Mikoriza Kavramının Tarihi: 1885'ten Wood Wide Web Tartışmasına

Bazı bilimsel fikirler tek bir deneyle kabul görür, bazıları bir asırdan uzun bekler. A. B. Frank'ın mikoriza üzerine 1885'teki gözlem ve hipotezleri döneminin yerleşik düşüncesine ters düşmüş, bilim çevrelerinin önemli bir bölümü başta karşı çıkmış ve ana hipotezlerin neredeyse tamamının kesin kanıtı on yıllar almıştır (Trappe, 2005). Bu yazı kelimenin doğuşundan bugünkü “wood wide web” tartışmasına kadar fikrin kendisini izliyor. Mantar ile kök arasındaki ortaklığın biyolojisi ise mikoriza nedir yazısında anlatılıyor.

1885: bir kelime ve bir iddia

Frank'ın makalesinin 2005'te yayımlanan İngilizce çevirisinin başlığı iddiayı tek cümlede toplar: bazı ağaçların beslenmesi, toprak altındaki mantarlarla kurulan bir kök ortaklığına bağlıdır (Frank ve ark., 2005). Çeviriye eşlik eden değerlendirmeye göre Frank, bugün ektomikoriza dediğimiz yapıların çok çeşitli yaşam alanlarında ve topraklarda, pek çok odunsu bitki türünün kök sisteminde yaygın olduğunu bildirmişti (Trappe, 2005).

Aynı değerlendirmeye göre Frank mikorizayı mantarın ve konağın beslenme bakımından birbirine dayandığı yaygın bir karşılıklı ortaklık olarak tanımlamış; mantarın hem mineral topraktan hem humustan besin alıp ağaca taşıdığını, ağacın da karşılığında mantarı beslediğini öne sürmüştü (Trappe, 2005). “Mycorrhiza” terimini türeten de Frank'tı; Trappe, terimin doğuşundan 120 yıl ve on binlerce makale sonra Frank'ın başlattığı düşünce devriminin bilim çevrelerinin büyük kısmınca hâlâ benimsenme sürecinde olduğunu yazar (Trappe, 2005).

Frank'tan önce: Monotropa

Fikrin tek bir kişiden çıkmadığını gösteren bir öncül de var. Franz Kamienski'nin 1882'de yayımlanan makalesi, Monotropa hypopitys bitkisinin karşılıklı bir ortaklık kurduğunu ve komşu ağaçların kökleriyle ilişkili mantarlardan beslendiğini ileri sürmüştü (Berch ve ark., 2005). Bu makalenin 1985'te yapılan İngilizce çevirisi, güncel bilgiyle karşılaştıran bir girişle birlikte 2005'te yeniden yayımlandı (Berch ve ark., 2005). Bitki ile mantar arasındaki karbon akışının bir başka örneğini orkide ve mantar ortaklığı yazısında bulabilirsiniz.

Kara bitkileri kadar eski bir ortaklık

Yaygınlık sorusunun bir de zaman boyutu var. Erken Devoniyen kara bitkisi Aglaophyton major'da arbüskül bulunması, mikorizanın 400 milyon yıldan daha önce kurulduğuna dair kuşkusuz bir kanıt olarak sunulmuştur (Remy ve ark., 1994). Aynı çalışmada fosil arbüskülleri, bugünkü arbüsküler mikorizalarınkiyle biçim olarak aynı bulunmuş; yazarlar besin alışverişine dayalı ortaklığın bitkiler karaya çıktığında zaten var olabileceğini, mikoriza evrimine dair yorumların ise hâlâ spekülatif olduğunu belirtmiştir (Remy ve ark., 1994). Mantar soylarının zaman çizelgesini mantarların evrimi ve fosil kayıtları yazısı özetliyor.

Köklerden ağa: karbon aktarımı

Ortak mikorizal ağ üzerinden karbon aktarımı yarım yüzyılı aşkın süre önce laboratuvarda, daha sonra da arazide gösterilmiştir (Klein ve ark., 2023). Arazi adımını atan 1997 tarihli Nature makalesi başlığında ektomikorizal ağaç türleri arasında arazide net karbon aktarımından söz ediyordu (Simard ve ark., 1997).

Ağın haritası da çıkarıldı. “Wood wide web” ifadesini başlığına taşıyan çalışmada 30 x 30 metrelik bir orman parselinde iki Rhizopogon türünün her biri 13-14 genet oluşturmuş, tek bir genet 19 ağaca kadar yerleşmiş ve farklı yaş kuşaklarından ağaçlar aynı ağa bağlanmıştır (Beiler ve ark., 2010). Aynı çalışmada ağaç boyutu ile bağlantı sayısı arasında güçlü bir pozitif ilişki bulunmuş; yazarlar büyük ağaçların doğal yenilenmede temel rol oynadığı, ölçekten bağımsız bir ağ mimarisi önermiştir (Beiler ve ark., 2010).

Ölçek büyüdükçe tablo da netleşiyor gibiydi. Tepe tacı ölçeğinde kararlı karbon izotopuyla işaretleme yapılan çalışmada 40 metre boyundaki ladinlerin bağladığı karbonun, kök bölgeleri örtüşen farklı türden komşu ağaçlara geçtiği; ortak ektomikoriza ağlarının desteklediği bu iki yönlü aktarımın ince kök karbonunun yüzde 40'ını oluşturduğu bildirilmiştir (Klein ve ark., 2016). Mantar misellerinin toprak karbonundaki genel yeri mantarlar ve toprak karbonu yazısında.

