Günümüzün önemli bir çevre problemi, petrol türevi olarak veya başka sentetik kaynaklardan elde edilen naylon veya PVC (polivinil klorür) benzeri (plastik, polietilen, polipropilen, polistiren) ucuz ve pratik malzemelerin, tabiatta parçalanamaması ve geri dönüşüm imkânına sahip olamayışlarıdır. Bilhassa alışveriş torbası, toplu davetlerde kullanılan plastik tabak, çatal ve kaşık gibi ürünler asırlarca eriyip parçalanmadan, yani inorganik hâle dönüşüp toprağa karışmadan durmaktadır.
Çözünmeden ve biyolojik olarak bozulmadan tabiatta 400 yıl, 700 yıl hatta bazı türlerinin 1000 yıl bozulmadan kalabilen plastik ürünleri bulunmaktadır. Bunlar aynı zamanda suyun ve toprağın kirlenmesine, sulardaki canlıların zarar görmesine ve hatta ölümlerine sebep olmaktadır.
Yılda 300 milyon tondan fazla üretilen plastikler her gün denizlere, nehir ve göllere, çöp alanlarına, tarlalara atılmakta, tabiatı kirletmektedir. Bu tip maddeler belli bir sıcaklığa kadar ısınınca veya yeniden kullanım sırasındaki bozunma işlemleri, dioksin gibi toksik ve kanserojen birçok maddenin çevreye yayılmasına sebep olabilmektedir. 70-90 derece sıcaklığındaki bir içecek, içinde bulunduğu polimer (plastik) malzemeyi ısı tesiriyle çözerek, kendini oluşturan monomerlerine ayırmakta, bunlar ise tehlikeli kanserojen malzemelerdir.
PVC bardaklarda servise sunulan sıcak içeceklere, sıcak besin maddelerine ve mikrodalga fırında ısıtılan plastik kaplardaki yiyeceklere dioksin bulaşır. Pet şişelerde satılan sular çok fazla beklediğinde, güneşin ve sıcağın tesiriyle kanserojen dioksin maddesi suya karışır.
İlk defa 1975’te bir Japon bilim ekibi, naylon fabrikasından çıkan atık suların döküldüğü gölette inceleme yaparken, naylon maddesinin bir alt grubuna ait molekülleri parçalayan Flavobacterium spcinsine ait bir bakteri çeşidini (K172) keşfettiler. Arthrobacter KI72 olarak isimlendirilen bu bakterinin, bu atıklardan faydalanabilecek çeşitli enzim türlerine sahip olduğu gösterildi. NylBs adı verilen genler tarafından kodlanan bu enzim, popüler olarak “nylonase”(6-aminoheksanoik asit hidrolaz) olarak bilinir hale gelmiştir. Naylon üretiminde kullanılan bazı molekülleri parçalayan üç enzim bulunduğu anlaşıldıktan sonra, bu enzimlerden birini kodlayan genin mutasyonla ortaya çıktığı ve sonra da kopyalanarak devam ettiği konusu gündeme geldi.
1984 yılında genetik uzmanı Susumu Ohno, tesadüfen yeni genlerin gelişebileceği düşüncesini savunarak, genetik kodun okunuş şeklini değiştiren ve böylece bir proteinin amino asit dizisini tamamen değiştiren bir mutasyonla ortaya çıkacağını ve nylonase’ın bu şekilde evrimleştiğini ileri sürdü.1 Araştırmayı yapan Susumu Ohno’ya göre “birçok benzersiz yeni gen bu şekilde evrimleşmekte olduğundan, bu durum faydalı mutasyona ve evrimleşmeye bir örnektir.”
Daha sonra 1992 yılında başka bir ekibin yaptığı çalışmada, NylB genlerinin benzersiz olduğunu ve oldukça karmaşık ve özel bir mekanizma ile evrimleştiğini, böyle bir mutasyon bulunmadığı öne sürülüyordu.
Japonya’nın Hyogo Üniversitesi’nde Seiji Negoro liderliğindeki bir ekip, naylon ile ilgili enzimlerin yapısı ve gelişimi üzerine birçok çalışma yayınlandığını söyleyerek yukarıdaki iki iddianın da yanlış olduğunu gündeme getirdi.
1995 yılında yayınlanan bir makaleye göre, bilim adamları Pseudomonas aeruginosa isimli başka bir bakteri türünü, farklı bir besin kaynağının olmadığı bir ortamda yaşamaya zorlayarak, aynı naylon yan ürünlerini laboratuvarda parçalama özelliğini geliştirmeye başlamışlardır.2 Bakterinin bu yeni varyetesi orijinal Flavobacterium spK172 tarafından kullanılan aynı enzimleri kullanmamaktaydı (1. Şekil). 1983 yayınında ise bazı bilim insanları, Flavobacterium çeşitinden bir E. coli bakterisine yeni şifreler aktararak enzim üretme kabiliyeti geliştirilebileceğini söylediler.
