Son yüzyılda, şehirleşme, sanayileşme ve dünya nüfusunun hızlı artışı çevre kirliliğini tehlikeli bir seviyeye getirmiştir. Çevre kirliliğinin temel sebepleri; tabiatın insanoğlunun doyumsuz arzuları dolayısıyla acımasızca sömürülmesi, tabiî kaynakların aşırı şekilde tüketilmesi ve bunun neticesinde tabiatın kendini temizleme kapasitesini zorlayıcı miktar ve muhtevada kirliliğin çevreye bırakılmasıdır. Günümüzde sera gazı, asit yağmurları, ozon tabakasının incelmesi, yer altı ve yer üstü sularının bazı kimyevî maddelerle kirletilmesi, şehirlerdeki katı atıklar ve sanayi atıkları başlıca çevre problemleri arasında sayılabilir.
İnsanoğlunun 19. yüzyıla kadar çevreye bıraktığı atıklar, fıtrî arıtma sistemleri ile tabiatta kalıcı bir iz bırakmadan giderilebilmekteydi. Dolaylı veya doğrudan çevreye bırakılan atıklar, enerji kaynağı ve karbon olarak canlıların anabolik (yapım) ve katabolik (yıkım) faaliyetleri sırasında kullanılarak yok edilmekteydi. Bugün aşırı şekilde çevreye bırakılan atıklar, mevcut ekolojik dengeyi bozarak hayat kalitesini, dahası hayatın kendisini tehdit eder duruma gelmiştir.
Bitki, hayvan ve mikroorganizmaların kâinatla münasebetleri mükemmel şekilde programlanmıştır. Bu münasebeti keşfeden insanoğlu, ekolojik dengeyi korumada bunlardan faydalanmayı düşünmüştür. Günümüzde, çevre problemlerine canlılardan, bilhassa mikroorganizmalardan faydalanılarak çözüm üretilmesi, çevre biyoteknolojisinin sahasına girmektedir.
Mikroorganizmaların fonksiyonları
Tabiatta mikroorganizmalara birçok vazife verilmiştir. Organik maddelerin parçalanması bunlardan biridir. Canlılar için çok önemli olan karbon, azot, fosfor, kükürt ve daha birçok element, mikroorganizmaların da vazife aldığı harika süreçlerle kararlı bir şekilde devridâim ettirilmektedir. Meselâ karbon çevriminde, klorofil ihtiva eden bitki ve mikroorganizmaların (algler) havadan bağladığı karbondioksit, (CO2) organik karbona dönüştürülür (fotosentez), organik karbonun bir kısmı oksijen (O2) ile yakılarak (solunum) enerji elde edilir ve açığa karbondioksit çıkar. Heterotrof (organik maddeye bağımlı) bakteriler, bitki ve hayvanların ölü hücreleri ve atıkları üzerinde faaliyet gösterir ve enerji elde etmek için bunlardaki karbonu kullanır. Organik karbon değişik elektron alıcılar (O2, Fe+3 NO-3, SO-24 vs..) ile yükseltgenerek enerji elde edilir ve açığa karbondioksit çıkartılır. Böylece karbon tekrar atmosfere verilerek çevrim tamamlanmış olur.
Tabiatta zehirli maddeleri parçalayan çok sayıda mikroorganizma mevcuttur. Yüce Yaratıcı bu mikro canlılara öyle hikmetli vazifeler vermiştir ki, dünyada daha önce bulunmayan, teknolojik gelişmeler neticesinde değişik gâyelerle üretilen birçok sentetik organik kimyevî madde dahi bu canlılar tarafından hususi şartlar altında parçalanabilmektedir. Meselâ ziraî mücadele için üretilen birçok klorlu organik madde, mikroorganizmaların tabiatta daha önce hiç karşılaşmadıkları bileşiklerdendir. Bu maddeler dahi mikroorganizmalarla parçalanarak çevre için zararsız formlara dönüştürülebilmektedir. Bu hâdiseler gerçekleştirilirken mikroorganizmalara her dönüştürdüğü maddeye has enzimler (biyolojik katalizör) salgılatılır. Günümüzde araştırmacılar bu işlem basamaklarını ve süreçlerini keşfederek çeşitli biyoteknoloji tabanlı uygulamalar geliştirmektedir.
Çevre kirliliğiyle mücadele
Çeşitli endüstriyel faaliyetler neticesinde atık olarak çevreye bırakılan diklor metan (CH2Cl2) ve benzeri kanser yapıcı kimyevî maddeler, biyoreaktörlerde bakteriler tarafından salgılanan enzimler vasıtasıyla parçalanarak zararsız ürünlere dönüştürülebilmektedir. Bilim adamları bu kabiliyetlerle donatılmış mikroorganizmaları bulundukları ortamdan izole ederek çoğaltırlar. Bu bakterilerin en hızlı gelişebildiği ortam şartları bulunarak büyük miktarda bakteri üretilir. Araştırmacılar bu süreci teknolojiye aktarırken, arıtmanın yapıldığı reaktör içerisinde azot, fosfor, sıcaklık, pH, iz element vs. gibi unsurları faydalı mikroorganizmalar için en uygun hayat şartlarını sağlayacak şekilde düzenlerler.
