Bitkilerde Uyku Zamanı: Her birimiz günlük bir döngü içinde yaşarız. Uyanıp, yemek yeme, çalışıp oynamak gibi işlerle günümüzü geçiririz ve sonra uyuruz. Uykusuz çalışarak, vardiyalı çalışarak, farklı bir saat dilimine seyahat ederek veya 24 saat açık veya koyu renkte yaşamak suretiyle bu döngüyle uğraşmak refahımıza ve uzun vadeli sağlık durumumuza gerçekten müdahale edebilir.
Çoğu bitki benzer döngülere sahiptir. Gün boyunca, bir bitki yapraklarındaki küçük güneş enerjisi çiftliklerini ‘uyarır’ ve fotosentez yoluyla güneş ışığını ve karbondioksidi şekere dönüştürürler, gece olduğunda ise bu sistem kapanır. Birçok diğer bitki prosesi benzer bir döngüyü takip eder, gün içinde bazıları daha aktif olurken bazıları da gece daha aktiftir.
Yeni araştırmalar, bu döngülerin bitki yaşlanma süreçleri üzerindeki etkisine ışık tutuyor ve bunun tersini de yapıyor.
Gece-gündüz döngüsü, gündelik (sirkadiyen) saatler olarak bilinen kanunlarla düzenlenir. 2017 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü, Massachusetts, Waltham’taki Brandeis Üniversitesi’nden Dr Jeffrey Hall’a ve Dr. Michael Rosbash’a New York’taki Rockefeller Üniversitesi’ndeki Dr. Michael Young ile birlikte, sirkadiyen saatlerin meyve sineklerinin arkasındaki mekanizmayı açığa çıkarttıkları için verildi.
Peki bu durumda sirkadiyen saatler nelerdir?
Sirkadiyen saat bitkilerin, hayvanların, mantarların ve siyanobakterilerin 24 saatlik periyot içerisindeki biyokimyasal ve psikolojik davranışlarının bütünüdür. Terim olarak “sirkadiyen“, Franz Halberg, tarafından Latince circa sözcüğünden türetilmiştir. Circa “tahminen bir gün” anlamına gelmektedir.
Sirkadiyen saatler metabolizma, kan basıncı, bitkilerde uyku zamanı ve hormon seviyeleri gibi canlılardaki temel biyolojik fonksiyonların kontrolünden sorumlu 24 saatlik döngülerdir.
Melbourne Üniversitesi’ndeki BioSciences Okulu’ndan Bitki Sinyalizasyonu araştırmacısı Dr Mike Haydon, Drs Hall, Rosbash ve Young’ın keşfetmelerinden bu yana, yaşlandıkça sirkadiyen saatlerimizdeki bozulmaların sağlık üzerindeki etkileri hakkında pek çok araştırma yaptığını söylüyor.
Dr. Haydon, “Yaş ilerledikçe saatin değiştiğini biliyoruz ve şeker hastalığı ve obezite gibi metabolik hastalıklarda rol oynuyor ancak saatin bitkilerde yaşlanmayı nasıl etkilediği hakkında pek bir şey bilmiyoruz” dedi.
Bitkilerde yapılan araştırmalar, sıcaklık ve güneş ışığı gibi çevresel işaretlerin sirkadiyen döngüleri düzenlediğini göstermiştir. Bununla birlikte, koyu renkli bir dolabın içine bir bitki koyduğunuzda gündüz gece işlemlerinin birçoğu devam eder. Ama nasıl? Dr. Haydon gibi araştırmacılar bu gizemle büyülendi.
“Tam karanlıkta sirkadiyen ritimleri gösteren, en eski deneyler 18. yüzyılda bitkilerde yapıldı” diyor.
“Bu biyolojik ritimler, bitkilerde, hayvanlarda ve diğer organizmalarda çok kez gelişti, bu yüzden açıkça önemli.“
Dr. Haydon, “İnsanlarda yemek yediğimiz zaman sirkadiyen ritimin etkilenebileceğini ve bitkilerde aynı olduğunu biliyoruz” diyor.
