Biyoteknolojinin sözlük anlamına baktığımızda “canlı hücreleri ve mikroorganizmaları kullanarak biyolojik tekniklerle endüstri ve tıp alanında kullanılmak üzere materyal üretimi.
Antibiyotik, şarap ve peynir üretiminin bakteri ve mantar aracılığı ile yapılması” (Karol, Suludere ve Ayvalı, 2007, s. 97) açıklaması yer almaktadır. Ancak sözlükte yer alan bu açıklama interdisipliner bir alan olan biyoteknolojinin açıklanması için yeterli olmamıştır. Dolayısıyla daha doğru ve kapsamlı bir açıklamaya ihtiyaç duyulmaktadır; Canlıların ya da canlılardan elde edilen ürünlerin, doğrudan insana ya da insanın yaşadığı çevreye yararlı bir ürün olması, mevcut bir problemi çözmek veya olası bir problemi ön görerek önlem alınması için kullanılması biyoteknolojiyi daha iyi tanımlamaktadır (Thieman ve Palladino, 2013, s. 2). Bu açıklamadan yola çıkılarak biyoteknolojinin interdisipliner bir yapısı olduğu açıkça görülmektedir. Farklı bilim dallarından genetik, mikrobiyoloji, tıp, biyokimya, felsefe, moleküler biyoloji, kimya, matematik, bilgisayar mühendisliği vb. alanların ortak çalışmaları sonucunda biyoteknoloji ürünleri veya hizmetleri ortaya çıkmaktadır (Thieman ve Palladino, 2013, s.5; Cihangir, 2020).
Biyoteknolojiye Tarihsel Bakış
Biyoteknolojinin tarihsel gelişimine bakıldığında tanımlanmasının 80’li yıllarda gerçekleştiği görülmektedir (Cihangir, 2020) ancak uygulama açısından incelendiğinde insanların yerleşik hayata geçtiği dönemlere kadar uzandığı söylenebilir. Avcı-toplayıcı insanlardan farklı olarak yerleşik hayata geçen insanlar, birçok konuda atalarından daha avantajlı bir konuma gelmişlerdir. Özellikle yiyecek bulma konusunda sıkıntı çeken avcı-toplayacıların aksine yerleşik hayatla tarım uygulamalarına başlayan insanlar bitkileri yapay seçilim ile seçerek daha yenilebilir bir forma sokmaya başlamışlardır (Tutal ve Soyuer, 2020). Tarımsal uygulamalar hakkında arkeolojik kazılarda ortaya çıkarılan kalıntılar önemli birer kanıttır (Diamond, 2018, s. 103). Özellikle ilkel yerleşim yerlerinde ortaya çıkan buluntulardan yola çıkarak bu tarımsal ıslahlalar karşılaştırmalı olarak izlenebilmektedir. Türkiye’de bulunan Çatalhöyük kazı alanından çıkan kalıntılar ışığında orada yaşayan insanların buğday, arpa ve mercimeği evcilleştirdiği bilinmektedir (Tanilli, 1984, s. 57; Özbek, 2010, s. 178). Tarımsal ıslah ile hayvan ıslahı da yapan atalarımız, bugün bizlerin dostu olan çoğu hayvanın evcilleşmesinin temellerini o dönemlerde atmıştır. Bugün bizim fermantasyon ürünleri olarak bildiğimiz şarap, bira, ekmek, peynir gibi gıdaları üretmişlerdir (Thieman ve Palladino, 2013, s.3). Bu uygulamaları yapan insanlar farkında olmadan bugün “biyoteknoloji” olarak adlandırdığımız interdisipliner alanın da temellerini atmışlardır. Antik dönemde farkında olmadan ıslah çalışmalarıyla biyoteknolojinin temellerini atan insanlar evcilleştirdikleri hayvanlar ve bitkiler sayesinde avcı-toplayıcılar gibi gıda sıkıntısı çekmeyerek hayatta kalma mücadelelerinde önemli bir sorunun çözümüne ulaşmışlardır.
