Tokyo Üniversitesi araştırmacıları, deniz domuzunun derisinin altında yaşayan sıra dışı bir bakteri keşfetti

DNA analizi, yalnızca 649.000 bazdan oluşan, küçültülmüş bir genomu ortaya çıkardı. Beklenmedik bir şekilde, bunun dörtte birinden fazlası, muhtemelen konak dokularla etkileşim veya bakteriyel kümelenme (gruplar halinde toplanma) için 5.000 amino asidi aşan “dev” proteinler de dahil olmak üzere, yüzeyle ilişkili protein gruplarının oluşturulmasına ayrılmıştı. Bu çalışma, konaklarıyla yakın bir şekilde yaşayan simbiyotik bakterilerde hangi işlevlerin kaldığına dair ipuçları sunmaktadır.

Deniz ineklerini, deniz aslanlarını ve deniz atlarını duymuş olabilirsiniz, peki ya küçük deniz domuzunu hiç duydunuz mu? Bu küçük, jelimsi yaratık okyanusun derinliklerinde yaşar ve bir tür deniz hıyarıdır. Birçok tüp şeklindeki ayağıyla okyanus tabanında yavaşça ilerler ve dokunaçlı ağzıyla ölü maddeleri toplar. Küçük olabilir, ancak okyanus ekosisteminde etkilidir. Sadece organik madde ve besinleri geri dönüştürmekle kalmaz, aynı zamanda savunmasız görünümüne rağmen, yumuşak vücudu genç kral yengeçlerine yırtıcılardan korunma sağlar.

Ancak, bu ilginç görünümlü yaratıklar hakkında bilmediğimiz çok şey var. Ne kadar yaşıyorlar? Neden başlarında anten benzeri, dalgalanan çıkıntılar var? Ve derilerinin altında yaşayan simbiyotik bakterilerle ilişkileri nedir? Diğer ekinodermler (deniz hıyarları ve deniz yıldızları dahil olmak üzere deniz omurgasızları) gibi, deniz domuzlarının da vücutlarını saran katmanlarda deri altı bakterileri bulunur. Bu simbiyozun anlaşılması, hem evrimsel bir bakış açısından hem de derin denizlerin bazı bölgelerinde deniz hıyarlarının büyük dipte yaşayan hayvanların biyokütlesinin %90’ından fazlasını oluşturması nedeniyle araştırmacılar ve deniz biyologları için büyük önem taşımaktadır.

“Bu vücut duvarında yaşayan bakteriler hakkındaki taksonomik ve genomik bilgiler azdır ve derin deniz türleri üzerine yapılan çok az çalışma bu bilgiyi bakterinin konak dokularındaki konumuyla ilişkilendirmiştir,” diyor Sınır Bilimleri Yüksekokulu’nda doktora öğrencisi ve tam da bunu araştıran yeni bir makalenin baş yazarlarından Yu Yoshida.

Japonya’da, Tokyo Üniversitesi’nden araştırmacıların da yer aldığı çok kurumlu bir ekip, derin deniz keşif gezileri sırasında toplanan sekiz deniz domuzunun çeşitli dokularından DNA çıkardı. Bu bilgiyi kullanarak, ekip vücudun farklı bölgelerinde hangi bakteri türünün bolca bulunduğunu belirleyebildi ve baskın türlerin genomlarını yeniden oluşturdu. Daha sonra, bu bakterilerin konakçı dokusunda nerede bulunduğunu belirlemek için floresan görüntüleme kullandılar.

Yoshida, “Üç deniz domuzu türünden alınan vücut duvarı örneklerinde, tek bir bakterinin bakteriyel 16S rRNA gen dizilerinin (bakterileri tanımlamak için kullanılan genetik bir belirteç) %70’inden fazlasını oluşturduğunu, yani vücut duvarına gerçekten hakim olduğunu bulduk,” diye açıkladı.

Candidatus Abyssoplasma scotoplanesicola bakterisi , deniz omurgasızlarıyla ilişkili simbiyotik bakteriler soyuna ait olmasına rağmen, bilinen diğer türlerden önemli ölçüde farklıdır. Bu durum, araştırmacıların bunun beklenmedik bazı özelliklere sahip yeni bir cins ve tür olduğunu öne sürmelerine yol açmıştır.

“Tam genom çok küçüktü, sadece 649.000 baz uzunluğundaydı. Karşılaştırma yapmak gerekirse, E. coli genomu yaklaşık yedi kat daha büyük. Ancak, bileşimi bizi daha çok şaşırttı. Bakterilerde yaygın olarak bulunan (besinleri parçalayarak enerji üreten) bazı enerji üreten yolların genleri tespit edilmedi,” diye açıkladı Yoshida. “Bu arada, yüzeyle ilişkili protein gruplarını (yani, hücre yüzeylerinde belirli proteinleri oluşturmak için şablonlar içeren DNA) kodlayan genler, tüm genomun %27,6’sını oluşturuyordu. Bu, 5.000’den fazla amino asit içeren proteinlerin genlerini de içeriyordu. Bakteriyel proteinlerin ortalama uzunluğu yaklaşık 300 amino asit olduğundan, 5.000 amino asit olağanüstü uzundur. Bu bize, konaklarıyla yakın ilişki içinde yaşayan bakterilerde hangi işlevlerin korunduğuna dair önemli ipuçları sunuyor.”

Amino asitler hem konakçı hem de simbiyotik bakteriler için temel besin maddeleridir. Bu çalışmaya göre, Candidatus Abyssoplasma scotoplanesicola’nın, hayatta kalmak için ihtiyaç duyduğu ve kendi çok küçülmüş genomunun sağlayamadığı amino asitler, nükleik asit öncüleri, lipitler ve mineral besinleri elde etmek için büyük ölçüde konakçısının dokularına bağımlı olduğu düşünülmektedir. Ancak, deniz domuzlarının bu ilişkiden ne kazandığı şu anda bilinmemektedir. Bakterinin konakçısını patojenlerden korumada rol oynayabileceği düşünülmektedir, ancak bu henüz doğrulanmamıştır.

Yoshida, “Bu bakterinin vücut duvarında nasıl bu kadar baskın hale gelebildiğini, dev yüzey proteinlerinin işlevlerini, diğer bakterilerden gelen rekabeti ve elbette konakçı üzerindeki etkilerini gerçekten anlamak istiyoruz” dedi. “Daha geniş anlamda, daha fazla araştırma, bakterilerin konakçıları nasıl kolonize ettiğine ve konakçıya bağımlı bir yaşam tarzını nasıl benimsediğine dair temel bilgiler sağlayabilir.”

Kaynak: https://ecomagazine.com/news/research/university-of-tokyo-researchers-discover-unusual-bacterium-living-beneath-sea-pig-skin/