23 Haziran 2024, Pazar Gazete Oksijen
01.10.2021 04:30

Tüm deney bakterilerinin atası

Evrimin çok kısa sürede bile çok kapsamlı değişimler yaratabildiğini biliyoruz. Mesela bakteriler... Dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlarda kullanılan bakterilerin atasal tarihi, sadece 2 adet bakteriye kadar takip edilebilmektedir

Yeryüzünde 5 milyon kere trilyon kere trilyon civarında bakteri olduğu düşünülüyor. Bu, Samanyolu Galaksisi’ndeki yıldızların sayısından 10 milyar kere milyar kat bakterinin şu anda Dünya’da yaşadığı anlamına geliyor. Dünya’yı boşverin, bu köşeyi okurken sizin vücudunuzda, kendinize ait hücrelerden, yani Homo sapiens hücrelerinden 10 kat fazla bakteri kol geziyor. Derinizde, ağzınızda, bağırsaklarınızda, kanınızda... Sizi “siz” yapan 10 trilyon hücreniz var; sizi mesken edinerek yaşamına devam edense 100 trilyon bakteri... Yani bir yerde siz, kendi bedeninizin (hacimce değil ama sayıca) sadece yüzde 9 kadarını oluşturuyorsunuz. Bu bilgiler ışığında sizden, Dünya’da (veya vücudunuzda) herhangi bir yerde olabilecek spesifik bir adet bakteriyi bulmanızı istesem, sanıyorum bana tuhaf gözlerle bakardınız. Çünkü “samanlıkta iğne aramak” deyimi, böyle bir görev yanında “kanepede uzanmak” kadar kolay bir iş kalırdı. Ama bilim insanları, bunu yapabiliyorlar! Hem de çok daha şairane bir hikâyeyi ortaya koyacak bir şekilde...

Vitamin üreten bakteri

Mutlaka Escherichia coli isimli, kısaca E. coli olarak bilinen bakterileri duymuşsunuzdur. Halk arasında ve tıpta “koli basili” olarak da bilinir. Mesela bu bakterinin belli soyları ince bağırsağınızda yaşarlar ve tamamen zararsızdırlar. Hatta K2 vitaminini üretmenizi sağlarlar ve bu vitamin de kanınızın pıhtılaşmasına yardım eder. Ayrıca bağırsaklarınızdaki yaşam alanlarını tutarak, buraların zararlı bakterilerce işgal edilmesini önler. Ama bazı E. coli suşları (soyları) vardır ki, yaşadığınıza pişman edecek düzeyde gıda zehirlenmesine, septik şoka, menenjite, idrar yolu hastalıklarına ve hatta ölüme neden olabilir. Dolayısıyla E. coli için evrensel olarak “iyidir” veya “kötüdür” diyemeyiz (hiçbir şey için diyemeyiz!). Her iki durumda da E. coli sadece yaşam mücadelesi vermektedir; ancak ilk durumda o mücadele bizim mücadelemizle örtüşürken, ikinci durumda o mücadele bizim yaşam mücadelemizle çatışmaktadır. İşte evrim (ve genel olarak doğa), bu iki dinamik arasındaki sonsuz bir dans gibidir. Ancak E. coli’nin bir diğer önemli kullanım alanı vardır: Bilimsel araştırmalar. Örneğin 1988 yılından beri devam eden bir araştırmada Richard Lenski ve ekibi, laboratuvar şartları altında E. coli bakterilerinin on binlerce neslini kontrollü bir şekilde takip etmiş ve gerçekten de türlerin evrimsel değişimler yaşayabileceklerini deneysel olarak da ispatlamışlardır. Ama sadece evrim deneyleri değil, moleküler klonlama gerektiren deneylerin hemen hepsinde (örneğin antibiyotik direnci, genetik kod çalışmaları, operon analizi, yeni biyoteknolojik ürünlerin tespiti, vd.) E. coli yaygın ve öncelikli tercihlerden biridir. Çünkü E. coli, ucuz besi yerinde hızlı ve kolay bir şekilde büyüyebilir. Bu nedenle de E. coli’nin moleküler genetik alanında birçok manipüle edilmiş suşu bulunur ve farklı deneylerin getirdiği farklı ihtiyaçlar için bir E. coli “kataloğu” oluşturulmuştur. Yani spesifik olarak hangi özelliklere sahip E. coli istediğinizi bir katalogdan seçip edinebilirsiniz ve deneyinize entegre edebilirsiniz. Son 60 yıldır Dünya’nın her yerindeki moleküler biyoloji ve genetik laboratuvarlarında bu şekilde seçilmiş E. coli örnekleri bulunmaktadır. İşte Lenski ve ekibi, kendilerinin de on yıllardır kullandıkları E. coli soy hatlarına yönelik tuttukları kapsamlı notları ve bu konuda son birkaç on yılda yayınlanmış akademik makaleleri geriye doğru takip etmeye karar vermişlerdir. Araştırmalarının sonucunda, Dünya çapında kullanılan bütün REL606 tipi E. coli bakterilerinin, 2 ayrı zamanda izole edilen 2 tanecik hücreye kadar takip edilebileceklerini göstermişlerdir. Yani laboratuvarda kullanılan bütün REL606 tipi E. coli bakterilerinin ortak atasına... Bir düşünün! Sözünü ettiğim, mikroskobik canlılar! Bunlar, Dünya’nın dört bir yanındaki laboratuvarlarda, trilyonlarla bile ifade etmekte güçlük çekeceğimiz sayılarda üretilmekte ve kullanılmaktadır. Ancak bu sayısız bakterilerin atasal tarihi, sadece 2 adet bakteriye kadar takip edilebilmektedir!

