Topraktan Tarihe:
Arkeobotanikte Mikrobiyal İzler

𝐘𝐚𝐳𝐚𝐫: 𝐁𝐢𝐫𝐠𝐮̈𝐥 𝐒𝐀𝐑𝐈
𝐄𝐝𝐢𝐭𝐨̈𝐫: 𝐀𝐲𝐬̧𝐞 𝐊𝐄𝐂̧𝐄𝐋𝐈̇

𝐀𝐫𝐤𝐞𝐨𝐛𝐨𝐭𝐚𝐧𝐢𝐠̆𝐢𝐧 𝐓𝐚𝐧ı𝐦ı 𝐯𝐞 𝐎̈𝐧𝐞𝐦𝐢

Arkeobotanik, bitkilerin tarihsel süreçlerdeki rolünü ve insanlarla olan ilişkisini inceleyen bir bilim dalıdır. Bu alan, fosilleşmiş bitki kalıntıları, tohumlar, polenler ve odun kömürü gibi materyallerin analizini içerir. Bu analizler, geçmişteki ekosistemleri, iklim değişimlerini ve insan faaliyetlerini anlamamıza yardımcı olur. Arkeobotanik materyallerin mikrobiyal analizleri, bitkilerin geçmişteki mikrobiyal topluluklarını ve bu toplulukların bitkilerle olan ilişkilerini ortaya koymaktadır. Örneğin, antik toprak örneklerinden izole edilen mikroorganizmalar, bu toprakların geçmişteki ekosistem yapısını ve bitkilerle olan ilişkilerini göstermektedir. Bu tür analizler, geçmişteki ekosistemlerin işleyişini ve bu işleyişin günümüz ekosistemleriyle olan benzerliklerini anlamamızı sağlar.

𝐏𝐨𝐭𝐚𝐧𝐬𝐢𝐲𝐞𝐥 𝐂̧𝐚𝐥ı𝐬̧𝐦𝐚𝐥𝐚𝐫

Türkiye, arkeobotanik ve mikrobiyal analizler açısından zengin bir potansiyele sahiptir. Göbeklitepe, Çatalhöyük, Yumuktepe ve Küllüoba gibi antik yerleşim alanlarında yapılan kazılar, bu alanların tarihsel ve ekolojik önemini ortaya koymaktadır. Bu alanlarda bulunan bitki kalıntıları ve toprak örnekleri, geçmişteki ekosistem yapısını ve insan faaliyetlerini anlamamıza yardımcı olmaktadır. Bu örneklerin mikrobiyal analizleri, geçmişteki mikrobiyal toplulukları ve bu toplulukların bitkilerle olan ilişkilerini ortaya koymaktadır. Ayrıca, Türkiye’nin tarım faaliyetleri evrimsel süreçte arkeobotaniği incelememize büyük katkı sunar.

Yaklaşık 10.000 yıl önce Mezopotamya’da başlayan tarım devrimi, insanların yabani bitkileri evcilleştirerek gıda üretimini kontrol altına almalarını sağlamıştır. [1] Ancak bu süreç, birçok yerel ve yabani bitki türünün kaybolmasına veya genetik çeşitliliğinin azalmasına yol açmıştır. Kesin bir sayı vermek zor olmakla birlikte, yapılan araştırmalar son 250 yılda yapılan kapsamlı bir araştırma, 571 bitki türünün tamamen yok olduğunu ortaya koymuştur. Bu sayı, IUCN Kırmızı Listesi'nde bildirilen yok olmuş bitki türlerinin dört katıdır. Örneğin, ülkemizin güneydoğusunda yapılan bir çalışmada arkeobotanik kazılar sonucunda Güneydoğu Anadolu’da antik buğday türlerinin (örneğin 𝑇𝑟𝑖𝑡𝑖𝑐𝑢𝑚 𝑑𝑖𝑐𝑜𝑐𝑐𝑜𝑖𝑑𝑒𝑠) kalıntıları bulunmuş, ancak bu türlerin modern tarımda yerini almadığı görülmüştür. [2]

Dünya genelinde de benzer örnekler bulunmaktadır. Amerika kıtasında yapılan kazılarda, yerli halkların evcilleştirdiği ancak modern tarımda kullanılmayan bitki türlerinin kalıntıları bulunmuştur. Bu durum, tarımın evrimsel sürecinde kaybolan çeşitliliğin küresel bir sorun olduğunu göstermektedir. Ayrıca, orman tahribatı, şehirleşme ve iklim değişikliği gibi insan faaliyetleri nedeniyle tropikal yağmur ormanlarındaki nadir ağaç ve çiçek türleri yok olma tehlikesiyle karşı karşıyadır. Sulak alanların kurutulması ve kirliliği, birçok endemik su bitkisinin azalmasına yol açarken, şehirleşme ve tarım ilaçlarının kullanımı yabani çiçek türlerinin habitatlarını daraltarak ekosistemlerin tozlaşma süreçlerini olumsuz etkilemektedir. Bununla birlikte, özellikle biyolojik çeşitlilik açısından zengin ancak hassas olan adalarda, istilacı türlerin yayılması ve habitat kaybı sebebiyle birçok endemik bitki türü hızla azalmaktadır. Bu örnekler, sadece tarımın değil, geniş çaplı insan etkilerinin bitki çeşitliliği üzerinde ciddi ve yaygın etkileri olduğunu ortaya koymaktadır.