Modern biyolojinin gelişimiyle biyoteknoloji uygulamaları insan yaşamında vazgeçilmez derecede önemli bir yer edinmiştir. İnsan yaşamında birçok alanda sıklıkla farkında olmadan biyoteknolojinin bir ürününden veya bir hizmetinden yararlanmaktayız. Bu alanlardan bir tanesi mikrobiyal biyoteknoloji olarak karşımıza çıkmaktadır.
Mikrobiyal Biyoteknolojinin Hayatımızdaki Yeri
Mikrobiyal biyoteknoloji, insan hayatında birçok alanda yer almaktadır. M.Ö. 2500 yıllardan bu yana bira ve şarap yapımına dair bilgiler bizlere ulaşmıştır (Cihangir, 2020). Şekil 1.’de evimdeki laboratuvarımda ürettiğim bir Saccharomyces cerevisiae görülmektedir. Bu maya fermantasyon yoluyla ekmek, şarap ve bira yapımında görev almaktadır.
Sitrik asit olarak bilinen madde, temizlik maddelerinde ve gıdalarda sıklıkla kullanılan organik bir maddedir. Eskiden bu maddenin elde edilebilmesi için İtalyan limon suyu kullanılmaktaydı. Ancak 1930’lu yıllarda yürütülen çalışmaların sonucunda Aspergillus niger isimli küfün sitrik asit ürettiği keşfiyle büyük İtalyan limonu endüstrisi ciddi hasarlar aldı. Günümüzde yılda yaklaşık olarak yarım milyon ton sitrik asit, mikroorganizmalar tarafından üretilmekte ve tatlandırıcı, aroma verici gibi etkileri sebebiyle kullanılmaktadır (Dixon, 2014, s. 54-55).
Mikrobiyal biyoteknoloji kapsamında mikroorganizmalardan yararlanılan bir başka alan ise mikrobiyal enzimlerdir. A. niger tarafından üretilen selülaz isimli enzimin kumaşlarda kullanılmasıyla “taşlanmış kumaş” olarak isimlendirilen rengi açılmış kıyafetler üretilmektedir (Thieman ve Palladino, 2013, s. 126). Bazı temizlik malzemelerinin yapımında da mikroorganizmalar tarafından üretilen enzimlerden yararlanılmaktadır. Bacillus subtilis isimli bakteriden elde edilen subtilizin proteazı lekeli kumaşlar için üretilen çamaşır deterjanlarında kullanılmaktadır (Thieman ve Palladino, 2013, s. 126).
Her insan hayatında hasta olduğunda antibiyotik kullanmıştır. Bu antibiyotikler genelde genetiği modifiye edilmiş mikroorganizmalardan elde edilen sekonder metabolitlerdir. Penicillium notatum isimli bir küf ile çalışan Alexander Fleming, kontamine olmuş besiyerini incelerken kontaminasyona sebep olan bakteriyel suşların üreme bölgelerinin P. notatum’dan uzakta olduğunu fark ediyor. Kendisi bu olayın önemini o dönemde anlayamıyor ancak ileri yıllarda başka bilim insanlarının optimizasyon çalışmalarıyla bugünkü antibiyotiklerin temeli atılıyor (Dixon, 2014, s. 43-46).
Çevresel sorunlara yol açan fosil yakıtlara alternatif olarak üretilen biyoyakıtlar mikrobiyal biyoteknolojinin bir ürünüdür. Biyoteknoloji şirketleri özellikle biyoyakıt kaynağı olarak etanol üretimi için selülozik şekerler ile çalışmaktadır (Thieman ve Palladino, 2013, s. 150; Kışlalıoğlu ve Berkes, 2014, s. 240).
Bir markete girdiğinizi düşünün. Temizlik reyonundan bir yüzey temizleyici, bulaşık deterjanını sepetinize attınız ardından yüz yıkama jeli, şampuan, sabun, diş macunu gibi kişisel bakım ürünlerini almaya karar verdiniz. Tüm bu ürünlerde bulunan en önemli özellik köpürmeleri değil mi sizce de? İşte bu tarz ürünlerde köpürmeyi sağlayan ajana sürfektan ismi verilmektedir. Bu maddelerde bazı markalarda bakteriler tarafından üretilen başka bir sekonder metabolit olarak karşımıza çıkmaktadır (Soyuer, 2024).
