Biyomimetik ve midye

Yeryuvarındaki canlılar âlemi muhteşem bir sistemi temsil eder. Canlı doğa her haliyle mükemmeldir ve bünyesinde bir sorun olduğunda o sorunu çözen de yine kendisidir.

Yaratıcı zekâya sahip insan türü de kendi yaşamını daha sağlıklı, daha güvenli ve verimli hale getirmek için doğadaki yaşam sistemlerini zamanla kendine bir model olarak benimsedi. Böylelikle yepyeni uygulamalı bir bilim dalının da temellerini attı ve onu da “Biyomimetik” olarak tanımladı. Biyomimetik, doğadaki canlıların sahip olduğu fizyolojik ve kimyasal özelliklerine bakarak ve bu özelliklerinden örnek alarak insanlığın herhangi bir sorununa çözüm üretmek veya insanlığa faydalı bir ürün elde etmek anlamına gelen bir araştırma alanıdır. Kelime anlamı itibariyle Yunanca “bios” ve “mimesis”, yani canlıları taklit etmek demektir.

Özetle; Biyomimetik doğada bulunan sistemleri taklit ederek yaptıkları maddelerin, aletlerin, mekanizma ve sistemlerin tümünü ifade eden terimdir⁽¹¹⁾.

Biyomimetik alanında yapılan çalışmalar binlerle ifade edilebilir. Biyomimetik biliminden ilham alan teknolojilere sembolik olarak yusufçuk ve helikopter, şahin ve “uçan kanat” uçak türü, fil hortumu ve otomasyon örnek olarak verilebilir (Şekil 23a,b,c). Burada biyomimetik ile ilgili olarak midyeden esinlenen ilginç bir çalışmaya değinilecektir.

Şekil 23/a. Yusufçuk ve helikopter.

Şekil 23/b. Şahin ve Uçan Kanat adlı uçak türü.

Şekil 23/c. Fil hortumu ve otomasyon kol.

Kimya bilimcilerinin geliştirdiği son teknolojinin esin kaynaklarından biri de midyeler oldu. En güçlü yapıştırıcılar bile suyun altında etkilerini kaybederken, midyelerin kayalara tutunabilmek için ürettikleri yapışkan maddelerden yola çıkan Amerika Birleşik Devletleri’nin (ABD) Purdue Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, “Biyomimetik Yapıştırıcı”yı icat ettiler⁽¹²⁾. Su altında bile amino asidi “dopa” bakımından zengin proteinler içeren doğal bir yapıştırıcı ile kaplı küçük tüylerini (bisus iplikçikleri) kullanarak yüzeylere yapışabilen midyelerin proteinlerini yapay bir polimere ekleyen araştırmacılar, şimdiye kadar oluşturulan en güçlü su altı yapıştırıcılarından birini elde ettiler⁽¹²⁾. Bağ testleri, kimyasal olarak poli (katekol-stiren) olarak bilinen yeni yapışkanın, midye tarafından kullanılan doğal yapıştırıcılardan yaklaşık 17 kat daha güçlü olduğunu gösterdi⁽¹²⁾.

Bu keşif su altında kaynak yapmak gibi süreçlerin ne kadar karmaşık olduğu göz önüne alındığında, geçici veya kalıcı olarak onarımların yapılmasını oldukça kolaylaştırdı⁽¹¹⁾. Yine yakın sayılacak geçmişte Laboratuvar ve Sağlık Gazetesinde tıbbi genetik bilimcisi olan Doç. Dr. Kadir Demircan’ın çok ilgi çeken bir makalesi yayımlandı⁽¹³⁾. Makalenin başlığı ise “Midye Salgısı” (Süper Yapıştırıcıdan Cerrah Yapıştırıcısına).

 Süper yapıştırıcının mucidi Kimyager Dr. Harry Wesley Coover (Şekil 24) , II. Dünya Savaşı yıllarında Kodak firmasında çalışıyordu. Amacı jet uçaklarında ısıya dayanıklı bir yalıtım malzemesi bulmaktı. Dört yüz altmış patentin sahibi olan Dr. Coover ve arkadaşları 909 madde üzerinde çalıştı, ama istedikleri sonucu alamadılar. Ekip yılmadan usanmadan deney yapmaya devam etti. Denedikleri 910. madde deney cihazlarına zarar verince işin içinde bir tuhaflık olduğunu anladılar. Madde cihaza yapışıp kalmıştı ve ayırılamıyordu. Coover, sonraki çalışmalarını akrilat denen bu madde üzerinde yaptı ve 1951 yılında süper yapıştırıcıyı keşfetti. Kodak firması, bu ürünü Eastman 910 adıyla pazara sürdü. 2011 yılının Mart ayında 94 yaşında vefat eden Dr. Coover’a 2010 yılında ABD Başkanı Obama tarafından Teknoloji ve Yenilik Ulusal Madalyası verildi (Şekil 25). Coover yenilik ödülünü aldı ve ünlendi, ancak en güçlü süper yapıştırıcının üretilmesini sağlayan midye onun kadar ün kazanamadı.

