Fotosentetik Olmayan Bakterilerin Kendi Günlük Dizemlerini Belirleyen Saatleri Bulunuyor

Çeviren: Çisem Özge Biçer

Düzenleyen: Ümit Sözbilir

Özet: Bacillus subtilis adlı bakteri türünde, büyük değişimlerin üstesinden gelmeye ve çevresel şartlara uyum sağlamaya yarayan dâhilî zamanlama düzenekleri bulunuyor.

Almanya’dan, Danimarka’dan ve Birleşik Krallık’tan bir grup bilim insanının oluşturduğu araştırma ekibi, Bacillus subtilis adlı fotosentetik olmayan, Gram boyama yöntemiyle boyandığında mor renk alan yani Gram pozitif bir bakteride günlük dizem tespit etti.

Günlük dizemler, yaşayan organizmaların gece-gündüz geçişleri hatta mevsim döngüsü gibi büyük değişimlerin üstesinden gelebilmelerine olanak sağlayan üstün, dâhilî zamanlama düzenekleridir.

Hücrelerde bulunan günlük dizemler moleküler dizemlerdir. Bu moleküler dizemler, hücrelerin içinde hâlihazırda oluşan işaretlere ilaveten, gün ışığı ve sıcaklık gibi dışsal işaretleri de kullanarak hücrelerin biyolojik saatlerinin çevreleriyle uyumlu hâle gelmelerini sağlarlar.

Bakteriler, Dünya’daki biyokütlenin %12’sini oluşturmalarına; sağlık, endüstriyel biyoteknoloji ve çevre adına önem teşkil etmelerine rağmen onların 24 saat boyunca çalışan biyolojik saatleri az bilinir.

Münih Ludwig Maximilians Üniversitesindeki Tıbbi Psikoloji Enstitüsünde araştırmacı olan kıdemli yazar Profesör Martha Merrow “İlk defa fotosentetik olmayan bir bakterinin zamanı tespit edebildiğine rastladık.” diyor. Merrow, “Bu bakteri çevresindeki ışığın veya sıcaklığın döngüsünü yorumlayarak moleküler işlemlerini günün vaktine uyumlu hâle getiriyor.” diye ekliyor.

Bilim insanları, etkin kalıtım birimlerini görünür kılmak adına bakterilerin ışık üretmesini ve saçmasını sağlayan bir enzimin bakterilere eklenmesini gerektiren bir teknik kullandılar.

Araştırmacılar öncelikle, mavi ışık almacının üretilmesi için gerekli kalıtsal şifrenin yer aldığı ytvA adlı bir kalıtım birimine ve ardından, bakterilerin biyofilm[1] ve spor[2] üretmelerinin tetiklenmesine yol açan KinC adlı bir enzime olmak üzere iki şeye odaklandılar.

Daimî karanlıkta kalan bakterilerdeki kalıtım birimlerinin düzeylerine kıyasla 12 saat aydınlık-12 saat karanlık olacak şekilde ayarlanmış ışık döngüsüne maruz bırakılan bakterilerdeki kalıtım birimlerinin düzeylerini incelediler.

Araştırmacılar, ytvA düzeylerinin karanlıkta yükselip aydınlıkta düşerek karanlık-aydınlık döngüsüne uyum gösteren bir örüntü çizdiğini keşfettiler. Bu keşif boyunca karanlık-aydınlık döngüsü daimî karanlıkla kıyaslandı.

Ekip, örüntünün birkaç gün içinde kararlı bir hâl alma yöntemini ve şartlar tam tersine döndüğünde örüntünün de tam tersine dönüp dönmediğini gözlemledi.

Bu iki gözlemin ortak olarak ön plana taşıdıkları şeyler günlük dizemler ve günlük dizemlerin çevresel işaretlere göre bir örüntü oluşturma becerileri oldu.

Yazarlar, günlük sıcaklık değişimlerini kullanarak da benzer bir deney yürüttüler.

Örneğin, günlük döngünün süresini veya şiddetini arttırdılar; ytvA ve kinC dizemlerinin günlük dizemle bağıntılı olduğunu, uyanma ve durma uyarılarının tamamen sıcaklığa bağlı olmadığını keşfettiler.

John Innes Merkezinde araştırmacı ve bu çalışmada ortak yazar olan Dr. Antony Dodd, “Çalışmamız günlük dizemlerin bakterilerdeki karşılığını araştırmak için kapılar açıyor.” diyor.

Dr. Antony Dodd ayrıca “Mevcut durumda bakterilerin zamanı fark edebildiğini saptamış bulunuyoruz. Bundan sonra bu dizemlerin ortaya çıkışına sebep olan işleyişi çözmemiz ve bir dizeme sahip olmanın bakteriyi nasıl üstün kıldığını anlamamız gerekiyor.” açıklamasını yaptı.

Ekibin bu keşfi, Science Advences dergisinin 8 Ocak 2021 tarihinde yayımlanan nüshasındaki bir makalede bildirildi.

[1] Bakterilerin bir araya gelip kümelenerek yüzeylere yapışmalarını sağlayan, karbonhidrattan oluşan mukus benzeri bir yapı. Biyofilm; sıvıların, katıların, hayvanlardaki veya bitkilerdeki canlı dokuların yüzeyinde oluşabilir. (Kaynak: Britannica)

[2] Kimi Gram pozitif hücrelerin, aşırı sıcaklık değişimleri gibi zararlı koşullara ve etkenlere karşı oldukça güçlü bir direnç kazanmalarını sağlayan farklılaşmış hücre tipi, endospor.