BİYOLOJİ

Mikroplar Sandığımızdan Daha Akıllı

Dünya üzerindeki türlerin büyük çoğunluğu tek hücreli, bir çoğunun da daha adı bile mevcut değil. Ancak bilinenler üzerinde yapılan çalışmalar bazı türlerin dikkate değer yetenekler sergilediğini gösteriyor.

Mikroplar zeka ürünüymüş gibi görünen çeşitli davranışlar sergilese de bu canlıların sinir sistemi olmadığı göz önüne alındığında elbette gerçek bir zekadan bahsetmiyoruz.

Ancak yine de mikroorganizmalar hücre dışından gelen bilgiyi girdi olarak kullanıp çıktı olarak kullanıp belli bir davranış biçimi ortaya koyuyor.

Dışarıdan gelen girdiler proteinlerin şekil değiştirmesine, bir araya gelmesine ya da belirli bilgi işleme silsileleri içerisinde bazı proteinlerin kimyasal olarak değişmesine yol açıyor. Sonuçta uyarılan efektör proteinler de davranış tepkisini oluşturuyor.

İşte mikroorganizmaların, çevrelerinin farkında oldukları ve bilinçli olarak tepki verdikleri izlenimini uyandıran davranışlarından bazıları:

Mikroplar İletişim Kuruyor

Bakterilerin kimyasal sinyaller kullanarak akrabalarıyla örgütlendiği, müttefikleriyle işbirliği yaptığı ya da düşmanlarına gözdağı verdiği biliniyor.

Mikrobiyologlar bu kimyasal “konuşma”nın, bakteri hücrelerinin hayvan topluluklarının karmaşıklığına yakın biçimde dayanışma göstermesine, çok hücreli canlılar gibi özelleşebilmesine ve sosyal davranış gösterebilmesine olanak sağladığı görüşünde.

Bakterilerin iletişimine bariz bir örnek Bacillus subtilis bakterisinde görülüyor. Bu bakteri besince zengin bir ortamdayken diğerlerinden bağımsız olarak bölünüyor ve bir başlangıç noktasından etrafa yayılan dairesel bir koloni oluşturuyor.

Bacillus subtilis

Ancak besin miktarı azaldığında bir çeşit dayanışmacı davranış göstermeye başlıyor. Çoğalan hücreler komşuları tarafından salgılanan kimyasal maddeleri algılıyor ve bu maddelerden özellikle uzaklaşıyor. Bu durum besin kaynağı için daha az rekabet oluşturuyor.

Bu olguyu taklit eden matematiksel modeller oluşturan araştırmacı Ben-Jacob, modelin bakterilerden kimyasal maddeler yayıldığına ilişkin veriler girildiğinde gerçeğe en yakın biçimde çalıştığını ve bunun bakterilerin gerçekten iletişim kurduğu düşüncesini desteklediğini söylüyor.

Konu hakkında daha fazla detay için bu yazıyı inceleyebilirsiniz: The Social Behavior Of Bacteria, Trippily Explored In Art

Mikroplar Karar Veriyor

Pek çok mikroorganizma, çevresindeki kendi türüne ait birey sayısını algılayarak davranış değişikliği gösterebiliyor. Bu da bu canlılara grup halindeyken toplu eylem yapma şansı tanıyor. Mikroorganizmaların eşgüdümlü olarak takım çalışması yapmasını sağlayan yöntemlerden biri, yeter çoğunluğu algılama olarak bilinen olgu.

Vibrio harveyi adlı bakteri bu olgunun gözlemlendiği canlılardan biri. Bu bakteriler rutin olarak öztetikleyici olarak adlandırılan bir molekül üretiyor ve bunu çevresine salgılıyor. Çoğu zaman bunun sonucunda hiçbir şey olmuyor ancak molekül ortamda yeterince yüksek yoğunluğa ulaşırsa bu durum, Vibrio harveyi hücrelerinde kimyasal bir tepki oluşturuyor ve hücreler parlamaya başlıyor.

Vibrio harveyi’nin bu davranıştan ne gibi bir avantaj sağladığı henüz bilinmiyor, ancak Vibrio harveyi’nin benzer bir davranış sergileyen akrabası V. fischeri için bu gizem çözülmüş.

Laboratuvar dışında V. fischeri genellikle Hawaii’deki bir tür mürekkep balığının içerisinde yoğun koloniler halinde yaşıyor. Mürekkep balığı bakterilere güvenle yaşayıp çoğalabilecekleri bir ortam sağlarken bakteriler de ışıma yaparak mürekkep balığının derin deniz habitatında kamufle olmasına yardım ediyor.

Yeter çoğunluğu algılama, başka pek çok mikroorganizmada da çeşitli amaçlar için kullanılıyor, bunlara bazı hastalık yapıcı mikroorganizmalar da dahil.

P. aeruginosa adlı mikroorganizma kistik fibroz hastalarının akciğerlerindeyken, dokulara girmesini ya da hastanın direnç sistemine karşı koyabilmesini kolaylaştıran özel maddeleri ne zaman kullanması gerektiğine yeter çoğunluğu algılama yoluyla karar veriyor.

