BIRAKIN MİKROPLARLA TANIŞALIM
22/5/2008 -Kategori: mikrobiyoloji
BIRAKIN MİKROPLARLA TANIŞALIM
Bu günün çok temiz dünyası acaba bizi hasta mı ediyor? Howard Huges 1976'da ölmüş Amerikalı bir sanayicidir. 1958 yazında Howard'ın mikrop fobisi kendisini Bewerly Hills Oteli"nin bir odasına kapatmasına yol açar. Bu Teksaslı milyarder zamanının çoğunu "'mikropsuz bölge" diye adlandırdığı odasının bir bölümünde geçirir. Hiçbir şeye çıplak elle dokunmaz. Nesnelerle elinin arasını mutlaka bir mendil ayırır. Hattâ bu şahıs bir konserveyi açmanın en hijyenik yollarını anlatan üç sayfalık bir not bile hazırlamıştır. Howard'ınki kadar olmasa da çevremizde böyle temizlik hastaları ile karşılaşırız.
Bu konuda en aşırıya gidenlerin tipik özellikleri Howard gibi eşya ile teması kesmek, mecbur kalındığında ise mendil kullanmaktır. Yine bu tip kişiler hiç kimseyle tokalaşmazlar, başkasının pişirdiği yemeği asla yemezler, camide başlarının geldiği yeri mendilleri ile örterler. Ayrıca bu insanlar bulundukları yerlerin su kaynaklarını dahi tehdit ederler, zira bunlar su ile yaptıkları temizliklerini nerede bitireceklerine bir türlü karar veremezler. Örneğin banyoda bir tanker civarında su kullansalar bile yine de tam temizlendiklerine kanaat getirmezler. Bu çeşit temizlik hastalığının bir başka versiyonu da özellikle Türkiye'de ev hanımlarında karşımıza çıkmaktadır. Bunlar kendi kendilerince "mutlak doğrulaştırdıkları" periyotlarla belli ev temizliklerini yapmakla kendilerini mükellef sayarlar.
Meselâ camlar her ay mutlaka silinmelidir, yerlerin ise üç-dört gün silinmemiş olması "evi pislik götürüyor" ile aynı anlamdadır. Kimileri de işi daha ileriye götürerek halıların her hafta balkonlarda havalandırılması gerektiğine inanırlar. Hele bir de eve misafir gelecekse ev temizliğinin yeniden gözden geçirilmesi derhal birinci iş hâline geliverir.
Tabiî ki yaşadığımız ortamları mikropsuz hâle getirmek, çıplak elle bir şeye dokunmamak, ev temizliğinde aşırıya kaçmak gibi davranışlar, hayatı insanın kendisi ve çevresi için yaşanılmaz bir hâle getirmektedir. Ama günümüzün modern toplumu hepimizi âdeta küçük birer Howard Huges yapıyor. Zira kullandığımız tüketim maddelerinin çoğu artık dezenfekte edilerek üretiliyor. Sabundan çarşafa, halıdan temizlik süngerine kadar pek çok ürünün antimikrobik olanının kullanılması gerektiği reklamlar vasıtasıyla bilinç altımıza yerleştiriliyor. Deterjan reklamlarında "sıradan bir deterjanla" temizlenmiş bir mutfak bankosunun üstündeki bakteriler büyüteç altında bizi yiyecek canavarlar olarak gösterilirken reklamı yapılan ürünün, ortamı, âdeta sterilize ettiği (zararlı ve zararsız tüm mikroplardan arındırdığı) anlatılıyor.
Japonlar da bu konuda aşırıya giden toplumlardan biridir. Yaygın olarak kullandıkları antimikrobik banka cüzdanları ve direksiyon kılıfları basit birer örnek oluşturur. Üstün teknoloji ürünü son marifetleri ise akıllı tuvaletleridir.
Peki tamamen mikropsuz ortamlarda yaşamanın bir sakıncası olur mu?
Bu sorunun cevabı kısaca "evet"tir. Bilim adamlarına göre temizlik ve hijyen konusundaki saplantılarımız ve yanlış bilgimiz araştırılması gereken bir konudur. Zira şimdiye kadar yapılan çalışmalar çeşitli kirliliklerden ve mikroplardan tamamen izole bir hayat yaşamanın Amerika. Batı Avrupa, Japonya ve Avustralya'da astım hastalığını artırdığını ve aynı zamanda diğer alerjik hastalıkların da yaygınlaşmasına sebep olduğuna dair görüşler ileri sürülüyor. Ayrıca temizlik hastalığı eklem romatizması ve şeker gibi daha ciddi otoimmün hastalıkların oluşmasına sebep olabilmektedir.
Her doğan bebek daha ilk çığlıkları ile beraber dünyanın maddî kirleri ve çok çeşitli mikropları ile temas hâlindedir ve böylece bağışıklık sistemi karşılaştığı yeni yapılara karşı ne yapacağını öğrenir. Başka bir örnekle bunu açıklayacak olursak, bir bebeğin beyin hücreleri, eğer kendisine gerekli şefkat gösterilmezse ve çevresiyle sosyal temas kuramazsa, doğru bağlantıları yapamaz ve bebek aklen zayıf ve konuşma yeteneği azalmış bir hâle gelir. Yetişkinlerde de doğru duygusal ve zihinsel uyanlar alınamazsa aklın tam kullanılamadığı görülür. Bu örneğe benzer bir şekilde bağışıklık sistemimiz mikroptan arındırılmış veya azaltılmış bir çevrede çalışmak zorunda bırakılırsa, fonksiyonunu normalin altında yerine getirebilecektir.
