Alper Demirezen
Bakterilerin hepsi eşit yaratılmamıştır. Çoğu, santimetrenin yalnızca birkaç on binde biri uzunluğunda ve tek bir hücreden oluşacak kadar küçüktür. Bununla birlikte, Epulopiscium bakteri ailesi, daha iyi bilinen kuzenleri E. coli‘den bir milyon kat daha büyüktür ve çıplak gözle görülebilecek kadar büyüktür. Bu yüzden Dev Bakteri olarak adlandırılmaktadır.
Cornell ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan araştırmacılar, 18 Aralık’ta Proceedings of the National Academy of Sciences’da yayımlanan bir makalede, ilk kez büyük bir aile türü olan Epulopiscium viviparus‘un tüm genomunu tanımladılar.
Ziraat ve Yaşam Bilimleri Fakültesi’nde mikrobiyoloji profesörü olan Esther Angert, “Bu inanılmaz dev bakteri pek çok açıdan benzersiz ve ilginç: muazzam boyutu, üreme şekli, metabolik ihtiyaçlarını karşılama yöntemleri ve daha fazlası” dedi. Angert aynı zamanda çalışmanın sorumlu yazarıdır. “Bu organizmanın genomik potansiyelini ortaya çıkarmak aklımızı başımızdan aldı.”
1985 yılında Epulopiscium ailesinin ilk üyesi bulunmuştur. Büyük Set Resifi ve Kızıldeniz gibi tropikal deniz mercan resifi habitatlarındaki bazı cerrah balıklarının sindirim sistemlerinde, türün tüm üyeleri bir arada bulunur.
Angert’e göre, bilim insanları başlangıçta bunun devasa boyutu nedeniyle benzersiz bir protozoan türü olduğunu düşünmüşlerdir. “Misafir” anlamına gelen Latince epulo ve “balık” anlamına gelen piscium kökleri Epulopiscium isminin kaynağıdır. Angert’e göre, ikiye bölünerek ve her biri iki çocuk üreterek çoğalan çoğu bakterinin aksine, E. viviparus kendisinin 12’ye kadar kopyasını üretir ve bunlar dışarı atılmadan önce bir ana hücrenin içinde gelişir, “aktif ve yüzer-viviparus ‘canlı doğum’ anlamına gelir”.
Avustralya’nın Lizard Adası Araştırma İstasyonu’nda balık biyologlarıyla birlikte numune toplamak ve analiz etmek için onlarca yıldır çalışan Angert’e göre, bu muazzam bakterileri incelemek için araştırmacıların içinde bulundukları balıkları yakalamaları, hücreleri korumaları veya DNA ve RNA’yı dikkatli ve hızlı bir şekilde çıkarmaları gerekiyor.
Araştırmacıların asıl bilmek istedikleri, E. viviparus‘un yüksek metabolik ihtiyaçlarını nasıl karşıladığıydı. Güneş ışığından enerji üretmek yerine çevrelerindeki besinleri emen iki ana bakteri türü vardır: oksijene ulaşabilenler ve ulaşamayanlar. Angert’e göre, bakteriler oksijen yokluğunda enerji elde etmek için sıklıkla fermantasyonu kullandıklarından, “FERMENTE OLAN organizmalar besinlerden çok fazla yarar sağlayamazlar”.
E. viviparus’un bir fermentör olduğu gerçeği, muazzam boyutu, hızlı üremesi ve yüzme kapasitesi nedeniyle bulmacaya katkıda bulunmuştur – bunların hepsi daha az değil daha fazla enerji gerektiriyor gibi görünmektedir.
Araştırmacılar, E. viviparus‘un metabolizmasını çevresinden tam olarak faydalanacak şekilde adapte ettiğini buldular. Bunu, hareket etmek ve enerji üretmek için alışılmadık bir teknik kullanarak (koleraya neden olan bakteriler tarafından kullanılan aynı yüzme mekanizması) ve genetik kodunun önemli bir bölümünü konakçısının bağırsağından besinleri çıkarabilen enzimler üretmeye ayırarak yapıyor.
Tüm hücrelerin evrensel para birimi olan ATP’yi üreten enzimler, en bol üretilenler arasındadır. Angert’e göre, E. viviparus’un dış kenarı boyunca uzanan oldukça katlanmış bir zar, enerji üreten ve aktaran proteinler için çok önemli bir alan sunuyor. Bu zarın işlevi şaşırtıcı bir şekilde daha karmaşık türlerin hücrelerindeki mitokondrilere benziyor.
“Hepimiz ‘mitokondri hücrenin güç merkezidir’ cümlesini biliriz” diyen Angert, “ve şaşırtıcı bir şekilde, E. viviparus’taki bu zarlar mitokondriyle aynı modelde birleşmiştir: Bu enerji üreten pompaların çalışabileceği yüzey alanını artıran oldukça katlanmış bir zara sahipler ve bu artan yüzey alanı bir enerji santrali yaratıyor.”
Angert’e göre, E. viviparus alglerdeki besin maddelerini kullanmanın bu kadar etkili yollarına sahip olduğu için, bu temel araştırma gelecekte çok sayıda potansiyel uygulamaya sahip. Alglerin büyümesi karasal tarımla rekabet etmediğinden, insan beslenmesi, hayvan yemleri ve yenilenebilir enerji kaynakları için daha popüler bir hedef haline gelmektedir.
Angert’in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak görev yapan David Sannino, çalışmanın ilk yazarıdır. Diğer ortak yazarlar Wenbo Chen, Charles Pepe-Ranney ve Francine Arroyo, Ph.D.; ayrıca, her ikisi de Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’na bağlı olan Jean-Marie Volland ve Nathalie Elisabeth de ortak yazarlardır.
Kaynak: https://phys.org/news/2023-12-giant-bacterium-powers-unique.html
Görsel Kaynak: https://phys.org/news/2023-12-giant-bacterium-powers-unique.html