Anne ağaç anlatısı ve eleştirisi

Bulgular popüler bir anlatıya dönüştü. Bir derlemeye göre mikorizal ağların bitkiler arasında karbon dağıtabileceğini öne süren öncü makaleler, büyük “anne ağaçların” fidanları bu yolla desteklediği anlatısını doğurmuş ve bu anlatı bilim çevrelerinde tartışmalı olmuştur (Henriksson ve ark., 2023). Aynı derleme, izotop işaretlemenin gücüne karşın mikoriza ortaklığının karmaşıklığı ve düşük saptama sınırları nedeniyle izotop oranındaki çok küçük kaymalardan önemli sonuçlar çıkarılabildiğini ve bunun yanıltıcı olabileceğini; alıcı bitkinin lehine işleyen anlamlı bir net karbon aktarımının kanıtının hâlâ bulunmadığını yazar (Henriksson ve ark., 2023).

Aynı yıl yayımlanan bir başka değerlendirme üç yaygın iddiayı tek tek sınadı. Ortak ağların ormanlarda yaygın olduğu ve kaynak aktarımının fidan başarısını artırdığı iddiaları, arazi sonuçları çok değişken, başka açıklamalara açık ya da genelleme için fazla sınırlı olduğundan yetersiz desteklenmiş bulunmuş; yaşlı ağaçların kaynak ve savunma sinyallerini tercihen kendi yavrularına gönderdiği iddiası için ise hakemli yayımlanmış kanıt bulunamamıştır (Karst ve ark., 2023). Yazarlar desteklenmeyen iddiaların atıflarda son 25 yılda iki katına çıktığını ve bu alandaki bilginin orman yönetimine yön verecek kadar oturmadığını belirtmiştir (Karst ve ark., 2023).

Tartışma tek yönlü değil. Bir yanıt makalesi, eleştirinin bazı noktalarını haklı bulmakla birlikte ortak ağlar üzerinden toprak altı karbon aktarımına dair olgusal kanıtın sağlam olduğunu ve biriktiğini savunur (Klein ve ark., 2023).

Fikrin bugünkü yeri

Frank'ın ortaklık fikrinin kesin kanıta kavuşması on yıllar almıştı (Trappe, 2005). Ağaçlar arası ağ fikri ise bugün sınama aşamasında: bitkiler arasında karbon hareketinin kanıtı kabul edilirken ağların ormandaki öneminin belirsiz kaldığı da vurgulanıyor (Klein ve ark., 2023). Mantarla kurulan başka bir eski ortaklığın evrimsel öyküsünü termitlerin mantar tarımı yazısı anlatıyor.

Bilimsel referanslar

Beiler, K.J. et al. (2010). Architecture of the wood-wide web: Rhizopogon spp. genets link multiple Douglas-fir cohorts. New Phytol, 185(2), 543-53. PMID 19878460. DOI 10.1111/j.1469-8137.2009.03069.x.

Berch, S.M. et al. (2005). Re-publication of a translation of 'The vegetative organs of Monotropa hypopitys L.' published by F. Kamienski in 1882, with an update on Monotropa mycorrhizas. Mycorrhiza, 15(5), 323-32. PMID 15549481. DOI 10.1007/s00572-004-0334-1.

Frank, A.B. et al. (2005). On the nutritional dependence of certain trees on root symbiosis with belowground fungi (an English translation of A.B. Frank's classic paper of 1885). Mycorrhiza, 15(4), 267-75. PMID 15549482. DOI 10.1007/s00572-004-0329-y.

Henriksson, N. et al. (2023). Re-examining the evidence for the mother tree hypothesis - resource sharing among trees via ectomycorrhizal networks. New Phytol, 239(1), 19-28. PMID 37149889. DOI 10.1111/nph.18935.

Karst, J. et al. (2023). Positive citation bias and overinterpreted results lead to misinformation on common mycorrhizal networks in forests. Nat Ecol Evol, 7(4), 501-511. PMID 36782032. DOI 10.1038/s41559-023-01986-1.

Klein, T. et al. (2016). Belowground carbon trade among tall trees in a temperate forest. Science, 352(6283), 342-4. PMID 27081070. DOI 10.1126/science.aad6188.

Klein, T. et al. (2023). Belowground carbon transfer across mycorrhizal networks among trees: Facts, not fantasy. Open Res Eur, 3, 168. PMID 38152158. DOI 10.12688/openreseurope.16594.1.

Remy, W. et al. (1994). Four hundred-million-year-old vesicular arbuscular mycorrhizae. Proc Natl Acad Sci U S A, 91(25), 11841-3. PMID 11607500. DOI 10.1073/pnas.91.25.11841.

Simard, S.W. et al. (1997). Net transfer of carbon between ectomycorrhizal tree species in the field. Nature, 388(6642), 579-582. DOI 10.1038/41557.

Trappe, J.M. (2005). A.B. Frank and mycorrhizae: the challenge to evolutionary and ecologic theory. Mycorrhiza, 15(4), 277-81. PMID 15503185. DOI 10.1007/s00572-004-0330-5.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 10  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya