3.bölüm
* Karanlıkta bakterilerin saçtığı ışık, ay ışı yukarıdan vurduğunda mürekkepbalığının siluetini yırtıcılardan gizliyor. Bu hayvanın gölgesi yok. (…) Embriyologlar Hawaii kısa kuyruklu mürekkepbalığına, mikrobiyologlarsa ışıldayan bakterilerine aşinadır. Ancak aralarındaki ortaklık, daha önceleri bütünüyle göz ardı ediliyordu. (…) Her şey fizikle başlıyor. Işık organının yüzeyi mukus ve yer yer de sil denen hareketli tüycüklerle kaplı. Bu tüycükler suda, bakteriden daha büyük olmayan parçacıkları çeken bir türbülans yaratıyor. V.fischeri ve diğer bakteriler mukusun içinde toplanıyor. Bundan sonrasında fizik yerini kimyaya bırakıyor. Bir V.fischeri hücresi mürekkepbalığına dokunduğunda bir şey olmaz. İki hücre dokunduğunda yine bir şey olmaz. Ama beş hücre temas ederse, o zaman mürekkepbalığının birçok geni etkinleşir. Bu genlerin bir kısmı, V.fischeri’ye zarar vermeksizin diğer mikroplar için yaşaması zor bir ortam yaratan antimikrobiyal kimyasallardan oluşmuş bir karışım üretir. Diğer genler mürekkepbalığının mukusunu parçalayarak daha da fazla V.fischeri çeken enzimlerin salgılanmasını sağlar. Bütün bu değişiklikler, başlangıçta diğer bakteriler sayıca bire karşı bin olacak şekilde ağır bastığı hâlde neden V.fischeri’nin kısa süre içinde mukus tabakasında baskın konuma geçtiğini açıklar. Mürekkepbalığının yüzeyini kendi türünden daha fazla bakteriyi çeken, rakipleri için caydırıcı bir ortama dönüştürme becerisi sadece ve sadece bu bakteride mevcuttur. V.fischeri bilimkurgu öykülerindeki, yaşam için uygun olmayan gezegenleri koforlu bir yuvaya dönüştüren kahramanlara benzer. Tek farkla: yaşanabilir hâle getirdiği yer bir gezegen değil, bir hayvandır.
V.fischeri mürekkepbalığını dışarıdan değiştirmeye başladıktan sonra içeriye doğru hareket eder. Az sayıdaki gözeneklerin birinden sızıp, uzun bir kanal boyunca yol alır, dar bir boğazdan geçer ve kör sonlanan kriptalara ulaşır. Buraya gelişiyle birlikte mürekkepbalığı daha da değişir. Kriptaları döşeyen sütun benzeri hücreler büyüyüp sıklaşarak gelen mikropları sımsıkı kucaklayıp sarar. Bakteri yeniden biçimlenmiş iç ortamda yaşamaya uyum sağlayınca kapılar kapanır. Kriptaların girişi daralır. Kanal büzülür. Silli alanlar ortadan kalkar. Işık organı olgunlaşır. Doğru bakterinin –bu yolculuğu yapabilen tek tür V.fischeri’dir- kolonize olduğu organa artık bir başka bakteri kolonisi yerleşemez.
(…)
McFall-Ngai 1994’te, mürekkepbalığıyla ilgili çalışmalarının ilk etabını tamamladığında şöyle yazmıştı: “Bu çalışmaların sonuçları, bir bakteriyel simbiyontun hayvan gelişimini etkilediğini gösteren ilk deneysel verileri teşkil etmektedir.”
Bir başka deyişle, mikroplar hayvan vücutlarını biçimlendirir. Nasıl mı? 2004’te McFall-Ngai’nin ekibi V.fischeri’inin yüzeyindeki iki molekülün, bakterinin dönüştürücü güçlerinden sorumlu olduğunu gösterdi: peptidoglikan (PGN) ve lipopolisakkarit (LPS).
* Gen dizisi, kendi kendini çalıştıran son derece karmaşık bir bilgisayar programına benzer şekilde, kendine yeten bir bütün gibi görünür. Ancak mürekkepbalığı ve diğer hayvanlar, gelişmenin bundan çok daha fazlası olduğunu anlatır bize. Gelişme, hayvanın genlerindeki talimatların yanı sıra onun vücudundaki mikropların genlerini de kullanarak ilerler. Gelişme, süregiden bir pazarlık, aralarından sadece birinin gelişme işini gerçekleştirdiği çeşitli türler arasında gerçekleşen bir diyalogdur. Bütün bir ekosistemin gözler önüne serilmesidir.
Bir hayvanın uygun biçimde gelişmesi için mikroplara ihtiyacı olup olmadığını anlamanın en iyi yolu, o hayvanı mikroplardan mahrum bırakmaktır. Bazıları ölür; örneğin dang hummasını bulaştıran sivrisinek Aedes aegypti larva dönemine erişir ama bunun ötesine geçemez. (…) Bilim insanları zebrabalığı, sinek ve fare gibi yaygın kullanılan hemen bütün laboratuar hayvanlarının “germ-free” (GF, mikropsuz, steril) versiyonlarını da üretmiştir. Bu hayvanlar hayatta kalmış ama değişmiştir. (…) GF hayvanların tuhaf biyolojisinin en âşikar olduğu yer bağırsaklarıdır. İyi çalışan bir bağırsağın besin maddelerinin emilimi için geniş bir yüzey alanına ihtiyacı vardır; bu nedenle duvarları uzun parmaksı çıkıntılarla döşelidir. Bağırsaklarda, besin dalgasının etkisiyle dökülen yüzey hücrelerinin kendini sürekli yenilemesi gerekir. Besin maddelerinin hem bağırsaklara gelebilmesi, hem de bağırsaklardan taşınabilmesi için zengin bir kan damarı ağına ihtiyaç vardır. Ayrıca hücrelerinin sızdırmaz olması gerekir; yani hücreler, yabancı moleküllerin (ve mikropların) kan damarlarına sızmasını önlemek için birbirine sıkıca kenetli olmalıdır. Mikroplar olmadığında bu elzem özellikler zarar görür. Zebrabalıkları ya da fareler, bağırsaklarındaki mikroplar olmaksızın gelişimini tamamlayamaz; parmaksı çıkıntılar kısa kalır, bağırsak duvarı daha fazla sızdırır, kan damarları kentsel ızgara planından çok, kırsaldaki seyrek toprak yolları andırır ve hücrelerin yenilenme döngüsü yavaşlar. Bu kusurların birçoğu, hayvana normal koşullarda vücudunda bulunması gereken mikropların, hatta izole edilmiş mikrobiyal moleküllerin verilmesiyle bile düzeltilebilir.
Bağırsakları fiziksel olarak yeniden biçimlendiren, bakterilerin kendileri değildir. Bakteriler, konakçı organizmalar aracılığıyla çalışırlar. İşin kendisinden çok, idaresini üstlenirler. (…) Mikrop farelere sağlıklı bir bağırsak oluşturabilmek için kendi genlerini nasıl kullanacaklarını söyler.
* Hayvanlar âleminin başlangıçta nasıl evrimleştiğini anlamak isteyen King için yakalılar muhteşem varlıklar; tek hücreden çokhücreli bir kümenin meydana geldiği rozet oluşumuyla sonuçlanan süreçse özellikle ilginç.