Çocuk felci ve tetanoz gibi ölümcül hastalıklarda bizi koruyan aşılar bağışıklık sistemimizi uyarmaktadır. (Ancak çoğu aşı alerjilere karşı korunmada yanlış uyarmada bulunurlar. Bağışıklık sisteminin sadece bir bölümünün aşırı uyarılması ise işlerin daha kötüye gitmesine yol açar.)
GELİŞEN DÜNYA VE ALERJİK HASTALIKLAR
Aşırı temizliğin ve çocuklarımızı mikrop kaparlar düşüncesiyle tozla toprakla hiç temas ettirmeden büyütmeye çalışmanın gereksiz olduğu, hattâ zararlı olabileceği düşüncesi artık bilimsel tabanı olmayan bir söylenti olmaktan çıkmış ve immünolojiye bağışıklık sistemi bilimi konu olmaya başlamıştır. Zira son yıllarda özellikle Batı dünyasında etkili olan bağışıklık sistemi ile ilgili pek çok salgın hastalık vardır. Bunların başında astım gelmektedir. Astım belirtileri İngiltere ve A-vustralya gibi ülkelerde nüfusun % 20'si ile % 30'unda görülmeye başlanmıştır. Bunun belirtileri hırıltılı ses çıkarmak, nefes darlığı ve daha ileri vakalarda nefes yollarının âdeta mengene ile sıkılıyormuşçasına kapanması şeklindedir.
Birleşik Devletler'de astım, iltihaplı akciğer dokusunu iyileştirecek ve hava kanallarını açacak ilaçların bulunabilmesine rağmen her yıl 5.000 kişinin ölümüne yol açmaktadır. Astım'dan başka egzama ve saman nezlesi belirtileri de bu bağlamda düşünülebilir.
Daha kötü bir haber ise insülin bağımlı şeker hastalığının çocuklarda görülmeye başlanmasıdır.
Alerjik hastalıklar dünya üzerinde refah ve modernleşmeye paralel bir artış göstermekte, ancak sebebi henüz tam olarak bilinmemektedir. Suçun bir kısmını genler yükleniyor; zira alerjik hastalıkların belli ailelerde devam etmesi bunu ispatlıyor. Ancak genler de astımın bu denli hızlı artışını açıklamaya yetmiyor. Bu artış ev tozları ve keneleri ile de tam olarak açıklanamamakta. Çünkü günümüzde artık duvardan duvara halılara, kumaş döşemeli mobilyalara ve ısınma sistemlerine rağmen ev kenelerinin sayısında herhangi bir artış kaydedilmiyor. Astım nöbetlerine bağışıklık sisteminin ciğerlerdeki partiküllere verdiği yanlış tepki yol açabilmektedir. Ama bu daha fazla parçacık daha fazla astım anlamına da gelmiyor; zira astım ve diğer alerjiler hava kirliliğinin daha az olduğu yerlerde kirliliğin daha fazla olduğu yerlere göre daha çok olabiliyor. Son olarak astıma benzeyen belirtilere yol açan RSV denen bir virüs de keşfedilmiş bulunmaktadır.
Bu durumda astım ve alerjik hastalıkların artışını neyle izah edebiliriz? Mikropsuz ve tüm kirlerden uzak yaşamanın bu artışın sebebi olabileceği ilk olarak 1989'da gündeme gelir. Londra Hijyen ve Tropik Tıp Okulu'ndan Epidemolojist (salgın hastalıklarla uğraşan tıp doktoru) David Strachan, büyük ailelerde yaşayan ve özellikle ağabey ve ablası olan çocukların, astım, saman nezlesi ve çocukluk egzaması gibi hastalıklara daha az yakalandıklarını saptamıştır. Strachan'a göre üstü başı kirli ve pek çok enfeksiyon taşıyan büyük kardeşler bir şekilde daha genç olanların alerjilerden korunmasına yardımcı olmaktaydılar.
Bu öngörü bu konuda kabul gören inanışın tam aksine idi. Hakim görüş Strachan'ın söylediğinin tam aksine enfeksiyonların alerjilere sebep olduğu şeklindedir.
Batı Afrika gençleri ve genç yetişkinleri üzerinde yapılan bir çalışmaya göre, 1979'da ülkeyi kasıp kavuran salgın sırasında kızamığa yakalananların hastalıktan kurtulanlara göre şu anda hemen hemen yarısı alerjiye sahiptirler. Bütün Japon okul çocuklarına, ineklerde vereme sebep olan bakterinin zayıf bir versiyonunu içeren BCG aşısı yapılmış, ancak % 6O'ı hastalığa karşı bağışıklık geliştirebilmiştir. Bağışıklık kazanmış çocuklar alerjilere ve astıma karşı üç kez daha dayanıklı olmuşlardır.
Ancak enfeksiyonlarla alerjiler arasında doğrudan bir ilişki kurmak için hiç kimse yeterli bilgiye sahip değil. Hattâ bazı aksi bulgular dahi var.
