Tarihte İlk Kez Bir Bakterinin Diğer Ölü Bakterilerden DNA Aldığı Belirlendi.

Bakteriler, farklı ortamlarda gelişen mikroskobik tek hücreli organizmalardır. Toprakta, okyanusta ve insan bağırsağında yaşayabilirler. İnsanların bakteri ile ilişkisi karmaşıktır. Yoğurdun mayalanmasında yardımcı olabildikleri gibi insanlarda pnömoni gibi hastalıklara da sebep olabilirler.

Bakteriler hızlıca evrime uğradıklarından dolayı antibiyotiklere karşı hızlı direnç kazanır ve her geçen gün başa çıkılması daha zor bir sorun haline gelmektedirler. 11 Haziran 2018’de Nature Microbiology’de Ellison ve arkadaşları tarafından yayımlanan bir makalede tarihte ilk kez araştırmacılar bakterilerin bu hızlı evrim için kullandıkları mekanizmalardan birini filme aldılar.

Kolera hastalığına neden olan patojen Vibrio cholerae bakterisi mikroskop altında incelendiğinde (yeşil parlayan canlı) bakterilerden birisinden çıkan bir uzantının, bir DNA parçasına takıldığı ve onu bakteriye taşıdığı gözlemlendi. Pili olarak adlandırılan bu uzantı ve bakterinin yeni bir genetik materyalden evrimini hızlandırmak için kendi DNA’sına dahil ettiği süreç, yatay gen transferi olarak adlandırılmakta.

Bilim insanları, onlarca yıldır hipotez olarak kalan ve bu gen transferini gerçekleştirmek için pilus kullanan bir bakteriyi ilk kez görüntülemiş oldular.

Indiana Üniversitesi’nden Biyolog Ankur Dalia şöyle söylüyor: “Yatay gen transferi, antibiyotik direncinin bakteriyel türler arasında hareket etmesinin önemli bir yoludur, ancak söz konusu yapılar çok küçük olduğundan süreç daha önce hiç gözlemlenememiştir.”

“Bu süreci anlamak önemlidir, çünkü bakterilerin DNA’yı nasıl paylaştığı hakkında daha fazla şey anladıkça, şansımız daha da artmaktadır.”

Bir pilus insan saçından 10,000 kat daha incedir ve bundan dolayı bakterilerin başka bakterilerin DNA’larını kapmak için piliyi kullanışlarını gözlemlemek oldukça zordur. Indiana Üniversitesi’nden araştırmacılar bu durum için hem piliyi hem de DNA’yı floresan boyar madde ile boyayarak yeni bir metod geliştirdiler. Bu metod ile birlikte ilk kez araştırmacılar tüm süreci mikroskop altında gözlemlediler.

Sayfanın başında yer alan videoya bakıldığında, sol tarafta floresan boya kullanılmadan gözlemlenen mikroskopik süreç görülürken; sağ tarafta ise floresan boya ile DNA’nın pilus ile nasıl yakalandığı görülmekte. İlgili görüntüde pili hücrenin duvarındaki gözeneklerden geçen bir hat ile DNA’nın bir parçasını yakalamak için gönderiliyor ve daha sonra alınan DNA ile bakteriye geri dönüyor.

Geliştirilen bu yeni metod ile görüntülenen süreci “Tıpkı bir iğne takmak gibi” şeklinde belirten Biyolog Coutney Ellison, “Dış zardaki deliğin büyüklüğü, bir DNA sarmalının neredeyse tam genişliğidir, bu da büyük olasılıkla karşımıza çıkar. Eğer ona rehberlik edecek bir pilus olmasaydı, DNA’nın gözeneği hücrenin içine geçirmesi için sadece sağ açıya çarpması ihtimali sıfırdır.”

Antibiyotik direnci bakteriler arasında çeşitli yollarla aktarılabilir. DNA’nın çevredeki ortamdan alınması, transformasyon olarak adlandırılır. Bir bakteri öldüğünde DNA’larını ayrır ve serbest bırakırlar. Ölü bakterinin antibiyotik direnci varsa, DNA’yı yakalayan bakteri de bu direnci geliştirir ve onu kendi yavrularına yayar. Böylece antibiyotik direnci gelişir ve yayılır. Araştırmacılar, bakterilerin antibiyotik direncini yaymak için kullandıkları mekanizmaları belirleyerek, bunu önlemenin yollarını bulabilmeyi umuyorlar.

“Bu uzantılar gerçekten çok yönlüler” diyen Dalia, “Indiana Üniversitesi’nde bulunan bu yöntem ile bir dizi bakteriyel fonksiyon hakkındaki temel anlayışımızı geliştirmekte”.

www.bilim.org

Referanslar

1. https://www.livescience.com/51641-bacteria.html

2. https://www.nature.com/articles/s41564-018-0174-y

3. https://www.sciencealert.com/cholera-bacteria-using-pili-to-harpoon-dna-horizontal-gene-transfer-antibiotic-resistance