Yazma eserlerin mikrobiyolojik kontaminasyon yönünden incelenmesi
Investigation of manuscripts in terms of the microbiological contamination
Yazar: YASEMİN YOKUŞ
Danışman: PROF. DR. ESRA SUNGUR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Mikrobiyoloji = Microbiology ; Mikrobiyolojik analiz = Microbiological analysis ; Mikrobiyolojik yöntem = Microbiological method

Özet:
Yazma eserler, bir ülkenin tarihini ve kültürünü yansıtan önemli sanat eserlerindendir. Bu nedenle, nesiller boyunca korunabilmeleri büyük önem arz etmektedir. Günümüzde, kültür varlıklarından olan tarihi yazma eserleri koruma ve onarımının, gelişen teknoloji ve bilimsel veriler ile desteklenerek gerçekleştirilmesi, eserlerin gelecek nesillere aktarılmasını daha mümkün kılmaktadır.
Yazma eserlerin korunmasının ve sürekliliğinin sağlanmasının önündeki en büyük engellerden biri eserlerin biyolojik degradasyona uğramasıdır. Bu sorunun üstesinden gelebilmek için atılacak en önemli adım, degradasyona neden olabilecek/hızlandırabilecek mikroorganizmaların tespit edilerek incelenmesi ve meydana getirdiği/getirebileceği tahribatların anlaşılabilmesidir.

Bu tez çalışmasında, Süleymaniye Yazma Eser Kütüphanesi'nde bulunan ve farklı tahribatlara uğramış olduğu gözlemlenen 10 farklı yazma eserde, kültüre edilebilir heterotrofik bakteri yoğunluğunun ve enzimatik profil analizleri baz alınarak eserlerdeki tahribattan sorumlu olabilecek başlıca bakteri türlerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Ayrıca, kullanılan farklı örnek alma yöntemleri ve besiyerlerinin, optimum bakteri yoğunluğunun ve çeşitliliğinin tespitindeki etkinliğinin gözlemlenmesi de amaçlanmıştır.
Bu kapsamda, iki farklı örnek alma yöntemi (eküvyon ve nitroselüloz membran) kullanılarak 10 farklı yazma eserden alınan örneklerden iki farklı besiyerinde (TSA ve R2A) bakteri izolasyonları gerçekleştirilmiş, koloni morfolojilerine göre farklı olduğu tespit edilen izolatlar seçilmiş ve tüm izolatların 4 farklı enzim için enzimatik aktivite yetenekleri (selülolitik, amilolitik, kazeinolitik, jelatinolitik) incelenmiştir. İncelenen 4 enzim aktivitesini de gösteren izolatlar tür düzeyinde moleküler olarak tanımlanmıştır.

Nitroselüloz membran ve eküvyon yöntemi ile çalışılan tüm yazma eser örneklerine ait TSA ve R2A besiyerlerinde üreme gözlemlenmiş olmakla birlikte, üreme yoğunluklarında farklılıklar tespit edilmiştir. Eküvyon ile alınan örnekler arasında R2A besiyerindeki en yüksek bakteri sayısı 9.14E+06 kob/cm2 olarak F1, TSA besiyerinde tespit edilen en yüksek bakteri sayısı ise 8.7E+06 kob/cm2 olarak F6 kodlu eserde saptanmıştır. Nitroselüloz membran yöntemi kullanılarak TSA ve R2A besiyerlerinde en yüksek bakteri sayısı N1 örneğinde sırasıyla 8.85 kob/cm2 ve 4.15 kob/cm2 olarak saptanmıştır. Elde edilen sonuçlar, eküvyon yöntemi ile saptanan bakteri sayısının nitroselüloz membran yöntemi ile tespit edilenden anlamlı derecede yüksek olduğunu göstermiştir (p<0.05). Bununla birlikte, nitroselüloz membran tekniği ile yapılan izolasyonda, saf olduğu düşünülen kolonilerin birçoğunun birden fazla koloni içerdiği tespit edilmiştir. Ayrıca, TSA veya R2A besiyerlerinde oluşan koloni sayıları arasında ortalamalar açısından anlamlı bir farkın olmadığı saptanmıştır.

Koloni morfolojisi çeşitliliği bakımından karşılaştırıldığında ise, nitroselüloz membran yöntemi ile tespit edilen farklı koloni sayısının, eküvyon yöntemi ile tespit edilenden yaklaşık 10 kat fazla olduğu belirlenmiştir (p<0.05). Bununla birlikte, her iki yöntemde de R2A ve TSA besiyerleri arasında koloni morfolojisi çeşitliliği bakımından anlamlı bir farkın olmadığı saptanmıştır.

Çalışılan yazma eserlerden, makroskobik ve mikroskobik gözlemler ile farklı olduğu düşünülen 121 izolat elde edilmiş ve bu izolatların enzimatik aktivite yetenekleri incelenmiştir. Deneyler sonucunda izolatların %13'ünün (16 izolat) selülozu, nişastayı, kazeini ve jelatini parçalama yeteneği olduğu, %28'inin (34 izolat) ise hiçbir enzimatik aktivite göstermediği tespit edilmiştir. Çalışılan enzim aktivitelerinden herhangi 3'ünü gösteren izolat sayısı 17 (%14), herhangi 2'sini gösteren izolat sayısı 24 (%20) ve yalnızca 1'ini gösteren izolat sayısı ise 30 (%25) olarak saptanmıştır. Her bir izolatın enzimatik aktivite indeksleri kendi içinde değerlendirildiğinde ise, 12 izolatta (S3, S4, S6, S7, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16) tespit edilen selülaz aktivitesinin diğer enzimatik aktivitelere göre daha fazla olduğu tespit edilmiştir.