(…)
King’in S.rosetta ile zorlu bir ilişkisi olmuştu. Bu yakalının doğal ortamında koloni oluşturduğunu bilen King, onu aynı şeyi laboratuarda yapmaya ikna edemiyordu. Bu sosyal yaratıklar King’in ya da diğer bilimcilerin eline düştüğünde, aniden gizemli münzevilere dönüşüyordu. (…) Yakalılara antibiyotik uygulayınca, onların koloni oluşturma becerisini tamamen bozduğunu şaşkınlıkla gördü. (…) Onları sosyalleştiren, bakterilerle ilgili bir şeydi. (…) Yakalıları beslemek için farklı bakterileri ayrı ayrı kullandı. Kullandığı 64 bakteri türünden sadece biriyle beslenen yakalılarda tekrar rozet oluşumu başladı. Bu bulgu, King’in önceki deneylerinde neden sonuç alamadığını açıklıyordu: S.rosetta sadece doğru mikropla buluştuğunda koloni oluşturuyordu. (…) Alegado bakterinin rozet oluşumunu nasıl uyardığını da belirledi: RIF-1 adını verdiği yağ benzeri bir molekül salıvererek. (…) Alegado bu maddelerin, yakınlarda besin bulunduğuna işaret edebileceğinden şüpheleniyor. Yakalılar grup hâlindeyken bakterileri daha kolay yakalayabildikleri için civarda bakteri olduğunu sezdiklerinde bir araya geliyor. (…) Bütün bunların anlamı ne? Bakteriler, tekhücreli atalarımızı çokhücreli koloniler oluşturmaya hazırlayarak, hayvanların ortaya çıkmasında mı rol oynadılar? King temkinli yaklaşmayı öneriyor. Bugünün yakalıları bizim atalarımız değil, kuzenlerimiz.
* İstiridyelerin ve tüp solucanlarının ansızın belirmesinin ardında yatan gerçek çok daha sıradandır. Tıpkı mercanlar, denizkestaneleri, midyeler ve ıstakozlar gibi bu hayvanlar da konuşlanacak bir yer bulana dek okyanus sularında sürüklenen larva aşamasından geçerler. (…) Bir noktada larvalar yerleşik düzene geçer. Gezip tozdukları gençlik çağını geride bırakan bedenleri, sakin bir yaşam sürecek olan erişkin biçimine kavuşur. Başkalaşım olarak adlandırılan bu süreç, yaşamlarındaki en önemli andır. Bilimciler bir zamanlar bunun rastlantısal olarak gerçekleştiğini, larvaların bir yerlere keyfe keder yerleştiğini ve iyi bir yer bulacak kadar şanslılarsa hayatta kaldıklarını düşünüyordu. Gerçekteyse larvalar seçicidir ve bir amaçları vardır. Başkalaşım geçirmeye en uygun noktaları bulmak için kimyasal izler, sıcaklık farklılıkları, hatta sesler gibi ipuçlarını takip ederler.
Hadfield çok geçmeden H.elegans’ın bakterilere ve özellikle de suyun altında hızla çoğalan yoğun bakterilerin oluşturduğu sümüksü tabakalar olan biyofilmlere doğru çekildiğini öğrendi. Larva bir biyofilm bulduğunda, bakterilerle birlikte, yüzünü onlara bastırarak yüzer. Birkaç dakika sonra kuyruğundan bir mukus ipliği çıkararak, kendini zemine “demirler” ve etrafını saran saydam bir çorap örer. Bulunduğu yere sıkıca tutunduktan sonra değişmeye başlar. (…) Bu dönüşüm bütünüyle bakterilere bağlıdır. H.elegans için temiz, steril bir cam kap, olgunlaşmanın sonsuza dek durduğu Olmayan Ülke gibidir.
Solucanlar herhangi bir mikroba gelişigüzel yanıt vermez. Hadfield, Hawaii sularındaki pek çok suş içinde sadece birkaçının başkalaşımı uyarabildiğini ve bunlardan birinin özellikle uyarıcı etki gösterdiğini buldu. (…) Bu hayvanlar neden bakteriyel ipuçlarına bel bağlıyor? Mikropların bir larvanın yüzeye daha iyi tutunmasını sağlıyor ya da patojenleri uzak tutan moleküller temin ediyor olması olası. Ama Hadfield onların daha basit bir değeri olduğunu düşünüyor. Biyofilmin varlığı, bir hayvan larvasına önemli bilgi sağlar. Bu bilginin anlamı şudur: (a) Bir süreden beri burada olan, (b) fazla toksik olmayan, (c) mikropların varlığını sürdürebilmesine yetecek besinleri içeren, (d) sert bir yüzey var. Bunlar bir yere yerleşmek için yeterince iyi sebepler. Daha iyi soru şu olur: Neden bakteriyel ipuçlarına bel bağlamasınlar? Ya da daha iyisi, başka seçenek var mı?