Şekil 24. Dr. Harry Wesley Coover (1917-2011).

Şekil 25. ABD Başkanı Obama tarafından Dr. Coover’e 2010 yılında Teknoloji ve Yenilik Ulusal Madalyası verilmesi.

Midyeler, son yıllarda bilim dünyasında ilgi ile takip ediliyor. Çünkü midye salgılarından elde edilen yapıştırıcılar, Dr.Coover’ın kimyasal yapıştırıcısından hem daha güçlü hem de sulu ortamlarda da etkili. Midyenin yapışkan salgısı tıpta, dişçilikte, gemi ve ilaç endüstrilerinde, botanikte, boya kimyası ve nörodejeneratif (sinir sistemi hasarı) hastalıkların tedavisi ile ilgili çalışmalarda birçok yeni araştırmanın ve büyük projenin başlamasına sebep olmuştur. Bunlardan belki de en ilginci, anne karnındaki bebeği koruyan zarların yırtılması ile oluşan hasarların midyeden elde edilen yapıştırıcı ile tedavi edilebilmesi. 

Özetle konuyu toparlamak gerekirse kadın doğum hastalıkları uzmanları, midye salgısına benzer sentetik yapıştırıcıların bir an önce piyasaya sürülmesini bekliyor. Amniyon ve koriyon zarları, bebeğin anne karnında içinde yüzdüğü amniyon sıvısını çevreleyerek ince ve şeffaf bir kılıf gibi sarar. Bazen bu zar yırtılırsa, bu yeni yapıştırıcı madde dikiş yerine cerrah yapıştırıcısı olarak kullanılabilecektir⁽¹³⁾.   

Ülkemiz denizlerinde midyelerin genel durumu

Ülkemiz denizlerinde midyelerin en bol bulunduğu deniz Karadeniz’dir. Genel şekliyle midyelerde büyüme için en uygun tuzluluk değerinin binde 15-25 arasında; beslenme, çoğalma ve gelişimi için en uygun sıcaklığın 8⁰-26⁰ C olduğudur⁽⁹⁾. Bu özellikler Karadeniz’de ve Marmara’da mevcuttur. 1950’li yıllardan önce Karadeniz’de zengin midye yatakları bulunmaktaydı. Bu konuda geçmişteki adıyla SSCB araştırıcılarının çok sayıda yayınları bulunmaktadır. Ne var ki 1940’lı yıllara yaklaşılırken Uzakdoğu’dan gelen tankerlerin balast suyu ile Sarı Deniz ve Japon Denizi’ne ait predatör/yırtıcı bir tür olan deniz salyangozu (Rapana venosa) Karadeniz’e bulaşmıştır. Yırtıcı deniz salyangozunu yiyen yine yırtıcı denizyıldızlarının Karadeniz’de bulunmaması nedeniyle yaklaşık 50-60 yıllık süreç içerisinde Rapana tüm Karadeniz zoobenthosunu (taban içinde, üstünde ve tabana yakın yaşayan hayvanların bütünü) istila etmiştir. Rapana'nın midye ile beslenmesi sonucu midye yatakları da büyük oranda yok olmuştur⁽¹⁴⁾. Midyenin olağanüstü üreme yetisi nedeniyle midyeler yine de dönüşümlü olarak Karadeniz zoobenthosunun egemen türü olmaya devam etmektedir. Hal böyle olmakla beraber midye yatakları/bankları eski ticari değerinin çok uzağında kalmışlardır.

Günümüzde dünya denizlerinde olduğu gibi ülkemizde de midye kültürü/yetiştiriciliği (Şekil 26) uygulaması da önem kazanmış bulunmaktadır. Çünkü deniz zemininde/tabanında yapılan yetiştiricilik hariç midye kültüründe herhangi bir yırtıcı (predatör) canlının olumsuzluk yaratması söz konusu değildir.