Tek soy her yerde

Öyle yüzeysel bir takipten de söz etmiyorum: Bu 2 bakteriden biri olan “K-12”, 1922 yılında Kaliforniya’nın Palo Alto kentinde difteri hastası bir bireyin dışkısına bir miktar pamuğun sürülmesi ve agara eklenmesi sonucu elde edilen bir bakteridir. Bu bakteriden üretilen soy, 2000’li yıllara kadar laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmıştır. Tek bir bakterinin soyu, dünyanın her bir tarafındaki laboratuvarlara ulaşmayı ve buralarda çoğalmayı başarmıştır. Binlerce laboratuvardaki yüz binlerce akademik araştırmada kullanılan trilyonlarca bakterinin atası, evrimsel olarak geriye doğru takip edebileceğimiz tek bir bakteridir!

Pasteur’e kadar takip

Diğeri olan “B” grubu bakterilerin atası ise Fransa’daki Pasteur Enstitüsü’nde elde edilen bakteriye kadar takip edilebilmektedir. Bu tek bakteri grubu, Félix d’Hérelle isimli bir bilim insanının tek bir hücreden ürettiği klonal popülasyonun bireyleridir. Bugün bu tek bir bakteriden evrimleşmiş olan binlerce alt E. coli türü bulunmaktadır. Örneğin Lenski’nin kullandığı REL606 suşu, B grubundan olan atasal bakterinin torun gruplarından birisidir. Bu iki bakteri araştırmalar için öylesine temeldir ki, Dünya’nın en büyük genetik veri tabanlarından birisi olan NCBI bu bakterileri “standart E. coli” olarak tanımlamaktadır. Zira günümüze gelene kadar laboratuvardan laboratuvara, deneyden deneye evrimleşen bakterilerin genomu, atalarınkinden bir miktar farklıdır. Günümüzde evrimin çok kısa sürede bile çok kapsamlı değişimler yarattığını biliyoruz. Ancak hiç beklemediğimiz yerlerde bile evrimsel biyolojinin izlerini ve etkilerini görmek, gerçekten heyecan verici...