* Bir yassısolucan olan Paracatenula’nın […] bir santimetre uzunluğundaki vücudunun yarısına yakını, solucanın %90’ını dolduran trofozom denen bir bölmeye tıka-basa sıkıştırılmış simbiyont bakterilerden oluşur. Beyninin ardındaki hemen her şey ya mikrop ya da mikropların yaşam alanıdır. Bu yassısolucan üzerinde çalışan H.Gruber-Vodicka, bakterileri hayvanın hem motoru hem de aküsü olarak tarif ediyor: Solucana enerji sağlıyor ve o enerjiyi yağ ve kükürtlü bileşikler hâlinde depoluyorlar. (…) Bakteriler aynı zamanda hayvanın en olağanüstü yeteneğinin de kaynağıdır. Paracatenula bir rejenerasyon (yenilenme) üstadıdır. Solucanı ikiye keserseniz her iki uçtan da tam işlevsel iki hayvan gelişir. Arka uçta baş ve beyin bile gelişir. “Onları ince ince doğrarsanız her birinden on hayvan elde edebilirsiniz,” diyor Gruber-Vodicka. (…) Bu beceri tamamen trofozoma, içindeki bakterilere ve depoladıkları enerjiye bağımlı. Yassısolucanın bir parçası yeterli simbiyont içerdiği sürece hayvanın bütününü oluşturabilir. Simbiyontlar çok azsa o parça ölür. Sezgiye aykırı olsa da, bu, yassısolucanın rejenere olamayan tek parçasının, bakteri taşımayan baş bölgesi olduğu anlamına gelir. Kuyruktan beyin gelişir ama beyin tek başına kuyruk oluşturamaz.
* Oliver Sacks’ın sözleriyle: “İster fil, ister protozoon olsun, organizmaların hayatta kalması ve bağımsızlığı açısından, hiçbir şey sabit bir iç ortamın idamesi kadar kritik değildir.” Bu sabitliğin idamesinde mikroplar kritik rol oynar. (…) Kandan beyne besin maddelerinin ve küçük moleküllerin geçişine izin veren ama daha büyük maddeleri ve canlı hücreleri geçirmeyen sıkı kenetlenmiş bir hücre ağı olan kan-beyin bariyerinin dokunulmazlığını güvence altına alırlar.
* Bu bize, bir hayvan genomunun, olgun bir bağışıklık sistemi yaratmak için gereken her şeyi sağlamadığını anlatır. Mikrobiyomdan gelecek girdilere de ihtiyacı vardır. (…) Mikroplar olmadığında denge bozulduğu için GF fareler hem enfeksiyonlara hem de otoimmün hastalıklara yatkındır.
* Bacteroides fragilis ya da kısaca B-frag denen […] mikrobun, GF farelerde bazı bağışıklık sorunlarını giderebildiği gösterildi. Bu bakterinin varlığı özellikle, diğer bağışıklık hücrelerinin bir araya gelmesini sağlayan ve onları koordine eden “yardımcı T hücreleri”nin normal seviyelere gelmesini sağlar. Mazmanian’ın mikrobun bütününe dahi ihtiyacı yoktu. Kılıfındaki tek bir şeker molekülünün, polisakkarit A’nın (PSA) tek başına yardımcı T hücrelerinin sayısını arttırabileceğini buldu. Bu, tek bir mikrobun –hayır, mikrop kökenli tek bir molekülün- belirli bir bağışıklık sorununu düzeltebildiğini gösteren ilk örnekti. (…) Fakat unutmayın ki PSA bakteriyel kökenli bir molekül, yani “genel görüşe göre” bağışıklık sisteminin tehdit olarak algılaması gereken bir maddedir. PSA’nın iltihabı tetiklemesi gerekir. Oysa tam tersini yapar: İltihabı bastırır ve bağışıklık sistemini yatıştırır. Mazmanian’ın “simbiyoz faktörü” adını verdiği bu molekül, mikroptan konakçıya barışçıl olduğunu söyleyen bir kimyasal mesaj gönderir. Bu, bağışıklık sisteminin zararsız bir simbiyont ile tehditkar bir patojen arasındaki farkı doğuştan fark edecek şekilde ayarlanmadığını açıkça gösterir. Bu durumda, ayrımı netleştiren mikrobun kendisidir.