Örneğin kalabalık Amerikan şehirlerinde yaşayan ve hayatlarının daha ilk yıllarından itibaren pek çok enfeksiyonla karşılaşan çocuklar arasında astıma hâlâ yüksek oranlarda rastlanmaktadır. Kimi araştırmacılar da kızamığa yakalanıp onu yenen ya da TBC'ye karşı direnç geliştiren çocukların bağışıklık sistemlerinin her şarta uyar hâle geldiğini tartışıyorlar.
BAĞIŞIKLIK SİSTEMİ NASIL ÖĞRENİR?
Geçtiğimiz birkaç yıl içinde bağışıklık sistemi üzerine çalışanlar, birkaç mikrobun, immün sistemini zararsız ev kenesi dışkısı ve çiçek tozuna karşı nasıl yanlış uyardığını da açıklayan Th hücreleri denen bağışıklık hücrelerine ait bir mekanizmayı ortaya çıkardılar.
İmmün sistemi doğru bir şekilde çalıştığı zaman, Th1 hücreleri, cytokines denen ve bakteri veya virüslerce enfekte olmuş hücreleri enfeksiyonlarından kurtulmaları için talimat veren elçiler gönderir. Th2 hücreleri ise eytokines' leri farklı bir görevde kullanmak üzere yayarlar:
Bu görevlerden birisi; ana vazifesi parazitlerin bağırsak duvarından geçmesini engellemek olan ani bir tepki oluşturmaktır. Bu durumda Th2 hücreleri "IgE" antikorlarını yayarlar ve enfeksiyon bölgesine mast hücrelerini ve eosinophil'len çağırırlar. Daha sonra "antikor"lar immün hücrelerini ve parazitleri bir araya toplarken, eosinophil'ler parazitleri zehirlemek üzere toksik kimyasallar, mast hücreleri de histaminler yayarlar.
Histamin bağırsak duvarındaki ölmüş parazitlerin dışarı atılmasına yardımcı olan mukusun oluşmasına sebep olur.
Alerji yapıcı maddeler, bağışıklık sisteminin hem Th1 hem de Th2 tepkisini vermesine sebep olabilirler. Ancak sadece Th2 tepkisi akan burunlara, kaşınan gözlere ve hırıltılı ses çıkarmaya yol açar. Çünkü Th2 tepkisi alerji yapıcı maddeleri âdeta tehlikeli parazitler gibi algılar. Peki bu durumda bağışıklık sistemi alerji yapıcı maddelere karşı Th2 tepkisini kullanmaya nasıl karar verir? İşte hijyen varsayımı tam da bu noktada devreye girer.
İmmün sistemin seçimi bir yere kadar bu iki farklı hücresel casus Th1 ve Th2 arasındaki güç dengesine bağlıdır. Bunlardan hangisinin üstün geleceği çocuklukta ve yetişkinlikte bağışıklık sisteminin ne kadar bakteri ve virüslerle karşılaştığına bağlıdır. Bir yetişkinde çoğu bakteri dengeyi alerjik bir tepki aleyhine bozan Th1 tepkisini başlatır. Bebekler ise daha çok yaşadıkları ortamın insafın-dadırlar. Bebeklerin Th hücrelerinin çoğu
"tecrübesizdir" ve immünolojistler Th1 mi yoksa Th2 hücrelerinin mi etkin olacağının bebeğin hayatının ilk birkaç ayında hangi enfeksiyonlarla karşılaştığına bağlı olduğunu düşünüyorlar. Cam bir kap içinde büyüyen Th hücreleri, bakteri ve virüslere karşı vücuttaki bağışıklık hücrelerinin yaydığı ile temasla interleukin 12Th1 hücreleri hâline gelirler. Çocukluğumuzda pek çok bakteri ve virüsle karşılaşırsak hücreler arası denge Th1 hücreleri lehine dönecektir. Eğer bilhassa çocukluk döneminizden bu mikroplan çıkarırsanız, bağışıklık sistemi geri dönülmez bir şekilde alerjiye sebep olan Th2 tepkisi oluşturmaya itilecektir. Bu durumda hijyen varsayımını savunanlar çok çok temiz ortamlarda yaşamanın bağışıklık sistemine zarar verdiğini ortaya çıkarmış oluyorlar.
Mantarlar toprakta, su birikintilerinde ve derelerde yaşarlar fakat vücudumuzda asla. Çevremizle ilişkilerimizin değişmesi, onlarla temasımızın değişmesine de yol açmıştır. Örneğin, gelişen ülkelerdeki su kaynaklan litrede 1 milyar civarında mantar içerirken, Batı'da ise bu miktar ihmal edilebilecek ölçüde azdır. Dahası, çoğu mantar hastalığa yol açmamasına rağmen bağışıklık sistem fonksiyonlarının değişmesine sebep olurlar.
TOPRAĞA GERİ DÖNÜŞ
Artık Batı'da çoğu insan dışarıda daha az vakit geçiriyor, daha az kirleniyor, âdeta premature bir bebek gibi mikroplarla çok az temas ediyor.
