Okuma süresi: 5 dk

Az ile yetinmenin önemini vurgulayan veciz sözlere çoğumuz aşinadır: “Çoğu zarar, azı karar,” “azıcık aşım, kaygısız başım,” “aza kanaat etmeyen çoğu bulamaz” ve diğerleri! Düşünsel ve kültürel olarak, kısıtlı şartlara kendisini hazırlayabilmektedir insan. Birçok farklı canlı ise, yokluk derdine daha fizyolojik çözümlerle yanıt vermektedir. Örneğin, bazı sıcakkanlı hayvanlar metabolizma hızlarını düşürerek kış uykusuna yatarlar. Peki, bakteriler aza kanaat ederek yaşayabilirler mi? Nature Communications adlı dergide birkaç ay önce duyurulan bir çalışmaya göre, aç bırakılan bakteriler metabolizma hızlarını çok fazla düşürmek suretiyle aylarca hayatta kalabiliyor ve hatta bölünmeyi de sürdürüyorlar.

Besin ve su kısıtı (yahut antibiyotik baskısı) gibi yaşamı tehdit eden sorunlarla karşılaştıklarında bazı bakterilerin spor* denen yapılanmaya doğru geçiş yapabildiği oldukça iyi bilinmekte. Spor halindeki bakteriler, metabolik faaliyetlerini neredeyse tamamen durdurarak derin bir uyku haline geçmekte; bu sayede çok uzun süre yaşama ara verebilmekte. Bunun çok önemli bir sebebi, spor oluşumunu sağlayan koruyucu kılıfın yıkıcı etki gösteren çok çeşitli fiziksel ve kimyasal dış etkenlere karşı bu bakterileri koruyabilmesi. Yani bazı bakteriler, “şartlar el verene kadar hoşçakal sana dünya” diyebiliyor bir nevi. Ortamın tekrar uygun olması durumunda ise spor halindeki bu bakteriler derin uykularından uyanabiliyor. Her ne kadar kulağa dramatik gelse de, spor yapısına dönüşebilmek hayatta kalabilmek için çok etkili bir beceri. Fakat, spor oluşturamayan bakterilerin hali ne olacak?

Declan A. Gray, Leendert W. Hamoen ve arkadaşları, Bacillus subtilis (B. subtilis) adlı bakterinin spor oluştur(a)mayan birçok suşunun** açlığa karşı nasıl tepki verdiğini anlamaya çalışmışlar. Normal şartlarda bakterilerin yaşamlarını sorunsuz bir şekilde sürdürmeleri için gereken besin miktarının on binde biri kadarını vererek bu bakterilerin ne kadar süre hayatta kalabileceğini incelemişler ve bakterilerin bu kıtlık şartlarına aylarca dayanabildiğini belirlemişler. Daha da önemlisi, normalin yaklaşık olarak yüzde biri hızında olmakla beraber (ortalama dört gün), bu bakterilerin halen bölünebildiğini de gözlemlemişler. Spor oluşturamayan bazı bakterilerin uzun süren açlık şartlarında hayatta kalabildiğini gösteren birçok çalışma daha önce yayınlanmıştı. Ancak, bakterilerin böylesi şartlar altında halen bölünebildiği muhtemelen ilk defa sistematik bir çalışmayla bu araştırmacılar tarafından gösterilmiş oldu.

Birçok ilginç gözlem ve buluşta olduğu gibi, Gray, Hamoen ve arkadaşları keşfettikleri olguya bir de isim vermişler: “oligotrofik büyüme.” (Türkçeye “besin-kısıtlı büyüme” olarak aktarılabilir.) Bakterilerde büyüme denildiğinde, bir bakterinin bölünmesi sonucunda iki ayrı bakterinin oluşması anlaşılmaktadır. Bölünmenin gerçekleşmesine elverişli ortamlarda, bir bakteri bölünüp iki bakteri, iki bakteri bölünüp dört bakteri oluşturur ve süreç böylece devam eder. Sonuçta bakteri sayısında sürekli bir artış olur, ta ki ortamda besin azalana (yahut atıklar artana) kadar. Besin-kısıtlı büyümede ise, bakteriler bölünüyorlar fakat toplam bakteri sayısında kayda değer bir değişiklik olmuyor, çünkü aynı zamanda bazı bakteriler parçalanarak ölüyorlar. Yani diğer bir deyişle, büyüme (bölünme) ve ölme açısından bir denge durumu mevcut.

Bakterilerin yaşam döngüsüne dair yeni bir bakış açısı kazanmamıza yol açan besin-kısıtlı büyüme davranışının bazı B. subtilis suşları dışında geçerli olup olmadığı ise henüz bilinmiyor. Esasen, moleküler ve fizyolojik açılardan bu sürecin nasıl işlediği de tam olarak anlaşılmış değil. Normal şartlarda çubuk gibi bir şekle sahip olan bu bakterilerin besin-kısıtlı büyüme fazına girmeleriyle birlikte küresel (kokoid) bir şekil aldığı ve ufaldığı belirlenmiş. Fakat bu sürecin nasıl işlediğinin anlaşılması için başlı başına yeni araştırmalar yapılması gerekecek gibi duruyor.

Öte yandan, bilimsel açıdan oldukça ilginç olan bu çalışmanın bir diğer önemli yönü ise, araştırmacıların açlıkla terbiye edilen bu bakterilerin antibiyotiklere karşı direncini de test etmiş olmaları. Yavaş büyüyen bu bakterileri, normal şartlar altında büyütülen bakteriler karşısında oldukça etkili olan kloramfenikol, ampisilin ve valinomisin antibiyotiklerine maruz bırakmışlar. Farklı düzeylerde olmakla beraber, spor halindeki bakterilerin test edilen antibiyotiklere karşı normalden daha fazla dayanıklılık gösterebildiklerini belirlemişler. Araştırmacılar bu gözlemin gelecekte daha etkili antibiyotiklerin geliştirilmesi için bir başlangıç noktası olarak işlev görebileceğini düşünüyor.

* Spor: Eski Yunanca’da ve daha sonra Latince’de tohum manasına gelen spora kelimesinin İngilizce’ye terim olarak geçen şeklinin, spore, Türkçe’ye yerleşmiş hali.

** Suş: Bir canlı türünün kalıtsal açıdan belirgin farklılık gösteren bir alt grubu.

Yazar/Çizer: H. Enis Karahan

Editörler: F. Gözde Çilingir, Bilge San

Kaynaklar

A. Gray, G. Dugar, P. Gamba, H. Strahl, M. J. Jonker, ve L. W. Hamoen, “Extreme slow growth as alternative strategy to survive deep starvation in bacteria,” [Bakterilerde derin kıtlığa karşı alternatif bir strateji olarak aşırı yavaş büyüme] Nat. Commun., vol. 10, no. 1, p. 890, 2019.

University of Amsterdam, “Bacteria can survive starvation in zombie mode,” 2019. [Bakteriler kıtlık durumunu zombi modunda atlatabiliyor]. Erişim adresi: https://phys.org/news/2019-02-bacteria-survive-starvation-zombie-mode.html. [Erişim tarihi: 05-Mar-2019].

J. Leggett, G. McDonnell, S. P. Denyer, P. Setlow, ve J.-Y. Maillard, “Bacterial spore structures and their protective role in biocide resistance,” [Bakteri sporlarının yapıları ve biyositlere karşı dirençteki koruyucu rolü] J. Appl. Microbiol., vol. 113, no. 3, pp. 485–498, 2012.