Bakteriler Virüsleri ‘Evcilleştiriyor’ ve Diğer Bakterilere Karşı Silah Olarak Kullanıyor
Bakterilere saldıran ve onları yok eden virüsler olan bakteriyofajlar, doğal dünyanın her yerinde bulunur ve mikrobiyal popülasyonların düzenlenmesinde hayati bir rol oynar.
Ancak bu büyük savaşın nasıl yapıldığı ve bakterilerin hangi silahları kullandığı henüz tam olarak anlaşılamamıştır.
Yeni bir çalışma, bitki bakterilerinin rakip mikropları öldürmek için bakteriyofaj virüslerinin etkisini yönlendirebildiğini göstermiştir.
Bu beklenmedik sonuç, antibiyotiklere güçlü bir alternatif sağlayabilir.
Utah Üniversitesi laboratuvarı daha önce yaptığı bir çalışmada, bakteriyel patojen Pseudomonas viridiflava’nın tarımsal ve vahşi yaşam ortamlarında kendini nasıl gösterdiğini incelemişti.
Bilim insanları, ekili arazilerde patojenin bir varyantının geniş çapta yayıldığını ve baskın mikrop haline geldiğini buldular. Ancak vahşi yaşam koşullarında durum böyle değildi. Bu yüzden Talia Karasova’nın laboratuvarındaki bilim insanları durumun neden böyle olduğunu bulmak için yola çıktılar.
“Doğada hiçbir bakteri soyunun baskın hale gelmediğini gördük ve faj virüslerinin bakterilere saldırıp bireysel soyların yayılmasını önleyip önleyemeyeceğini merak ettik. Biz de buradan yola çıktık. Ama daha da ilginç olduğu ortaya çıktı” diyor Karasova.
Yeni çalışmaya göre bakteriler, bilim insanları tarafından tylocins olarak adlandırılan ve rakip bakterilerin dış zarlarına nüfuz ederek onları öldüren kendi fajlarını fırlatıyor.
Mikrokozmosda bir silahlanma yarışı
Laboratuvar, bakterilerin birbirleriyle savaşmak için nasıl evrimleştiğini belirlemek için modern ve tarihi bakteriyel patojenlerin genomlarını analiz etti.
Burbano, “Bakteriler arasındaki bu silahlanma yarışında, birbirlerini öldürmeye çalışırlar ve zamanla saldırıya karşı direnç geliştirirler” diyor.
“Analiz ettiğimiz son 200 yıla ait herbaryum örnekleri bu silahlanma yarışına ışık tuttu.”
Burbano ve laboratuvarındaki meslektaşları, hem konakçı bitkilerin genomlarını hem de yüzlerce yıl önce toplama sırasında bitkiyle ilişkili mikropların genomlarını sıraladı. Bu sayede mikrokozmosun savaşının zaman içinde nasıl geliştiğini görebildiler.
Burbano, güneybatı Almanya’da toplanan Arabidopsis thaliana’nın tarihi örneklerini analiz etti. Bilim insanları, herbaryumdaki bitkileri bugün Almanya’nın aynı bölgesinde yetişen bitkilerle karşılaştırdı.
“Tüm tarihi talosinlerin modern veri setinde de mevcut olduğunu gördük. Bu, evrimin yüzyıl boyunca tylocin varyantlarının çeşitliliğini koruduğunu gösteriyor. Bu da muhtemelen incelenen bakteri popülasyonunda sınırlı sayıda olası direnç ve duyarlılık mekanizmasına işaret ediyor” diyor Burdano.
Bilim insanları, 200 yıldır bakteriyel patojenlerde yeni tylosinlerin ortaya çıkmadığına dikkat çekiyor. Yani, bakterilerin tylosinleri “alan atışı” yerine hassas saldırılar için kullandığı ve kendilerini yabancı tylosinlere karşı savunabildiği bir denge durumuyla karşı karşıyayız.
Tilosinler kendi başlarına üreyemezler. Bağımsız organizmalar değil, özellikle bakterilerin silahlarıdır. Bir bakteriyi öldürdüklerinde ölürler.
Eğer bir bakteri türü mikrobiyal topluluktan dışlanırsa, bu denge bozulabilir ve belirli bir bakteri türü avantaj kazanarak baskın hale gelebilir. Patojen Pseudomonas viridiflava’nın başına gelen de muhtemelen budur: ekili arazide güçlü bir rakibi yoktu ve evrim Pseudomonas viridiflava’ya tylocinlerle savaşmayı öğretti.
Yeni antibiyotikler
Bilim insanları tylosinlerin antibiyotiklere dirençli patojenlerle mücadeleye yardımcı olup olamayacağını merak ediyor.
Makalenin başyazarı Talia Beckman şunları söylüyor: “Yeni antibiyotiklere çok ihtiyacımız var ve tylosinler yeni antimikrobiyaller olarak potansiyel taşıyor. Tüm bu yabani bitki patojenlerinin tylosinlere sahip olması ve rakip bakterileri öldürmek için bu tylosinleri kullanması, doğada ne kadar önemli olabileceklerini gösteriyor.”
Çoğu pestisit ve antibiyotik onlarca yıl önce geniş bir bakteri yelpazesini öldürmek için geliştirildi. Ancak antibiyotikler sadece zararlı bakterileri değil, faydalı bakterileri de öldürür. Tilosinler çoğu modern antibiyotikten çok daha hassastır, bu bakterilerle evcilleştirilmiş fajlar sadece birkaç seçkin bakteri türünü öldürür.
Laboratuvar başkanının ve çalışmanın baş yazarının adının Talia olduğunu ve tilosinlerin üzerinde çalışıldığı model bitkinin Resuchovidka Talia (Arabidopsis thaliana) olarak adlandırıldığını belirtmek gerekir. Bu elbette bir tesadüften başka bir şey değildir, ancak bilimde bazen görünüşte çalışma nesnesiyle ilgisi olmayan tesadüfler keşiflere yol açar.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bakteriler Virüsleri ‘Evcilleştiriyor’ ve Diğer Bakterilere Karşı Silah Olarak Kullanıyor