Böylece, aşın hijyenik şartlarda yaşama bağışıklık sistemimizin doğru bir şekilde çalışabilmesi için gerekli olan öğrenme sürecinin yaşanmaması anlamına geliyor. Kim bilir belki de, günlük hayatta yeterli miktarda bakteri ile karşılaşmazsak bunları kendimize enjekte etmek zorunda kalacağımız günler gelecek.
Yorum (yok) Yorum yaz! Kalıcı Bağlantı
makroskobik dünyanın mikroskobik canlıları
20/5/2008 -Kategori: mikrobiyoloji
bakteri dünyası, canlı çeşitliliğine, neredeyse sonsuz denilebilecek bir oranda katkıda bulunuyor. Her gün yeni türler keşfediliyor ve birbirinin aynı olduğu düşünülen bakterilerin bile metabolizmaları incelendiğinde, aslında farklı türler oldukları ortaya çıkıyor. Bakteriler, Yeryüzü'nde yaşamın sürekliliği için çok önemli birçok biyokimyasal olayın gerçekleşmesini sağlıyor. Kısacası, yaşamın temelindeki kimyasal olayların gerçekleşmesini bakterilere borçluyuz. Tek olumsuz yönleri bazılarının hastalıklara yol açmaları; ancak, doğanın dengesinin korunması açısından düşünürsek hastalık yapıcı bakterilerin bile yararlı olduğu öne sürülebilir.
Dünya atmosferi için oksijen kaynağı olan fotosentez olayını bitkilerin yanında fotosentetik bakterilerin de gerçekleştirdiğini bilmek çok etkileyici. Büyük bir üretim zenginliği ve tür çeşitliliği olan bu görünmeyen kimyacılar, yani bakteriler bu yönleriyle bilime ve teknolojiye önemli olanaklar sunuyor.
İyi yapılmış bir turşuyu yemenin keyfine doyulmaz, ama turşuyu tutturması zordur. Su, tuz, sirke, şeker, limon gerekir ve bunların birbirine oranları da turşunun kalitesini belirler. Turşu yapmanın amacı, asitli bir ortam sağlayarak meyve ve sebzeleri korumaktır.
Tuz ve sirke, ortamda çürükçül bakterilerin ve küflerin çoğalmasına engel olur. Tuzu az konulursa meyve ve sebzeler çürümeye neden olan bakterilerin ortamda çoğalması nedeniyle bozulur; turşu amacına ulaşamaz. Sebze ve meyvelerin zevkle yenilen turşulara dönüşmesini ise sirkede doğal olarak bulunan bakteriler sağlar.
Turşu yapımı, besin saklanması ve üretiminde bakteri kullanımının yalnızca bir örneği. Turşu yaparken fermantasyon ürünü asetik asit olan Acetobacter bakterilerine oksijensiz bir yaşama ortamı sağlamak için, kavanozun kapağını hava almayacak şekilde kapatmak gerekir. Kavanozun içinde oksijen kalması, turşunun niteliğini bozduğu için istenmeyen bakteri ve küf mantarlarının çoğalmasına yardım eder. Turşunun sonbaharda yapılmasının da bir anlamı var.
Sonbaharda sebze-meyve bolluğunun olması ve bunların kışın da yenebilecek bir şekilde saklanmasının amaçlanması bir yana, hava sıcaklığının ne çok sıcak ne de çok soğuk olması da önemli. Çünkü bakterilerin yaşayabildiği ve çoğalabildiği belirli sıcaklık sınırları var. Aynı durum yoğurt ve peynir gibi diğer besinlerin yapımı sırasında da önemli. Bu besinlerin yapımını da bakteriler sağlıyor.
Laktik asit bakterileri adı verilen bu bakteri grubu, oksijensiz solunum yani fermentasyon yoluyla şekeri kullanarak laktik asit açığa çıkarıyor. Bakterilerin belirli sıcaklık aralıklarında yaşayabilmesinin nedeni ise enzimleri. Enzimler protein yapısında olduğundan, işlevlerini ancak belirli sıcaklıklarda gerçekleştirebiliyorlar.
Bakterilerin yaşayabildikleri ve çoğalmalarını gerçekleştirebildikleri sıcaklık sınırları türden türe farklılık gösteriyor ve bakterilerin inanılmaz çeşitliliği bu noktada birçok yönünü ortaya koyuyor. Buzullarda çok düşük sıcaklıkta da sıcak su kaynaklarının dayanılmaz sıcaklığında da yaşayabilenler var. Bunun dışında, tuz ya da asit oranı çok yüksek ortamlarda yaşayabilen binlerce tür bulunuyor.
Mikrobiyolojiye giriş niteliğinde bir derse yeni başlamış olan öğrencilere ilk öğretilen şeylerden biri bakterilerin doğada her yerde bulunduğudur. Örneğin, evinizin bahçesindeki toprakta milyonlarca tür ve milyarlarca birey bulunabilir.
İlk laboratuvar uygulamasında çeşitli ortamlardan alınan örneklerden hazırlanan kültürlerdeki mikroorganizma üremeleri gözlenir ve öğrencileri şaşkına çevirir. Bunların birçoğu zararsızdır ve ekolojik dengenin sürmesinde önemli işlevleri vardır. Bazıları ise insan ve hayvanlar için hastalık etmenidir.