Bu şekilde bakterilerin genomu üzerindeki çalışmalar arttıkça Nylonaz enzimi olarak isimlendirilen bu molekül topluluğunun tamamen tesadüfi bir mutasyonla kendi kendine ortaya çıktığı düşüncesi, evrimcilerin ümitle sarıldığı bir silah olarak kullanılmaya başladı.
En son 2016 yılında yine Japonların Kyoto Teknoloji Enstitüsü ve Keio Üniversitesi’nden bir grup araştırmacının yaptığı çalışmada Ideonella sakaiensis 201-F6 adını verdikleri bakterinin, plastiği temel enerji kaynağı olarak kullandığını keşfetti.3 Bakterinin plastiği iki farklı enzim kullanarak, en küçük birimleri olan yapıtaşlarına kadar parçaladıklarını ispatladı. Araştırmacılardan Kyoto Teknoloji Enstitüsü üyesi Kohei Oda, bakterinin zararlı atıkları geri dönüştürmeye yönelik kullanılabilmesi için genetik mühendisliğinin çalışmaları gerektiğini belirtti. PET’i parçalayabilen Ideonella sakaiensis bakterisi de daha öncekiler gibi evrimciler tarafından hemen kullanılmaya başlandı.
Negoro’nun protein yapısına ilişkin çalışması, nylonaz’ın birçok organizmanın ürettiği tabii antibiyotik olan beta-laktamazları parçalayan yaygın bir enzime benzediğini göstermektedir. Sadece iki amino asit değişikliğini belirleyecek iki isabetli mutasyon ile beta laktamaz bağlama bölgesini naylon yan ürüne bağlayabilme kabiliyetine değiştirmesi bu işe yeter olarak görülmektedir.
Son incelemeler, tartışılmakta olan ana naylon parçalanma enzimini kodlayan nylB geninin naylon bileşikleri indirgemek için zaten bakteride bulunan enzimatik etkinliğe sahip olan bir proteini kodlayan mevcut bir genden (nylB’) geldiğini kabul etmektedir. Enzim tabii olarak naylona tutunabilen ve parçalanabilen, birçok bakteride bulunan β-laktamaz grubundan bir karboksil esterazdı (2. Şekil). Naylon insan yapımı bir elyaf olduğundan, hiçbir tabii enzimin ona saldıramayacağı düşünülüyordu. Ancak, naylondaki temel amid bağı aslında canlılarda da yaygın olarak görülmektedir, bu yüzden varolan bir enzimin bir dereceye kadar naylonu parçalayabileceği şaşırtıcı bir durum değildir.4
Her zaman hâkim paradigmanın yanında olan popüler bilim medyası bütün bu gelişmeleri daima evrim teorisi lehine yorumlama gayreti içinde oldu. Ancak eksik bilgi ve evrim faraziyelerine dayanan ilk açıklamalar tamamen yanlıştı. Hyogo Üniversitesi’nden Seiji Negoro liderliğindeki bir ekip tarafından yapılan bir dizi çalışmayı özetleyen 2007 yılındaki makalede, aslında naylon parçalayan enzim için hiçbir mutasyonunun olmadığı düşüncesi öne geçmiş durumdayken, on yıl sonra, Dennis Venema isimli bir evrim savunucusu eski hikayeyi dayatmak için bastırmaktadır.5
Negoro ve arkadaşları tarafından 2007’de yayınlanan bu makalede özet olarak, “Mevcut modeller, orijinal fonksiyonları korurken, naylona karşı yeni aktivitenin niçin genomun beta-laktamaz özelliğini kodlayan bir bölgesinde geliştiğini, yani kısacası yeni bir şey olmayıp sadece varolan bir enzimdeki küçük bir değişikliğe ait olduğunu göstermektedir”.
Muhtemelen araştırmacılar Ohno gibi saygıdeğer bir bilim adamına saygıdan dolayı yanlış demediler, fakat onun iddiası yanlıştı. Ellerinde ciddi bir delil olmadan sadece 30 yıldır tekrarlanan iddiaların devamından ibaret olan bu duruma ses çıkarmadılar.
Her şeyden önce NylB enziminin parçaladığı naylon bağların, tabii proteinlerdeki amid bağlarına benzediği unutulmamalıdır (3. Şekil). Dolayısıyla, amide bağlarını kırabilen mevcut bir enzimde hafif bir tadilat yaparak naylondaki benzer bağların kırabileceği bir noktaya gelebilmesi şaşırtıcı değildir. Neticede canlılarda birçok farklı karboksilesteraz vardır ve insanların dışarıdan aldığı birçok zararlı maddelerin (beta-blokerler, statinler, kokain, aspirin ve organofosfatlar gibi böcek ilaçları) metabolize edilmesinde çok önemlidir. Naylon da bir ‘poliamid’ olduğundan karboksilesterazlar tarafından parçalanabilen moleküllerin genel sınıfına girer.
