Bilim insanları, bitkilerin nefes alışverişini gerçek zamanlı olarak gözlemlemeyi sağlayan yeni bir teknoloji geliştirdi. Bu yenilikçi araç, küresel iklim değişikliğine karşı daha dayanıklı hale getirilebilecek genetik özelliklerin belirlenmesine yardımcı olabilir.
İnsanlığın gıda sistemi, bitki yapraklarındaki mikroskobik gözeneklere, yani stomalara bağlıdır. Eski Yunancada 'ağız' anlamına gelen 'stoma' kelimesinden türetilen bu gözenekler, bitkinin ne kadar karbondioksit tükettiğini ve ne kadar oksijen ile su buharı saldığını düzenler.
Bu sürecin daha iyi anlaşılması için araştırmacılar, 17 Kasım 2025'te Plant Physiology dergisinde yayımlanan bir çalışmada tanıttıkları Stomata In-Sight aracını geliştirdi. Stomata In-Sight, bir mikroskop, stoma gaz akışını ölçen bir sistem ve makine öğrenmesi tabanlı görüntü analizini bir araya getiriyor. Bu araç, binlerce stomanın karbondioksit ve su akışları açısından kolektif aktivitesini ölçebiliyor.
Stomata In-Sight'ı kullanmak için, bir yaprağın küçük parçaları, insan avucu boyutunda, iklim kontrollü bir bölmeye yerleştiriliyor. Bu bölme, bir gaz değişim sistemine bağlı. Araştırmacılar, bölmenin içindeki koşulları değiştirerek stomaların sıcaklık, su bulunabilirliği ve diğer parametrelerdeki değişimlere nasıl tepki verdiğini gözlemleyebiliyor. Mikroskop bölmenin dışından içeriye bakarken, makine öğrenmesi analizi mikroskop görüntülerinden stomaları tanımlayarak analiz sürecini hızlandırıyor.
Ekibin bu yeni aracı geliştirmesi birkaç yılını aldı. En büyük zorluklardan biri, gaz değişim sistemindeki fan gibi küçük titreşimlerin bulanık görüntülere neden olabilmesiydi. Bu geliştirme süreci yaklaşık beş yıl sürdü ve son çözüme ulaşılana kadar üç prototip başarısız oldu.
Ekip, bu sistemi mısır ve diğer mahsullerin stomalarını incelemek için şimdiden kullandı. Ayrıca, elde edilen stoma bilgilerini kullanarak, daha az su tüketen sorgum (tahıl için yetiştirilen bir bitki türü) geliştirmeyi başardılar. Sorgum yapraklarındaki stoma yoğunluğundan sorumlu genleri belirlediler ve daha seyrek stomalara sahip bitkiler geliştirdiler.
Bu teknoloji patentlenmiş durumda ve henüz ticari olarak erişilebilir değil. Ancak araştırmacılar, diğer araştırma grupları için bu cihazı üretmek isteyebilecek şirketlerin olmasını umuyor.
Bazı bilim insanları ise bu gelişmeye şüpheyle yaklaşıyor. Bitki bilimleri alanında emekli bir profesör, yeni aracın stoma çalışmalarında devrim yaratıp yaratmayacağı konusunda şüpheli. Geleneksel mikroskopiyle stoma açıklığındaki değişimlerin yüz yılı aşkın süredir, konfokal mikroskopiyle 25 yıldır, gaz değişim teknikleriyle ise 50 yıldır ölçülebildiğini belirtiyor. Yeni çalışmanın bu teknikleri bir araya getirdiğini ancak araştırmacıların muhtemelen mevcut, denenmiş ve test edilmiş yöntemlere bağlı kalacağını ifade ediyor.
Bununla birlikte, araştırmacılar aracın kullanışlılığını artırmak için iyileştirmeler üzerinde çalışıyor. Mevcut en büyük zorluk, stomaların "nefes alışını" izlemenin zaman alıcı olması. Mikroskoptan bakıldığında, yaprak parçasında ortalama iki ila üç stoma görülebiliyor. Ancak varyasyonları hesaba katmak için 40 ila 50 stomanın ölçülmesi gerekiyor. Bu da manuel olarak yapılıyor.
Ayrıca, stomaların değişen koşullara tepki vermesi birkaç dakika sürebiliyor. Bu, bilim insanlarının başka bir görüntü almadan önce stomaların açılma veya kapanma işlemlerini tamamlamalarını beklemesi gerektiği anlamına geliyor. Bu süreç oldukça emek yoğun olsa da, robotik ve yapay zeka kullanılarak seri üretim benzeri bir sürece dönüştürülebileceği düşünülüyor. Bilimsel toplulukta, biyolojik araştırmaları hızlandırmak için bu tür araçların nasıl kullanılabileceği konusunda büyük bir heyecan var.
