Biyoloji ve mikrobiyoloji literatüründe canlıların yön bulma yetenekleri üzerine gerçekleştirilen araştırmalar, çoğunlukla kuşlar, balıklar veya arılar gibi gelişmiş organizmalara odaklanmaktadır. Ancak doğa, göç yollarını tespit etmek için Dünya'nın manyetik alanından faydalanan çok daha ilkel ve mikroskobik canlı barındırmaktadır. Bu doğrultuda dikkat çeken canlı grubu, tek hücreli olmalarına karşın içlerinde kusursuz bir pusula mekanizması içeren manyetotaktik bakterilerdir. İlk kez 1970'li senelerde mikroskop altında incelenen bu canlıların, jeomanyetik alan çizgilerini algılayarak hareket etme yeteneğine sahip olduğu görülmüştür.
Manyetozom Kristallerinin Biyolojik Yapısı
Manyetotaktik bakterileri diğer tek hücreli mikroorganizmalardan ayıran ana unsur, hücre içlerinde manyetozom olarak adlandırılan özel organeller zinciri üretmeleridir. Bu canlılar, yaşadıkları sulu ortamlardan sağladıkları demir iyonlarını işleyerek hücre içinde nano ölçekte magnetit veya grejit gibi mineral kristalleri sentezlemektedir.
İfade edilen mikroskobik kristaller, bakteri hücresinin tam ortasında düz bir hat biçiminde dizilerek tıpkı biyolojik bir pusula iğnesi vazifesi üstlenmektedir. Bu kalıcı manyetik dipol yapı, bakterinin mekanik açıdan Dünya'nın manyetik alan çizgileriyle aynı hizada durmasını sağlamaktadır.
Manyetotaksis Davranışının Ekolojik Avantajları
Bakterilerin bu mikroskobik pusulayı kullanmaları, kuşlar gibi yolculuk etme amacı taşımamaktadır. Buradaki ana amaç, tamamen yaşamı sürdürme ve doğru besin seviyesine erişme stratejisine dayanmaktadır. Manyetotaktik bakteriler çoğunlukla oksijen oranının belirli bir dengede olması gereken, göl ve deniz diplerindeki tortu katmanlarında (sedimanlarda) yaşamını sürdürmektedir.
Üç boyutlu bir ortamda yukarı veya aşağı yönü bulmak tek hücreli bir canlı için oldukça zordur. Bakteriler, Dünya'nın eğimli olan manyetik alan çizgilerini bir kılavuz gibi izleyerek, dikey eksende en ideal oksijen ve besin konsantrasyonuna sahip olan katmanlara çok daha az enerji kullanarak erişmektedir.
Nanoteknoloji ve Tıp Alanındaki Potansiyel Kullanımları
Bu mikroorganizmaların laboratuvar ortamında takip edilmesi, modern biyoteknoloji ve tıp mühendisliği çalışmaları için yeni keşiflerin gerçekleştirilmesine aracı olmaktadır. Manyetotaktik bakterilerin oluşturduğu manyetozom zincirleri, yapay ortamlarda üretilen nano malzemelere oranla çok daha düzenli, biyouyumlu ve homojen bir yapı göstermektedir.
Bu biyolojik nano mıknatısların, yakın gelecekte kanser tedavilerindeki ilaç dağıtım sistemlerinde kullanılması öngörülmektedir. Manyetik alan aracılığıyla vücut içinde tam olarak istenen tümör bölgesine ulaştırılabilen bu yapılar, sağlıklı hücrelere zarar vermeden hasta hücreleri iyileştirme potansiyeli taşımaktadır.