Şekil 26. Halatta/Askıda midye kültürü.

Genel şekliyle dünya ülkelerince midye kültüründe temel olan üç yöntem vardır. Birincisi Fransa’da olduğu gibi kazıklar üzerinde yetiştirme; ikincisi İspanya’da olduğu gibi sallar üzerinde yetiştirme; üçüncüsü ise Hollanda’da olduğu gibi deniz zemininde yetiştirmedir. Ülkemiz için uygun olan sallarda yetiştirme uygulamasıdır ki bu yöntem ilk kez 1982 yılında Marsan AŞ tarafından Çanakkale Boğazı’nda gerçekleştirilmiştir. Söz konusu Şirket tarafından 1980-1982 yıllarında Marmara Denizi ve Çanakkale Boğazı’nda 2 yıllık süreç içerisinde fiziksel, kimyasal ve biyolojik içerikli çalışmalar yapılmıştır. Sonuçta Marmara Denizi’nde Kapaklı-Armutlu sahili, Paşa Limanı Adası, Avşa Adası, Ekinlik Adası ile Çanakkale Boğazı’nın Akbaş, Poyraz, Lapseki ve Çardak sahilleri midye kültürü için olumlu alanlar olarak saptanmıştır. Özellikle Çanakkale Boğazı’ndan Ege Denizi’ne geçen üst akıntıda planktonik formların kalitatif ve kantitatif analizlerinde elde edilen sonuçlar her zaman Marmara Denizinden çok daha verimli bulunmuştur. Bunun da deneme amacıyla yapılan midye sallarındaki kültür midyelerinin büyümesine olumlu katkıları gözlemlenmiştir⁽¹⁵⁾.   

Marsan AŞ’nin ilginç çalışmaları

Türkiye’de midye kültürünün hayat bulmasına neden olan kişi 1954 yılında Marshall Boya ve Vernik Sanayii A.Ş.’nin kurucularından olan Bay Yorgo Toprakçıoğlu’dur (Şekil 27).

Şekil 27. Çok yönlü entelektüel özelliklere sahip Yorgo Toprakçıoğlu (1925-2021) fabrikada işçilerle beraber yemek molasında.

1979 yılında Kuruçeşme- Arnavutköy’de bulunan İstanbul Su ürünleri Bölge Müdürlüğünde Bölge Müdür Yardımcısı olarak görev yaptığım zaman diliminde Yorgo Bey benimle görüşmeye gelerek ülkemizde midye kültürünü gerçekleştirmek istediğini belirtti. Benim Karadeniz’de yaptığım çalışma ve yurt dışı yayınımdan haberi olduğunu belirterek Bakanlığın konuyu yönlendirmesini talep etti. Bay Yorgo Toprakçıoğlu’nun benimle diyalog kurduğu zaman dilimine kadar midye konusunda genel yayınlar hariç (Ersan, F.⁽¹⁶⁾; Artüz, İ.^(17-19); Karaata, O. ⁽²⁰⁾) yapılan araştırmalar bir elin parmakları kadardı. Bunlar; Balıkçılık Müessesesi Müdürlüğünde meslektaşım Necla Gürtürk’ün (Şekil 28) öncülüğünde başlayan midye araştırmalarının Karaburun-Kefken Adası arasında kalan bölgede 1969 yılında yapılan araştırmaları içeren yayını⁽²¹⁾; yine Balıkçılık Müessesesi Müdürlüğünden ekonomist Sinan Enç’in 1972 yılında Şile, Boğaziçi ve Gelibolu’da yaptığı araştırma faaliyetlerinin sonuçlarını içeren bir makalesi⁽²²⁾; İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi bünyesindeki Hidrobiyoloji Araştırma Enstitüsünde İstanbul Boğazı midyelerinin beslilik indeksi üzerine İlham Artüz ile Ali Osman Erdoğan’ın 1962 ve 1969 yıllarında yaptıkları çalışmalar^(23-24); Akın Erim ve Attila Hosanoğlu’nun 1971 yılında Boğaziçi ve Şile’nin batı bölgesinde yaptıkları araştırmayı içeren bir yayın⁽²⁵⁾ ile 1975 yılında Attila Hosanoğlu’nun (Şekil 29) Boğaziçi midyelerinin ekonomik yönden değerlendirilmesi üzerine bir çalışma⁽²⁶⁾ ve Ege Üniversitesi Fen Fakültesi’nde Hüseyin Uysal’ın (Şekil 30) Türkiye sahillerindeki midyeler üzerine biyolojik ve ekolojik ağırlıklı bir doktora çalışması bulunuyordu⁽²⁷⁾. Benim EBK bünyesinde gerçekleştirdiğim araştırmaların çok geniş kapsamlı olmasından kaynaklansa gerektir Yorgo Bey doğrudan benimle irtibata geçmişti. Bir anlamda o yıllarda konuya egemen 2-3 kişiden biri konumundaydım. Marshall Boya ve Vernik Sanayii A.Ş.’nin önünü açmak ve girişimlerinin sıkıntıya girmemesini temin için bana da Bakanlıkça geniş bir manevra alanı sağlandı. Akabinde Marmara Denizi ve Çanakkale Boğazı’nda iki yılı aşkın süre ile öngörülen tüm kimyasal, fiziksel ve biyolojik çalışmalar gerçekleştirildi ve olası kültür alanları için yer seçimleri yapıldı.