Evrimciler ilk iddialarında bu genlere benzer bir ana gen bulamadıklarını söylemişlerdi fakat bu durum doğru değildi. Yukarıda belirtildiği gibi, daha sonra mevcut enzimden türetildiğini ve var olan enzimatik aktivite kategorisinin korunduğunu, sadece naylona bağlanmasının birkaç küçük değişiklikle sağlandığını göstermektedir. Evrimcilerin iddiaları, tamamen orijinal görünseler dahi, asla doğru bir yorumla ele alınmamıştır.
Aslında araştırma, Allah’ın bütün canlılara hayatta kalmaları için verdiği adaptasyon ve sınırlı mutasyon kapasitesini gösteren bir özelliktedir. Mevcut bir enzimi hafifçe değiştiren bu naylon sindirici bakterilerle ilgili mutasyonel değişiklikleri, başlangıçta olmayan tamamen yeni bir genom bilgisine dayalı, yeni bir enzimin ortaya çıkışı gibi sunmak doğru değildir.
Bütün canlı organizmalar zaten çok iyi bir şekilde hayata tutunmaları için adaptasyon potansiyeli ile yaratılmışlardır. Ortam şartları değiştikçe mevcut genom potansiyellerinin izin verdiği ölçüde yeni şartlara, gıda ve iklim şartlarına uyum gösterebilmek için sınırlı bir değişim kapasitesine sahiptirler. Mutasyonlar da bu sınırlı kapasite içinde bir işleyişe sahiptir.
Nedir bu mutasyonların sınırlı kapasitesi? En önemlisi; çok hücreli kompleks canlılardaki doku, organ ve sistemlerin gelişmesinde hiçbir mutasyon söz sahibi değildir. Çünkü herhangi bir organın tek bir hücedeki zararlı değişimi bile organı bozacak bir mahiyette olduğundan elimine edilmelidir. Zaten immün sistem hücrelerinin bir vazifesi de budur. Sadece immün sistemdeki hücrelerin, devamlı olarak şekil ve özellik değiştirebilen mikroplara karşı savaşabilmesi için sınırsız mutasyona uğrama imkânları vardır. Bu mekanizma her sene şekil değiştiren grip gibi virüslere ve hastalık yapan bakterilere karşı, sınırsız silah üretme gücünün temelidir ve bu sayede hastalıklara karşı mücadele edebiliriz.
Fakat çok farklı hücrelerden ve dokulardan yapılan bir organa, mevcut sisteme zarar vermeden, yeni bir özellik kazandırmaya yönelik, arka arkaya eş zamanlı mutasyonların ortaya çıkması muhal üstene muhaldir. Daha açık söylersek, bir hücreli bakteriler dışında kompleks doku ve organlarla donatılmış bir canlıda, yeni bir genom bilgisi olmadan, hiç yoktan mükemmel organlar ortaya çıkamaz.
Bakteriler gibi tek hücreli canlılarda ise bir hücre zaten tek başına bir ferttir. Nispeten küçük genomları vardır ve hızlı çoğalırlar. Zararlı bir mutasyon ortaya çıkarsa, o bakteri ölür. Ancak küçük çaptaki mutasyonların bazıları tıpkı immün sistemimizdeki gibi bakterinin hayatta kalmasına yönelik faydalı özellikte olabilir. Burada da yine bakteriyi daha kompleks bir canlı türü haline geçiren bir durum yoktur. Mevcut enzimlerdeki küçük tadilatlarla bazı organik moleküllere ait bağları parçalama özelliği kazanılmıştır.
Bakterinin ince bir PET tabakasını sindirmesi bile altı hafta gibi uzun bir zaman alması bu konuda daha çok çalışmanın yapılmasını gerektiriyor. Bilim adamları, şimdilik bakterinin genomunu çözmeyi başardılar, fakat asıl hedef bu genoma bazı ilaveler yaparak daha güçlü ve daha hızlı bakteri soyunu üretmektir.
Dipnotlar
1. Ohno, S. (1984). Birth of a unique enzyme from an alternative reading frame of the preexisted, internally repetitious coding sequence. Proc Natl Acad Sci USA, 81 (8): 2421–2425.
2. Prijambada, I. D. ve ark. (1995). Emergence of nylon oligomer degradation enzymes in Pseudomonas aeruginosa PAO through experimental evolution. Applied and Environmental Microbiology, 61(5): 2020–2022.
3. Yoshida, S. ve ark. (2016). A bacterium that degrades and assimilates poly (ethylene terephthalate), Science, Cilt 351, Sayı 6278, s. 1196-1199, 11 Mart 2016.
4. Negoro, S. ve ark. (2007). Nylon-oligomer Degrading Enzyme/Substrate Complex: Catalytic Mechanism of 6-Aminohexanoate-dimer Hydrolase. J. Mol. Biol. 370(1):142–156.
5. Venema, D.R. ve S. McKnight (2017). Adam and the Genome: Reading Scripture after Genetic Science, Brazos Press.
