Bakteri ve Mantarlar, Toprak İçerisinde Küresel Bir Savaş Halindeler!

Toprak, besin döngüsü ve karbon depolaması için gerekli olan yaşamla doludur. Toprak, mikroorganizma ve makroorganizmalarla dolu canlılar dünyasını içerir ve toprak bu organizmalara yaşam ortamı sağlar.

Bunun nasıl işlediğini daha iyi anlamak için, EMBL ve Tartu Üniversitesi (Estonya) liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, topraktaki bakteri ve mantarlarla ilgili ilk küresel çalışmayı gerçekleştirdi. Elde ettikleri sonuçlar, bakteri ve mantarların besin elde etmek için sürekli rekabet halinde olduklarını ve birbirlerine göre daha avantajlı olabilmek için bir antibiyotik direnci ürettiklerini gösteriyor. Bu çalışma, ayrıca iklim değişikliğinin toprak üzerindeki etkisini tahmin etmeye yardımcı olabilir ve tarımda doğal toprak bileşenlerini daha iyi kullanmamıza yardımcı olabilir.

Toprak mikrobiyotası üzerine yapılan araştırmalar, bilim insanlarının ellerini kirletmelerini gerektirir. Beş yıl boyunca, toprağın tarım gibi insan faaliyetlerinden etkilenmemesi için özenle seçilmiş, dünyanın dört bir yanındaki 1450 sahadan 58.000 toprak numunesi toplandı (tesis başına 40 alt numune). Baş yazarlar Mohamad Bahram (Tartu Üniversitesi) ve Falk Hildebrand (EMBL), büyük bir ekiple birlikte bu büyük projeyi kurdu, örnekler topladı ve 14,2 terabayt büyüklüğündeki veri setini analiz etti. Örneklenen 1450 sahadan 189'u, tüm kıtalarda tropikal ormanlardan tundraya kadar olan dünyanın en önemli biyomları, derinlemesine analiz için seçildi.

Küresel Mikrobiyal Savaş

Bu çalışmada bulunan milyonlarca genin yalnızca yüzdesel oranda yarısı, bağırsak ve okyanus mikrobiyomlarından elde edilen mevcut verilerle örtüşüyordu. EMBL grup lideri ve makalenin ilgili yazarı Peer Bork şöyle diyor:

Bilinmeyen genlerin miktarı çok fazla; ancak bizim yorumlayabildiğimiz ölçüde bu durum, topraktaki bakteri ve mantarlar arasındaki küresel bir savaşa işaret ediyor.

Genel olarak, topraktaki bakteri çeşitliliğinin sayısı nispeten toprakta daha fazla mantar varsa daha düşüktür. Ekip, ayrıca bakterilerdeki antibiyotik dirençli genlerin sayısı ile mantar miktarı, özellikle de Penicillium gibi antibiyotik üretimi potansiyeli olan bakterilerle arasında güçlü bir bağlantı olduğunu buldu. Falk Hildebrand bununla ilgili olarak şöyle diyor:

Bu model, mantarların bakterilerle olan savaşında antibiyotik ürettikleri ve yalnızca yeterli antibiyotik direnç genlerine sahip bakterilerin bu savaştan sağ çıkabileceği gerçeğiyle açıklanabilir.

Bölgesel Farklılıklar

Ekip ayrıca bakteri ve mantarların dağılımında bölgesel farklılıklar olduğunu buldu. Bakteriler, ılıman iklime sahip ılıman bölgelerde en yüksek genetik çeşitliliğe sahip olan her yerdedir. Sıcaklık gibi çevresel faktörler, göreceli bolluklarında en belirleyicidir: Genellikle sıcak ve ıslak yerleri tercih ederler.

Mantarlar genellikle tundra gibi daha soğuk ve kuru iklimlerde daha yaygındır. Ayrıca kıtalar arasındaki nüfus farklılıklarından dolayı coğrafik bölgelerde daha kısıtlı (az sayıda) olma eğilimindedirler. Bu, bakteri ve mantarların besin döngüsüne olan göreceli katkılarının dünya çapında farklı olduğu ve küresel iklim değişikliğinin bileşimlerini ve farklı işlevlerini etkileyebileceğini göstermektedir.

İnsan Faaliyetinin Etkileri

Bozulmamış toprak alanlarından elden edilen verileri, tarım analizleri veya bahçe çimleri gibi insanlardan etkilenen konumlardan gelen verilerle karşılaştırırken bakteri, mantar ve antibiyotikler arasındaki oranlar tamamen farklı durumdaydı. Bilim insanlarına göre, doğal dengedeki bu değişim muhtemelen Dünya tarihinin büyük bir kısmında gelişti ve insan faaliyetlerinin de toprak mikrobiyomu üzerindeki etkisini şu ana kadar bilinmeyen sonuçlarla birlikte bize gösteriyor.

Bununla birlikte, toprakta yaşayan mantarlar ve bakteriler arasındaki etkileşimlerinin daha iyi anlaşılması, yararlı olan mikroorganizmalara doğal çevrelerinde hayatta kalma şansı verebileceğinden, tarımda toprak gübresinin kullanımını da azaltmaya yardımcı olabilir.