Çare Yosun!

IKEA “Sosissiz sosisli”. Fotoğraf: Kasper Kristoffersen

Hızla artmaya devam eden dünya nüfusu, bağlantılı olarak doğal kaynakların tüketilmesi, uzun zamandır bağıra çağıra gelen ve etkilerini her geçen gün daha fazla hissettiren küresel iklim değişikliği, gıda, su ve enerji güvenliğini tehlikeye atıyor. Bu temel problemlerimizi sürdürülebilir bir şekilde nasıl çözeceğiz?

–Çare yosun. Peki nasıl?

Latince deniz yosunu anlamına gelen algler, canlılar aleminde çok geniş bir yelpazeye sahip olup mikroskobik tek hücreli olanlarından daha karmaşık ve dışarıdan bakıldığında bitkiler ile karıştırılabilecek türleri de içine alan yüksek biyoçeşitliliğe sahip bir gruptur. Günümüzde yaklaşık 72 bin 500 civarı alg türü olduğu tahmin ediliyor [1].  Evrimsel ataları olan siyanobakteriler ile birlikte bu sayı 200 bin türün üstüne çıkıyor. Dünya üstünde oluşumları 3 milyar yıl kadar geriye giden ve ilk fotosentezle birlikte atmosferdeki oksijen miktarını artırarak modern canlıların oluşmasını sağlayan algler ve siyanobakteriler, birincil üreticiler olarak tanımladığımız besin zincirinin en alt ve temel grubunu oluştururlar [2], [3].

Sürdürülebilir bir gıda alternatifi

Besin zincirindeki önemli rollerinden başlamışken gıda üzerinden devam edelim. Alglerin, gıda tarihi geçmişi 4000 yıl öncelerine dayanıyor. Maya’ların ve Aztek’lerin yosunları kurutarak gıda olarak tükettiğine dair belgeler var [4].  Japonlar ise 8. yüzyıldan beri “yenilenebilir deniz yosunu” anlamına gelen “nori”yi suşi sarımında kullanıyorlar [5].  Diğer güncel uygulamalara baktığımızda gıda mikrobiyolojisi ve gıda güvenliği alanlarında ve bakteri büyütme besi ortamlarında kullandığımız agar, kırmızı alglerden üretiliyor. Organik gıdalara eklenebilen, su tutma kapasitesi yüksek, kıvam artırıcı aljinik asit ve türevleri başta “Kelp” türü olmak üzere kahverengi alglerden elde ediliyor. Yine viskozite arttırma amacı ile sütlü tatlı, şekerleme ve dondurmalı ürünler başta olmak üzere yaygın olarak kullanılan karagenan (İng. carrageenan), doğal formu alglerden elde edilen önemli bir madde. Görüldüğü üzere karbonhidrat anlamında zengin alglerin uzun dönemde sürdürülebilir gıda üretimi anlamında katkıları sadede bu örneklerle sınırlı değil. Ülkemizdeki güncel kırmızı et sıkıntılarına (ithalat, şarbon, yüksek sera gazı salınımları, vd.) girmeden ele alırsak, hücre yapısında %60-75 oranında protein bulunduran yosunlar, içerdikleri faydalı amino asitlerle birlikte protein ihtiyaçlarını büyük- ve küçükbaş hayvanlar dışında karşılamak isteyen, ancak henüz böcek tüketmeye hazır olmayan bünyeler için önemli bir alternatif protein kaynağı olacak. Vegan olup mangal keyfinden vazgeçemeyenlere güzel haberler var, bezelye ve alg proteininden yapılan ve gluten içermeyen burgerler üretilmeye başladı. Hatta potansiyelin farkına varan mobilya devi IKEA bile ekmeği yosunlardan elde edilen vegan sosissiz sosislisi “Dogless Hotdog” ile deneysel çalışmalara başladı bile.

Yosun tabanlı %100 bitkisel yumurta. Fotoğraf: Follow Your Heart

Kulağa inanılmaz geliyor diyenler için sürprizi sona sakladım: Bitkisel yumurta! Tamamen yosunlardan elde edilen, biraz maya takviyeli bu ürün, henüz rafadan yumurta ihtiyacınızı karşılamayabilir ancak hormonsuz, antibiyotiksiz, GDO içermeyen, soyasız ve glutensiz bir omlet için değerlendirilebilirsiniz.

Bu popüler ürünlere dönüşmeden önce yosunların sürdürülebilir gıda alanına diğer önemli katkısı üretim yöntemleri. Verimli tarım alanına ihtiyaç duymadan ve coğrafi olarak tarıma elverişli olmayan bölgelerde kontrollü bir şekilde (havuzlar, kapalı reaktör sistemleri, vb.) büyütülebildiklerinden bitkisel gıda ve tohumlarıyla rekabet etmezler. Tuzlu su yosunlarının ticari üretiminde doğrudan deniz suyu kullanıldığından diğer tüm tarım bitki ve tohumlarının sulama işlemleri için gerekli taze su kaynaklarını tüketmezler. Gübreleme ihtiyaçları atık ve dönüştürülmüş azot ve fosfor kaynaklarından sağlandığında ise tamamen çevre dostu bir üretim modeli oluşturulabilir.