Vücudun çeşitli bölümlerinde enfeksiyona neden olabilirler. Hastalık etmeni bakterilerin bazıları besinlerin hazırlanması ya da saklanması sırasında temizlik koşullarına uyulmadığında, besinlere bulaşır, bunların içinde çoğalır ve toksin (zehir niteliğindeki bileşikler) üretirler bu besinler insanlar tarafından tüketildiğinde, sonucunda "besin zehirlenmesi" denilen duruma neden olabilirler. Hastalık etmeni olan bakterilerden korunmanın yolları aşılamalara ve temizlik kurallarına özen göstermekten geçer.
Makroskobik Dünya'nın Mikroskobik Canlıları
Bakterilerle ilgilenmeye yeni başlayan biri için onların dünyasını keşfetmek, yeni bir gezegen keşfetmeye benzer. Dünya'nın en küçük canlılarından olan bakteriler, gezegendeki doğal ekolojik sistemlerin işleyişinde çok önemli bir yere sahiptir.
Besin, mineral ve enerji döngülerinde "kimyacı" gibi işlev gören bakteriler, canlılar arasındaki ilişkilerde etkin bir rol oynar. Bu yüzden, bakteriler canlılıkla ilgili süreçlerin anlaşılmasına yardım ederler.
Yaklaşık 3,5 milyar yıl önce, yaşayan ilk hücreler olarak ortaya çıktıkları belirlenen bakteriler en basit yapılı canlılar olmalarının yanında, dünya yüzeyinde belirli bir canlı grubuna ait en büyük kütleyi oluştururlar.
Bakteriler, canlılar aleminde "Prokaryotlar" olarak adlandırılıyorlar. Bitkilerin ve hayvanların yaşamsal işlevlerinin birçoğu, bu prokaryotik hücrelerin etkinliklerine bağlı olarak gerçekleşir. Atmosferdeki oksijenin yarısından fazlasını fotosentez yapan Cyanobacteria adı verilen gruba ait bakteriler üretir. Bu bakteriler önemli bir miktarda karbon dioksit ve azot gazlarının organik bileşik olarak bağlanmasına da yardım ederler.
Atmosferle yer ve canlılar arasındaki azot döngüsünde, havadaki serbest azotun canlılar tarafından bağlanmasına yönelik tek mekanizma, baklagillerin köklerinde özel yumrucuklar içinde yaşayan, yumrucuk bakterileri ya da cins adı Rhizobium olan bakteriler tarafından sağlanıyor.
Bakterilerin, baklagillerle olduğu gibi başka canlılarla da simbiyotik (ortak yaşam biçiminde) ilişkileri var. Bu ilişkilerde karşılıklı yararlanmalar söz konusu. Örneğin, bazı böceklerde yavruların cinsiyetini, simbiyotik ilişki içinde olduğu bakteriler belirliyor. Geviş getiren hayvanlarda ise, sindirimi oldukça zor olan selüloz, bağırsaklarda yaşayan bakteriler tarafından parçalanıyor.
Hastalık yapan bakterilerin konaklarıyla olan ilişkisi ise asalaklık biçiminde (parazitik) bir yaşam olarak değerlendirilebilir. Toprakta yaşayan bakteriler de toprakların verimliliğine katkıda bulunur.
Çürükçüller (saprofitler) adı verilen bu bakteriler ölmüş canlıları parçalayarak, onların proteinlerinde bağlı olarak bulunan azotun ve diğer minerallerin toprağa geçmesini ve yeniden azot döngüsüne katılmasını sağlar. Bakteriler azot ve oksijen döngülerine katıldıkları gibi, karbon ve kükürt döngülerine de etkin olarak katılırlar.
Bakteriler, yaklaşık 1 mikrometre çapında olup, hücre zarından ve DNA ipliğinden başka farklılaşmış yapı içermezler, hücrenin içi ise metabolik tepkimeleri sürdüren enzimler, küçük organik bileşikler ve inorganik iyonlarla doludur. Boyutlarının ancak mikroskopla görülebilecek kadar küçük olmasına bağlı olarak, onların Dünya'daki en yaygın yaşam formları olduklarını ve en büyük canlı grubu kütlesini oluşturduklarını görsel olarak hissetmek pek zordur.
4,5 milyar yaşındaki Dünya'da yaklaşık 2 milyar yıl kadar tek canlı grubu olarak yaşadıkları düşünülen bakterilerin en eski örnekleri olduğu kabul edilen fosiller Batı Avustralya'da bulunmuştu ve yaklaşık 3,5 milyar yıl önce yaşamışlardı. Bu fosil örneklerinin yapısından ve içinde bulundukları kayaların özelliklerinden fotosentez yapan bakterilerin en az 3 milyar yıl önce var oldukları belirlendi.
Evrim sırasında oksijen üreten fotosentetik bakteriler gibi canlı formlarından sonra, oksijen kullanan yaşam formlarının ortaya çıktığı ve diğer canlı türlerinin de böylece oluştuğu düşünülüyor. Bu açıdan, bakteriler, canlılığın başlangıcında da etkin bir role sahip görünüyor.
