Ana içerik
Konu: Biyoloji Kütüphanesi > Ünite 23
Ders 2: Prokaryotların Metabolizmaları ve EkolojiProkaryot Etkileşimleri ve Ekoloji
Prokaryotlarda kooperasyon ve "çok hücrelilik". Mutualizm, kommensalizm ve parazitizm. Karbon ve azot döngüleri.
Önemli noktalar:
- Bakteriler kooperasyona yatkın organizmalardır. Bazıları, çok hücreli dokulara benzeyen düzenli yapılar geliştirmiştir.
- Biyofilmler mikroorganizmalardan oluşan, bir arada kalarak besin alışverişi yapan yüzeye yapışık gruplardır.
- Bazı prokaryotlar, bitkiler, hayvanlar veya mantarlar ile yakın bağlar kurmuşlardır. Bu bağlar, mutualizm (+/+), kommensalizm (+/0), ya da parasitizm (+/-) olarak sınıflandırılabilir.
Bakteriler: Şaşkınlık verici seviyede etkileşimli!
Bakteri dediğimde aklınıza ilk gelen şey nedir? Aklınıza gelenlerden birinin kooperasyon olmadığı üzerine bahse girebilirim! Ancak bakteri ve diğer prokaryotlar (arkeler), biyologların başlangıçtaki düşüncelerinin aksine sosyal ve hatta kooperasyona yatkın canlılardır!
Bazı bakteriler gruplar halinde, metabolik görevleri ve ürünleri paylaşarak kooperasyon yaparlar. Diğerleri konak bir organizma ile kooperatife dayalı birlikler oluştururlar (bu birliklerin kimi nötr kimi ise zararlıdır).
Bu makalede, bakterilerin birbirileri ile nasıl kooperasyon yaptıklarını ve kimi zaman ''çok hücreli'' organizmalar gibi davranan organize gruplar oluşturduklarını göreceğiz. Ardından da diğer türler ile nasıl etkileşimler içerisinde olduklarını işleyeceğiz.
Bakterilerde kooperasyon ve ''çok hücrelilik''
Bakteriler birbirleri ile kooperasyon yapmaktan çoğu zaman fayda sağlarlar. Bu kooperasyon zaman zaman basit olabilirken zaman zaman da ökaryotik çok hücrelilik gibi karmaşık ve üst düzey bir hal alabilir!
Biyolojideki süregelen tartışmalardan biri olan bakterilerin bu davranışının çok hücreli olarak değerlendirilip değerlendirilemeyeceğini kendiniz görmeniz adına, size birkaç bakteri kooperasyonu örneği vermek istiyoruz.
Mikobakteriler
Mikobakteriler toprakta yaşayan ve diğer koordineli gruplar hatat özelleşmiş hücreleri olan daha karmaşık yapılar oluşturacak şekilde etkileşimlere giren bakterilerdir. Kaynak sıkıntısı olmadığında, mikobakteriler küme adı verilen gruplar oluştururlar. Kümeler koordineli bir şekilde hareket ederler ve toprağa sindirim enzimleri salgılayarak sindirilmiş maddelerin emilimini gerçekleştirirler.
Mikobakteriler kaynak sıkıntısı baş gösterdiğinde ise, bir araya gelerek çok hücreli yapıları andıran ve yukarıdaki görselde yer alan sporokarp adı verilen yapılar oluştururlar. Sporokarplarda hücreler, mikospor adı verilen ve spora benzeyen yapılara gelişirler. Her mikosporun uzun süre hayatta kalabilmesini sağlayan kalın bir hücre duvarı vardır. Mikosporlar kaynak sıkıntısı ortadan kalktığında çimlenir ve yeni bir küme ortaya çıkar.
Zincir oluşturan siyanobakteriler
Anabaena cinsinden siyanobakteriler, ikiye bölünme ile çoğaldıklarında kendilerinden ayrılmazlar. Bunun yerine, aşağıdaki görselde gösterildiği gibi hücrelerden oluşan bir zincir halinde bir arada kalırlar.
Siyanobakteri hücrelerinin hem fotosentez yapma hem de azot sabitleme kapasiteleri vardır. Ancak, fotosentezde açığa çıkan oksijen, azot sabitleyen enzimleri etkisiz hale getirerek azot sabitlenmesini engellediği için tek bir hücre her iki işlemi de aynı anda yapamaz.
Bu problemi aşmak için, ortamdaki azot seviyesi düşük olduğunda zincirde yer alan hücrelerin bazıları heterosiste dönüşürler. Heterosistler, zincirdeki fotosente yapan diğer hücrelerin aksine azot sabitleme konusunda özelleşmiş hücrelerdir.
Biyofilmler
Biyofilmler, çoğunluğunu kendi salgıladıkları karbonhidratlardan oluşan, yapışkana benzeyen bir sıvı sayesinde bir arada kalan, yüzeye yapışık bir mikroorganizma grubudur. Biyofilmler çoğu zaman, bakteriler arasındaki bir iletişim çeşidi olan çoğunluğu algılama mekanizması ile oluşurlar. Çoğunluğu algılama mekanizmasında, bakteriler, popülasyon yoğunluğunu algılamalarını sağlayan sinyaller alıp verirler ve yoğunluk belirli bir eşik seviyesinin üzerine çıktığında davranışlarını değiştirirler.