Karbonhidrat ve proteinden sonra biraz da yağlardan bahsedecek olursak sağlık açısından yüksek önem arz eden faydalı yağ asitlerinin başında omega-3’ler gelir. Omega-3’ler, çoklu doymamış yağ asitleri (PUFA) grubundan olup en önemlileri alfa-linolenik asit (ALA), eikosapentaenoik asit (EPA), ve dokosahekzaenoik asittir (DHA).  İnsanlar tarafından sentezlenemediği için omega-3 ihtiyacının besin tüketimi ile karşılanması gerekir. Alfa-linolenik asit belirli yağlı bitki tohumlarında ve cevizde bulunurken, EPA ve DHA balıklarda ve krillerde bol miktarlarda bulunur. Bu sebeple uzmanlar tarafından balıkların kalp ve beyin gıdası olduğu ve haftada iki defa tüketilmesi gerektiği belirtilir. Ancak çok fazla bilinmeyen bir nokta var; balıklar da aynı insanlar gibi omega-3 yağ asitlerini sentezleyemezler.  Denizlerde bulunan algler ile beslenen zooplanktonları tüketen ufak balıklar ve besin zincirindeki sırasına göre ufak balıkları tüketen göreceli büyük balıklarda omega-3 yağ asitleri birikir.

İç mekan yosun üretim sistemi (28 L hacim).
Fotoğraf: Berat Haznedaroğlu

Bu noktada dikkat edilmesi gereken besin zinciri gereği balıklarda nasıl omega-3 birikimi oluyorsa, aynı şekilde denizlere ulaşan hava, toprak ve su kirliliklerinden dolayı özellikle civa gibi ağır metal ve zehirli aromatiklerden olan diyoksin birikimleri de olur. Tarım arazilerinde haşerat giderici olarak uzun yıllar boyunca kullanılan diyoksin, doğada çözünme yarı ömrünün uzun olması sebebiyle denizlerde ciddi miktarlarda bulunur. Civanın ise fosil yakıtlarının yanması sonucu önce atmosferde ve dolayısıyla denizlerde konsantrasyonları artıyor. Denizlerdeki kirliliğin artması ve sanayi atıklarının direk denizlere boşaltılması balıkçılığı tehdit ediyor ve böylelikle omega-3 yağ asitlerinin balıklar tarafından karşılanmasını zorlaştırıyor. Besin zincirindeki biyobirikim kaynaklı kirliliğe maruz kalmadan günlük ihtiyaç oranları dahilinde omega-3 yağ asitlerinin sürdürülebilir bir şekilde doğrudan alglerden elde edilmesi mümkün.

Biyoyakıt olarak yine yosun

Bol miktarda yağ biriktirme kapasitesi sayesinde, algler gıda ürünleri dışında biyolojik yakıt üretiminde de tercih ediliyor, böylelikle petrol türevi fosil yakıtlara alternatif sıvı yakıt olarak kullanılabiliyor. Basit kimyasal reaksiyonlarla biyodizele çevrilen alg yağ asitleri, %20 oranına kadar standart dizel ile harmanlanarak modern dizel motorlarda herhangi bir işleme gerek olmadan kullanılabiliyor. Saf biyodizel (B100) kullanabilen kamyon, traktör, otobüs, gemi motorları da üreticiler tarafından geliştirildi.

Biraz daha kompleks reaksiyon ve katalizör yardımıyla algler, uçaklarda petrol tabanlı yakıtların yerine biyolojik tabanlı alternatif jet yakıtı üretiminde de kullanılabiliyor. Sivil havacılık sektörü için büyük önem taşıyan yosun tabanlı biyo-jet yakıtı, standart jet yakıtı Jet A-1 ile harmanlandığında yakıtın kalitesini artıran, yakıt tasarrufu sağlayan, donma noktasını düşürerek uçağın daha yüksek irtifaya çıkmasını sağlayan, enerji yoğunluğu ve parlama noktası yüksek olan alternatif jet yakıtları arasında öne çıkıyor. Biyoyakıtların araçlarda kullanımı sonrası açığa çıkan karbon dioksitin yine fotosentez sırasında algler tarafından yakalandığı göz önünde bulundurulduğunda atmosfere yeni sera gazı salmadan bir karbon çevrimi sağlanabiliyor.

