Mikropların tanım itibarıyla sadece mikroskop ile görülebilecek kadar küçük olmaları gerekir. Fakat Karayip mangrovlarında keşfedilen yeni bir bakteri, bu tanıma hiç uymuyor. İpliğe benzeyen tek hücresi, çıplak gözle görülebiliyor ve 2 santimetreye kadar uzayabiliyor; yani bir fıstık boyutuna. Bu boyut, diğer pek çok mikroptan 5000 kat daha büyük. Üstelik bu dev bakteri, hücrenin içinde diğer bakterilerdeki gibi serbestçe yüzmeyen dev bir genoma sahip. Genomunun bir zarla çevrili olması, insan vücudunda bulunanlar gibi çok daha karmaşık hücrelere özgü bir nitelik.
Geçtiğimiz hafta yayımlanan bir önbaskı makalesinde ortaya çıkan bakteri, özelliklerini inceleyen bazı bilim insanlarını şaşkınlığa uğratmış. Amherst – Massachusetts Üniversitesinde mikrobiyolog olarak çalışan Verena Carvalho, “Bakteriler söz konusu olduğunda hiçbir şeye hayır demem fakat bu şey, boyutta üst sınır olduğunu düşündüğümüz değeri 10 kat artırıyor” diyor.
Very excited to share our preprint on "A centimeter-long bacterium with DNA compartmentalized in membrane-bound organelles" #microbiology #chemosynthesis #CellBiology #bacteria https://t.co/OPYIrkqz8S pic.twitter.com/sA1RDn4zpx
— Jean-Marie Volland (@JeanVolland) February 18, 2022
San Diego – California Üniversitesinde bulaşıcı hastalıklar üzerinde çalışan bilim insanı hekim Victor Nizet, keşfin “muhteşem ve hayret verici” olduğunu ekliyor. Muazzam büyüklükteki bakteri, Nizet ve diğer araştırmacıların yaptıkları çalışmalar için bazen çok daha küçük boyutlu bakteri bulaştırdıkları yaygın laboratuvar hayvanları olan meyve sinekleri ve yuvarlak solucanlardan daha büyük.
Kyushu Teknoloji Enstitüsünde hesaplamalı biyoloji uzmanı olan Kazuhiro Takemoto ise keşfedilen yeni bakterinin, mikropların ne denli büyük ve gelişmiş olabileceğine dönük fikirleri altüst etmenin yanısıra “karmaşık hücrelerin evrimindeki kayıp halkalardan birisi” olabileceğini de belirtiyor.
Bilim insanları, yaşamı uzun bir süredir prokaryotlar ve ökaryotlar şeklinde iki gruba ayırıyor. Prokaryotlar bakterileri ve arke adı verilen tek hücreli mikropları kapsarken, ökaryotlar ise mayalardan insanların da içinde bulunduğu çoğu çok hücreli yaşam biçimine kadar her şeyi barındırıyor. Prokaryotların DNA’sı serbestçe gezerken, ökaryotların DNA’sı bir çekirdeğin içerisinde duruyor. Ökaryotlar ayrıca hücrenin çeşitli işlevlerini organel adı verilen kesecikler şeklinde bölümlere ayırıyor ve molekülleri bir bölümden diğerine aktarabiliyor. Prokaryotlar bunu yapamıyor.
Fakat yeni keşfedilen mikrop, prokaryotlar ve ökaryotlar arasındaki çizgiyi bulanıklaştırıyor. Antiller Üniversitesinde çalışan deniz biyoloğu Olivier Gros, bu tuhaf canlıyla yaklaşık 10 yıl önce, bir bataklıkta çürümekte olan mangrov yapraklarının yüzeyinde ince iplikler şeklinde büyürken karşılaşmış. Kendisi ve meslektaşları, bu canlıların aslında bakteri olduğunu 5 yıl sonra fark etmiş. Üstelik, mikropların ne kadar özel olduğunu da daha yeni keşfetmişler; o da Gros’un yüksek lisans öğrencisi olan Jean Marie Volland, bu bakterileri tanımlamaya çalıştığı zaman.
Cıvık mantarlar ve mavi yeşil algler gibi bazı mikroplar, hücre yığınlarından meydana gelen görünür sap veya iplikler oluşturuyor. Fakat çeşitli mikroskobi ve boyama yöntemleri kullanan araştırma takımı, mangrovda bulunan bu ipliklerin her birinin sadece tek hücre olduğunu doğrulamış. Şimdi ABD Ulusal Lawrence Berkeley Laboratuvarında deniz biyoloğu olan Volland, o zamanları “İlk başta inanmadığımız bir şeydi” diyerek anımsıyor.
