Hücre Dışı Sıvıların Düzenlenmesi

Günümüzde elde edilen birçok kanıt, biyologları yaşamın kökeninin ilkin denizlerde başladığı sonucuna götürmüştür. Deniz suyu, tatlı su ve hava gibi temel çevresel ortamlardan, en fazla kararlılık göstereni deniz suyudur. Sıcaklık, tuz derişimi ve asitlik gibi önemli özellikleriyle denizler, geniş jeolojik zaman aralıklarında oldukça az dalgalanma göstermiş olmaları nedeniyle büyüme ve gelişme için kararlı bir ortam sağlamışlardır. Bunun ötesinde ilkin denizler, dünyanın çevresinde koruyucu ozon (O3) tabakası oluşuncaya kadar, yaşamın öncüsü olan canlıları UV’nin zararlı etkilerinden korumuş olmalıdırlar.
Bu durumda ilkel hücrelerin sitoplazmalarının, içinde bulundukları deniz suyu ile ortak özellikler göstermeleri ve deniz suyu koşulları ile sıkı bağlantı gösteren bir yaşam geliştirmeleri şaşırtıcı değildir. Vücut hücrelerine oransal olarak sabit bir ortam sağlayan doku sıvısı, kan ve benzeri vücut sıvılarının gelişmesini de içeren çok hücreli ve karmaşık yapılı deniz canlılarının evrimi ve ilkel deniz hayvanlarının vücut sıvılarının, yaşamın beşiği olan deniz suyuna birçok yönden benzerlik göstermesi şaşırtıcı değildir.
Zaman geçtikçe ve evrim devam ettikçe, farklı canlıların vücut sıvıları da diğer özellikleri gibi farklı şekillerde evrimleşmiştir. Örneğin, günümüzde, deniz hayvanlarının vücut sıvılarının bileşimi, denizlerde yaşayan diğer canlılarınkine daha çok benzerlik gösterirken, tatlı su ya da karada yaşayan canlıların vücut sıvıları ile belirgin bir farklılık gösterir; bitkilerde bu farklılık zaten çok açıktır. Bütün bu farklılıklara karşın, bütün bu sıvıların birçok ortak özelliği vardır. Cambridge Üniversitesi’nden Ernest Baldwin’in dediği gibi, hücrelerin yaşamasına olanak veren koşullar, yaşamın başlamasından bu yana çok sınırlıdır ve oldukça az değişme göstermiştir.
Tüm canlı varlıklar, hücrelerin yaşamasına olanak veren bir sıvı ortam içinde yaşamlarını sürdürmek zorundadır. 19. y. y’ın önemli fızyologlarından Claude Bernard tarafından ifade edildiği gibi: “Değişen dış koşullar altında yaşamı sürdürebilmek için, sabit bir iç sıvı ortam ön koşuldur.” Bu nedenle vücut sıvılarında homeostasizi sağlamak için, canlılar çeşitli mekanizmaları geliştirmek üzere farklı şekilde evrimleşmişlerdir. Bu mekanizmalar, hücre içinde kimyasal homeostasizin devamını sağlayan hücre zarının aktivitesini içerir ve destekler.
Bitkilerin Hücre Dışı Sıvıları
Çok hücreli deniz algleri, çok hücreli deniz hayvanlarından, en belirgin olarak, hücrelerin içinde bulunduğu sıvı ortamın özellikleriyle ayrılırlar. Doku sıvısı, lenf ve kan plazmasını içeren hücre dışı sıvı, karmaşık yapın bir hayvanın vücut sıvılarının yaklaşık olarak %50’sini oluşturur. Hücrelerin içinde bulunduğu hücre dışı sıvı, dış ortamdaki sulardan hücresel engellerle ayrılır ve hem hücre içi sıvıdan hem de bu çevredeki sudan farklı bir bileşime sahiptir. Tersine çok hücreli bir algin sıvı içeriğinin büyük çoğunluğu, hücre içi sıvıdır.
Alglerin hücre içi boşluklarını dolduran bu sıvı, çevresindeki sularla bir bütünlük gösterir ve ayrı olarak düşünülemez. Bu durumda bir alge ait sıvı, bir hayvanın kanı ve doku sıvısıyla analog bir yapıya sahip değildir. Bu nedenle hem hücre içi hem de hücre dışı sıvı bileşimini düzenlemek zorunda olan hayvanların aksine, alg sadece hücre içi sıvı bileşimini düzenlemek zorundadır.
Buna benzer bir farklılık, bir hayvan ve damarlı, büyük bir kara bitkisi arasında da vardır. Açıkçası böyle bir bitkinin hücre dışı sıvısı daha çok ksilem sapı ve apoplastlardaki su şeklindedir. Fakat bu sıvı, çevresel sulardan, hayvanlardaki doku sıvısı ve kan kadar farklı değildir.
Hatırlayacağınız gibi su, kökün dış kısmından daha içerilere doğru, hiçbir zarsal engelle karşılaşmaksızın, hücre duvarlarını geçerek hareket eder. Bitki gövdesinin ne kadar iç kısımlarında olursa olsun, bitki hücrelerinin doğrudan içinde bulunduğu sıvının büyük kısmı çevresel sularla devamlı ilişkidedir ve bu nedenle çevresel ortamdan zarsı engellerle ayrılmış olan hayvan doku sıvılarıyla tam bir benzerlik göstermez. Bu da demektir ki, bitkinin hücre dışı sıvılarının büyük çoğunluğunun bileşimi, hayvanlardaki kan ve doku sıvısı gibi düzenlenemez. Endodermisin zarsı engelleriyle dış sulardan ayrılan ksilem öz suyunun bileşimi bile, bitkinin sağlık durumu ve mevsim gibi dış çevresel koşullara bağlı olarak büyük iniş çıkışlar.
