Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Yüzlerce tüp toprak, Lawrence, Kansas'taki bir sera tesisinde bir dizi buzdolabını ve yakındaki bir soğuk odayı dolduruyor. Bakılacak pek bir şey değiller ama mikroskop altında toprağın içindeki minik boncuklar mücevher gibi parlıyor. Bazıları limon sarısı, diğerleri gözyaşı damlası gibi kehribar; bazıları ise size bakan gözbebeklerine benzeyen kahverengi noktalarla damgalanmış beyaz inciler.

Bu mikroskobik mücevherler mantar sporlarıdır. Koleksiyonun eş küratörü, Kansas Üniversitesi'nden bitki ekoloğu Jim Bever, “Sporlar aslında çok güzel” diyor. Cazibelerinin ötesinde, bu gibi sporlar, nesli kritik derecede tehlike altında olan uzun çayırlar, Kolombiya'daki bulut ormanı parçaları veya Hawaii'nin eşsiz florasının en tehdit altındaki üyelerinden bazıları olsun, tehlike altındaki bitkileri ve ekosistemlerini restore etmek için bir anahtar olabilir.

Sporlar, bitkilerin en eski ve en yaygın ortağı olan mikorizal mantarları ortaya çıkaracaktır - bu ikisi yaklaşık 500 milyon yıldır birlikte yaşamış ve çalışmıştır. Bitkilerin yüzde 90'ı kökleri arasında yaşayan mikorizalara sahiptir (mikorizal kökte yaşayan anlamına gelir). Besin karşılığında mantarlar, konakçıların su ve besin elde etmesine, patojenlerden korunmasına ve kuraklığa karşı toleransını artırmasına yardımcı olur. Bir topluluk olarak mikorizalar, bitki sağlığını korumak için insan vücudundaki bağırsak mikrobiyomuna benzer bir yeraltı çukur ekibi oluşturur.

Bugün Bever gibi ekolojistler mikorizal mantarları doğayı korumaya yönelik araçlar olarak kullanıyorlar. Doğru şekilde yapıldığında, bu mantarlarla aşılamanın, nesli tükenmekte olan bitkileri veya ekosistemleri diğer yaklaşımlara göre daha az gübre ve böcek ilacına ihtiyaç duyarak canlandırmaya yardımcı olabileceğini söylüyorlar. Ancak bir nüans var: Mikorizal mantarlar, hoş karşılanmadıkları bir yerde kullanıldıklarında, telafisi yıllar alabilecek beklenmedik sonuçlar doğurabilir.

Kolombiya Bogota'daki Rosary Üniversitesi'nde ve Kolombiya merkezli Yeraltı Ağlarını Koruma Derneği'nde (SPUN) mikorizal ekolojist olan Adriana Corrales, bitkileri toprak altındaki karmaşık dinamikleri dikkate almadan sadece toprak üstü perspektifinden görmenin “resmin yarısını kaçırmak” anlamına gelebileceğini söylüyor.

Verimli bir zemin yaratmak

Sağlıklı bir ortamda bitkiler ve mikorizal partnerleri birbirlerini kendi başlarına bulabilirler. Ancak ekosistemler çok bozulduğunda ve yerli mikorizalar neredeyse yok olduğunda, araştırmacılar bitki-mantar çöpçatanlığı yapmak zorunda kalırlar.

Mısır Kuşağı'na dönüşmeden önce bir zamanlar Amerika'nın Ortabatı bölgesini kaplayan uzun çayır ekosistemi için de durum böyledir. Son birkaç on yılda, korumacılar bu aşırı işlenmiş tarım arazilerini atalarınınkine daha benzer bir hale getirmeye çalışırken, sadece uzun otların ekilmesinin doğal biyoçeşitliliği geri getiremeyeceğini keşfettiler.

Bever'in mikoriza çalışmaları 1998 yılında oldukça ilkel bir deneyle başladı. Ekibi bozulmamış bir çayır parçasını kurtardı ve mantar içeren toprağın bir kısmını deneysel çayır otu parsellerindeki uzun ot fidelerinin üzerine serpti. Güçlü fide büyümesinden cesaret alan ekip, çabalarını birçok Ortabatı eyaletindeki daha geniş arazilere ölçeklendirdi. Yıllar içinde, mikorizalar çayır otu yapraklarının miktarını iki katına çıkardı ve bitkilerin hayatta kalma oranını üç katına çıkardı.

