Bilinen En Küçük Hücresel Yaşam Formu: Mikoplazma

Virüsler daha küçük diyebilirsiniz; ancak onlar zorunlu hücre içi parazitlerdir. Tek başlarına yaşayamazlar. Bu başlığın verilmesinin nedeni budur. Kendilerine bir konak bulmaları lazım. Mikoplazmalar ise zorunlu hücre içi paraziti değildir. Hücre duvarı bulunmayan bir bakteri cinsidir. Spiroplazmalar ile birlikte bakteriler ve virüsler arasındaki mollicutes adlı taksonomik sınıfta bulunurlar.

Günümüzde bilindiği kadarıyla Dünya üzerinde yaşayan en küçük hücresel canlı formu, Mycoplasma gallicepticum tür adıyla bilinen Mikoplazma bakterisidir. Kendisi sadece 525 gen ve 580.070 baz çifti bulundurur. Yani aynı zamanda kendi kendine çoğalabilen en ufak genoma sahip canlı ünvanına da sahiptir. "Miko" Antik Yunancada "mantar" anlamına; "plasma" ise "oluşmak" anlamına gelir. Yani Mycoplasma, "mantarsı oluşum" ya da "mantardan olan şey" anlamını taşır. Bu ismin verilmesinin nedeni, 1889 yılında Albert Bernhard Frank'in bu türleri incelerken mantar gibi patojenik etki yaptığından bunun bir mantar olduğunu düşünmesidir. Sonradan cinsin adı hem hücresel olan, hem de olmayan bir yaşam döngüsüne sahip filamentli mikroorganizmalar için kullanılmıştır. 

Designua

Genel olarak bakteriler 0,5-5,0 mikrometre (µm, 1 metrenin milyonda biri) arasında uzunluğa sahiptir. Bunu anlamak için şu örnekleri verebiliriz: Ufak bir karınca 1 milimetre kadardır. Bu, 1000 mikrometreye denk gelir. İnsanın ortalama kalınlıktaki bir saçı 80-100 mikrometre arasıdır. Mikoplazmalar ise bunlardan çok daha ufaktır. Klasik bir bakteriden bile çok ufaktırlar ve 0.1-0,3 µm civarında boya sahiptirler. Bu yüzden "ultramikrobakteri" olarak da anılırlar. Öyle ki, en küçük hücre içi parazitler olan virüsler 0.02-0.25 mikrometre arasında değişirler. Yani bazı mikoplazmalar, bazı virüslerden bile küçüktür! 

Patoloji ve İnsanlar İçin Önemi

Mikoplazmalar doğada yaygın olarak bulunan saprotrofik (çürükçül) ve parazitik bakterilerdir. Oksijensiz ortamda hayatta kalabilirler. Hücre yapısına sahip olduklarından DNA ve RNA'yı birlikte içerirler. 150 türden 15'i insanlardan izole edilmiştir ve birçok tür insanlarda çeşitli hastalıklara neden olabilir. Son çalışmalar bazı türlerin gerçekten hastalık etkeni mi olduğunu araştırmaktadır. Başlıca 3 türün insan sağlığı anlamındaki önemi gösterilmiştir. Bunlar Mycoplasma pneumoniae, Mycoplasma hominis ve Ureaplasma urealyticum’dur. Geriye kalan 12 tür de hastalık yapabilir; ancak genelde fırsatçı veya subklinik hastalıklara neden olurlar. Bu yüzden bazıları gerçekten hastalık etkeni mi araştırılmaktadır. Mikoplazma enfeksiyonundaki en önemli virülans faktörü P1 isimli yüzey antijenidir. Bu antijen sayesinde epitel hücrelerine tutunabilirler. Eritrositler (alyuvar) de P1 reseptörü sentezlendiğinden, mikoplazma enfeksiyonu sonucu aglütine olan (kümeleşen) eritrositler görülebiliyor.

M. pneumoniae insanlarda zatürreye neden olurken diğer ikisi sıklıkla üreme sistemini ilgilendiren patolojilere neden olurlar ve bu nedenle "genital mikoplazmalar" olarak adlandırılırlar. Ağırlıklı olarak pelvik inflamatuar hastalık (PID) sebebi oldukları tespit edilmiştir. Ek olarak HIV yayılımı da sağlayabiliyorlar. Ayrıca M. pneumoniae gibi bazı türlerinin tek konağı insanlardır. Diğer yandan M. salivarium ve M. orale türleri, oral (ağız) ve farinks (yutak) florasında kommensal yaşayan mikroorganizmalardır. Yani bu türler için insan dokusu yarar sağlarken, konak canlı olan insan bundan etkilenmez. Fakat o kadar masum değiller. Çünkü gebelik, AIDS veya kemoterapi gibi herhangi bir immünsüpresyon (bağışıklık baskılanması) sonucu enfeksiyon etkeni olabildikleri yayımlanmıştır. Aslında bu sadece mikoplazmalar için değil, bizimle yaşayan neredeyse bütün mikroorganizma türleri için geçerli.