Bakteriler, yapı bakımından birbirine çok benzer gruplar altında ele alınırlar. Bu yüzden bakteriyologlar, bakterileri görünüşlerine göre değil, biyokimyasal özelliklerine göre değerlendirirler. Asit ya da metan üretenleri, oksijeni ve kükürtü indirgeyenleri olabilir. Enerjisini çok çeşitli kimyasal kaynaklardan elde edenleri bulunabilir; ancak, çoğu bakteri çevredeki fiziksel ve kimyasal koşullar uygun olmadıkça büyüyüp gelişemez.
Son yüzyıl içinde Robert Koch'un öncü çalışmalarıyla varlıkları belirlenen bakterilerin, bugüne kadar 5 000 türü tanımlanmış ve bunun daha buzdağının tepesi olduğu düşünülüyor. Buzdağının alt kısımlarında ise birçok hayvanın sindirim organlarında, derin deniz ve yer katmanlarında yaşayan türler var. Türlerin, özellikle de görünüş olarak birbirine çok benzeyenlerin nasıl ayırt edildiğine gelince, bunda da genler kullanılıyor.
Türleri birbirinden ayırmak için 16S ribozomRNA'sını kodlayan gen incelenir. Bu gen her organizmada var; ancak, evrimsel anlamda öyle yavaş değişim geçiriyor ki, nükleotid dizilişi bir türün tüm bireylerinde tamamen aynı olabiliyor. Bu da türler arası farklılıkları ortaya koymaya yarıyor.
Yine de araştırmacılar 16SRNA geni üzerindeki çalışmaların, gerçek çeşitliliğin daha azına ışık tutacağını düşünüyorlar. Çeşitlilik üzerine yapılan çalışmalarda, ribozom RNA'sı yönünden bakınca, köpek ve insanın aynı organizmaymış gibi görülebileceği de araştırmacıları düşündüren konular arasında. Tür çeşitliliğinin diğer canlılarda olduğu gibi bir de biyokimyasal yönü var. Bakterilerin biyokimyasal işleyişleri ise, ancak laboratuvarlarda saf kültürler üzerinde izlenebiliyor.
Biyokimyasal ve ekolojik bilgileri yalnızca gen dizilişlerini inceleyerek elde etmek pek olası değil. Bir türün tüm tipik özelliklerinin belirlenmesi laboratuvar çalışmalarını da gerekli kılıyor. Bakterilerin bu tür çeşitliliğinin nereden geldiği düşünülebilir.
Hızlı çoğalmaları, hareketli olmaları, yaygınlıkları ve kalıtsal yapılarının mutasyonlar (DNA yapısında oluşan ani ve kalıtsal değişiklikler) nedeniyle kolaylıkla değişebilir olması onların dış koşullarda oluşan değişikliklere kolaylıkla uyum sağlayabilmelerine olanak sağlıyor.
haploid yapıda olmaları, yani DNA'larının tek zincirli olması nedeniyle, mutasyonların oluşturduğu değişiklikler diğer nesillere kolaylıkla aktarılabiliyor. Çoğalmaları da çok kısa sürede gerçekleştiğinden, yeni türlerin ortaya çıkması da büyük bir zaman almıyor olsa gerek.
Bakterilerde çoğalma ikiye bölünme ile gerçekleşiyor. İnsanda bağırsaklarda doğal olarak yaşayan bir bakteri türü olan Escherichia coli üzerinde yapılan çalışmalarda E. coli'nin 20 dakikada bir ikiye bölündüğü belirlenmiş. Neyse ki birçok bakteri hemen ölüyor. Böyle olmasaydı, E. coli hücrelerinin 20 dakikada bir durmadan bölündüklerinde tüm dünyayı kaplayacak hacime 43 saatte ulaşacakları hesaplanmış.
Hatta iki saat daha geçtiğinde 6,6 x 1020 tona ulaşarak Dünya'yla yaklaşık olarak aynı ağırlığa geleceği de düşünülmüş. Çoğu bakteri hücresi öldüğünden bu duruma gelinmiyor; çünkü, besin için aralarında büyük bir yarış var ve diğer bazı organizmaların (küf mantarı ve bazı bakteriler gibi) ürettiği doğal antibiyotikler de onları öldürüyor. Evet, bakteriler aynı zamanda diğer bakterileri öldüren antibiyotikler üretiyorlar. Hatta vitamin sentezi yapanlar da var.
İlaç endüstrisinde, bu bakterilerin saf kültürlerinin antibiyotik üretmesi sağlanıyor ve sentetik olmayan antibiyotikler çoğunlukla bu yolla elde ediliyor. Antibiyotiklerden başka, aşılar ve tıbbi açıdan yararlı bazı enzimler de bakteriler tarafından üretiliyor. Antibiyotiklerin çoğunu toprakta yaşayan bakteriler üretiyor.
Streptomyces'ler gibi, Actinomycetes grubuna ait olan bakteriler, tetrasiklin, eritromisin, streptomisin, rifamisin ve ivermektin gibi antibiyotikleri üretiyorlar. Bacillus türleri basitrasin ve polimiksin üretiyor. Difteri, boğmaca, tetanoz, tifo ve kolera gibi hastalıkların aşıları da bakterilerden elde ediliyor.