Su kaynaklarının korunması

Son olarak biraz da su kaynaklarının korunmasından bahsedelim. Yüzey sularında ötrofikasyon dediğimiz başta azot ve fosfat gibi besinlerin kirlilik sonucu artmasıyla alg ve diğer planktonların kontrolsüz bir şekilde büyümesi söz konusu.  Algleri ve diğer planktonları tüketen bakterilerin sudaki çözünmüş oksijen miktarını tehlikeli oranda azaltması ile canlı yaşamı tehlikeye giriyor. Algleri doğal ortamlarında yapay gübrelemeye maruz bırakmadan tarımsal kirliliğin azaltılması (bilinçli gübre kullanımı), evsel ve endüstriyel atık suların uluslararası standartlara uygun bir şekilde bertaraf edilmesi gerekli. Daha önce bahsettiğimiz kontrollü ortamlarda, mühendislik yaklaşımları ile büyütülen alglerin sulak ortamlardan azot ve fosfat yakalayarak uzaklaştırmaları taze su kaynaklarının korunması açısından önemli.  Ayrıca yosunlar, arsenik, kurşun gibi ağır metalleri bağlayarak toksik olmayan (veya daha az toksik olan) formlarına çevirebilirler. Benzer şekilde elektronik atıklardan gelen zararlı ağır metallerin yakalanması ve arıtımında da algler kullanılabilir. Cep telefonları, bilgisayarlar, televizyonlar, vb. sürekli teknolojisi yenilenen ve hızla tüketilen teknolojik atıklar düzensiz çöp depolama sahalarına gönderildiğinde, yağmur ve diğer sularla karışarak ağır metaller içeren tehlikeli bir atık su (sızıntı suyu) oluşturur. Bu tip atık suların bertarafı için yosunların kullanıma yönelik uygulamalar başlamış durumda ve hızla gelişiyor.

Örneklerden görüleceği üzere mevcut durumda ve yakın gelecekte temel problemlerimiz olan gıda, su ve enerji ihtiyaçlarının güvenilir ve sürdürülebilir bir şekilde karşılanmasında yosunlar kilit bir öneme sahip. Esasen yosunlar fosil yakıt tabanlı bir büyüme modelinden biyoekonomi temelli bir kalkınma modeline geçişte daha büyük çaplı bir dönüşümün parçası olacaklar. Özellikle iklim değişikliğiyle mücadelede ihtiyacımız olan bütün bileşenler göz önünde bulundurulduğunda entegre bir şekilde üç temel soruna da cevap verebilecek olmaları yosunların önemini anlamamızda bizlere yardımcı oluyor.

Çare yosun!

Berat Haznedaroğlu
Boğaziçi Üniversitesi Çevre Bilimleri Enstitüsü öğretim üyesi
İstanbul Mikroyosun Biyoteknolojileri Araştırma ve Geliştirme Birimi (İMBİYOTAB)
https://twitter.com/Haznedaroglulab 

Kaynaklar: 

[1] Guiry, M. D. (2012). “How Many Species of Algae Are There?”. Journal of Phycology 48 (5): 1057–1063
[2] Flores, F. G. (2008). The cyanobacteria: molecular biology, genomics, and evolution. Horizon Scientific Press.
[3] Judson, O. P. (2017). The energy expansions of evolution. Nature ecology & evolution, 1(6), 0138.
[4] Davidson, A. Oxford Companion to Food. Oxford University Press, Oxford, 1999 (p. 44)
[5] Characterization of a vitamin B12 compound in the edible purple laver, Porphyra yezoensis” 64 (12). December 2000. pp. 2712–5.

Önceki İçerikÜniversite / Lise Giriş Sınavları ve Campbell Yasası
Sonraki İçerikRosalind Franklin’e Yapılan Haksızlık
Avatar photo

Berat Haznedaroğlu lisans eğitimini 2003 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi Biyoloji Bölümü’nde tamamlamış olup, 2005 yılında Villanova Üniversitesi İnşaat ve Çevre Mühendisliği Bölümü’nden yüksek lisans, 2010 yılında Kaliforniya Üniversitesi-Riverside Kimya ve Çevre Mühendisliği Bölümü’nden doktora derecelerini almıştır. Uygulamalı mikrobiyoloji, biyoteknoloji ve fonksiyonel genetik alanlarında uzmanlaşan Dr. Haznedaroğlu doktora sonrası çalışmalarını Yale Üniversitesi’nde tamamlayarak 2014 yılında Türkiye’ye geri dönüş yapmıştır.

Dr. Haznedaroğlu, TÜBİTAK, NSF, İstanbul Kalkınma Ajansı, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Avrupa Komisyonu, ve İngiliz Bilimler Akademisi tarafından fonlanan projelerinde mikroalg ve siyanobakterilerin sistem biyolojileri üstünde çalışmakta olup gıda, ilaç, enerji, ve çevre alanlarında ürün ve uygulama geliştirmektedir. Yakın zamanda Bilim Akademisi Genç Bilim İnsanları Ödülü (BAGEP), FABED Eser Tümen Araştırma Ödülü, Royal Society Newton Fellowship ile ödüllendirildi.

Dr. Haznedaroğlu halen Boğaziçi Üniversitesi Çevre Bilimleri Enstitüsü’nde öğretim üyesi olarak görev yapmakta olup; İstanbul Mikroyosun Biyoteknolojiileri Ar-Ge Merkezi direktörlüğü, ve Boğaziçi Üniversitesi Yaşam Bilimleri Uygulama ve Araştırma Merkezi müdür yardımcılığı görevlerini yürütmektedir.