𝐊𝐚𝐲𝐛𝐨𝐥𝐚𝐧 𝐓𝐮̈𝐫𝐥𝐞𝐫𝐢𝐧 𝐆𝐞𝐫𝐢 𝐆𝐞𝐭𝐢𝐫𝐢𝐥𝐦𝐞𝐬𝐢 (𝐃𝐞-𝐄𝐱𝐭𝐢𝐧𝐜𝐭𝐢𝐨𝐧)

Kaybolan türlerin geri getirilmesi, biyoteknoloji ve genetik mühendisliğinin sunduğu olanaklarla mümkün hale gelmiştir. Antik DNA analizleri sayesinde, kaybolan bitki türlerinin genetik materyali incelenerek, bu türlerin yeniden hayata döndürülmesi hedeflenmektedir. Doğu Avrupa’da, özellikle Yunanistan’da yapılan DNA analizleriyle antik 𝑒𝑖𝑛𝑘𝑜𝑟𝑛 buğday türlerinin genetik materyali toplanmış ve yeniden yetiştirilebilmeleri için çalışmalar yürütülmüştür; bu tür araştırmalar kaybolan türlerin yeniden kazanılmasında önemli bir adım olarak değerlendirilmektedir. [3]

Ancak bu süreç, sadece bitki türlerinin değil, bu bitkilerle simbiyotik ilişkiler kuran mikroorganizmaların da dikkate alınmasını gerektirmektedir. Çünkü bitkiler ve mikroorganizmalar arasındaki simbiyotik ilişkiler, bitkilerin sağlıklı büyümesi ve gelişmesi için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, kaybolan türlerin geri getirilmesi sürecinde, bu bitkilerle birlikte yaşamış mikroorganizmaların da yeniden hayata döndürülmesi hedeflenmektedir.

Bu antik türler doğal olarak endofitler, rizobiyal bakteriler ve mikorizal mantarlar gibi mikroorganizmalarla simbiyotik ilişkiler kurmaktaydı; bu etkileşimler, bitkilerin besin alımını artırmakta, hastalıklara karşı direnç kazandırmakta ve çevresel streslere karşı dayanıklılığını güçlendirmektedir. Li ve arkadaşlarının çalışmasında da arbusküler mikorizal mantarların (𝑅ℎ𝑖𝑧𝑜𝑝ℎ𝑎𝑔𝑢𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟𝑎𝑑𝑖𝑐𝑒𝑠) 𝐿𝑦𝑐𝑖𝑢𝑚 𝑏𝑎𝑟𝑏𝑎𝑟𝑢𝑚 bitkisinin kök çürüklüğüne karşı direncini fenilpropanoid metabolizması aracılığıyla artırdığı gösterilmiştir. [4] Bu bulgular, antik buğday türlerinin sağlıklı büyümesini destekleyen mikrobiyal ve simbiyotik ilişkilerin hem tarihsel hem de ekolojik açıdan önemini vurgulamaktadır ve kaybolan tarımsal çeşitliliğin geri kazanılmasında mikroorganizma tabanlı yaklaşımların potansiyelini ortaya koymaktadır.

Dünya genelinde birçok ülke, bu mikroorganizmaların antik formlarının günümüz tarımında nasıl kullanılabileceğini araştırmaktadır. Afrika’da yürütülen incelemelerde, antik toprak örneklerinden izole edilen mikrobiyal topluluklar modern tarımda kullanılan mikroorganizmalarla karşılaştırılmış ve bu antik toplulukların daha yüksek verimlilik sağladığı gözlemlenmiştir. Bu tür çalışmalar, mikroorganizmaların tarımda nasıl daha verimli kullanılabileceğine dair önemli bilgiler sunmuştur. [5]

𝐁𝐮𝐠𝐮̈𝐧 𝐯𝐞 𝐘𝐚𝐫ı𝐧 𝐀𝐫𝐤𝐞𝐨𝐛𝐨𝐭𝐚𝐧𝐢𝐤

Günümüzde ise iklim değişikliği ve buna bağlı olarak biyoçeşitlilik kaybı, ekosistemleri tehdit etmektedir. Bu tehditlere karşı koyabilmek için, geçmişteki ekosistemlerin işleyişini ve bu işleyişin mikrobiyal temellerini anlamamız önemlidir. Arkeobotanik ve mikrobiyal analizler, geçmişteki ekosistemlerin nasıl işlediğini ve bu işleyişin günümüz ekosistemleriyle olan benzerliklerini ortaya koymaktadır. Bu bilgiler, sürdürülebilir tarım uygulamaları ve ekosistem yönetimi için önemli veriler sunmaktadır.