İnsan nüfusu arttıkça betonlaşma da paralel olarak artmıştır. Kimi zaman yetersiz ön çalışma sonucu kimi zamansa doğal olaylar sonucu olarak yapılan binalarda çatlama ve kırılmalar meydana gelmektedir. Bu tarz problemleri tamir etmek için ciddi maliyetli yatırımlara ihtiyaç vardır ancak Sporosarcina pasteurii (eski sınıflandırma ismi Bacillus pasteurii) isimli sporlu bir bakteri sayesinde bu sorun ekonomik olarak çözülmektedir. Richard Cooper isimli araştırmacı S. pasteurii sporlarıyla harmanlanmış beton kullanıldığı durumlarda bakterilerin kireç taşı üretimi sırasında oksijen tükettiğini ve bu sayede yapıda bulunan demir gibi maddelerinde önüne geçilerek ciddi sorunların önüne geçilebileceğini aktarmaktadır (Semerci, 2014, s. 42). Mikrobiyal biyoteknoloji alanında bu bakterinin kullanıldığı betonlara “biyolojik beton” ismi verilmiştir.
Kaynaklar
Braun, H. (1938). Mikrobiyoloji ve Salgın Hastalıklar Bilgisi Ders Kitabı (Cilt 2- Patojen Spiroketler, Protozoonlar Filtran Virüs ve Riketsiyalar). (Z. Öktem. Çev.). İstanbul: İstanbul Üniversitesi Yayınları.
Cihangir, N. (2020). Biyoteknolojiye Giriş ders notları [PDF belgesi]. 06 Haziran 2020 tarihinde HUZEM adresinden ulaşıldı.
Creawford, D. H. (2019). Ölümcül Yakınlıklar Mikroplar Tarihimizi Nasil Şekillendirildi?. (G. Koca. Çev.), İstanbul: Metis Yayınları. (Orijinal eserin yayın tarihi 2007).
Diamond, J. (2018). Tüfek, Mikrop ve Çelik İnsan Topluluklarının Yazgıları. (Ü. İnce. Çev.), İstanbul: Pegasus Yayınları. (Orijinal eserin yayın tarihi 1997-2003-2005).
Dixon, B. (2014). Görünmez Güçler Mikroplar Dünyayı Nasıl Yönetiyorlar?. (M. A. Küçüker, E. Tümbay ve Z. Yumruk. Çev.). İstanbul: Kırmızı Kedi Yayınevi. (Orijinal eserin yayın tarihi 1994).
Karol, S., Suludere, Z. ve Ayvalı, C. (2007). Biyoteknoloji. Biyoloji Terimleri Sözlüğü içinde (4. Bs.). Ankara: Türk Dil Kurumu Yayınları.
Kışlalıoğlu, M. ve Berkes, F. (2014). Çevre ve Ekoloji (14. bs.). İstanbul: Remzi Kitapevi.
Madigan, M.T., Martinko, J.M., Bender, K. S., Buckley D. H. ve Stahl, D. A. (2017). Brock Mikroorganizmaların Biyolojisi (14. bs.). (C. Çökmüş. Ed. Çev.). Ankara: Palme Yayıncılık
Soyuer, K. (2024). Bakteriyel Konsorsiyumlar Biyosürfektan Üretiminin Araştırılması
Tanilli, S. (1984). Yüzyılların Gerçeği ve Mirası İnsanlık Tarihine Giriş (Cilt 1- İlk Çağ). İstanbul: Say Yayınları.
Thieman, W.J. ve Palladino M.A. (2013). Biyoteknolojiye Giriş. (M. Tekeoğlu, Çev.). Ankara: Palme Yayıncılık. (Orijinal eserin yayın tarihi 2013).
Tutal, N. ve Soyuer, K. (2020, 11 Haziran). Tekno-ekonomik Verimlilik Mantığı GDO’da Nasıl İşliyor?.