Fırsatçı bakterilerin sonu

Dört bir yanımız çıplak gözle göremeyeceğimiz kadar küçük  mikroorganizmalarla sarılı. Yeryüzündeki bütün canlı organizmalar, bulundukları çevresel koşullara (sıcaklık, besin vb.) en iyi şekilde uyum sağlamaya çalışır. Bu süreçte, aynı çevrede yaşayan diğer canlılarla da ilişkiler geliştirilir. Vücutlarımızın içinde yaşayan pek çok mikroorganizma var. Bunların bir kısmı ile ortak bir yaşam sürdürüyoruz. Bir kısmı ile, sebep oldukları hastalıklar nedeniyle düşmanız. Bir kısmı ile ise herhangi bir yararlı ya da zararlı bir ilişkimiz yok. Bu mikroorganizmaların bir kısmını mikroskoptaki özel mercekler yardımı ile rahatlıkla görüntüleyebiliyoruz.  Bunların oluşturduğu bazı hücre topluluklarını mikroskopsuz da görebiliyoruz.
Örneğin dışarıda uzun süre bekletilen ekmek, peynir gibi yiyeceklerin üzerinde oluşan küfler. Hastalandığımızda bakterilere karşı kullandığımız antibiyotiklerin çoğunluğu bu tür mikroorganizmalardan elde ediliyor. Yaşamlarımız aslında bu canlılar ve onların ürünleri ile tahmin ettiğimizden de fazla iç içe. Canlıların evriminde bu birlikte yaşam önemli bir rol oynuyor. Yediğimiz bitkilerin yapısındaki selülozu, bağırsaklarımızda yaşan bir tür bakterinin ürettiği, selülozu şekerlere parçalayan bir enzim sayesinde sindirebiliyoruz.   
Mikroorganizmalar, bizimle ortak bir yaşam sürebildikleri gibi diğer mikroorganizmalar ile iş birliği de yapabilir. Bu iş birliği genellikle, çevrede besin gibi kaynaklar az olduğunda, bu kaynakları en verimli şekilde kullanmak üzere yapılır. İş birliği yapan bakterilerin genlerine bakıldığında, kendi başlarına bazı hayati metabolik faaliyetleri tek başlarına yürütemez oldukları görüldü. Bu bakteriler bazı besinleri kendileri üretemiyor ve başka organizmaların ürettiklerini kullanıyordu.
Bu anlamda iki organizma arasında bir iş birliği bulunuyor. Almanyada Max Planck Enstitüsü Kimyasal Ekoloji Bölümünde yürütülen ve geçtiğimiz hafta ISME dergisinde yayımlanan araştırma, karşılıklı iş birliği içinde olan bakterilerin bu iş birliğine emek vermeyen bakterileri dışladıklarını gösterdi. Bu araştırmayı basitçe şöyle anlatmaya çalışalım.
Bugün gen teknolojisi ile birlikte laboratuvar ortamında organizmaların genlerini değiştirebilme ve bazı genleri silebilme yetisine sahibiz. Araştırma için E. coli isimli bakteri türünün iki geni değiştirilerek, bu bakteriler A ve B aminoasitlerini üretemez hale getirildi. Bu bakterilerden A bakterisi A aminoasidini üretemiyor. B bakterisi ise B aminoasidini. Oysa her ikisinin de yaşamlarını sürdürebilmek, büyüyüp gelişebilmek için hem A, hem de B’ye ihtiyaçları var. A ve B iş birliği yaparak birbirlerinin üretemedikleri aminoasitleri paylaşıyor. Bir de C bakte-risi var ki o, bu iş birliğine hiç katılmıyor. O, fırsatçı bir  bakteri. Sıvı ortamda birlikte büyütülen bu üç bakterinin üçü de büyüyor.  C bu iş birliğine herhangi bir katkı sunmazken, A ve B’nin ürettiklerini de kullanıyor. Sıvı ortamda A ve B’nin C’yi engellemesi mümkün değil. Ancak bu üç tür katı ortamda birlikte büyütüldüklerinde, A ve B’nin C’yi yalıtarak, dışladıkları gözlenmiş. A ve B bakterileri, uygun çevresel koşullar oluştuğunda (katı ortamda) birlikte bir hücresel topluluk oluşturup C’yi dışarıda bırakarak, C’nin sömürüsüne son vermiş.
Sentetik ekoloji de denilen bu yeni alandaki çalışmalar modern kimyasal analiz yöntemlerini kullanarak organizmaların evrimi, ilişkileri ve uyumlarına dair yeni bilgileri gün ışığına çıkarıyor. Bulgular oldukça yeni ama aslında bu çok eski ve tanıdık bir hikaye!
http://www.ice.mpg.de/ext/1243.html
Pande, S., Kaftan, F., Lang, S., Svatoš, A., Germerodt, S., Kost, C. (2015). Privatization of cooperative benefits stabilizes mutualistic cross-feeding interactions in spatially structured environments. The ISME Journal. DOI:10.1038/ismej.2015.212
http://dx.doi.org/10.1038/ismej.2015.212