Biyoloji Deneylerinin Gözbebeği E. coli Bakterilerinin Soyu Tek Bir Bakteriye Kadar Takip Edilebiliyor!

Biyolojiyle azıcık ucundan bile haşır neşir olanların en nihayetinde duymak zorunda olduğu canlılardan biri, ufak bakteriler olan E. coli bakterileridir. Bağırsaklarımızda yaşayan bakterilerin %0.1'ini oluşturan, gram-negatif, fakültatif anaerobik, çubuk biçimli bir bakteri olan E. coli, aynı zamanda biyolojinin neredeyse tüm sahalarında son 60 yıldır yaygın olarak kullanılan, en meşhur türlerden birisidir. Genellikle laboratuvarlar bu bakterileri biyolojik ürün satıcılarından alırlar ve deneylerinde kullanırlar. Çoğu zaman deneylerin güvenilirliği için son derece spesifik ve sıkı bir şekilde kontrol edilen deney soy hatları (suşları) kullanılır.

Peki 60 küsür sene öncesindeki ilk deneyden bu yana E. coli bakterileri hiç evrim geçirmişler midir?

Cevap, evettir. Hem de son derece ilginç bir hikayeye de sahip olan bir evrimsel süreçten geçmektedirler. Bu evrimsel süreci ve ilginç hikayesini açığa çıkaran ise, uzun dönem evrim deneyleri konusunda dünyanın en meşhur isimlerinden olan Richard Lenski'dir.

30 yıla yakın bir süredir durmaksızın laboratuvar koşullarında evrim deneyleri yürüten ve gözlerimizin önünde canlıların evrimleşebileceğini tekrar tekrar ispatlamayı başaran Lenski, ekip arkadaşlarıyla birlikte kendi E. coli deneylerinde kullandığı bütün soy hatlarını incelediği yan bir akademik çalışma yürütmüştür. Özellikle laboratuvarında kullanılan REL606 soy hattını ve bu soy hattından olan tüm E. coli bakterilerini incelemeye almıştır. Genellikle bu bakterilerin genomları, ayırt edilebilmeleri için özel işaretleyici nükleotitlerle işaretlenir. Böylece Lenski (veya herhangi bir diğer bilim insanı), elindeki bakterilerin hangi soy hattından olduğunu kolaylıkla ayırt edebilir. Hele ki günümüzdeki modern araştırmalarda olduğu gibi titiz bir şekilde araştırma notları tutuluyorsa, geçmişi eşelemek çok daha kolay olmaktadır.

Lenski ve arkadaşları, ellerindeki bütün araştırma notlarını ve son birkaç on yılda yayınlanmış olan bütün makaleleri didik didik ederek E. coli soy hattını geriye doğru takip etmeyi başarmıştır. Araştırmalarının sonucunda, Dünya çapında kullanılan bütün REL606 tipi E. coli bakterilerinin, 2 ayrı zamanda izole edilen 2 tanecik hücreye kadar takip edilebileceklerini göstermişlerdir. Yani laboratuvarda kullanılan bütün REL606 tipi E. coli bakterilerinin ortak atasına... Bir düşünün! Sözünü ettiğimiz, mikroskobik canlılardır. Bunlar, Dünya'nın dört bir yanındaki laboratuvarlarda, trilyonlarla bile ifade etmekte güçlük çekeceğimiz sayılarda üretilmekte ve kullanılmaktadır. Ancak bu sayısız bakterilerin atasal tarihi, sadece 2 adet bakteriye (evet, sadece 2 bakteriye!) kadar takip edilebilmektedir!

Bu iki bakteriden birincisi, E. coli K-12 olarak bilinen bir bakteridir. Diğeri ise Lenski'nin de laboratuvarında kullandığı "B grubu" olarak adlandırılan bir bakteridir. Bu bakteriler öylesine spesifiktir ki, nereden geldikleri, nasıl üretildikleri, kime ait oldukları bile öğrenilebilmektedir! Örneğin K-12, 1922 yılında Kaliforniya'nın Palo Alto kentinde difteri hastası bir bireyin dışkısına bir miktar pamuğun sürülmesi ve agara eklenmesi sonucu elde edilen bir bakteridir. Bu bakteriden üretilen soy, 2000'li yıllara kadar laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmıştır. Tek bir bakterinin soyu, dünyanın her bir tarafındaki laboratuvarlara ulaşmayı ve buralarda çoğalmayı başarmıştır. Binlerce laboratuvardaki yüz binlerce akademik araştırmada kullanılan trilyonlarca bakterinin atası, evrimsel olarak geriye doğru takip edebileceğimiz tek bir bakteridir!

B grubu bakterilerin atası ise Fransa'daki Pasteur Enstitüsü'nde elde edilen bakteriye kadar takip edilebilmektedir. Bu tek bakteri grubu, d'Herelle isimli bir bilim insanının tek bir hücreden ürettiği klonal popülasyonun bireyleridir. Bugün bu tek bir bakteriden evrimleşmiş olan binlerce alt E. coli türü bulunmaktadır. Örneğin Lenski'nin kullandığı REL606 suşu, B grubundan olan atasal bakterinin torun gruplarından birisidir.

Bu iki bakteri araştırmalar için öylesine temeldir ki, Dünya'nın en büyük genetik veritabanlarından birisi olan NCBI bu bakterileri "standart E. coli" olarak tanımlamaktadır. Zira günümüze gelene kadar laboratuvardan laboratuvara, deneyden deneye evrimleşen bakterilerin genomu, atalarınkinden bir miktar farklıdır.

Günümüzde evrimin çok kısa sürede bile çok kapsamlı değişimler yaratabildiğini biliyoruz. Ancak hiç beklemediğimiz yerlerde bile evrimsel biyolojinin izlerini ve etkilerini görmek, gerçekten heyecan verici...