Taşlarla ve metallerle "solunum" yaparak yaşayan bir bakteri türü olan Shewanella oneidensis on yıllardır bilim insanlarının ilgisini çekiyor.

Ama bugüne kadar bu gizemli hücresel solunum tekniğinin iç çalışma sistemi gizemini koruyordu. Amerikan Kimya Topluluğu'nun hekemli dergisi Journal of the American Chemical Society'de yayımlanan yeni bir araştırma bakterinin bu tuhaf davranışının gizemini çözmüş olabilir.

Araştırmacılar bakterinin elektronlarını dışardaki katı yüzeylere naklederek "nefes alma" kabiliyetinin moleküler kiralite adı verilen yolla gerçekleştiğini keşfetti. Moleküler kiralite, organizma "nefes verirken" en uygun elektron spin (dönme) yönünü ayarlamasına neden oluyor. 

Bu fenomen, toprağın derinlikleri gibi havasız ortamlarda elektronları ayırarak S. oneidensis'in oksijensiz ya çok az oksijenin olduğu ortamalarda yaşamasına yardım ediyor.

Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden biyomedikal mühendis Sahand Pirbadian bunu şu şekilde açıklıyor:

Oksijeni elektron alıcısı olarak kullanabilen diğer çoğu organizmanın aksine bu bakteri elekronları katı minerallere naklediyor. Veya bizim laboratuvarımızda yaptıkları gibi hücrenin dışındaki elektrotlara naklediyorlar.

Ekip, nanoteller vasıtasıyla elektronlar nakledilirken bunların elektron spin yönünün, sitokrom (elektron taşınmasından sorumlu hemoprotein) moleküllerinin kiralitesinden etkilendiğini buldu. Bu da kiralitenin kendisi tarafından belirlenen manyetik alanların kutuplaşmasından kaynaklanıyor.

Kiral terimi, kendisinin rotasyonla elde edilemeyen bir ayna görüntüsünü oluşturabilen veya bu ayna görüntüsüne sahip olan cisimleri, özellikle molekülleri tanımlamak için kullanılır. Kimyada bu moleküllere "kiralite özelliği gösterir" denir. Kiral sözcüğü, kendisi de sağ ve sol arasında ayna görüntüsüne sahip olduğundan, insan elinden gelmektedir. 

Konu üzerinde daha önce çalışmalar yapmış Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden mikrobiyolog Moh El-Naggar şu ifadeleri kullandı:

Elektronlar moleküler telden geçerken bunların çoğu kiraliteye bağlı olarak aynı kuantum spinine, yukarı ya da aşağı yönde, sahip oluyor. Bu çalışma, bu hücrelerdeki elektirik iletkeni proteinlerin elektron spinlerini seçtiğini gösteren ilk çalışma.

Araştımacılar bu süreçlerin yeterince anlaşılmasının spintronik alanında (elektronların hareketleri yerine, spinlerini ve manyetik momentlerini kullanmak) devrim yaratarak şimdikinden çok daha güçlü kuantum bilgisayarlarının kullanılmasına yol açmasını umuyor. 

Sciencealert, USC Dornsife
Derleyen: Keremcan Karabatak