Şekil 28. 1969 yılı ilkbaharında İstanbul Boğazı-Şile bölgesinde midye araştırma programını gerçekleştiren ekip. Soldan sağa Balıkçılık Biyoloğu Necla Gürtürk, Balıkçılık Biyoloğu Dr. Nebia Kutaygil ve Balıkçılık Biyoloğu Nezih Bilecik.

Şekil 29. Hidrobiyolog Attila Hosanoğlu.

Şekil 30. Ülkemizde midye konusunda ilk doktora çalışmasını gerçekleştiren EÜFF öğretim üyesi Prof. Dr. Hüseyin Uysal (1932-2012) bir ders sonrası öğrencileri ile beraber.

Yorgo bey son derece entelektüel ve girişimci bir kişiliğe sahipti. Kafasında oluşturduğu düşünceleri kendi Şirketindeki teknik ekibe yansıtır ve onları da hayata geçirtirdi. Bu konuda yaptırdığı çalışmalardan biri yarı işlenmiş midye etinin tavuklara gıda olarak verilmesiydi. Bu deneme çalışmasından elde edilen sonuçlar son derece verimli olmuştu. Civcivlerin büyüme hızı artmış ve zamanından çok öncesinde pazarlanabilir ağırlığa ulaşmışlardı. Ayrıca yumurta verimliliklerinde de kayda değer artışlar sağlanmıştı. Bu arada tavukların yumurta sarısının koyu olduğu ve buna dayalı çeşitli gıda ile ilgili imalatların kalite yüksekliği de dikkat çekiciydi. Diğer taraftan midye etinden midye unu elde edilmesine yönelik çalışmalar da gerçekleştirilmişti. Midye ununun çok özellikli bir gıda olması onun özellikle akvaryum balıkçılığında tüketilebileceğini ortaya koymuştu. Bunun yanı sıra midye kabuklarının bünyesinde Mg (Magnezyum) olması nedeniyle bunların öğütülmüş halinin gerek küçükbaş ve gerekse büyükbaş hayvan yemlerine ishal yapma özelliğinden dolayı katkı maddesi olarak kullanmasına olanak vermemesi, midye kabuklarından farklı bir şekilde yararlanılması düşüncesini oluşturmuştu. Midye kabuklarının nehir kumuyla briket imalatında kullanılması halinde briketlerin dayanma gücünün olağanüstü düzeyde arttığı da saptanmıştı. Diğer ilgi çekici çalışmalardan biri de midyenin konserve olarak piyasaya sürülmesi ile ilgiliydi. Bu konudaki deneme çalışmaları da Paşabahçe’deki Balıkçılık ve Su Ürünleri Meslek Lisesinde gerçekleştirildi. Okulun konserve yapımı ile ilgili alt yapısının olması ve okul yönetiminin de Marşan A.Ş.’nin deneme çalışmasına destek vermesi sonucu değişik tipte midye konservelerinin yapılması okulun Besin Endüstrisi Bölümü öğrencilerinin katkısı ile gerçekleştirildi. Konserve örnekleri Marshal çalışanları arasında teste tabi tutuldu ve sonucu da son derece olumlu olmuştu.