Bununla birlikte, içinde yaşamın ortaya çıktığı, dalgalanmalar göstermeyen deniz suyu ile tamamen aynı özellikte olan ve hücrelerinin içinde yer aldığı bu sıvının bileşimini deniz alglerinin düzenlenmesine neden gerek duymadığını anlamak kolaydır. Günümüzde deniz suyu, geçmişe göre daha farklı bir bileşim gösterse de bu değişiklikler öyle yavaş meydana gelmektedir ki, denizlerde yaşayan organizmaların değişen ortama uyum sağlayabilmeleri için yeterli zamanları vardır. Fakat hücre dışı sıvıları, hayvanların doku sıvısı ve deniz alglerinin içinde bulundukları deniz suyundan daha fazla dalgalanma gösteren tatlısu ya da karada yaşayan bitkiler için durum nedir?
Karada ve tatlısuda yaşayan bitki hücrelerinin içinde bulunduğu sıvının bileşiminde meydana gelen büyük dalgalanmalara nasıl karşı koyabildikleri henüz tam olarak anlaşılmamış olmakla birlikte, kısmen açıklanabilir. Ozmotik derişimi kendisininkine benzeyen sıvılar içinde gelişen tipik hayvan hücresinin aksine, kara ve tatlısu bitki hücresi hemen her zaman hücre bileşiminden çok daha seyreltik ortamlarda bulunur. Diğer bir deyişle, bitki hücreleri, içinde bulundukları sıvıdan kesinlikle daha hipertoniktir. Bu durumda eğer fazla suyu dışarı atacak özel bir mekanizma olmazsa, bir hayvan hücresi ozmozla kendini patlatacak kadar su alıp şişebilir; fakat bir hücre duvarı ile çevrilmiş bitki hücrelerinde, hücre daha fazla su aldıkça ve şişkin duruma geldikçe, hücre duvarı parçalanmaya karşı bir direnç gösterir. Hücre duvarının, suyun ozmozla içeri girme eğilimi kadar büyük bir direnç göstermesinin sonucunda, bitkinin daha fazla su alması mümkün olamaz.
Görüyoruz ki, bitki hücresi, etrafını çevreleyen sıvının ozmotik derişimi hücre içeriğinden daha seyreltik kaldığı sürece yani sıvı, hücreye oranla daha hipotonik kaldığı sürece belirtilen değişikliklere dayanabilir. Eğer dış ortam sıvısı, hücreye göre daha hipertonik olmaya başlarsa, hücre o kadar çok su kaybeder ve küçülür ki, hücre duvarından içeriye doğru büzülür, bu olaya da plazmoliz denir. Bitkilerde hücre duvarının bulunması ve hayvanlarda bunun olmayışı, her birinde tuz ve su dengesini ayrı ayrı gündeme getirir.
Bitki hücrelerinin içinde bulunduğu sıvının ozmotik derişiminden çok daha büyük değişikliklere dayanabileceklerini ifade etmek, onları çevreleyen ortamdaki değişikliklerden etkilenmeyecekleri anlamına gelmez. Bu tür değişiklikler zaman zaman bitki sağlığı ve gelişmesinde önemli etkiler gösterir. Fakat bu etkiler, ozmotik dengedeki farklılıktan çok, bitkinin kimyasal yapısındaki değişikliklere dayandırılabilir.
Kara hayvanları gibi, kara bitkileri de sıklıkla buharlaşma nedeniyle fazla su kaybına yol açan koşullarla karşı karşıya kalabilirler. Bitkilerin kuraklığa karşı koyabilmek için geliştirdikleri bazı uyumlarından söz ettik yani, dış yüzeyi kaplayan kütikula, kilit hücreleriyle stomal açıklıkların düzenlenmesi, çok kurak bölgelerde yaşayan bazı bitkilerde gözeneklerin derinde yer alması gibi. Bazı bitkiler kuraklığa çok az tolerans gösterirler, bu bitkilerde hücreler turgor durumlarını kaybeder, bitki solar ve topraktaki nem de yetersiz hale gelirse ölür. Gölge bitkileri bu sınıfa girer. Yosun, liken ve eğreltiotu gibi bazı bitkilerin hücreleri kalıcı hasarlara uğramaksızın su kaybedebildikleri için, kuraklığa dayanıklıdırlar. Diğer bitkiler, çok kalın bir kütikula, az miktarda stoma ve düşük yüzey-hacim oranına sahip olmalarından dolayı, çok miktarda su depolayabildikleri ve buharlaşma ile az su kaybettikleri için kuraklığa uzun süre dayanabilirler. Kaktüs ve diğer etli yapraklı çöl bitkileri bunlara iyi birer örnektir. Diğer bitkiler, emilim kapasitesini arttıran, gelişmiş ya da derinlere uzanan kök sistemlerini de içeren, koruyucu mekanizmalarıyla kuraklığa dayanıklılık gösteren yapılara sahiptirler.

Yazar: Taner Tunç

Yorum Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This div height required for enabling the sticky sidebar
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :