Bakterilerin Hızlı Evrimine Sebep Olan Mekanizma İlk Kez Görüntülendi

Kaynak: https://lh3.ggpht.com/-ulgLvFG07mAg_05ZU09dRUvF7tQJ1yxukT0Gc-aia0vQ55F55CxTkWZaKo

Bakteriler, küçük kaygan emicilerdir. Hızlıca evrimleştiklerinden, antibiyotiklere karşı direnç geliştirirler ve böylelikle de başa çıkılması zor bir sorun haline gelirler. Nasıl bu denli hızlı evrimleşebildikleri sorusu ise bilim insanlarının bakteriler üzerindeki çalışmaları için bir tetikleyici olmaktadır.

11 Haziran’da Nature Microbiology‘de yayımlanan yeni bir çalışmada, bakterilerin bu hızlı evrimleşme için kullandığı mekanizmalardan birisi kayda alınabildi.

Araştırmada, kolera hastalığına sebep olan iki Vibrio cholerae bakterisi, mikroskop altında gözlemlendi. Yapılan gözlemlerde, bakterilerden birisinden çıkan bir uzantının, bir DNA parçasına takıldığı ve onu bakteriye taşıdığı görülüyor. Bu uzantı, pili (piluslar) olarak isimlendirilen kamçı benzeri bir yapıdır.

Bu görüntüler ise, bilim insanlarının; bir bakterinin, onlarca yıldır bulunduğu yönünde hipotezler kurulan bir mekanizma olan gen aktarımını gerçekleştirmek için pilusunu kullandığını doğrudan gözlemleyebildiği ilk görüntü.

Bakterilerin, farklı bir organizmanın genetik malzemesini, kendi evrimini hızlandırmak için DNA’sına dahil ettiği sürece yatay gen aktarımı denir. Yatay gen aktarımı, antibiyotik direncinin bakteri türleri arasında taşınmasını sağlama noktasında önemli bir yoldur. Fakat bu süreç, yapıların çok küçük olmalarından kaynaklı daha önce gözlemlenememişti. Sürecin anlaşılması, bakterilerin DNA’larını nasıl paylaştıklarını anlamamıza ve bu paylaşımı engelleme şansımızın artmasına olanak tanıyacak olması açısından önemlidir.

Bakteri piluslarının, son derece küçük ölçeklerde olmalarından kaynaklı; bir bakterinin DNA parçası yakalamak için piluslarını nasıl kullandığı yakalanması zor bir süreç olarak kalmıştı. Kamçı benzeri bu yapılar, insan saçından neredeyse 10.000 kat daha incedir. Araştırma ekibinin yaptığı ise, -ki görüntülerde gördüğünüz parlak yeşilin sebebi de budur- hem piliyi hem de DNA’yı floresan boya ile boyamaktı. Böylelikle mikroskop altında her şey gözle görülebilir bir hal aldı.

Kaynak: https://www.sciencealert.com/images/2018-06/bacteria-harpoon_1024.gif

Yukarıdaki video görüntüsünde, sağdaki kısımda, yöntemin işe yaradığını görebilirsiniz. Soldaki kısım ise floresan boya kullanılmadan gözlemlenen mikroskop görüntüsüdür. Pili, hücrenin duvarındaki gözeneklerden geçen bir hat ile DNA’nın bir parçasını yakalamak için gönderilir ve daha sonra hassas bir şekilde geri alınır.

Dış zarda bulunan gözeneklerin boyutu, neredeyse bir DNA sarmalının girebileceği genişliktedir ve bu da tam olarak gözlemlenen durumun nasıl gerçekleştiğini ortaya koyuyor. Eğer bir pilus kullanılmasaydı, DNA parçasının, dış zardaki gözeneğe doğru açıyla çarpması ve hücrenin içerisine girmesi ihtimali neredeyse sıfırdır.

Antibiyotik direnci, bakteriler arasında çeşitli yollarla transfer edilebilir ve yatay gen aktarımı için başka mekanizmalar da bulunur. Çevreden DNA alınımı süreci, transformasyon olarak isimlendirilir. Bakteriler öldüklerinde, parçalanırlar ve DNA’larını dışarıya salarlar, bundan sonra da diğer bakteriler bu DNA’ları yakalar ve kendilerininkiyle birleştirirler. Eğer ki ölü bakterinin, bir antibiyotik direnci bulunuyorsa, ölü türdeşinin DNA’sını yakalayan bakteri de bu antibiyotik direncini geliştirir ve yavrulara da bu direnci taşımış olur.

Böylelikle de, direnç, kontrol edilmesi güç bir orman yangınına benzer biçimde populasyon içerisinde yayılabilir. İşte büyük problemin ortaya çıktığı yer de burasıdır. CDC verilerine göre, Amerika’da en az 23.000 ölüm, antibiyotik direncinin gelişmesinden kaynaklanıyor.

Bakterilerin antibiyotik direncini yaymak için kullandıkları mekanizmaları tam olarak ortaya çıkarabilmek, bu yayılımı önleyebilmek için yeni yollar keşfedilmemizi olanaklı hale getirebilecek. Bir sonraki adım, pilusların DNA’yı nasıl doğru şekilde yakaladığını bulmak olacak. Özellikle de, bu sürece dahil olan protein, daha önce görülmemiş bir şekilde DNA ile etkileşime girmiş gibi görünüyor. Öte yandan floresan boyama yöntemi, pilusların diğer fonksiyonlarını keşfetmek için de kullanılacak.

Kaynak ve İleri Okuma

Orjinal yazı: Bilimfili

Facebook Yorumları