Toprak Ekosistemindeki “Avcı” bakteriler

Topraktaki bakteri savaşları şiddetleniyor ve ekosistemlerin sağlığını saplayan şey de tam olarak bu!

Toprak ekosistemlerinde birbirlerini “yiyen” bakterilerin bulunması şaşırtıcı şekilde yaygın bir durum. Bilim insanları avcı toprak bakterilerin varlığından haberdardı, ancak yeni yeni önemlerini anlamaya başlıyorlar.

Toprağın içinde, mikroskop kullanmadan görmenin imkânsız olduğu kadar küçük boyutlarda, yiyen, üreyen ve “birbirlerini öldüren” karmaşık mikroorganizma toplulukları yaşamakta. mBio dergisinde yayınlanan bir meta analiz çalışmasının yazarları, avcıların sadece insanlar tarafından görülebilen besin zincirlerinde, kartal ya da aslan gibi tipik organizmalardan ibaret olmadığını söylüyorlar. Bazen de minicik bakteriler toprak altında “kurt sürüsü” davranışa benzer şekilde avlanırlar. Avlarını tamamen yutmak için çok küçük oldukları halde, yazarların bahsettiği şekliyle, “avlanmaları daha az gaddarca değil!”. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndan Jennifer Pett-Ridge, bir tür toprak bakterisi takımı olan Vampirovibrionales bakterilerinin “köpekdişlerini” kullanarak konukçusunun üzerinde bir delik açarak içini emdiğini söylüyor. Toprakta avcı bakterilerin varlığı kesin olarak gösterilmiş, ama ne kadar önemliler?

Kuzey Arizona Üniversitesi’nde mikrobiyal ekolog olarak görev yapan ve araştırmanın baş yazarı olan Bruce Hungate “Ekosistemlerde avcılığın çok önemli olduğunu” vurguluyor. Avcılar bir bölgede hangi organizmaların yaşayacağının karar verilmesine yardımcı oluyor ve karbon ve azot gibi elementlerin ne hızda ve nereye hareket edeceğini belirliyor.

Yazar ayrıca, nematodlar ya da amipler gibi toprak ekosisteminde avcı olarak iyi bilinen diğer mikroorganizmaların aksine toprakta şaşırtıcı şekilde aktif olan, diğer bakterileri yiyen, ya da avcı bakteriler olduğunu belirtiyor.

Araştırmacılar yeni nesil dizileme teknolojileri sayesinde, ancak son 20 yıldır bu toprak mikroorganizma topluluklarında değişik organizmaların varlığını belirleyebilmekte. Ancak, davranışlarını ve etkileşimlerini takip edebilmek ise hem teknik hem de kültürel bir bakış açısı ile henüz daha ilerleme aşamasında.  

Mikrobiyolojide mikroorganizmaların izolasyonu ve laboratuvarda ölçümlerinin yapılmasına yönelik çok büyük bir odaklanma var. Bu yolla bilim insanları oldukça çok bilgi edindiler, ancak ekolojide, “mikroorganizmalar doğada ne yapıyor bunu bilmek istiyoruz. Ve mikroorganizmalar söz konusu olduğunda, bu anlaşılması gerçekten çok zor bir şey” diyor Hungate. Günümüzde, mikrobiyal ekologlar “sadece kimin orada olduğunu değil ne iş yaptıklarını ve ne hızda yaptıklarını” da anlamak için çok çalışıyorlar.

Birçok enstitüden araştırmacıların yer aldığı geniş bir takım tarafından Kuzey Amerika’nın 15 noktasından, Porto Riko’daki tropik topraklardan Minesota’daki turba bataklığına kadar farklı noktalardan alınan verilerin analiz edildiği meta-analiz gerçekleştirildi. Tüm bu deneylerde araştırmacılar “stable isotope probing (kararlı izotop probing) (SIP)” olarak bilinen bir teknik ile avcı olduklarına inandıkları bakterilerin toprakta büyüme hızlarını takip ettiler. Topraklara özel bir izotop olan O-18 içeren bir çeşit “ağır” su serpiştirilerek, aktif olan, yani yeni DNA sentezleyen organizmalar, izlenebilir olan O-18 izotopunu DNA’larına alarak izlenebildiler. Bu DNA’lar daha sonrasında izole edildi ve analiz edildi. Bu izotopa ek olarak karbon gibi elementler de izlendi.

“Eğer bir avcıysanız, besin zincirinin en üstündeki bir aslansanız, bu özgün tür izotoplardan daha fazla biriktirirsiniz” diyor Pett-Ridge. Araştırmanın bulguları da bu durumun mikrobiyal besin zincirleri için de geçerli olduğunu gösterdi. Araştırmacılar, sadece bir diğerini “yiyen” bakterilerin (mikrobiyal dünyanın karnivorları), tüm çalışamalarda izotopça en zenginleşmiş bakteriler olduğunu gördüler. Diğer bir ifadeyle, bu bakteriler diğer bakterilerden daha yüksek bir hızda karbon alarak büyüdüler.

Yazarlar, avcı bakterilerin sınıflandırılmasında bazı sınırlandırmalar olduğunu söylemekte: mikrobiyologların bakteri yaşam tarzları hakkında öğrenmeleri gereken hala çok şey var.  Hungate ayrıca kararlı izotop probing deneylerinde yaptıkları gibi bir yağmur olayının simülasyonunun, toprak ve toprakta yaşayan organizmaların yaşantısını değiştirebileceğini, bu nedenle de farklı mevsimler ve meteorolojik olaylar altında daha fazla araştırma yapılması gerektiğini ekliyor.

Wisconsin-Madison Üniversitesi’nde toprak ekoloğu olan Thea Whitman, avcı yaşam tarzı olan bakterilerin diğerlerinden daha çok karbon alarak büyüme hızının yüksek oluşunun ilginç olduğunu ve avcı bakterilerin toprak besin zincirinde önemli rolleri olabileceği fikrini desteklediğini belirtmekte.

Son olarak, araştırmacılar, bu yaratıkların ne yapmaya çalıştığının anlaşılmasının bilim insanlarının bu mini-ekosistemler hakkında ve ekosistemlerdeki karbon döngüsü gibi element döngüleri hakkında daha sofistike bir anlayış geliştirmesine yardım edebileceğini belirtiyorlar. Karbonun bu sistemler içinde nasıl hareket ettiğinin daha iyi anlaşılması ile bilim insanları iklimin gelecekte nasıl değişeceğini daha kesin şekilde tahmin edebilirler.

Pett-Ridge, potansiyel olarak korkunç olan ilkim geleceğinin tahmin edilmesinde kullanılan modellere bu mikroorganizmaların da tanıtılmasına ve organizmalar arasındaki karbon taşınım mekanizmasının da dahil edilmesine ihtiyacımız olduğunu söylüyor ve ekliyor: “Ve söylemeliyim ki, şu an kesinlikle kimsenin modelinde yer almıyor.” ^[1]popsci.com^[2]Öne Çıkan Görsel: imgur.com