Oksijen yerine nitrat kullanabilen simbiyotik bir ortak: Araştırmacılar, İsviçre’deki Zug Gölü’ndeki kirpikli hayvanlarda, misafirlerine şaşırtıcı şekillerde enerji sağlayan bakteriler buldular. Endosymbiyontlar, konakçılarının mitokondrilerinin işlevini tamamlar ve doğrudan bir enerji transferi vardır. Bilim adamları, bunun daha önce bilinmeyen bir simbiyotik topluluklar biçimi olduğunu söylüyorlar.
Verme ve alma yoluyla kazan-kazan toplulukları: Evrim sırasında, farklı canlılar arasında birçok simbiyotik değişim biçimi ortaya çıkmıştır. “Samimi” versiyon, sözde endosimbiyozdur. Bunlar, bir ev sahibi ile içinde yaşayan ortaklar arasındaki topluluklardır – genellikle özel bakteri veya algler. Endosymbionts partnerleri için farklı görevler yapabilirler: Örneğin yemeğini hazırlarlar veya ona temel maddeleri sağlarlar. İyi bilinen bir örnek, mercan poliplerinde yaşayan ve onlara fotosentezden karbonhidrat sağlayan tek hücreli alglerdir. Buna karşılık, ev sahibi küçük ortaklarına uygun yaşam koşulları sunar – bazı durumlarda endosymbionts artık bağımsız olarak yaşayamaz. En güncel bilim haberleri Dırdırcı.net’te!
Zug Gölü’nde harika bir ekip yaşıyor
Bir endosimbiyozun daha önce bilinmeyen versiyonu, Max Planck Deniz Mikrobiyolojisi Enstitüsü’nden Jon Graf’ın araştırmacıları tarafından tesadüfen keşfedildi: Genetik yöntemler kullanarak, aslında Zug Gölü’nün derinliklerindeki oksijensiz su katmanlarında metan bakterileri aradılar. Ancak metan yiyenlerin izleri yerine, nitrat solunumu için tüm metabolik yolu kodlayan bir gen dizisiyle karşılaştılar. Graf, “Çok şaşırdık ve önce olası açıklamalar aradık” diyor. Sonunda teori, tanımlanan genomun küçük boyutu nedeniyle bilinmeyen bir ortakyaşama ait olması gerektiği yönünde kaldı. Araştırmacılar, Zug Gölü’nün derin sularında özellikle simbiont ve konak aradılar. Sonunda, genetik belirteçler kullanarak bir kirpik hayvanında yaşayan bir bakteri tespit ettiler. Bu konakçılar tek hücreli organizmalardır, ancak daha gelişmiş organizmalara (ökaryotlar) aittirler.
Araştırmacıların açıkladığı gibi, daha önce siliatlar gibi ökaryotların da oksijensiz ortamlarda fermantasyon yoluyla enerjilerini elde ettikleri varsayılmıştı. Bununla birlikte, fermantasyon enerjik olarak elverişsizdir: mikroorganizmalar, bu metabolik yoldan nispeten az enerji çekerler ve bu nedenle genellikle halsizdir ve yavaş büyürler. “Görünüşe göre kirpik hayvanımız buna bir çözüm buldu” diyor Graf. “Nitratı soluma kabiliyetine sahip bir bakteriyi ele geçirmiş ve onu organizmasına entegre etmiştir.” Meslektaşı Jana Milucka şöyle devam ediyor: “Böyle bir topluluk tamamen yeni. Bu endosymbiont ve konağı, beslenmeye değil doğrudan enerji transferine dayanan bir simbiyozun önceden bilinmeyen bir örneğini temsil ediyor. Araştırmalar, bakterilerin siliat hayvanlara karbonhidratlar sağlamadığını, bunun yerine doğrudan enerji taşıyıcı ATP’yi sağladığını gösteriyor.
Ortakyaşam bir organel gibi davranır
Genellikle bu, ökaryotların hücre enerji santrallerinin (mitokondri) işlevidir. Graf, “Keşfimiz şimdi tek hücreli ökaryotların mitokondrilerinin işlevlerini tamamlamak veya değiştirmek için enerji sağlayan endosimmbiyonlar içerme olasılığını gösteriyor” diyor. “Candidatus Azoamicus ciliaticola ‘adını verdiğimiz endosymbiont, nitrojen bileşiği nitratı soluyabilir ve onu enerji üretimi için kullanabilir.” “Azoamicus” terimi de bunu benzer şekilde tanımlar: “Nitrojene dayalı arkadaşlık”.
Keşfin ilginç bir yönü, ökaryotların evrimi ile bağlantılı olarak sözde endosimbiyotik teoriye yapılan göndermelerdir. Çünkü mitokondrinin gelişiminin bir endosimbiyoza geri döndüğü varsayılmaktadır. Buna göre, ilkel bir mikrop, bir milyar yıldan daha uzun bir süre önce bir bakteriyi yutmuş ve bu, geniş kapsamlı sonuçları olan bir simbiyozla sonuçlanmıştır: Ökaryotik hücrelerin kökeniydi. Evrim sürecinde, endosimbiyotik teoriye göre, sindirilen bakteri hücreye gittikçe daha fazla entegre oldu ve sadece konakçı için yararlı olan özellikler kalana kadar kendi genomunu azalttı. Sonuç olarak, bu bakteriler sonunda organellere dönüştü. Bugüne kadar, mitokondri hala kendi küçük genomuna ve zarına sahip. Milucka, “Ortakyaşamımızın mitokondri ile aynı yolu izleyip sonunda bir organel haline gelmesi pek olası değil” diyor.
Bilim adamları şimdi topun üzerinde kalmak istiyor çünkü keşifleri daha heyecan verici soruları gündeme getirdi. Muhtemelen, benzer türden daha önce keşfedilmemiş birçok ortakyaşam vardır – ve hatta belki de endosymbiont’un çoktan bir organel sınırını aşmış olduğu ortakyaşamlar bile vardır. Araştırmacılar ayrıca simbiyozun kökenini de araştırmak istiyorlar. Çünkü genetik kanıtlara göre 200 ila 300 milyon yıl önce oluşmuştur. Dolayısıyla, yalnızca yaklaşık 10.000 yıldır var olan dağ gölünde pek gelişmemiş olabilir. Ekip şimdi bu ve diğer bulmacaların peşinde.
Kaynak: Max Planck Deniz Mikrobiyolojisi Enstitüsü