Bakterilerin hızla çoğalmasını ve antibiyotiklere karşı giderek güçlenmesini sağlayan en önemli faktörlerden biri gen transferi. Bilim insanları, koleraya neden olan vibrio cholerae bakterilerini gözlemleyerek, mikropların evrim sürecini hızlandıran en önemli süreci ilk kez görüntüledi.
Mikroskobun altında beliren görüntüde, söz konusu bakteriler açık yeşil olarak beliriyor. Bakteriden çıkan kol şeklindeki “pili” adlı uzantı bir diğer bakteriye uzanıyor ve bir parça DNA kopararak kendi vücuduna aktarıyor.
Bakterilerin evrim sürecine katkıda bulunmak için kendi DNA’sına yeni genetik materyal transfer ettiği sürece “yatay gen transferi” adı veriliyor. Bilim insanları, Haziran 2018’de ilk kez yapılan gözlem ile on yıllardır hipotez olarak bekleyen süreci kanıtlamayı başardı.
Araştırmada yer alan biyolog Ankur Dalia, “Yatay gen transferi bakteri türleri arasında antibiyotik direncini artıran önemli yöntemlerden biri. Bugüne kadar bakterilerin aşırı küçük olması nedeniyle bu süreci gözlemleyememiştik… Bakterilerin nasıl DNA paylaştığını anlayarak onlara karşı koymanın daha iyi yollarını bulabiliriz” ifadesini kullandı.
Her ne kadar gözlemlenmiş olsa da, pilinin DNA’yı nasıl kopardığı ve vücuda taşığı tam olarak bilinmiyor. Sebebi, yapılan gözlemin aşırı küçük ölçeklerde gerçekleşmiş olması. Pili, insan saçından 10,000 kat daha ince ve görülebilmesine rağmen DNA ile nasıl etkileşime girdiği bilinmiyor.
Bilim insanları ne olup bittiğini en iyi şekilde görebilmek için hem pili hem de DNA’yı yeni bir yöntem ile boyadı. Canlı ve ölü bakteriler hazırlandıktan sonra mikroskop altına konduklarında DNA hırsızlığı ilk kez gözlemlendi.
Flüorışımalı boya kullanılmadan önceki gözlemler, aşağıdaki soldaki karede görülebiliyor. Sağda ise yeni yöntem ile yapılan gözlem yer alıyor.
Pilinin gözenekler arasından uzanarak ölü bakterinin hücre duvarını deldiği ve DNA parçasını aldığı, ardından muntazam bir şekilde gövdesine döndüğü görünüyor. biyolog Courtnet Ellison’a göre “bu tıpkı iğne yapmak gibi.”
Ellison, “Dış zardaki deliğin büyüklüğü neredeyse ikiye katlanmış bir DNA zincirinin kalınlığına eşit. Pili sayesinde DNA gözeneklere çarpmadan doğru açıyla hücre içine alınabiliyor. Aksi takdirde bunun olma şansı sıfır” ifadesini kullandı.
ABD’de her yıl 23,000 kişi ölüyor
Bakteriler arasında antibiyotik direncini artırmayı sağlayan yöntem yatay gen transferi değil. Ayrıca,bu yöntemin gerçekleştiği farklı mekanizmalar da mevcut. Genel olarak DNA’nın bulunduğu ortamdan alınmasına “dönüşüm” adı veriliyor.
Bakteriler öldüğü zaman hücreleri dağılıyor ve DNA’ları açığa çıkıyor. Yağmacı bakteriler bu fırsatı değerlendirip sahipsiz kalmış DNA’yı kendi vücutlarına aktarıyor. Transfer edilen DNA antibitoyik direncine sahip ise evrim gerçekleşiyor. Evrim geçiren bakteri, yeni özelliklerini kopyalarına da aktarıyor.
Bu yöntem, dirençli bakterilerin yangın gibi etrafa yayılmasına neden oluyor. ABD Hastalık Önleme ve Kontrol Merkezi’ne (CDC) göre bu çok ciddi bir durum çünkü her yıl 23,000 ABD’li antibiyotik dirençli bakteriler nedeniyle ölüyor.
Bilim insanları gen transferinin nasıl yaşandığını daha iyi anlayıp bakterilere karşı yeni önlemler geliştirmeyi amaçlıyor. Bir sonraki basamakta, gen transferinde yer alan proteinin DNA ile nasıl etkileşime girdiği anlaşılma çalışılacak. Yeni gözlemlerde pilinin fonksiyonlarını ortaya çıkarmak için flüorışımalı boyanın işe yaraması ümit ediliyor.
Nature Microbiology dergisinde yayımlanan araştırmaya göz atmak isterseniz tıklayın.