Bakteriler Uzun Menzilli Elektrik Sinyalleri İle Taraftar...

Bakteriler Uzun Menzilli Elektrik Sinyalleri İle Taraftar Toplayabilirler

Bakteri Bacillus subtilis, bir T-12 TEM teknolojisi ile çekildi. Allon Weiner tarafından çekildi, The Weizmann Enstitüsü, Rehovot, İsrail. 2006. Credit: Public Domain

Yakın zamanda bakterilerin toplumlarındaki çatışmaları çözdüklerini ve beynin içindeki nöronlar gibi birbirleriyle iletişim kurduklarını keşfeden UC San Diego'daki biyologlar, görünüşte bu kadar basit olmayan tek hücreli canlılarda insana benzer başka bir özellik keşfettiler.

Farklı bölgelerde yaşayan bakteriler “biyofilmler” olarak adlandırılır. Bilim adamları, geçen haftaki Cell gazetesinde yayınlanan bir makalede; biyofilimlerin elektronik reklamlar yaratılmasını sağladığını ve kendi biyofilimlerine taraftar toplamak için uzun menzilli elektrik sinyalleri yolladığını bildirdiler.

“Bakteriyel biyofilm topluluklarının, çeşitli bakteri türlerinin hareket halini elektrik sinyalleri vasıtasıyla aktif olarak modüle edebildiğini keşfettik. "şeklinde konuşan Gürol Süel, Moleküler biyoloji profesörü, San Diego Sistem Biyolojisi Merkezi ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü Müdür Yardımcısı, araştırma girişimlerine önderlik ediyor, Simons Faculty Scholar at UC San Diego. “Bu yolla, biyofilm içerisindeki bakteriler, kendi topluluklarının bir parçası olmayan uzak hücrelerin davranışları üzerinde uzun menzilli ve dinamik kontrol sağlayabilir.”

Biyofilmler yüzeylerde ince yapılar oluşturan bakteri toplulukları ve diğer mikroorganizmalardır-dişlerde gelişen tartar gibi- biyofilimler kimyasallara ve antibiyotiklere karşı çok dirençlidirler. Çünkü nasıl şekillendikleri hakkında çok şey bilinmiyor, diğer organizmalardan taraftar toplayarak saldırıya karşı direnç kazanırlar, davranışlarıyla ilgili bu gibi bilgilerin pratik uygulamaları vardır- dişlerde tartar oluşumunu engellemekten hastanelerde Staph enfeksiyonlarından kaçınmaya kadar.

Fakat fikir, koruyucu biyofilm köylerinde bulunan bakteriler sofistike pazarlama ajanları gibi davranıyor-elektronik mesajlar göndererek topluluklarının varlığını tanıtıyorlar-bu sözde mütevazi yaratıklar; hem bilim adamları hem de kamuoyunun temel inanışlarını yerle bir ediyorlar.

“Çalışmamız, biyofilm topluluklarında yaşayan bakterilerin arkadaşlarına elektronik mesaj göndermek için benzer şeyler yaptığını göstermektedir.” Diyor Süel'in laboratuvarında çalışan doktora öğrencisi Jacqueline Humphries ve makale başyazarı. “Aslında keşfettiğimiz mekanizma geneldir. Bir türün bakterilerinin, başka türlerden yeni taraftarlar toplamasına yol açacak uzun menzilli elektrik sinyalleri gönderebildiğini bulduk. Sonuç olarak, türler arası sinyal için yeni bir mekanizma ve paradigma belirledik.”

UC San Diego biyologları, matematiksel modelleme ile deneyleri birleştiren laboratuvar çalışmalarında, tek bir Bacillus subtilis bakteri türünden oluşan bir biyofilmin, farklı bir türün bakterilerini (bu durumda, Pseudomonas aeruginosa) elektriksel sinyal yoluyla kendi taraflarına alabildiğini keşfettiler.

Mikroakışkan büyüme bölmelerini kullanarak, biyologlar, B. subtilis biyofilmleri tarafından üretilen potasyum iyon elektriksel sinyalizasyonunun, odacıklardaki uzak hücreleri elektrikle titreşen biyofilmlerin kenarına çektiklerini belgelediler.

Süel ve ekibi, lisansüstü öğrencileri ve doktora sonrası katılımcıları, 2015 yazında, biyofilm topluluklarındaki elektriksel salınımların, işbirliği içinde olan bireysel hücreler arasındaki bir toplumsal çatışmayı çözdüklerini keşfetti; aynı zamanda yemek için rekabet etmek zorunda kaldıklarını.

Biyofilmin dış kenarındaki bakteriler, büyüme için gerekli olan besin maddelerine en yakın olanlarıdır ve korunan iç bölge hücreleri aç bırakılabilir. Fakat bilim adamları, elektriksel salınım yapan biyofilmlerin, iç hücrelere besin maddelerinin erişmesini sağlamak için periyodik olarak dış hücrelerin büyümesine fren koyarak "metabolik bağımlılık" denilen şeyi geliştirdiklerini keşfetti.

Kısa bir süre sonra Süel ve ekibi, biyofilm topluluklarında yaşayan bakterilerin, insan beyindeki nöronlar tarafından kullanılana benzer elektriksel bir sinyalleşme yöntemi olan "iyon kanalı" adı verilen proteinler aracılığıyla birbirleriyle elektronik olarak iletişim kurduğunu keşfettiler.

Ekibin en yeni keşfi olan biyofilmlerdeki bakterilerin uzun menzilli elektrik sinyalleri ile taraftar toplamaları, sadece şaşırtıcı değildir belki ileride bakterilerin insan sağlığını nasıl etkilediğini anlamamızı yardımcı olabilir.

“Bizim son keşfimiz karışık bakteri topluluklarının bileşimi gibi örneğin; bizim bağırsak mikrobiyomumuz elektriksel sinyaller yoluyla düzenlenebilineceğini önerebilir.” Diyor Süel. “Hatta bakteri ve insan bağırsak hücrelerinin, insan bağırsağında elektrikle etkileşime girmesi mümkün olabilir. Ve hatta belki bizim çalışmalarımız gelecekte, bakteri davranışları ve bakteri toplulukları üzerine elektriksel temelli biomedikal yaklaşımlara önderlik edebilir.” Diye ekliyor Süel.

Explore further: Biologists discover bacteria communicate like neurons in the brain

More information: Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2016.12.014

Journal reference: Cell

Provided by: University of California - San Diego

Çeviren: Barış Uçar Bilime Yön Veren Cevaplar

Kaynaklar: https://phys.org/news/2017-01-bacteria-species-long-range-electrical.html 20.01.2017

#bakteriler #menzilli #elektrik #sinyalleri #taraftar #toplayabilirler