The McGraw Hill Companies

Ancak bu canlıları özel kılan, küçük olmaları dışında aynı zamanda hücre duvarlarının bulunmamasıdır. Normalde "gram-negatif" ve "gram-pozitif" olarak isimlendirilen ve belli bir boyama yöntemine göre hücre duvarı özelliklerinin tespit edilebildiği bakterilerde peptidoglikan yapıda iki çeşit hücre duvarı vardır. Ancak mikoplazmalarda bu murein yapı bulunmaz. Bu yüzden hücre duvarında murein (peptidoglikan) sentezini inhibe eden beta-laktam antibiyotiklere karşı dirençlidirler. Ayrıca küçüklükleri onlara esneklik de kazandırmaktadır. Bu sayede kolaylıkla bakteri filtrelerinden geçebilirler. Dış görünüşleri (morfolojileri) çok çeşitlidir. Hücre duvarı bulundurmadıkları için fiziksel baskı altında çeşitli şekillere girebilirler. En sık küresel (kokoid) yapıda bulunurlar. Bazı bakterilerden farklı olarak yüzeylerinde kirpik, fimbria, pilus ve kapsül yoktur. Ayrıca unutmamak gerekir ki bakteriler de konuşur ve iletişim kurar. Bunu quorum sensing denilen bir yöntemle gerçekleştirirler. Konu hakkındakı ayrıntılı yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.

Mikoplazmaların cansız ortamda (in vitro) üretilmeleri çok zordur. Yüksek osmotik basınçlı besi yerlerinde üretilebilirler. Virüsler ise sadece canlı ortamda (in vivo) üretilebilir. Virüsler konak hücreye girip, metabolik ortamından yararlanmak zorundadırlar. Diğer yandan mikoplazma türleri silli ve silsiz epitel hücrelerine tutunabilirler. Bu yüzden insanlarda solunum yolları ve genital sistemde hastalık yapıcı (patojenik) etki yaratabilirler. Diğer hayvan türlerinde ise eklemlere yerleşirler. Ayrıca insanlarda ağız ve genital sistemde kommensal (bir canlı yarar sağlarken, diğerinin bu ortaklıktan etkilenmemesi) olarak da yaşayabilirler. Genelde oksijenli (aerobik) solunum yaparlar. Katı kültür ortamı (besi yeri) olan Agar besi yerinde sahanda yumurta veya kızarmış yumurta diye bilinen "fried egg" görüntüsünde koloni oluştururlar.

Openi

Evrim ve Mutasyon

Bildiğiniz gibi erken dünya dönemlerinde atmosferde çok az ve hiç arasında oksijen vardı. Bu yüzden ilk canlı yapılar oksijensiz (anaerobik) solunum yapıyor olmaları lazımdı (örneğin glikoliz yoluyla enerji/ATP üretimi). Daha sonra ise endosimbiyoz ile ökaryotik canlıların evrimleştiğini biliyoruz. Endosimbiyoz hakkındakı yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.

Mikoplazmaların ise anaerobik (oksijensiz ortamda yaşayan) bakterilerin DNA'sında meydana gelen silinme tipi (delesyon) mutasyonlar sonucu farklılaşarak evrimleştiği düşünülen bakterilerdir. Mutasyon nedeniyle genomdan silinen parça, hücre bölünmesine katılamaz. Çünkü sentromerleri yoktur. Sitoplazma içerisinde kalan kromozom parçası lizozomik enzimlerin etkisiyle atomik seviyeye kadar parçalanır.

Wikipedia

Sonuçta mikoplazmalar, muhtemelen hücre duvarını kaybetmiş (L-form) bir gram-pozitif bakteri türünden köken aldı. Hücre duvarı kısmen (sferoplast) ya da tamamen (protoplast) uzaklaştırılmış bakteri hücresine L- fazı ya da L-formu denir. Mikoplazmalarda ise L-formundaki bakteriden farklı olarak hücre duvarı tekrar oluşmaz. Bu yüzden hücre duvarını kaybetmiş atasal bakterilerin füzyon sonucu genomlarında rekombinasyon ile avantaj sağlayarak, seçilim baskısı sonucu evrimleşmesi mümkün.

Bir mutasyon, bulunduğu popülasyona göre zararlı veya yararlı etki gösterir. Milyonlarca yıl boyunca nesil atlayan bir popülasyonda biriken mutasyon sayısı da o kadar fazla olacaktır. Bu yüzden silinme tipi mutasyon gibi diğer mutasyonlara nazaran daha az rastlanan mutasyonların yeni bir tür oluşturmasına o kadar da şaşırmamak gerekir.