Biyofilmler çoğunlukla farklı bakteri türleri ya da diğer mikroorganizmaları da içerirler. Bazı durumlarda, biyofilmin farklı üyeleri, bazıları diğerlerinin kullanabileceği molekülleri üretmek suretiyle metabolik olarak birbirlerini tamamlarlar. Biyofilmler, besin ve atık ürünlerin alışverişi için su geçirgen kanallara sahiptir. Bazı biyologlar bu yapıları ''ilkel dolaşım sistemleri'' ile karşılaştırırlar.
Doğadaki bakterilerin çoğu, serbestçe dolaşmak yerine yüzeyler üzerinde yaşarlar ve biyofilmler hemen hemen her yerde görülebilir. Mutfak tezgahları, kesme tahtaları, lavabolar ve tuvaletler gibi evlerde bulunan yüzeylerde oluşurlar. Dişçilerin diş temizliği sırasında dişlerimizden kazıdığı plak da aslında bir biyofilmdir!
Biyofilmler, problem teşkil ettiklerinde gündeme gelirler. Yukarıda gösterilen Staphylococcus biyofilmi gibi patojenik ya da hastalığa sebep olan biyofilmler, hastaneler için çok ciddi bir problemdir. Antibiyotikler ile ortadan kaldırılmaları zordur ve özellikle de kataterler gibi medikal malzemelere bulaşmaları durumunda inatçı enfeksiyonlara sebep olurlar. Metal boruları aşındırıp, endüstriyel malzemelere zarar veren biyofilmler de vardır.
Faydalı uygulamaları olan biyofilmlerden de bahsedebiliriz. Örnek vermek gerekirse, atık su işleme santrallerinde, organik maddeleri, kanalizasyondan ayıran biyofilmler kullanılmaktadır.
Çok hücreli mi yoksa değil mi?
Yukarıda örneklerde, bakterilerin kooperasyon içerisinde etkileşimde bulunduklarını gördük. Bir biyofilmdeki hücrelerin sosyal davranışları da bir noktaya kadar, çok hücreli bir organizmadaki hücreler arasındaki kooperasyona benzetilebilir. Bana soracak olursanız, anabaena ve mikobakterilerin, çok hücreli olmaya çok daha yakın olduklarını bile iddia edebilirim!
Bazı bilim insanları, kooperatif bakterilerin çok hücreli organizmalar olarak görülebileceğini ileri sürüyorlar. Ancak diğerleri, prokaryotların çok hücreli olamayacaklarını ve bunların, bir karınca yuvasındaki karıncalar gibi, kooperasyon halinde bulunan bireyler olduklarını savunmaktadır. Peki siz hangi taraftasınız?
Mutualist, kommensal ve parazit bakteriler
Bakterilerin birlikte çalışarak ya da etkileşimde bulunarak organize (çok hücreli demeye var mısınız?) birlikler kurdukları bazı özel durumları inceledik. Ancak birçok bakteri tipi, içlerinde yaşamak suretiyle insanlar gibi ökaryotik türler ile de ilişki kurarlar.
Türler arasındaki üç önemli ekolojik etkileşim tipi, mutualizm, kommensalizm ve parazitizm olarak adlandırılır. Bakteriler bu etkileşim türlerinin üçüne de katılabilirler. Biz insanların bu üç kategoriye de dahil olan bakteriler ile karşı karşıya kaldığımız durumlar vardır!
Mutualizm
Bazı bakteriler, mutualizm adı verilen, iki organizma arasında karşılıklı fayda sağlayan (+/+) ilişkiler kurarlar.
Örneğin bağırsaklarda yaşamakta olan Ruminococcus bakterileri, otlarda bulunan şeker olan selülozu, ineklerin kullanabilecekleri bir şeker formuna parçalarlar. Bu bakteriler olmadan ineklerin yedikleri otları sindirmeleri söz konusu değildir. Bakteriler ise bunun karşılığında besin ve yaşayacak bir yer (ineğin bağırsağı) sahibi olurlar.
Kommensalizm
Bakteriler, bir tarafın fayda sağladığı diğer tarafın ise etkilenmediği (+/0) bir ilişki türü olan kommensalizmde yapabilirler.
Örneğin biz insanlar, bizimle kommensal bir ilişki içerisinde bulunan (örneğin metabolik yan ürünler ya da ölü hücreler ile beslenen) milyonlarca bakteriye ev sahipliği yapmaktayız. Ancak bu komensal ilişkileri yakından incelediğimizde aşağıda gösterildiği gibi çoğu zaman bir miktar mutualizme ya da parazitizme kayan ilişkilerle karşılaşırız.
Parazitizm
Parazitizm bir organizma fayda sağlarken diğerinin zarar gördğü (+/-) ilişki türüdür. Parazit bakteriler insanların en sık karşılaştığı bakterilerdir ve bakteri dendiğinde aklımıza hemen ''mikropların'' gelmesinin sebebi de bunlardır.
İnsanlarda hastalıklara sebep olan bakteriler insan vücudundan kaynak sağlarken bir yandan da insan vücuduna saldırarak bakteriyel enfeksiyon olarak kendilerini gösterirler.
Hastalığa sebep olan bakteriler konaklarına çeşitli şekillerde zarar verebilirler: dokulara saldırmak, toksinler üretmek ya da konak hücrelere doğrudan zarar vermek.
Konuyu anlayıp anlamadığınızı kontrol edin!
Tartışmaya katılmak ister misiniz?
Henüz gönderi yok.