Ölüm ve Yaşam
Bakterilerin yaygınlığının bir nedeni de, yaşam evrelerinden birinin özelliğidir. Sınırları çok hassas olarak belirlenmiş ortam koşullarında yaşayan bakteriler, koşullar bozulunca ya da onu zora koşmaya başlayınca, bölünmeye başlar. Normal koşullarda bu bölünme sonucunda ana hücreden kalıtsal özellikleri tamamen aynı olan iki yavru hücre meydana gelir. Ancak, koşullar bozulduğunda ya da besin azaldığında vazgeçilen ilk şey bu "aynılık" olur.
İkiye bölünme yine gerçekleşir ama bu kez birbirine eşit olmayan, yalnızca birinin hayatta kalacağı iki hücre meydana gelir. Bunlardan büyük olan ana hücredir ve küçük "kardeş"ini içine alır. 10 saat süresince tüm enerjisini kullanarak onu besler ve kendini korumasına yardım edecek olan özel bir protein kılıf oluşturmasını sağlar.
Böylece, varolan canlılar içinde en dayanıklı ve kendini koruyabilen nitelikteki bireyler oluşur. Bu dayanıklı yapıya "spor" adı verilir. İşte bakteriler, normal bölünmelerinin dışında, sporlar yoluyla Dünya'nın her yerine kolayca yayılırlar.
Sporların iç kısmında DNA ve ribozomlar yarı kristalize bir halde bulunurlar. Sporlar binlerce yıl gibi uzun süreler yaşabilirler. Tıpkı geçen yıllarda, araştırmacıların 25 milyon yıl önce çam ağacı reçinesi içinde yakalanmış ve bugüne kadar korunmuş bir arının karnından çıkardıkları bakteri sporları gibi.
Reçinenin sertleşmiş hali olan amber içindeki arı, laboratuvarda steril koşullar altında açılarak karnındaki bu eski bakterilerin sporlarının çıkarılıp, kültüre alınmasıyla bakteriler kolayca yeniden gelişmeye başladılar. Bu tarihi bakterinin kalıtsal özelliklerinin arıların sindirim sisteminde bulunan Bacillus sphaericus adlı bir bakteri hücresine benzediği de belirlendi.
B. sphaericus, arıların sindirim süreçlerine yardım eder ve aynı zamanda antibiyotik üreterek, onları hastalıklara karşı korur. Bu örnekte de olduğu gibi, sporlar, uzun süre uykuda kaldıktan sonra, uygun koşullar bulduklarında yeniden gelişmeye geçerler.
İngiliz ve Rus bilim adamları yukarıdaki örneğin benzerlerinin, Antarktika'da buz altında yeni bulunmuş olan ve yaklaşık 50 000 yıldır dış dünyayla hiçbir bağlantısı kalmamış olan bir gölde de olabileceğini düşünüyorlar ve eğer varsayımları doğruysa, gölün altında yaklaşık bir milyon yıl öncesinin yaşam formlarına rastlayabileceklerine inanıyorlar.
Bakteriler sınırsız sayıda bölündüklerinden, kural olarak ölümsüz kabul ediliyorlar. Ancak, yapılan son çalışmalarda araştırmacılar, bakterilerde ölümsüzlükten çok ölümün bulunduğunu belirlemişler.
Bakteriler bir hücre olarak kabul edildiklerinde ölüm çok önem taşımıyor, ama daha büyük bir organizma bütününün bir parçasıymış gibi bakılırsa, ölümün onlar açısından anlamı değişiyor. Bu tartışmayı hissedebilmek için bakteri kolonilerine bir göz atmak gerek.
Bazı bakteri türleri koloniler halinde yaşıyorlar, yani aynı türün bireyleri tek tek yaşamaktansa bir "birey grubu" olarak yaşamayı tercih ediyor. Bu kolonilerin birçoğunda bireyler arasında bir işbölümü var. Bu işbölümüne bağlı olarak da hücrelerarası farklılaşmalar olabiliyor. E. coli türünde de görülen bu koloniler incelendiğinde, bireylerin farklılaşmış yapılar sergilediği gözlenmiş.
Bu farklılıkların hücre büyüklüğü, biçimi ve enzim çeşitleri açısından olduğu ortaya konmuş. Değişik genlerin etkisi değişik bireylerde ortaya çıkabilmiş ya da mutasyonlar gerçekleşmiş. Bu sırada çevreye uyum sağlayan bireylerin yanında, çok sayıda hücrenin de öldüğü belirlenmiş.
Araştırmacılar, spor oluşturan ana hücrenin ölümünün de bu durum gibi yorumlanabileceği görüşündeler ve bazı bireylerin diğerlerinin yararına öldüklerini düşünüyorlar.
Bu konu üzerinde belki de daha çok çalışacak ve düşünecekler. Diğerinin yararına ölme durumuna neden olarak da şimdilik, sporların "hayatta kalma" yani DNA'yı koruma ve devam ettirme amacına hizmet ettiğini, bu durumun belki de hayatta kalanların ölenlerin proteinlerini kullanabilmeleri için gerçekleşmiş olabileceğini gösteriyorlar.
En önemli soru da, hangi bireylerin öldükleri? Araştırmacılar, bunun da bir şans işi olduğunu, doğru ya da yanlış yerde, doğru ya da yanlış zamanda bulunmanın bu durumun belirleyicisi olduğunu düşünüyorlar.