İki yıllık ön çalışma sürecinde 19 Ekim 1981 tarihinde ilkin Marsan A.Ş. (Marmara Gıda Maddeleri İmalat Sanayii ve Ticaret Anonim Şirketi) % 49’u Franken B. V. isimli bir Hollanda Şirketiyle ortaklaşa kuruldu. Alt yapı teknik donanımı da bu kuruluş tarafından gerçekleştirildi. Bu gelişmelerden önce 1980 ve 1981 yılı ilk yarısında Çanakkale Boğazı Akbaş mevkiinde İtalyan “Paraketa Sal” tipi midye üretim modeli uygulaması yapılmış (Şekil 31-32), yavruların elde edilmesi ve onların büyüme durumları ve pazar boyuna ulaşma sonuçları da olumlu olmuştu.

Şekil 31. Bir sal dizisinin şematik görünüşü (Bilecik, N. 1982)⁽⁹⁾.

Şekil 32. Bir sal dizisinde detay görünüş (Bilecik, N. 1982)⁽⁹⁾.

Böylelikle Türkiye’de ilk kez endüstriyel anlamında denizel canlı üretimi midye kültürü (Mytiliculture) olarak yaşam buldu. Aslında deneysel anlamda denizlerimizde yapılan ilk denizel ürün yetiştiriciliği sünger üzerine olmuştur. Süngerler ile ilgili yetiştirme denemeleri 1972-73 yıllarında Nurettin Gökalp (Şekil 33) tarafından Gökçeada’da başarıyla gerçekleştirilmişti⁽²⁸⁾.

Şekil 33. Nurettin Gökalp’in İÜFF Hidrobiyoloji Araştırma Enstitüsü laboratuvarında 1970’li yılların başında çekilmiş bir fotoğrafı.

Bu arada şu hususu da özellikle belirtmek isterim. O da, Ege Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi’nde öğretim görevlisi olarak göreve başlamadan önceki zaman diliminde kısa süreliğine Marshall A.Ş.’de hizmet veren değerli meslektaşım Ö. Faruk Kara’nın midye kültürü çalışmalarının olumlu düzeye gelmesinde göz ardı edilemeyecek uygulamaları olmuştu (Şekil 34) . Akabinde 2 yıllık detaylı araştırmalar sonucunda hazırladığım proje de (Şekil 35) 1982 yılında Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığınca onaylandı. Proje hazırlayan olarak Cumhuriyet Üniversitesinden yakın dostum ve askerlik arkadaşım Veteriner Hekim kökenli Doç. Dr. Ahmet Çolak (Şekil 36); kontrol eden olarak da Hidrobiyoloji Araştırma Enstitüsünden arkadaşım ve bilahare Çukurova Üniversitesine geçen Hidrobiyolog Doç. Dr. Ercan Saruhan imzalarıyla Tarım Bakanlığına gönderilmişti.

Şekil 34. Türkiye’de ilk midye kültürü çalışmalarını gerçekleştiren ekibin başında yer alan Balıkçılık Biyoloğu Ö. Faruk Kara’nın (soldaki ilk kişi) 1971 yılında Hindistan/Cocin’de yapılan FAO/NORAD Akustik Yöntemlerle Balıkların İzlenmesi ve Miktarlarının Hesaplanması kursunda çekilmiş bir fotoğrafı.  Hidrobiyoloji Araştırma Enstitüsünden kursa katılan sağdan üçüncü kişi Balıkçılık Biyoloğu Rikap Yüce (Prof. Dr.) ve sağdan beşinci kişi ise rahmetli Balıkçılık Biyoloğu Gazi Sun.

Şekil 35. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı, Su Ürünleri Daire Başkanlığınca onaylanan 148 sayfalık (proje 92 sayfa + ekleri 56 sayfa) “Marmara Denizi ve Çanakkale Boğazı Midye Üretim Projesi” nin ön kapak resmi.

Şekil 36. Ülkemizde endüstriyel anlamda denizde ilk akvakültür projesini/uygulamasını gerçekleştiren kişi olarak resmi kayda geçen kişi olan ve yakın zamanda yitirdiğimiz değerli dostum Veteriner Hekim Prof. Dr. Ahmet Çolak (1942-2021) ile 1972 yılında Kadıköy-Karaköy Şehir Hatları vapurunda çekilmiş bir fotoğrafımız.

Projede öngörülen tüm yatırımlar gerçekleştirildi ve üretime geçildi. Bu arada Çanakkale Boğazında mevcut doğal midye yataklarındaki avcılığına da ağırlık verildi. Başarılı girişimin sonrasında Marsan A.Ş.’i müteaddit defalar el değiştirdi ve hedefinden saptı. En son burası günümüzde kum midyesi ihracatını yapan bir işletmeye dönüştürüldü. 

Devam edecek...