Meselâ genetik mühendisliğindeki araştırmacılar termofilik (sıcağı seven) mikroorganizmaların genlerini, insektisidleri (böcek öldürücü) parçalayabilen mikroorganizmalara aktarmada başarılı olmuşlar ve transgenik (gen transferi yapılan) mikroorganizmaları daha sıcak bölgelerde ve ortamlarda insektisitlerin ortadan kaldırılmasında kullanılabilir hâle getirmişlerdir. Transgenik bakterilerin, ağır metal, radyoaktif element, sentetik gübreler, insektisit, herbisit (zararlı bitki öldürücü) ve diğer toksik maddelerle kirlenmiş ortamların temizlenmesinde kullanılması konusunda önemli gelişmeler kaydedilmiştir.
Uranyum nükleer enerji üretim tesislerinde yakıt olarak kullanılmakta ve atık olarak çevreye bırakılmaktadır. Uranyumun, uranil iyonu (UO2+2) şeklinde çözünür olarak çevreye bırakılması durumunda sağlık açısından ciddi tehlikeler oluşturmaktadır. Bu iyonun çözünmez forma (zararsız UO2) dönüştürülebildiği değişik metabolik yollar bazı canlılarda mevcuttur. Bunlardan biri UO2+2 iyonunun, Desulfovibrio vulgaris bakterisi tarafından salgılanan Cytochrome-c3 hidrogenaz enzimi ile UO2’ye dönüştürülmesidir. Yine Deinococcus radiodurans cinsi bakterilerle benzer işlem gerçekleştirilmektedir.
1975 yılında Kuzey Carolina’da bir jet uçağının deposundan sızan toluen, bu bölgede toprak kirliliğine sebep olmuştur. 300 bin litre toluen yer altına sızarak içme suyunu kirletmiştir. 1985’li yıllara gelindiğinde bu sızan toluenin daha geniş bir sahaya yayıldığı tespit edilmiştir. Toluen, sularda belli bir seviyenin üzerinde olması istenmeyen kanserojen bir maddedir. Kirlenmiş suyu arıtmak bilinen usullerle mümkün olmamıştır. Ancak o bölgedeki kirlenmiş ortamda bir bakterinin tolueni metabolize ederek (parçalayarak), zararsız ürünlere (CO2, su, enerji) dönüştürme kabiliyetinde olduğu keşfedilmiştir. Daha sonra bu bakterinin optimum çoğalma şartları (pH, sıcaklık, gerekli besi elementleri vs.) tespit edilerek, 1992 yılında biyoteknolojik çözüm üretilebilmiştir. Bilim adamlarının kirlenmiş bölgedeki toprağa ve yer altı sularına tolueni parçalayacak bakterileri ve bakterilerin gelişebilmesi için gerekli besin elementlerini ilâve etmesiyle kirlilik seviyesi bir yıl içerisinde % 75 azaltılabilmiştir.
Biyoteknolojinin kullanılmasına bir başka misâl, 1989 yılında Alaska’da ham petrol taşıyan ünlü Valdez petrol tankerinin karaya oturması ve taşıdığı petrolün denize dökülmesidir. Sudan hafif ve viskoz olan ve deniz yüzeyinde biriken petrolün çoğu emme ve filtrasyon gibi tekniklerle uzaklaştırılırken, sahile yakın kısımlarda kayalara, çakıl taşlarına ve kumlara yapışanlar ise bakteriler kullanılarak giderilebilmiştir. Bu bakteriler, ham petrolü kendi enerji ihtiyacını karşılamak için kullanarak onu daha küçük zararsız kimyevî maddelere dönüştürmüştür.
Mikroorganizmaların yanısıra, bitkilerden de arıtma işlemlerinde faydalanılabilmektedir. Bazı bitkiler toprak ve sulardaki kirleticileri besin olarak kullanabilmektedir. Bilhassa merkezî sinir sistemi üzerinden insan sağlığına zarar veren ağır metalleri metabolize ederek zararsız hâle getiren bitkiler bugün faydalı şekilde kullanılmayı beklemektedir. Hattâ tecrübeli altın arayıcıları, bazı bitkilerin yetiştiği yerlerde altın bulunacağını eski zamanlardan beri bilmektedir. İnsan için zararlı, bazı bitkiler için faydalı olan metaller bitki proteinlerinin sentezinde kullanılmaktadır. Bu hususiyetlerinden dolayı, bu bitkiler, sudaki ağır metallerin arıtılması hususunda önem arz etmektedir.
Yeryüzünü canlılar için bir mesken olarak yaratan Yüce Rabb’imiz, canlıların faaliyetleri neticesinde açığa çıkan kirliliği de temizlikle vazifeli canlılarla kontrol altında tutmaktadır. Temizlikle vazifeli bu canlılar (mikroorganizmalar, bitki ve hayvanlar) birçok hikmetli hâdiseyle, Allah’ın (cc) ‘Kuddüs’ ismine âyinedârlık yapmaktadırlar.
Bedirhan ALTUNAY