“Birkaç yıl önce meslektaşlarım ve ben, sukrozun (fotosentezle üretilen) karanlıkta sirkadiyen ritimleri koruması gerektiğini gösterdik.“
“Ardından sürekli ışık altında şekerin sirkadiyen ritmini kısalttığını ve bu tür geri besleme döngülerinin bitkilerin ideal döngüyü sürdürebilmesine yardımcı olduğunu bulduk.“
“Ancak bunun arkasındaki mekanizmayı anlamadık“
Etilenin Etkisi
‘Yaşlanma hormon‘ olarak da bilinen etilen,bitkiler tarafından yaygın olarak üretilir ve meyve olgunlaşmasının teşvik edilmesinde iyi bilinen ancak bitkilerin büyümesinde ve patojenlere veya diğer streslere karşı tepkilerinde de önemli rolleri olduğunu bilinen bir bitki büyüme düzenleyicisidir.
Bitkiler bir gaz olarak etileni serbest bırakıyor, bu nedenle avokado yanında sarı bir muz koymak, muzun daha hızlı olgunlaşmasına yardımcı olabilir.
Dr Haydon, “Etilen gazı, bitkilerin birbirleriyle iletişim kurmasının, örneğin meyvelerin aynı anda olgunlaşmasının sağlanması için bir yoldur” diyor.
Melbourne, Cambridge ve York Üniversitesi’ndeki Dr Haydon ve Profesör Alex Webb liderliğindeki bir araştırmada, arabidopsis’de (lahana ve hardalla ilgili küçük çiçekli bir bitki) sirkadiyen saati düzenleyen genleri ve proteinleri keşfederken bilim insanları, bitkinin sirkadiyen ritimini korumak için kullanılan anahtarlar birinin etilen olduğunu keşfettiler.
Çalışma İngiltere Biyoteknoloji ve Biyolojik Bilimler Araştırma Konseyi tarafından finanse edildi ve Plant Physiology dergisinde yayınlandı.
Dr Haydon, “Etilen üretiminin gece gündüz döngüsünü takip ettiğini biliyorduk, ancak bitkilerde uyku zamanı döngüsünün düzenlenmesine yardımcı olması için geri beslendiğini bilmiyorduk” diyor.
Bitkilerde etilen sinyaline aracılık eden iyi tanımlanmış bir reseptör ağı ve transkripsiyon faktörü ağı var. Bu etilen sinyal yolu, aynı zamanda şekerle düzenlenen saat düzenleyici genler, GIGANTEA üzerinde hareket ederek sirkadiyen ritimleri teşvik etmektedir.
“Etilenin sirkadiyan dönemini azalttığını tespit ettik, ancak bu etki şeker tarafından engellendi.“
Diğer Saatler
Sirkadiyen saatler bitkilerin 24 saatlik döngülerini düzenler, ancak Dr Haydon, mevsimsel döngüler gibi daha uzun zaman ölçeğine yanıt veren diğer “saatler” olduğunu ve ağırlıklı olarak etilenin etkisinde kalan bu uzun vadeli yaşlandırma süreçlerinin sirkadiyen saatlerin aksamasından etkilendiğini söylüyor.
“Bunları manipüle ederek, ürün verimleri veya raf ömrünü optimize etmek için gelişme oranlarına ince ayar yapabiliriz” diyor.
Örneğin, muzlar nakliye esnasında hasarları azaltmak için yeşil renkte kesilir ve daha sonra pazara gönderilir. Hedeflerine ulaştıklarında üzerlerine sık sık onları olgunlaştıracak olan etilen püskürtülür.
Dr Haydon, “Önceki araştırmalar, sebzelerin ve meyvelerin hasattan sonra da sirkadiyen ritimlerine bağlı olduğunu gösterdi” diyor.
Dolayısıyla, meyve ve sebzelerimizi buzdolabında mı saklamalıyız yoksa mutfakta kendi doğal gece-gündüz döngülerini mutfak tezgahında devam ettirmelerine izin vermeli miyiz?
Dr Haydon’un önerisi, meyve ve sebzelerinizi buzdolabından uzak tutmaktır.
“Kesildikten sonra bile, sebzeleriniz halen yaşayan bitki hücreleridir ve mümkün olduğu kadar doğal ve doğal ortamlarına en yakın şekilde muhafaza edilmelidirler“.
Kaynak: https://phys.org/news/2017-10-chemical.html
Çeviri: Levent KIRCA