Dahası Volland ve meslektaşları, 18 Şubat’ta bioRxiv sitesinde yayımlanan baskı öncesi makalelerinde hücrenin iki zar kesesi içerdiğini ve bunlardan birinin, hücrenin bütün DNA’larını barındırdığını aktarıyor. Volland bu kesenin bir organel olduğunu söylerken; Carvalho ise bu durumun, yaşamın bu iki dalının daha önce düşünüldüğü kadar farklı olmadığını gösteren “yeni ve büyük bir adım” olduğunu belirtiyor. St. Louis – Washington Üniversitesinde mikrobiyolog olan Petra Levin, “Belki de ökaryot ve prokaryot tanımlarımızı yeniden düşünme vakti gelmiştir!” diyerek Carvalho’ya katılıyor. “Bu muhteşem bir olay.”
Suyla dolu diğer kese, bakterinin bu kadar büyümesinin sebebi olabilir. Mikrobiyologlar önceden bakterilerin küçük olması gerektiğini düşünüyordu. Bunun sebeplerinden biri de bakterilerin, hücrenin iç kısmından molekül difüzyonu yoluyla beslenmeleri, solunum yapmaları ve toksin atmaları. Ayrıca, bu moleküllerin kat edebileceği en uzun mesafenin sınırları var. 1999 yılına gelindiğinde ise araştırmacılar, Namibya açıklarında hemen hemen bir haşhaş tohumu büyüklüğünde olan ve sülfür yiyen dev bir mikrop keşfetmişler. Mikrop, hücre içeriklerinin su ve nitrat dolu dev bir keseyle dış hücre duvarına doğru sıkışması yüzünden bu kadar büyümüş. Bu bakteri grubu üzerinde çalışma yapan Carvalho, bakterinin ihtiyaç duyduğu moleküllerin “hücrenin sadece kenarının yaşaması” sebebiyle halen hücreye girip çıkabildiğini söylüyor. Bilim insanları, o zamandan beri sülfür yiyen başka büyük bakteriler de bulmuş fakat bunların uzun iplikleri birden fazla hücreden oluşuyormuş.
Namibya’da bulunan o mikropta olduğu gibi, bu mangrov bakterisinde de (muhtemelen sudan oluşan) dev bir kese bulunuyor ve toplam hacminin %73’ünü oluşturuyor. Bakterilerin arasındaki bu benzerlik ve yürütülen genetik bir analiz, araştırma takımının bakteriyi diğer çoğu dev mikropla aynı cinse yerleştirmesine ve bakteriye isim olarak Thiomargarita magnifica‘nın verilmesini önermesine yol açmış.
Knoxville – Tennessee Üniversitesinde biyoenformatikçi olan ve mikroorganizmaların jeokimyasal döngüleri nasıl etkilediğini araştıran Andrew Steen, “Ne muhteşem bir isim ama!” diyor. “Bakteriyle ilgili bilgileri okuduğumda, kendimi tıpkı dev bir dinozor duymuş gibi hissettim; ya da imkansız derecede büyük, sıcak, soğuk, yoğun veya bir şekilde tuhaf olan bir gök cismi duymuş gibi oldum.”
Volland’ın bulduğu en büyük T. magnifica 2 santimetre uzunluğundaymış fakat Carvalho, bakterinin ezilmezse, yenmezse, rüzgarla veya dalgalarla sürüklenmezse çok daha fazla büyüyebileceğini düşünüyor.
Bu bakterinin de iç kenarı boyunca sıkışık duran DNA’yla dolu kesenin de sıra dışı olduğu görülmüş. ABD Enerji Bakanlığı Ortak Genom Enstitüsünde çalışan araştırmacılar iç kısımdaki DNA’yı dizilediklerinde, genomun devasa boyutta olduğunu ve açık biçimde ayırt edilebilen yaklaşık 11.000 genin bulunduğu 11 milyon baz içerdiğini görmüşler. Bakteri genomları, genelde ortalama 4 milyon kadar baz ve 3900 kadar gen barındırıyor.
DNA’yı ışınır işaretler ile etiketleyen Volland’a göre bakteri genomunun bu kadar büyük olmasının sebebi, aynı DNA şeritlerinin 500.000’i aşkın kopyasının olması. Ribozom olarak bilinen protein üretim fabrikaları da DNA’yla dolu bu kesenin içerisindeymiş. Gen kodunun proteine translasyon işlemi, bu şekilde daha verimli hale geliyor olabilir. Clayton – Monarch Üniversitesinde mikrobiyolog olan Chris Greening, “Genetik maddelerin diğer her şeyden ayrılması, daha gelişmiş kontrole ve daha yüksek karmaşıklığa olanak sağlıyor” diyor.
Greening şöyle ekliyor: “Bakteriler, olması gerekenden çok daha fazla küçük, basit, ‘evrilmemiş’ yaşam biçimleri şeklinde düşünülüyor; ‘protein torbaları’ gibi. Fakat bu bakteri, bu düşüncenin hiç de doğru olmadığını gösteriyor.”
Yazar: Elizabeth Pennisi/Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