Çalışılan 4 enzimatik aktiviteyi de gösteren 16 izolat moleküler olarak tür düzeyinde tanımlanmıştır. Tanımlanan türlerin, Firmicutes şubesine ve Bacilli sınıfına ait Bacillus sp., Bacillus aryabhattai, Bacillus mojavensis, Bacillus simplex, Bacillus halotolerans, Bacillus tequilensis, Bacillus subtilis, Bacillus gaemokensis ve Bacillus siamensis, Bacteroidetes şubesine ve Flavobacteriia sınıfına ait Chryseobacterium sp. olduğu tespit edilmiştir.

Elde edilen veriler doğrultusunda; yazma eserlerdeki bakteri yoğunluğunun ve çeşitliliğinin tespitinde örnek alma yönteminin önem arz ettiği, bir bakteri cinsine ait türlerin enzimatik aktivite yeteneği bakımından farklılık gösterebildiği ve bu nedenle de biyodegradasyon kaynaklı tahribatların tanımlanmasında enzimatik aktivite indeksinin belirlenmesinin önem arz ettiği, ve Bacillus cinsi bakterilerin tahribata uğramış yazma eserlerde yaygın olarak bulunduğu ve böylece eserlerde oluşan hasarlardan sorumlu tutulabilecekleri sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Manuscripts are one of the most important part of the cultural heritage. For this reason, it is always important to protect them for future generations. However, one of the biggest obstacles to the preservation and sustainability of manuscripts is the biological degradation of them. The most important steps to be taken in order to overcome this problem are to identify the microorganisms that may cause/accelerate degradation and to understand the damages that may be caused.

In this thesis study, 10 manuscripts from Suleymaniye Manuscripts Library that have been shown different microbiological degradation characteristics, are investigated in terms of their microbiological content. It was aimed to observe the effectiveness of the two different sampling methods (swab and nitrocellulose membrane) and the two media (TSA and R2A) on determining bacteriological contamination in the manuscripts. Additionally, enzymatic profile analysis was considered as marker for determination of main bacterial species that are responsible for degradation of manuscripts.

In this scope, samples from 10 different manuscripts having different microbiological degradation characteristics were taken using the swab and nitrocellulose membrane and then were inoculated onto both TSA and R2A medium. After incubation time, bacteria on media were counted and candidate isolates were selected according to their colony morphology. Then enzymatic activities (cellulolytic, amylolytic, caseinolytic, gelatinolytic) of the all isolates were examined.

Samples which were taken by nitrocellulose membrane and swab method, were investigated in terms of reproduction profiles in both TSA and R2A media. Reproduction density differences were determined and recorded for further invesitgation. Among samples that were taken by swabbing method, the highest number of bacteria in R2A and TSA medium was detected as 9.14E+06 cfu/cm2 (F1 sample), 8.7E+06 cfu/cm2 (F6 sample), respectively. Also, using nitrocellulose membrane method, the highest number of bacteria in TSA and R2A medium were determined as 8.85 cfu/cm2 and 4.15 cfu/cm2, respectively for N1 sample. Results showed that the number of bacteria detected by swabbing method was significantly higher than those detected by nitrocellulose membrane method (p <0.05). On the other hand, during isolation with the nitrocellulose membrane technique, colonies that were assumed as pure were found to contain more than one colony. Furthermore, it was determined that in terms of average there is no significant difference between the numbers of colonies in TSA or R2A medium. When colony morphology diversities were compared, colony number in nitrocellulose membrane method was about 10 times higher than that determined by the swab method (p<0.05). Besides, in terms of colony morphology diversity, it was found that there was no significant difference between R2A and TSA media in both methods.

Regarding enzymatic activity examination, 121 isolates were obtained and the enzymatic activity profiles of all of these isolates (cellulase, amylase, caseinase and gelatinase) were analyzed. 13% of the isolates (16 isolates) had the ability to degrade cellulose, starch, casein and gelatin, while 28% (34 isolates) showed no cellulase, amylase, caseinase, gelatinase activity. Among above mentioned enzymes, 17 isolates (14%) showed activity of any 3 types of enzymes and 24 of them (20%) showed activity of any 2 types of enzymes while 30 of the total isolates (25%) showed only 1 type of enzyme activity. When enzymatic activities of each isolate were evaluated, 12 isolates (S3, S4, S6, S7, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16) showed cellulase activity as highest.

Isolates showing 4 enzymatic activities (cellulase, amylase, caseinase, gelatinase) were identified at molecular level. The species identified as Bacillus sp., Bacillus aryabhattai, Bacillus mojavensis, Bacillus simplex, Bacillus halotolerans, Bacillus tequilensis, Bacillus subtilis, Bacillus siamensis and Bacillus gaemokensis belongs to phylum of Firmicutes and class of Bacilli and Chryseobacterium sp. belongs to phylum of Bacteroidetes and class of Flavobacteriia.

In the light of obtained results, it can be concluded that sampling method has significant effect in determination of density and diversity of bacteria in manuscripts. Furthermore, species belonging to one bacterial genus can differ in enzymatical function and therefore enzymatic activity index is a significant marker in describing microbiological-induced degradation. Finally, species of Bacillus were mainly detected in manuscripts that are suffered from biological deterioration and thus it can be said that they are responsible for damage on manuscripts.