Gelecek perspektifi değerlendirildiğinde kaybolan bir türün yeniden hayata döndürülmesi, sadece bitkinin değil, bu bitkiyle simbiyotik ilişkiler kuran mikroorganizmaların da yeniden hayata döndürülmesini gerektirmektedir. Bu süreç, bitki-mikrop birlikteliklerinin yeniden oluşturulmasını ve bu birlikteliklerin tarımda nasıl daha verimli kullanılabileceğini araştırmayı içermektedir. Yürütülen bir çalışmada, Avustralya’ya özgü kaybolma riski taşıyan bitkilerin, doğal mikrobiyal partnerleriyle birlikte yeniden yetiştirilmesi hedeflenmiş ve bu yaklaşımın restorasyon ile 𝑒𝑥 𝑠𝑖𝑡𝑢 koruma uygulamalarında umut verici sonuçlar doğurabileceği belirtilmiştir. [6]

Bu bağlamda, mikrobiyoloji ve arkeobotanik disiplinlerinin birleşimi, geçmişteki ekosistemlerin işleyişini ve bu işleyişin mikrobiyal temellerini anlamamızın yanında, kaybolan türlerin gelecekteki yeniden canlandırmasına da aracılık edebilir. Bu çaba sadece bitkilerin değil, bu bitkilerle simbiyotik ilişkiler kuran mikroorganizmaların da dikkate alınmasını gerektirmektedir. Türkiye ve dünya genelindeki arkeobotanik ve mikrobiyal analizler, bu süreçte önemli veriler sunmaktadır. Gelecekte, bu verilerin daha etkin bir şekilde kullanılması, sürdürülebilir tarım uygulamaları ve ekosistem yönetimi için önemli katkılar sağlayacaktır.

𝐑𝐞𝐟𝐞𝐫𝐚𝐧𝐬𝐥𝐚𝐫
[1] van der Crabben, J. (2023, March 22). Agriculture in the Fertile Crescent & Mesopotamia. 𝐼𝑛 𝑊𝑜𝑟𝑙𝑑 𝐻𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟𝑦 𝐸𝑛𝑐𝑦𝑐𝑙𝑜𝑝𝑒𝑑𝑖𝑎. https://www.worldhistory.org/article/9/agriculture-in-the-fertile-crescent–mesopotamia/
[2] Özkan, H., Brandolini, A., Schäfer-Pregl, R., & Salamini, F. (2002, October). AFLP analysis of a collection of tetraploid wheats indicates the origin of emmer and hard wheat domestication in southeast Turkey. 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 𝐵𝑖𝑜𝑙𝑜𝑔𝑦 𝑎𝑛𝑑 𝐸𝑣𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛, 𝟷𝟿(𝟷𝟶), 1797–1801. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a004002
[3] Valamoti, S. M., Dimoula, A., & Ntinou, M. (Eds.). (2022). 𝐶𝑜𝑜𝑘𝑖𝑛𝑔 𝑤𝑖𝑡ℎ 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑠 𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡 𝐸𝑢𝑟𝑜𝑝𝑒 𝑎𝑛𝑑 𝑏𝑒𝑦𝑜𝑛𝑑: 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑑𝑖𝑠𝑐𝑖𝑝𝑙𝑖𝑛𝑎𝑟𝑦 𝑎𝑝𝑝𝑟𝑜𝑎𝑐ℎ𝑒𝑠 𝑡𝑜 𝑡ℎ𝑒 𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎𝑒𝑜𝑙𝑜𝑔𝑦 𝑜𝑓 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡 𝑓𝑜𝑜𝑑𝑠. Sidestone Press. https://library.oapen.org/handle/20.500.12657/61160
[4] Li, N., Chen, W., Wang, B., Zhang, C., Wang, Y., Li, R., Yan, Y., & He, J. (2024). Arbuscular mycorrhizal fungi improve the disease resistance of Lycium barbarum to root rot by activating phenylpropane metabolism. 𝐹𝑟𝑜𝑛𝑡𝑖𝑒𝑟𝑠 𝑖𝑛 𝑃𝑙𝑎𝑛𝑡 𝑆𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑒, 𝟷𝟻, 1459651. https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1459651
[5] Dube, J. P., Valverde, A., Steyn, J. M., Cowan, D. A., & van der Waals, J. E. (2019). Differences in bacterial diversity, composition and function due to long-term agriculture in soils in the Eastern Free State of South Africa. 𝐷𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑡𝑦, 𝟷𝟷(𝟺), 61. https://doi.org/10.3390/d11040061
[6] Mertin, A. A., Philpott, M., Blackall, L. L., French, K., Liew, E. C. Y., & van der Merwe, M. M. (2023). Integrating seed microbiome knowledge into restoration and ex situ conservation of native Australian plants. 𝐴𝑢𝑠𝑡𝑟𝑎𝑙𝑖𝑎𝑛 𝐽𝑜𝑢𝑟𝑛𝑎𝑙 𝑜𝑓 𝐵𝑜𝑡𝑎𝑛𝑦. Advance online publication. https://doi.org/10.1071/BT22109