Belirli bir eşik geçildikten sonra etkinleşen bu sistem sayesinde, koloni hastanın bağışıklık sistemini erken bir zamanda uyandırmaktan kaçınmayı başarıyor. Böylece saldırıya geçmeden önce yeterince çoğalmış ve güçlenmiş oluyor.

Araştırmacılar antibiyotiklere karşı sürekli daha da dirençli hale gelen bakterilerle savaşta, onları öldürmeye çalışmak yerine kendi aralarındaki iletişimi kesmenin çok daha akıllıca olacağını düşünüyor.

Mikroplar Yönlerini Buluyor

Suda yaşayan Chlamydomonas algleri ışığa doğru hareket edebiliyor. Ancak bu yönelimi sadece gelen ışık fotosentez yapmasına uygun bir dalga boyundaysa gösteriyor.

Escherichia coli bakterileri ise normal şartlarda bir doğru üzerinde hareket ederken aniden kendi çevresinde dönerek rastgele bir yöne doğru tekrar doğrusal harekete başlıyor.

Escherichia coli

Bakterinin hareketi bu iki tip hareketin dönüşümlü gerçekleşmesiyle gerçekleşiyor. Ancak bakterinin bulunduğu ortama bir miktar besin eklendiğinde kendi çevresinde dönme davranışı sonlanıyor ve bakteri besinin “koku”suna doğru yönelerek düz bir çizgide ilerlemeye başlıyor.

Mikroorganizmaların yön bulma yeteneğinin en çarpıcı örneklerinden biriyse cıvık mantarda görülüyor. Cıvık mantarın bir labirentte giriş ve çıkış arasındaki en kısa yolu bulabildiği keşfedildi. Cıvık mantarlar tek bir organizma gibi hareket eden, amipe benzeyen bağımsız hücrelerden oluşuyor.

Mikroplar Öğreniyor ve Hatırlıyor

Yapılan araştırmalar mikroorganizmaların hareketlerinin sanıldığı gibi rastgele olmayabileceği, aksine (örneğin yiyecek bulma etkinliklerini optimize edecek nitelikte) hareket stratejilerine sahip olabilecekleri yönünde bulgular ortaya koyuyor.

Örneğin Escherichia coli bakterilerisi yaşam döngülerinin bir bölümünü insan sindirim sisteminde yolculuk ederek geçiriyor ve sindirim sistemi içinde ilerlerken de çeşitli ortamlarla karşılaşıyor. Bakteri, sindirim yolundaki ilerleyişi sırasında maltoz adlı şekerden önce laktoz adlı şekere rastlıyor. Laktozla ilk karşılaşmasında laktozu sindirecek biyokimyasal düzeneğini etkinleştiriyor, ancak aynı zamanda maltozu sindirmesini sağlayacak düzeneği de kısmen etkinleştiriyor ki karşılaştığında maltozu da sindirmeye hazır olsun.

Araştırmacılar bunun yerleşik bir özellik olmayıp öğrenilen bir davranış olduğunu göstermek için Escherichia coli bakterilerini aylarca laktozun olduğu ancak maltozun olmadığı besi ortamında büyüttüler. Sonunda bakteriler önceki davranışlarını değiştirerek maltozu sindiren sistemi erkenden etkinleştirmeyi bıraktı.

***

Çok hücreli organizmalar gibi göz önünde olmamaları, çok farklı ortamlarda yaşayabilmeleri, gözlemlenmelerinin ve incelenmelerinin daha zor olması gibi sebeplerden dolayı mikroorganizmaların dünyasına dair pek çok ilginç ve sıra dışı olgu hâlâ gizemini koruyor.

Ancak kendileri hakkında gizemler aydınlandıkça da mikroorganizmaları nitelemekte kullanılan ilkel gibi sıfatları yeniden gözden geçirilecek gibi görünüyor.

Kaynaklar

Why microbes are smarter than you thought, https://www.newscientist.com/article/dn17390-why-microbes-are-smarter-than-you-thought/

İlay Çelik, Mikroplar Akıllı mı Ne?, Bilim ve Teknik Dergisi, sayı:519

Matematiksel

Paylaşmak Güzeldir

Sibel Çağlar

Kadıköy Anadolu Lisesi, Marmara Üniversitesi, ardından uzun süre özel sektörde matematik öğretmenliği, eğitim koordinatörlüğü diye uzar gider özgeçmişim… Önemli olan katedilen değil, biriktirdiklerimiz ve aktarabildiklerimizdir bizden sonra gelenlere... Eğitim sisteminin içinde bulunduğu çıkmazı yıllarca iliklerimde hissettikten sonra, peki ama ne yapabilirim düşüncesiyle bu web sitesini kurmaya karar verdim. Amacım bilime ilgiyi arttırmak, bilimin özellikle matematiğin zihin açıcı yönünü açığa koymaktı. Yolumuz daha uzun ve zorlu ancak en azından deniyoruz.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Kapalı