Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Hawaii’nin lav mağaralarında, lav tüplerinde ve jeotermal menfezlerde bilim insanlarının beklediğinden çok daha yüksek bakteri çeşitliliği olduğu ortaya çıktı. Bulgular, Frontiers in Microbiology dergisinde, 21 Temmuz 2022’de, raporlandı.

Bu araştırma, geçmişte Mars'ta ve eski Dünya'da yaşamın nasıl var olabileceğini gösteren bu mikrobiyal ekosistemlerdeki çeşitliliği ve etkileşimleri araştırıyor. Şaşırtıcı bir şekilde bulgular Chloroflexi olarak bilinen bir bakteri sınıfının genellikle "merkez" türler olduğunu, yani bunların diğer birçok türle bağlantılı olduklarını ve tipik olarak toplulukta önemli ekolojik roller oynadıklarını gösterdi. Birçok Chloroflexi türü hakkında çok fazla bilgimiz bulunmamakta. Bununla birlikte daha önce keşfedilmemiş türlerin yanı sıra bu türlerin bu aşırı ortamlarda oynadıkları role ilişkin kavrayışlar da ileride yapılacak araştırmalar ile ortaya çıkacağı düşünülüyor.

NASA Johnson Uzay Merkezi ve Manoa'daki Hawaii Üniversitesi'nden akademisyen ve araştırmanın ilk yazarı olan Dr. Rebecca D Prescott, “Bu çalışma, Chloroflexi filumu gibi daha eski bakteri soylarının önemli ekolojik ‘işlere’ veya rollere sahip olabileceği ihtimaline işaret ediyor. Chloroflexi, birçok farklı ortamda bulunan birçok farklı rolü olan son derece çeşitli bir bakteri grubudur, ama bunlar [üzerinde] iyi çalışılmamıştır. Bu nedenle bu topluluklarda ne yaptıklarını bilmiyoruz. Bazı bilim insanları bu tür gruplara "mikrobiyal karanlık madde" diyorlar. [Bunlar] Doğada görünmeyen veya incelenmemiş mikroorganizmalardır” açıklamasında bulundu.

Görülmemiş volkanik yaşam

Prescott ve meslektaşları, aktif jeotermal menfezler (fumaroller) ve ayrıca "daha genç" ve "daha yaşlı" lav tüpleri ve mağaraları da dâhil olmak üzere çeşitli yerlerden, sırasıyla bakteri topluluklarının zaman içinde nasıl değişebileceğine dair bir fikir edinmek için 400 yaşın altında ve 500 ila 800 yaşları arasında 70 örnek topladı. Numunelerde bulunan ribozomal RNA'yı sıralayarak her numunedeki bakteri sınıflarının çeşitliliğini ve bolluğunu belirleyebildiler. Birlikte meydana gelen bakteri ağları, bu mikroorganizmalar arasındaki olası etkileşimlere ilişkin ipuçları da sağladı.

Hawai'i Adası'ndaki Doğu Yarık Bölgesi boyunca uzanan buhar deliklerinde bir kaya çıkıntısının altında kalın mikrobiyaller sarkıtlar gibi asılıdır. Kaynak: Jimmy Testere

En zorlu koşulların, jeotermal sahaların, daha yerleşik ve yaşanabilir lav tüplerinden daha düşük çeşitliliğe sahip olması bekleniyordu. Çeşitlilik gerçekten de daha düşük bulunurken araştırmacılar, bu topluluklar içindeki etkileşimlerin daha yüksek çeşitliliğe sahip yerlere göre daha karmaşık olduğunu keşfettiklerinde epey şaşırdılar.

Prescott, “Bu durum, aşırı ortamların mikroorganizmaların birbirine daha bağımlı olduğu daha etkileşimli mikrobiyal topluluklar oluşturmaya yardımcı olup olmadığı sorusuna gündeme getiriyor. Eğer öyleyse bunu yapmaya yardımcı olan aşırı ortamlarda ne var?” dedi.

Chloroflexi ve Acidobacteria adlı başka bir sınıf hemen hemen tüm bölgelerde mevcut olduğundan, bu topluluklarda önemli roller oynayabilirler. Bununla birlikte bunlar en çok bulunan bakteriler değildi. Ayrıca farklı bölgelerden gelen bireysel topluluklar, mikrobiyal etkileşimlerin çeşitliliği ve karmaşıklığında büyük farklılıklar gösterdi. Sezgisel bir şekilde en çok bulunan gruplar Oksifotobakteriler ve Aktinobakteriler genellikle "merkez" türler değildi. Bu da rollerinin topluluğun genel yapısı için daha az önemli olabileceğini düşündürdü.

Cevaptan çok soru ortaya çıktı

Mevcut çalışma, bir genin kısmi dizilimine dayandığından mikrop türlerini veya topluluktaki “işlerini” doğru bir şekilde belirleyemez. Bu nedenle mevcut türlerin ortaya çıkarılmasına yardımcı olmak ve bu bakterilerin çevredeki rollerini daha iyi anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var.

Bakır mineralleri ve beyaz mikrobiyal koloniler ile bu çalışmadan Hawai mağara sisteminde bir sarkıt oluşumu. Bakır birçok organizma için zehirli olmasına rağmen bu oluşum bir mikrobiyal topluluğa ev sahipliği yapmaktadır. Kaynak: Kenneth Ingham

Prescott, "Genel olarak bu çalışma, mikropları tek başına (soyutlayarak) büyütmek yerine ortak kültürde çalışmanın ne kadar önemli olduğunu göstermeye yardımcı oluyor. Doğal dünyada mikroplar izole olarak büyümezler. Bunun yerine diğer mikroplardan gelen kimyasal sinyaller denizinde büyür, yaşar ve diğer birçok mikroorganizma ile etkileşime girerler. Bu daha sonra gen ifadelerini değiştirerek topluluktaki işlerinin ne olduğunu etkileyebilir” ifadelerini kullandı.

Mars'ta geçmiş ve hatta gelecekteki yaşamla ilgili kavrayışların ötesinde, volkanik ortamlardan gelen bakteriler, mikropların volkanik kayaları (bazalt) toprağa nasıl dönüştürdüğünün yanı sıra biyoremediasyon (biyolojik iyileştirme), biyoteknoloji ve sürdürülebilir kaynak yönetiminin anlaşılmasında da faydalı olabilir.

Makale: “Islands Within Islands: Bacterial Phylogenetic Structure and Consortia in Hawaiian Lava Caves and Fumaroles” by Rebecca D. Prescott, Tatyana Zamkovaya, Stuart P. Donachie, Diana E. Northup, Joseph J. Medley, Natalia Monsalve, Jimmy H. Saw, Alan W. Decho, Patrick S. G. Chain and Penelope J. Boston, 21 July 2022, Frontiers in Microbiology.
DOI: 10.3389/fmicb.2022.934708