Bakterilerin bakteriyofajlardan kaçış yöntemleri üzerine yapılan araştırma, bu mikropların nasıl hayatta kaldığını ve gelişimlerini sürdürdüğünü açıklıyor.
Tehlikeli Bir Dünya
Tarih boyunca insanlar, sorun yaratan bakterilere karşı çeşitli mücadele yöntemleri geliştirmiştir. Ancak bakteriler de tehlikeli bir dünyada yaşamaktadır. İnsan vücudu ve diğer bakteri açısından zengin ortamlar, bakterilere saldıran virüsler olan bakteriyofajlarla doludur. Bakteriyofajlar, bazen bakterileri yüz kat daha fazla sayıda geçebilir, ancak bakteriler yine de hayatta kalmayı ve gelişmeyi başarır.
Caltech Laboratuvarı’ndan Yeni Araştırma
Caltech’teki Sujit Datta’nın kimya mühendisliği, biyomühendislik ve biyofizik alanlarındaki laboratuvarı, bakterilerin bu durumla nasıl başa çıktığını araştırmaktadır. Datta’nın ekibi, bakteriyel kimotaksisi yani mikropların kimyasal uyarıcılara, örneğin besinlere verilen tepkileri inceler. Deneylerde, yoğun bir bağırsak bakterisi kolonisi olan Escherichia coli (E. coli) bir tüpe yerleştirilerek bir “başlangıç çizgisi” oluşturulmuştur.
Bakteri Deneyleri ve Phajlar
Bakterilerin yanına, onları çekici bulan şeker ve L-serin amino asidi gibi besinler konulmuştur. Bakteriler besine doğru hareket etmeye başladıklarında, “peloton” denilen, birlikte hareket eden bir grup oluştururlar. Araştırmacılar, bu deneylerin bakterilerin normal ortamlardaki bakteriyofajlardan nasıl kaçtığını anlamalarına yardımcı olabileceğini düşündüler.
Şeffaf Laboratuvar Ortamı
Victoria Muir liderliğindeki ekip, bakterilerin hareketlerini gözlemlemek için geleneksel deneylerin yerine, şeffaf bir ortam yarattı. Bu ortam, E. coli bakterisinin birkaç katı boyutunda, su dolu küçük toplardan oluşan bir cam tüp şeklindeydi. Bakteriler bu ortamda, doğadaki toprak ortamlarında yüzdükleri gibi labirent şeklinde kanallar arasında yön almak zorundaydılar.
Phajların Varlığı ve Bakterilerin Davranışı
Muir, bakterilerin navigasyonunu zorlaştırmak için çeşitli bakteriyofajlar ekledi. İlk başta bakteriler hareketsiz kalmış gibi görünse de birkaç saat sonra besin kaynağına doğru hareket etmeye başladılar. Daha fazla phaj eklediklerinde, bakterilerin harekete geçiş süresi uzadı; bazen 15 saate kadar çıkabildi. Ancak bakteriler, yüksek phaj konsantrasyonlarına rağmen hayatta kalmayı başardılar.
Kimotaksis ve Toplu Hareket
Bakteriler, phajlardan kaçmak için beklemiyor; aslında, bu süre, popülasyonun toparlanmasıyla ilgilidir. Bakteriler beslenip büyürken, phaj enfeksiyonu sonucu ölen hücreler büyümeyi etkiler. Ancak, belirli bir yoğunluğa ulaştıklarında, kimotaksis devreye giriyor ve besin arayışlarıyla birlikte hareket etmeye başlıyorlar.
Doğanın Gücü
Bakterilerin hareketleri, çevrelerindeki besinleri tüketerek bir besin gradyanı yaratmakta ve bu da onları ileriye çekmektedir. Peloton hareket ettiğinde, phajlar asla yetişemiyor. Phajlar yüzemez ve rastgele hareket eder, bu nedenle bakteriler sürekli kaçmayı başarıyor. Bu çalışma, bakterilerin genetik dayanıklılık geliştirmeden de phajlardan kaçabileceğini gösteriyor.
Sonuç ve Matematiksel Modellemeler
Çalışmanın bazı sonuçları, bakterilerin besin kaynaklarına erişim sağlarken, aynı zamanda predasyondan nasıl kaçabileceklerini de gösteriyor. Bakterilerin hayatta kalma stratejisi, doğal yaşamda ve insan dünyasında bir yaygın kuralı ortaya koyuyor: Sayıda güç vardır. Araştırmalar, bakterilerin nasıl hayatta kaldığını ve belirli bir bakteri kitlesinin phajlardan ne kadar sürede kaçabileceğini anlamaya yönelik matematiksel bir çerçeve oluşturdu.
