Buz kristalleri havadaki nemin içindeki bir çekirdek parçacığın (havadaki bir toz parçacığı veya polen tanesi gibi) etrafında oluşur ve su buharı yoğunlaşıp donduğunda bir kar tanesi meydana gelir. Kar tanesi dairesel bir şekil taşıyor gibi görünürler fakat gerçekte atomik düzeyde oluşan altıgen bir şekle sahiptir çünkü su molekülleri kararlı kristal yapılar halinde birbirine bağlanır. Suyun donmaya başladığı sıcaklık 0 santigrat derecedir. Suyun aslında 0 derecede donmadığı ortaya çıkmıştır. Aslında çok daha düşük sıcaklıklarda donar. Saf su H2O’dur. Dünyada çok fazla saf su yoktur. Saf olduğundan 0 santigrat derecede donmaz fakat içine kir, bakteri gibi biyolojik materyaller (mikroskobik parçacıklar) eklenirse, anında donacaktır. Bu parçacıklar yoğunlaşma için çekirdek görevi görür ve “buz çekirdeği oluşturucular” ya da buz uzmanları arasındaki adıyla çekirdeklenme başlatıcılar (nükleatörler) olarak bilinirler. Toz ve kurum makul buz çekirdeği oluşturucu maddelerdir ancak buzun kendiliğinden oluşmadığı – 10 ila -7 santigrat derecenin üzerindeki nispeten sıcak koşullarda (örneğin – 2 santigrat derece civarındaki daha yüksek sıcaklıklarda) donma sürecini başlatabilen bakteriler en verimli çekirdeklenme başlatıcılardır. Bunun nedeni bakteriyel hücre duvarlarının bileşenlerinin, kar taneleri oluşturmak için harika iskeleler oluşturmasıdır, yani bu sıcaklıklarda oluşan kar tanelerinin merkezinde canlı bir bakteri (ya da canlı olmayan bir bakteri), bir miktar mantar ya da polen bulunabilir.
Kar Taneleri Masum Değildir, Karda Bakteriler Bulunabilir
Bakterilerin Buz Yapma Gücü
Bakterilerin buz kristallerinin büyümesini tohumlama yeteneği yaklaşık 40 yıldır bilinmektedir. Ancak ilk kez, yapılan bir araştırma sonucunda, ABD’de Louisiana eyaletinde, Baton Rouge’daki Louisiana Eyalet Üniversitesi’nde biyolojik bilimler yardımcı doçenti olan Brent Christner tarafından hazırlanan yeni bir makale, bu canlı buz yapıcıların ne kadar yaygın olduğunu göstermiştir. Bir mikrobiyolog olan Christner daha sonra aynı zamanda buz ve kar konusunda da uzman olmuştur.
Montana Eyalet Üniversitesi’nden bitki patoloğu David Sands, bitkileri enfekte eden bazı bakterilerin yağış nedeniyle büyük mesafelere yayılabileceğini ilk kez öne sürdüğünde, bazıları onun fikrinin çılgınca olduğunu düşünmüştür. Ancak yeni araştırmalar Sands’in fikrinin aslında geçerli olduğunu söylemektedir. Normalde bitkilerde yaşayan bakteriler gökten yağmaktadır. Bakterilerin atmosfere salınması ve gerçekten bir bulutun içine girmesi durumunda yağışa yol açabileceği fikri Christner’ın çok ilgisini çekmiştir. Yeni araştırmaya öncülük eden Christner ve meslektaşları, Fransız Alpleri, Montana ve Kanada’nın Yukon bölgesi (Wheaton Nehri Vadisi’ndeki bir buzuldan) ve Antarktika’daki Ross Adası dahil olmak üzere19 farklı bölgeden taze kar örnekleri toplamışlardır. Toplanan karlar eritilmiş ve filtrelenerek buz çekirdekleyicileri izole edilmiştir. Her bir bölgedeki çekirdekleyiciler arasında DNA içeren hücrelerin izlerine rastlanmış, çekirdeklerin %85’inin bakteri olduğu tespit edilmiştir. Bakteri içeriği en zengin karın Fransa’da olduğu, onu Montana ve Yukon’un izlediği keşfedilmiştir. Hatta Antarktika’daki karda bile bulunmuştur. Bu bakteriler onlara buz yapma gücünü veren özel bir proteine (buz kristalinin yüzeyini, kafes yapısını taklit eden, buz çekirdekleyici bir protein) sahiptir. Böylece buz kristali oluşumunu arttırdığı düşünülmektedir.
Fransa’dan alınan örneklerin yakınlarda çok sayıda bitki örtüsü bulunmaktadır. Bitki örtüsü olmayan Antarktika gibi bir yerdeki karda da bakterinin bulunması bu bakterilerin oraya diğer kıtalardan gelmiş olabileceğini düşündürmektedir. Aslında gökyüzünde dolaşan, kar ve hatta yağmur yağdırabilecek çeşitli bakteri türleri vardır. Örneğin, Kaliforniya’daki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan mikrobiyal ekolojist Gary Andersen’in de aralarında bulunduğu bazı araştırmacılar, Teksas şehirlerinin üzerindeki havada 2.000 kadar mikrop çeşidi bulmuşlardır. Atmosferde geniş bir dağılım gösterdikleri açıktır. Eğer atmosferde bulunuyorlarsa, bulutların içine girmemeleri için hiçbir neden yoktur. Atmosfer, neredeyse bakterilerin bir bitkiden diğerine serbestçe taşınmasını sağlayan dev bir taşıma bandı ya da otoyol olarak düşünülebilir. Bakteriyel buz çekirdeği oluşturucuların çoğu bitkileri enfekte eder ve araştırmayı yapanlar bunların enfekte konakçıların yüzeyinden rüzgârla uzaklaştırılmış olabileceğini düşünmektedir. Çok küçük ve hafif olan (o kadar hafiftirler ki dünya yüzeyine inemezler) bakteriler bir kez havalandıktan sonra üst atmosfere ulaşabilirler ve dikkate değer mesafelere taşınabilirler. Havadan daha hafif olan bu bakteriler yere, yaşamları için ihtiyaç duydukları bitkilere yağışlar aracılığı ile iner. Suya bağlandıklarında, su 0 santigrat derecede donabilir hale gelir ve kar yağmasını mümkün kılar. Daha sonra aşağı süzülür, bitkilerin üzerine düşer, buz bitkilerin yüzeyine zarar vererek bakterilerin içeri girmesi için bir açıklık oluşturur ve bakterilerin yaşam döngüsü devam eder.
Paylaş