Ancak eski çayırlık alanları aşılamak için yerli toprağı kullanmak ölçeklenebilir değil, çünkü bu toprak, kalan birkaç çayır adası kadar nadir. Bu yüzden Bever'in grubu sporları için mikorizal mantarları kültüre alıyor. Ekip, bitkileri aşılamak üzere kokteyl hazırlamak için yaklaşık 60 türden oluşan ve giderek büyüyen bir koleksiyonu stokluyor ve bunları arazi yöneticilerinden çiftçilere ve kendi aşılayıcı stoklarını oluşturmak isteyen özel şirketlere kadar restorasyonla ilgilenen herkesin kullanımına sunuyor.

Mikorizal mantarların çoğu ipliksi gövdelerini bitkilerin kök hücrelerinin içine bırakır, ancak ektomikorizal mantarlar olarak adlandırılan bir tür, hücrelerin dışında, genellikle kök yüzeyine yakın bir yerde gizlenir. Ilıman ve boreal ormanlardaki ağaçlarla ilişki kurmayı tercih eden bu mantarlar, Kolombiya'nın bulut ormanlarındaki kadim kara meşeler için son çare olabilir. Kara meşe (Trigonobalanus excelsa) milyonlarca yıl boyunca Kuzey Yarımküre'de yaşamış kalıntı bir türdür; günümüzde kereste için ağaç kesimi ve tarla açmak nedeniyle sadece parçalanmış orman alanlarında yetişmektedir.

Koruma amacıyla yetiştirildiğinde, kara meşe fideleri genellikle olgunluğa ulaşmakta zorlanır. Bu yüzden Corrales'in ekibi meşelerin altındaki toprağa ve 200'den fazla ektomikorizal taksonuna yöneldi. Corrales, gayri resmi denemelerde, orman toprağı ile aşılanan kara meşe fidelerinin, muhtemelen mantarlar nedeniyle çok daha yüksek hayatta kalma oranlarına sahip olduğunu söylüyor. Corrales'in ekibi 2021'den bu yana yeniden ağaçlandırma için 1.200'den fazla fidan üretti ve bunlardan bazıları ormansızlaştırılmış arazilere ve özel arazilerdeki meşe ormanlarının parçalanmış alanlarına yeniden dikildi.

Mantarlar, dünyanın başka hiçbir yerinde bulunmayan birçok yerli bitkinin iklim değişikliği, yangınlar, habitat kaybı ve yerli olmayan türlerle rekabetin birleşik tehditleri altında mücadele ettiği Hawaii'de de yardım eli uzatıyor. Hawaii Üniversitesi'nden mantar ekoloğu Nicole Hynson, bir zamanlar leislere dokunan güzel kokulu çiçekleriyle ünlü odunsu ağaçlar olan ve nesli kritik derecede tehlike altında olan gardenyalara yardım etmek için mikorizal mantarları kullanıyor. Takımadaların üç endemik türünden biri olan Gardenia brighamii'nin, korumacıların tüm çabalarına rağmen doğada sadece 10 kadar bireyi kaldı.

Hynson, arazi yöneticilerinin kendisiyle temasa geçtiğini ve “ellerinden gelen her şeyi denediklerini ama hiçbir şeyin işe yaramadığını” söylüyor. Ancak, “mikorizal kısım potansiyel olarak keşfetmedikleri eksik halka” diye ekliyor.

Kara meşe ve çayır girişimleriyle karşılaştırıldığında, Hynson'ın ekibi çok daha titiz davranıyor ve gardenya fidelerini sporla zenginleştirilmiş toprak yerine seçilmiş faydalı sporlardan oluşan bulamaçlarla besliyor. Bu, patojen bulaşmasını ortadan kaldırmaya yardımcı oluyor ve yabani gardenyaların mantar topluluğunu taklit ederek bitkilere uzun vadede hayatta kalmaları için en iyi şansı veriyor.

Şimdiye kadar, mikorizal aşılama umut verici görünüyor. Yayınlanmamış verilere göre, ilk sera deneylerinde, mantarlarla güçlendirilmiş fideler, aşılanmamış kardeşlerinden üç kat daha hızlı büyüdü. Hynson, genç gardenyalara, sonunda açık hava restorasyon alanlarına nakledildiklerinde hayata en iyi başlangıcı verdiğini umuyor.

