Biyolojideki en etkileyici özelliklerden birisi de hafızadır. Hafıza dil öğrenmemizde, coğrafik konumuzu bulmamızda ve birçok farklı işi gerçekleştirmemizde yardımcı olur bizlere. Tabii ki hafıza sadece bize ait bir özellik değil. Evinizden çok uzağa bıraktığınız kedinizi ve ya köpeğinizi düşünün. Bir süre sonra eve geri dönebilecektir. Yani, diğer hayvanlar da hafıza mevcut.
Hafızaya sahip bir diğer canlı grubu ise mikroplar, yani mikroorganizmalar. Yaklaşık 40 yıl süren araştırmalar neticesinde bilim insanları mikroorganizmaların çevrelerini nasıl hatırladığını ve bazılarının nasıl aynı yolla hareket etiğini anladı. İlk çalışmalar kimyasal madde bazlıydı. Yani, kimyasal maddenin konsantrasyonuna göre bazı özelliklerin aktif olduğu görülmüştü. Bu elde edilen gelişme, daha kompleks yapıya sahip olan, çevre etkisine göre genetik kodlarını değiştirebilen bakterilerin keşfedilmesini sağladı.
Hafıza, patojenler için enfeksiyonun etkisinin artmasına yardımcı oluyor ve bu sayede patojenler konakta uzun süre kalmak zorunda kalmıyor. Ayrıca hafıza en çok, anti mikrobiyal direnç adaptasyonunun oluşturulmasında kullanılıyor. Antibiyotiklerin saldırılarının nasıl çözüleceği bulunduğunda, bakteri genlerini gelecek kullanım için düzenliyor ve bu düzenle yaşamına devam ediyor. Bu durum, antibiyotik sonrası döneme geçilmesi için halk sağlığı üzerinden bizlere baskı yapıyor.
Fakat mikrobiyal hafızanın en dikkat çeken özelliği, patojenlerin belli tipteki konakları tanıyor olması. Patojenlerin evrensel olarak hastalıklara sebep olduğu biliniyor olsa da, araştırmacılar bazı mikropların popülasyon içerisindeki bazı tip konaklara daha fazla uğradığını öğrendi. Bu durum bireyin genetik özellikleri, yani genotipi, ile ilişkilendiriliyor.
Patojenlerin konakları hatırlaması, araştırmacıların onların potansiyel etkilerini analiz etmesinde önemli engeller oluşturuyor. Eğer genetik kod patojene destek olmuyorsa, birey en fazla zehirleniyor. Bu sadece enfeksiyonun gözlenmesini etkilemiyor, ayrıca enfeksiyon mekanizması üzerinden gidilecek terapi ve tedavilerin de etkisiz kalmasına sebep oluyor.
“Konak-özel” konsepti anlaşıldığı zaman sırada bakteriler için en uygun konağın nasıl belirlendiğini anlamak olacak. Fakat bunlardan önce, Avusturyalı bir araştırma grubu patojen tercihlerini ve bunların hepsini nasıl ortadan kaldıracağımıza dair mantıklı bir çözüm sundu.
Bu teknik “Fourier Dönüşüm Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR)” olarak biliniyor ve moleküler seviyedeki titreşimlerin algılanmasını içeriyor. Biyolojik örnekler incelendiğinde, benzersiz virüs şekerleri, proteinleri, genetik materyaller ve yağlar bu teknik sayesinde belirlenebilir. Bu da demek oluyor ki, mikrobiyal türlerin bireyleri özel olarak belirlenebilir ve bu bireylerin metabolizmaları incelenebilir. Bu sayede mikrobiyal hafızayı anlayabilmek için araştırmacıların eline büyük bir koz geçmiş oluyor.
Ekip, araştırmalarında Listeria monocytogenes kullandı. Bu bakteriyel patojen insanlar ve farelerden tutun da birçok farklı türe enfekte olabilecek kadar başarılı. Fakat bu tür enfekte olacak konakları, konağın özelliklerine göre seçiyor. Bakterilerin farklı konaklara göre nasıl tepki vereceklerini incelemek için genotipleri farklı olan üç fare kullanıldı. Tahmin edilebileceği üzere, bakteriler üç fareye de farklı metabolik cevaplar verdi.
Fakat deneyin gerçek değeri, patojenlerin aynı genotipe sahip olduğunu bilmekle anlaşılabilir. Farelerin içerisine yerleşen patojenler jenerasyon geçtikçe, konağın özel doğasına adapte olmaya başladı. Araştırmacılar zaman geçtikçe fare hücreleri ile patojenler arasında özel bir iletişim ağının kurulduğunu düşünüyorlar, fakat bu ağ tespit edilemedi.
Son test ise bu hafızanın baştan beri geldiği ve kaybedilebileceği üzerine. Bizler hafızamızı kaybedebiliyoruz. Bakterilerde de bunun olup olmadığını öğrenmek için, araştırmacılar farelerin içerisinden alından bakterileri deney kabına yerleştirdiler. Fare doğası olmadan metabolik imzanın ortadan kalktığı görüldü, yani hafıza kalıcı değildi. Hastalık bağlamında bunu değerlendirecek olursak, eğerki patojen konaktan uzaklaşırsa konağı kötü enfeksiyonlardan korumak gayet mümkün olabilir.
Her şeyin özeti olarak, araştırmada, FTIR kullanılarak özel metabolik hafıza ve konak duyarlılığı üzerine odaklanıldı. Ayrıca araştırmada, L. monocytogenes benzeri patojenlerin tanıdıkları konaklara nasıl adapte oldukları; yüksek seviyedeki hastalıklara nasıl sebebiyet verdikleri de gün ışığına çıkarıldı. Halk sağlığı açısından bakacak olursak, gelecekte, mikrobiyal parmak izi sayesinde, bu tarz patojenlerle mücadele etmek daha kolay olacak. Ayrıca bu araştırma, tedaviye dönük terapilerin ve hastalıkların tedavileri için, bakterinin hafızasını silmek gibi, yeni yöntemler denenmesine de olanak sağlayacak.
Jason Tetro