* Belli bir mikrobiyomdaki BÜTÜN TÜRLERİN listesini çıkarırsanız, orada kimlerin bulunduğunu söyleyebilirsiniz. Bu mikroplardaki BÜTÜN GENLERİN listesini çıkarırsanız, onların neler yapabileceklerini söyleyebilirsiniz. Ama mikropların ürettiği BÜTÜN KİMYASALLARIN yani METABOLİTLERİN listesini çıkarırsanız, şu anda ne yapmakta olduklarını söyleyebilirsiniz. (…) Bu maddeler, hayvanlar ile simbiyontlarının sohbet etmesini sağlar.
* 2001’de nörobilim uzmanı Paul Patterson hamile farelere viral enfeksiyonu taklit eden ve bağışıklık yanıtını tetikleyen bir madde enjekte etti. Fareler sağlıklı yavrular doğurdu ama bebekler büyüyüp de erişkin hâle gelirken Patterson, davranışlarında birtakım garipliklerin başladığını fark etti. Fareler doğal olarak açık alanlara girmeye gönülsüzdürler ama söz konusu fareler özellikle öyleydiler. Gürültüden hemencecik tedirgin oluyorlardı. Kendilerini tekrar tekrar temizliyor ya da bir misketi defalarca gömmeye çalışıyorlardı. Akranlarına göre iletişim becerileri daha zayıftı ve sosyal temastan kaçınıyorlardı. Kaygı, tekrarlayıcı hareketler, sosyal sorunlar: Patterson, farelerinde insanlarda görülen iki sorunun, otizm ve şizofreninin yansımalarını gördü. Bu benzerlikler bütünüyle beklenmedik değildi. Patterson grip ya da kızamık gibi ağır bir enfeksiyon geçiren gebe kadınların da çocuklarının otizm ve şizofreniye daha meyilli olduğunu okumuştu. ANNENİN BAĞIŞIKLIK YANITLARInın bir şekilde bebeğin beyin gelişimini etkileyebileceğini düşündü. Sadece nasıl olduğunu bilmiyordu.
Yıllar sonra bir gün, bağırsak bakterisi B-frag’ın iltihap karşıtı etkilerini keşfetmiş olan meslektaşı Sarkis Mazmanian’la öğle yemeği yerken Patterson’da jeton düştü. İki bilim insanı, aynı sorunun iki yarısına baktıklarını fark ettiler. Mazmanian bağırsak mikroplarının bağışıklık sistemini etkilediğini göstermişti, Patterson ise bağışıklık sisteminin beyin gelişimini etkilediğini bulmuştu.
* Ruh halimiz değişince iştahımız kapanır ve acıkınca ruh halimiz değişir. Psikiyatrik sorunlarla sindirim sorunları sıklıkla çok yakın ilişkilidir. Biyologlar bağırsaklarla beyin arasında iki yönlü bir iletişim hattı olan “bağırsak-beyin ekseni”nden söz ederler. Artık bağırsak mikroplarının, bu eksenin iki yönlü çalışan bir parçası olduğunu biliyoruz. 1970’lerden bu yana yavaş yavaş damlayan çalışmalar, herhangi bir stresin […] bir farenin bağırsak mikrobiyomunu değiştirebildiğini göstermiştir. Bunun tam tersi de doğrudur: Mikrobiyom, sosyal tutum ve stresle baş edebilme becerisi dahil, konakçının davranışlarını etkileyebilir.
* Notlar:
-- Bazı mikroplar doğrudan nörotransmitterlar üretebilir, diğerleriyse bağırsak hücrelerimizi bu kimyasalları bol miktarda yapacak şekilde kandırır. Genellikle bu maddelerin beyin kimyasalları olduğu düşünülür, oysa vücudumuzdaki dopaminin en az yarısı, serotoninin ise %90'ı bağırsaklarımızda bulunur.
·
53 görüntüleme
Yorum yapabilmeniz için giriş yapmanız gerekmektedir.