Toprağın Pasaportu Olsaydı Ne Yazardı?

Bir avuç toprağa baktığınızda ne görüyorsunuz?

Kum, kil, küçük taşlar, organik madde…

Fakat moleküler düzeyde baktığımızda toprak bundan çok daha fazlası: muazzam derecede karmaşık bir biyolojik ortam. Toprak, Dünya'daki en karmaşık ve heterojen mikrobiyal habitatlardan biri olarak kabul ediliyor.

Ve artık bu görünmeyen dünyanın bir bölümünü, canlıları tek tek görmeden araştırabiliyoruz.

Bunun yollarından biri çevresel DNA — eDNA.

Canlılar çevrelerinde genetik materyal bırakır. Hücreler, dokular, salgılar ve organizmalardan geriye kalan biyolojik materyal aracılığıyla DNA çevreye geçebilir. Bilim insanları topraktan DNA çıkararak burada bulunan genetik izleri analiz edebilir.

Ama burada önemli bir ayrım var:

DNA'yı bulmak, canlıyı görmekle aynı şey değildir.

Toprakta bulunan DNA'nın bir kısmı yaşayan hücrelerin içinde olabilir; bir kısmı ise hücre dışına çıkmış ve toprak parçacıklarına bağlanmış DNA olabilir. Toprak özellikleri bu DNA'nın ne kadar süre korunacağını ciddi biçimde etkiler.

Yani bir DNA izi:

“Bu organizma kesinlikle şu anda burada yaşıyor.”

demek zorunda değildir.

Bu yüzden eDNA'yı bir nüfus sayımı değil, çevrede bulunan biyolojik izleri araştıran güçlü bir yöntem olarak düşünmek daha doğru.

Peki toprağın içinde kimlerin izini arayabiliyoruz?

Kullanılan genetik belirtece ve yönteme göre bakterilerden mantarlara, bitkilerden protistlere ve bazı hayvan gruplarına kadar farklı organizmalar araştırılabiliyor.

Burada devreye DNA metabarkodlama giriyor.

Tek bir türü aramak yerine, belirli gen bölgeleri çoğaltılıp dizilenerek aynı çevresel örnekte çok sayıda taksonun genetik izleri araştırılabiliyor.

Fakat sonuç:

“Bu bahçedeki bütün canlıları bulduk.”

anlamına gelmez.

Çünkü toprak homojen değildir. Birkaç santimetre veya metre öteden alınan örnek farklı DNA içerebilir. DNA bozulabilir, bazı toprak bileşenleri analizleri zorlaştırabilir ve referans veri tabanlarında bulunmayan türlerin tanımlanması güçleşebilir.

Metagenomik ise başka bir pencere açıyor.

Metabarkodlama belirli genetik barkodları hedeflerken shotgun metagenomik, örnekte bulunan toplam DNA'nın çok daha geniş bir bölümünü dizilemeyi amaçlar.

Böylece yalnızca:

“Kimlerin DNA'sı burada?”

sorusuna değil, mikrobiyal topluluğun taşıdığı genlerden hareketle:

“Bu topluluğun hangi biyolojik işlevleri gerçekleştirme potansiyeli olabilir?”

sorusuna da yaklaşabiliriz.

Ancak bir genin bulunması, o genin o anda aktif olduğu anlamına gelmez. Gerçek biyolojik aktiviteyi anlamak için RNA, proteinler veya metabolitler gibi başka veri katmanlarına ihtiyaç duyulabilir.

Toprağı artık başka türlü okuyabiliyoruz.

Toprağı uzun zamandır şöyle değerlendiriyoruz:

pH kaç?

Organik madde ne kadar?

Azot ve fosfor ne kadar?

Killi mi, kumlu mu?

Suyu nasıl tutuyor?

Şimdi bunların yanına başka bir soru ekleniyor:

“Bu toprakta hangi canlıların genetik izleri var?”

Toprak böylece yalnızca bitkinin köklerini içine koyduğumuz bir yetiştirme ortamı olmaktan çıkıyor.

Aynı zamanda biyolojik bilgi taşıyan bir çevre olarak karşımıza çıkıyor.

Üstelik bu bilgi yalnızca bugüne ait olmayabilir.

DNA, bazı koşullarda toprak minerallerine ve organik maddelere bağlanarak bozunmaya karşı kısmen korunabilir. Bu nedenle toprakta bulunan bazı DNA izleri geçmişten kalmış olabilir.

Fakat toprak, geçmişte orada yaşamış her şeyin eksiksiz kaydını tutan bir arşiv değildir. DNA'nın korunması; sıcaklık, nem, pH, mikrobiyal aktivite ve toprağın fiziksel-kimyasal özellikleri gibi birçok etkene bağlıdır.

Bu yüzden toprağın “pasaportunda” tek ve kesin bir canlı listesi bulunmaz.

Daha çok şöyle bilgiler vardır:

Burada hangi genetik izlere rastladık?

Mikrobiyal topluluk nasıl bir yapıya sahip?

Başka bir toprakla karşılaştırıldığında ne değişiyor?

Zaman içinde bu biyolojik profil nasıl dönüşüyor?

Ve buradan çok ilginç bir soru çıkıyor:

İki toprağın pH'ı, besin değerleri ve fiziksel yapısı birbirine çok benziyor; fakat biyolojik toplulukları tamamen farklıysa… gerçekten aynı toprak sayılırlar mı?

Belki gelecekte bir toprağı tarif ederken yalnızca “killi, pH 7, organik maddesi %3” demek bize yetersiz gelecek.

Kimyasal profili olacak.

Fiziksel profili olacak.

Ve giderek daha ayrıntılı bir biyolojik profili olacak.

Bir avuç toprak artık yalnızca toprak değil.

Okumayı yeni yeni öğrendiğimiz bir biyolojik veri kaynağı.