Geçmişe ilişkin bilgi anımsama becerisi karmaşık organizmalar için sıradandır. Bakteri gibi tek hücreli canlılarda ise bu yetenek hakkında neler söylenebileceği netleşmiş sayılmaz. ETH Zurich ve Eawag araştırmacılarından oluşan bir ekip, geçtiğimiz ay Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) dergisinde yayımlanan bir makale ile sonuçlarını paylaştıkları çalışmalarında bu konuyu ele aldı.
Tek tek bakteri hücrelerini, yinelenen tuz gerilimine maruz bırakıp gözlemleyecekleri bir deney düzeneği kuran bilimciler, hücrelerin geçmişteki maruziyetlerinin tuz gerilimi ile başa çıkmalarına yardımcı olup olmadığını anlamaya çalıştı. Tekil hücrelerin tepkilerinin geçmiş olaylardan bağımsız olduğunu, topluluk düzeyinde ise bellek benzeri davranışın belirdiğini saptadılar. Bu sonuç, geçmiş olayların bakterilerin bireysel davranışı ve toplu davranışı üzerindeki etkilerinin farklılığını ortaya koydu.
Tek bir bakteri hücresinin belleği kısa sürelidir. Fakat bakteri toplulukları ortak bir bellek geliştirip gerilime karşı dayanıklılıklarını yükseltebilirler. Düşük tuz oranı olan karışıma maruz kalan bakteriler daha sonra yüksek tuz oranı olan bir karışıma maruz bırakıldıklarında, doğrudan yüksek tuzla karşılaşanlardan daha iyi durumda olurlar. Ancak tek tek bakteri hücreleri için bu etki kısa sürelidir ve 30 dakikayı aşan bir sürenin sonunda bakterilerin hayatta kalma oranı düşük tuzlu karışıma maruz kalıp kalmamalarına bağlı olmaktan çıkar. Bakterileri tek tek incelemek yerine topluluğun tamamı göz önüne alındığında ise bakterilerin bir nevi kolektif bellek geliştirdikleri anlaşılıyor.
Mikrobiyologlar Roland Mathis ve Martin Ackermann bu keşfi mikroskop altında inceledikleri Caulobacter crescentus bakterisi üzerinde gerçekleştirdiler. Önceden uyarı niteliğinde bir olaya maruz kalan toplulukların ilkinden iki saat sonraki ikinci maruziyette hayatta kalma oranı, uyarı olayı geçirmemiş topluluklara kıyasla yüksek olduğunu buldular. Bilgisayar modellemesi kullanarak bilimciler bu görüngüyü iki etkenin ortak sonucu olarak açıkladı. İlk olarak, tuz gerilimi hücre bölünmesinde gecikmeye neden oluyor; bu da hücre çevrimlerinin eşzamanlılığına yol açıyor. İkincisi de, hayatta kalma olasılığı tekil bakterilerin ikinci maruziyet sırasında bulundukları hücre çevrimi konumlarına bağlı oluyor. Hücre eşzamanlılığının bir sonucu olarak, topluluğun duyarlılığı zamanla değişiyor. Daha önce uyarıcı olaylara maruz kalmış topluluklar, sonraki gerilimlere daha dayanıklı olabiliyor. Ama bazı zamanlarda da daha önce maruz kalmamış topluluklardan bile daha hassas olabiliyorlar.
Martin Ackermann şöyle yorumluyor: “Eğer bu toplu etkiyi anlayabilirsek, bakteri topluluklarını kontrol etme becerimizi geliştirebiliriz.” Elde edilen bulgular, örneğin patojenlerin antibiyotiklere nasıl direnç gösterdiğine, endüstriyel süreçlerdeki bakteri kültürlerinin performanslarına ve atık su dönüşüm tesislerinin dinamik koşullarda çalıştırılmasına ilişkin anlayışımızı iyileştirebilir. Sonuçta bakteriler hemen hemen tüm biyokimyasal ve jeokimyasal süreçlerde kritik rol oynuyor.
Kaynak:
- Bilimfili,
- Phys.org, “Collective memory in bacteria”
< http://phys.org/news/2016-03-memory-bacteria.html >
İlgili Makale: Roland Mathis et al. Response of single bacterial cells to stress gives rise to complex history dependence at the population level, Proceedings of the National Academy of Sciences (2016). DOI: 10.1073/pnas.1511509113
300 yıldan fazla süredir devam eden araştırmaların sonunda, bilimciler nihayet bakterilerin dünyayı nasıl gördüğünü açığa çıkardı. Meğer bunu bizim yaptığımıza çok benzer biçimde yapıyorlarmış. İngiltere ve Almanya’da çalışan araştırmacılardan oluşan bir ekip tarafından, bakteriyel hücrelerin temelde mikroskobik bir göz küresigibi davrandıklarını, yani aslında dünyadaki en eski ve en küçük kameralar olduklarını belirten bir makale eLifedergisinde yayımlandı. “Bakterilerin dünyayı aynı bizim gibi gördüğü fikri oldukça heyecan verici,” diyor Queen Mary Üniversitesi’nden ekip lideri Conrad Mullineaux.
Aslında tam olarak insan değiliz. Bunu hücrelerimizin genetik materyallerine bakarak söyleyebiliyoruz. Sen, ben- ve herkes- bakterilerden, diğer tek hücreli organizmalardan, ve virüslerden insan genomuna yerleşmiş 145 gene kadar taşıyabiliyoruz. Bu veriler yeni bir araştırmanın sonucu olarak açıklandı. Evrim tarihi boyunca, diğer canlılardan gelen genler, hayvan hücrelerinin bir parçası olmuş durumda.
