İşte bu şekilde ilaçlara dayanıklı hale geliyorlar.
Bakteriler kaypak, küçük asalaklardır. Hızlıca evrim geçirirler, antibiyotiklere karşı direnç kazanırlar ve bu yüzden onlarla mücadele etmek giderek daha zor hale gelir. Şimdiyse araştırmacılar ilk defa, mikropların bu hızlı evrim için kullandıkları mekanizmalardan birini filme kaydettiler.
Mikroskobun altında, parlak yeşil renkte parlayan iki adet Vibrio cholerae bakterisi (koleradan sorumlu olan mikroplar) duruyordu. Araştırmacılar izlerken, bakterilerden birinden bir filiz çıkıp, yılan gibi kıvrılarak ileriye doğru gitti ve bir DNA parçası zıpkınlayarak, onu vücuduna geri taşıdı.
Bu uzantıya pilus (kamçı benzeri yapı) adı veriliyor ve bakterinin bunu kullanarak farklı bir organizmadan yeni genetik madde alıp, bunu kendi DNA’sına dahil etmesine ve kendi evrimini hızlandırmasına yatay gen transferi deniyor.
Üstelik bilim insanları, bir bakterinin bu gen transferini bir pilus kullanarak gerçekleştirmesini ilk defa doğrudan gözlemlediler; bu mekanizma, on yıllardır hipotez halindeydi.
Indiana Bloomington Üniversitesinden biyolog Ankur Dalia şöyle söylüyor: “Yatay gen transferi, antibiyotik direncinin farklı bakteri türleri arasında taşınması bakımından önemli bir yoldur ancak bu süreç daha önce hiç gözlenmemişti, çünkü söz konusu yapılar son derece ufak”
“Bu süreci anlamak önem taşıyor çünkü bakterilerin nasıl DNA paylaştığına dair daha fazla şeyi anladıkça, buna engel olma şansımız artıyor.”
Bakterilerin piluslarını kullanarak DNA’yı tam olarak nasıl yakaladıklarını öğrenmek zor olmuştu. Bunun sebeplerinden biri de, söz konusu yapıların son derece ufak olmasıydı. Bir pilus, bir insan saçına göre 10.000 kattan daha ince; yani onu gözlemlemek çok zor.
Takım, hem pilusu hem de DNA’yı ışınır boya ile boyamak için yeni bir yöntem geliştirdi (bu yüzden yukarıdaki bakteriler ürkütücü bir yeşil ışıkla parıldıyor). Kitin tamamını ve ahaliyi mikroskobun altına soktuklarında, süreci ilk defa kendi gözleriyle görmeyi başardılar.
Bu sayfanın en başında yer alan videoda, bunu sağ tarafta görebilirsiniz. Soldaki görüntü, sahnenin boya olmadan görünen hali.
Pilus, hücrenin duvarındaki gözeneklerden bir olta atarak, bir DNA parçası yakalıyor ve ardından onu yüksek bir kesinlik ile geri çekiyor.
“Bu sanki bir iğneye iplik geçirmek gibi” diyor biyolog Courtney Ellison.
“Dış zardaki deliğin boyutu, neredeyse yarı yarıya kıvrılan bir DNA sarmalının genişliği kadar. Muhtemelen gelen DNA da bu boyutta. Eğer bunu yönlendiren bir pilus olmasaydı, DNA’nın gözeneğe tam doğru açıda gelip hücreye geçme olasılığı esasında sıfır olurdu.”
Antibiyotik direnci, bakteriler arasında birkaç şekilde nakledilebiliyor; ayrıca yatay gen transferinde de birkaç mekanizma bulunuyor. Etraftaki ortamdan DNA almak, dönüşüm olarak adlandırılıyor.
Bakteriler öldükleri zaman, parçalanarak açılıyorlar ve DNA’ları etrafa yayılıyor. Daha sonra diğer bakteriler bunları alıp kendilerine dahil edebiliyorlar. Eğer ölen bakteride bir antibiyotik direnci varsa, ölen arkadaşının DNA’sını yakalayan bakteride de bu direnç oluşuyor ve onu kendi soyuna yayıyor.
Direnç bu şekilde, bir popülasyon içerisinde orman yangını gibi yayılabilir. Bu büyük bir sorun oluşturuyor. ABD Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezine göre, antibiyotik direnci sebebiyle ABD’de en az 23.000 ölüm gerçekleşti.
Araştırmacılar, bakterilerin antibiyotik direncini yaymak için kullandıkları mekanizmaları anlayarak, bunu önlemenin yollarını bulabilmeyi umuyorlar.
Bir sonraki adım, pilusun nasıl DNA’nın doğru kısmına tutunduğunu bulmak. Çünkü bu süreçle ilişkili olan protein, DNA ile daha önce görülmemiş bir şekilde etkileşim kuruyor gibi görünüyor.
Ayrıca, ışıma boyası uygulama yöntemini kullanarak, pilusun diğer işlevlerini de gözlemlemeyi umuyorlar.
“Bunlar gerçekten çok yönlü uzantılar” diyor Dalia. “IU’da icat edilen bu yöntem, birçok bakteri işlevi hakkındaki temel bilgilerimizi artırıyor.”
Araştırma Nature Microbiology bülteninde yayınlandı.
ScienceAlert
