değiştirmesi, bu tür canlılar için de tehlike oluşturuyor. Milyonlarca sene içerisinde ekstrem soğuklarda yaşamak için gelişen protein yapıları, bu kadar hızlı değişen koşullara uyum sağlamakta zorlanabiliyor. Proteinlerin karmaşık yapıları ve kutup araştırmalarındaki yetersizlik, adaptasyon süreçlerini anlamamızı geciktirse de, antifriz proteinleri ekstrem soğuklarda hayatta kalma imkanı bulan canlılar için bize büyük bir ipucu sunuyor. İlk hedef; donmamak!