Yabancı istilasının tehlikeleri

Ancak mikorizal mantarlar korumada kurtarıcı olabiliyorsa, egzotik türlerin tahribatını turbo şarjla artıran kötü adamlar da olabilirler. Güney Amerika ve Avustralasya'da ektomikorizal mantarlar, istilacı çamların su emme yeteneklerini geliştirerek arazileri ele geçirmelerine yardımcı olmuş, bu da biyolojik çeşitliliği kısıtlamış ve orman yangını riskini artırmıştır. Çin'de Kanada altın başağı, muhtemelen doğal bitki örtüsünden uzaklaşan mikorizal ağın desteğiyle kırılgan sulak alanlarda başıboş dolaşıyor.

Mikorizanın ters gitme tehlikesi hiçbir yerde, yerli bitki örtüsünün 19. yüzyılda yerleşimcilerin adalara getirdiği tarımsal ürünlere karşı kaybedilen bir savaş verdiği Galápagos Adaları'nda olduğu kadar belirgin değildir. Ekvador Silahlı Kuvvetler Üniversitesi'nden ekolog Jessica Duchicela, çok sayıda toprak toplama, çok sayıda saksı deneyi ve mikroskop altında saatler süren spor gözlemleri sonucunda, bu tarımsal ürünlerin, ilk ürünlerin büyümesini teşvik etmek için kullanılan toprağa geldiğinden şüphelendiği mikorizal mantarlarla yakın bağlar kurduğunu keşfetti. Ona göre, ithal edilen mikorizalar adaları yavaş yavaş dünyalaştırarak toprağı istilacı ortakları için daha misafirperver, yerliler için ise daha az misafirperver hale getirdi.

Duchicela, bu keşfin, ister aşılama ister başka nedenlerle olsun, toprağı veya mikroskobik sakinlerini karıştırmadan önce toprak ve ekosistem değerlendirmelerine duyulan ihtiyacın altını çizdiğini söylüyor. “Aşılamak ya da aşılamamak? Diyeceğim o ki, yerel mantar topluluğunu ve bitkiyi tanımadan aşılama yapmayın.” Ekibinin elde ettiği sonuçlar Galápagos'taki koruma uygulamalarının bilgilendirilmesine yardımcı oldu; Duchicela ayrıca yerel halka ve çiftçilere toprağı tarlalarının dışına yaymamalarını veya yurtdışından gelen mikorizal gübreleri kullanmamalarını tavsiye etti.

Ancak yabancı mantarların girişini takip etmek giderek zorlaşıyor. Ticari mikorizal aşılayıcılar yükselişte ve 1 milyar doların üzerinde bir pazara sahipler. Ürünlerin çoğu, herkese uyan tek bir çözüm olarak pazarlanan birkaç jenerik taksondan oluşuyor. Bever ve meslektaşlarının 2024 yılında New Phytologist'te yayınladıkları rapora göre, ticari aşılayıcıların yaklaşık yüzde 90'ı bitki sağlığını iyileştirmede veya konukçusuyla ittifak kurmada başarısız oldu. Bu etkisiz ürünler sadece 876 milyon dolarlık boşa harcama anlamına gelmekle kalmıyor, aynı zamanda serbest bırakıldıkları ortamları da değiştirebiliyor.

Bever'in Kansas Üniversitesi'nden meslektaşı ve ticari aşılayıcı çalışmasının yazarlarından mikolog ve restorasyon ekoloğu Liz Koziol, doğru restorasyonun yerli mikorizaları kullanmakla başlayacağını söylüyor. Orta Batı'daki orijinal otlak ve ormanlardan elde edilen mantar aşılayıcıları sağlayan şirketi MycoBloom'un arkasındaki ilke de bu. Şirket, yerli olmayan mikorizaların farkında olmadan yayılmasını engellemek için sadece kuzey Amerikalı müşterilere satış yapıyor. Diğer şirketleri de benzer adımlar atmaya çağırıyor.

Günün sonunda, tehlikeli bitkileri korumak ve onların özel mantar arkadaşlarını sağlamak genellikle el ele gider. Mikorizal mantarların çoğu zorunlu partnerlerdir - hayatta kalmak için bitki konukçularına ihtiyaç duyarlar. Bu şekilde, yok olma baskısına karşı konukçu bitkilerden daha savunmasız olabilirler; mikrobiyal ortakları olmadığında genellikle topallayarak ilerleyebilirler. “Corrales, “Bitkileri korumak için mikorizayı, mikorizayı korumak için de bitkileri kullanmanın büyük bir savunucusuyum” diyor.

Kaynak: Popsci.com