Bakteriler Bilimin Emrinde
Moleküler genetik biliminin ve rekombinant DNA teknolojisinin ilerlemesiyle, bakteriler önemli roller almaya başladılar. Genlerin nasıl işlediği bilindiğinden beri, bilim adamları canlıların genleri üzerinde oynayabiliyorlar. Bunun ahlaki yönü tartışıladururken, bilimsel çalışmalar da hızla ilerliyor. Bakterilerin genetik müdahalelerle doğrudan ne ilgisi olduğunu düşünebilirsiniz.
Bakteriler, genetik yapısı değiştirilmek istenen canlılara aktarılmak istenen genlerin taşınması için yalnızca bir araç. Bazen kendinde varolan bir geni, bazen de dışarıdan yapısına eklenen genleri, genetik yapısı değiştirilmek istenen canlıya taşımada kullanılıyorlar. Örneğin, insandan eritropoietin adı verilen ve kımızı kan hücrelerinin yapımından sorumlu olan bir hormon bulunuyor.
Böbreği olmayan kimselerde bu hormon yapılamıyor. Normal koşullar altında üretilmesi çok zor olan bu hormonun yapımını kontrol eden gen, bakterilere aktarılıyor. Böylece, bakteriler bu hormonu üretebilir hale geçiyorlar ve bu yolla elde edilen hormon birçok kişi için yaşam kurtarıcı oluyor.
İnsan insülini de bu yolla elde edilebiliyor. Bir başka örnek de tarımdan verilebilir. Patatesin soğukta donmasına belli bir bakterinin bir geninin neden olduğu belirlendikten sonra, bilim adamları, biyoteknolojik yöntemlerle bu geni taşımayan bakteriler ürettiler.
Bu bakteriler patates tarlalarına bırakıldığında, sonuç olumluydu. Patatesler artık donmuyordu. Çünkü, donmaya neden olan geni işlemeyen bakteriler normal bakterilerle besin kaynakları için yarışıyor ve normal bakterilerin sayısının azalmasına neden oluyor.
Çevre açısından tehlike taşıyan maddelerin temizlenmesi için yapılan biyoteknolojik uygulamalarda da bakteriler kullanılıyor. 1989'da Alaska'da Exxon Valdez petrol tankeri kazasında petrolün denize dökülüp çevrede ve canlılarda büyük zararlara yol açmasından sonra petrol ürünlerini parçalayan bakteriler geliştirildi.
Bitkiler üzerinde yapılan biyoteknolojik çalışmalar da daha çok hastalıklara, böceklere ve yabani otları öldüren ilaçlara karşı, bitkilere direnç kazandırmaya yönelik oluyor. Örneğin, Agrobacterium tumefaciens tarımda bitkilere genetik müdahaleler yapılırken kullanılıyor.
Sonuçları son yıllarda alınan, ama yaklaşık otuz yıllık bir çalışmanın ürünü de selüloz üreten bakteriler. Selüloz, normal koşullarda bitki hücrelerinin duvarlarında bulunan bir molekül.
Doğal bir polimer olan selüloz, dünyada çok yaygın olması nedeniyle, kâğıt ve pamuk endüstrilerinde önemli bir yer edinmiş durumda. Biyoteknologlar bitkiler olmadan da selüloz üretebilmenin yollarını ararlarken, Acetobacter xylinum adlı bir bakteri türünün ürettiği selülozun yüksek bitkilerin ürettiklerine benzer olduğunu buldular.
Fotosentetik bakterilerden olmayan A. xylinum'un selülozu oldukça güçlü, katlanınca şeklini koruyan ve esnek olan bir yapıya sahip. Bu nedenle, kumaş ve tıbbi malzeme olarak kullanılması düşünülüyor. Ayrıca, pamuk bitkisinin kalitesini artırmada, A. xylinum'dan yararlanılması da planlanan çalışmalar arasında. Ancak, çalışmalar henüz ticari boyuta ulaşmamış durumda.
Bir İngiliz biyoteknoloji şirketi de bakterileri plastik üretiminde kullanıyor. Biyolojik olarak parçalanma özelliği taşıyan bu polimerler, Alcaligenes eutrophus adındaki bakteri türü tarafından fermentasyon sırasında yapılıyor.
Biyopol adı verilen bu polimerler, şişelerin ve kontrollü miktarda kullanılması gereken ilaç şişelerinin yapımında kullanılıyor. Bakterinin plastiği nasıl ürettiğine gelince, bakterilere besin olarak glikoz ve propiyonik asit veriliyor. Bakteriler de bunu polyestere dönüştürüyor.
Bu polyester, bakteri için enerji kaynağı olmanın yanı sıra, tıpkı insan hücrelerinin yağ depolaması gibi depolanıyor. Hücreden alındığında da polipropilen gibi esnek bir materyal elde ediliyor. Ancak, polipropilenden önemli bir farkı biyolojik olarak bileşenlerine parçalanabilmesi ve ortamda birikmemesi.
Bakteriler, basit yapıları ve biyolojik süreçlerinin kolay anlaşılabilirliği ve hızlı çoğalmaları yüzünden, moleküler biyoloji ve genetik konusunda yararlı bir laboratuvar deneği konumuna geldiğinden, özellikle biyoteknoloji konusunda ilerleyen çalışmalar sonucunda geleceğe yön vereceğe benziyorlar.
Yorum (yok) Yorum yaz! Kalıcı Bağlantı