Taksonomi - 4: Arkeler

Geçen yazımızda sizlere Bakteriler ve Arkeler olarak iki devasa Alan'a ayrılan Prokaryotlar'dan Bakteriler kısmını aktardık. Şimdi ise, Arkelerin büyüleyici yaşantılarına bakmak istiyoruz.

Burada bir hatırlatma yapmak istiyoruz: Bakteriler'de de dediğimiz gibi, Arkeler ve Bakteriler'in oldukça benzer pek çok özelliği vardır; pek çok özelliği de ortak olarak paylaşırlar. Bu sebeple, Bakteriler için yazdığımız açıklamaların büyük bir kısmı ile orada yapılan tanımlamalar burada da geçerli olacaktır. Ve burada yapacağımız açıklamaların da bir kısmı, Bakteriler için geçerli olacaktır. Bu, ortak bir ata olmasından ve benzer ortamlarda yaşamalarından ötürü gayet doğaldır. Ancak Arkeler, büyüleyici bir işi daha başarırlar: Ekstrem, çok ekstrem durumlarda, başka hiçbir canlının bütünlüğünü koruyamayacağı ortamlarda hayatta kalmayı başarabilirler. Şimdi bunları tanımaya çalışalım:

Arkelerin hücre yapısı da, Bakterilerinkine oldukça benzer. Ancak elbette ki bu iki Alan'ı ayırabilmenin bazı önemli yolları vardır. Örneğin Arkelerin hücre duvarında peptidoglikan bulunmaz. Bunun yerine yine bol proteinden oluşan sahte-peptidoglikan (İng: "pseudopeptidoglycan" veya pseudomurein) bulunur. Bu, Arkeleri ayırt edebilmenin en kolay yollarından biridir.

Arkeler de Bakteriler'de açıkladığımız sayısız yöntem ile yer değiştirebilirler, iletişim kurabilirler ve eşeysiz (aseksüel) biçimde ürerler. Ayrıca Bakteriler gibi çok çeşitli besin üretme yolları bulunmaktadır.

Gördüğünüz gibi Arkeler, Bakteriler ile pek çok özellik paylaşırlar. Bu sebeple de uzun yıllar Arkeler de birer Bakteri olarak ele alınmıştır. Ne var ki, Genetik biliminin gelişmesi ve Biyokimya alanındaki araştırmalar sonucunda Arkelerin tamamen farklı bir evrimsel süreçten geçtikleri ortaya çıkarılmıştır.

Arkeler ile Bakteriler Arasındaki Farklar

Bu, oldukça önemli bir konudur; çünkü aralarındaki benzerliklerin aksine, pek çok farklılık saymak da mümkündür. Bunları sıralayacak olursak:

1. Bakterilerde peptidoglikan, Arkelerde sahte-peptidoglikan bulunur.
2. Arkelerdeki metabolik süreçler (metabolic pathways) Bakteriler'den çok Ökaryotlar'a benzemektedir. Özellikle RNA'nın yazılması (transcription) ve okunması (translation) süreçleri Ökaryotlara oldukça benzer. Bu da, Evrimsel süreçte Arkelerin Ökaryotlar ile daha yakın akraba olduklarını gösterir.
3. Bakterilerin hücre zarında ester bağları bulunurken, Arkelerin hücre zarında eter bağları bulunmaktadır.
4. Bakteriler sporla da üreyebilirken, Arkeler'de sporla üreme görülmez.
5. Arkeler, hücre yapılarından dolayı kanamycin, chloramphenicol, rifampicin ve anisomycin gibi antibiyotiklere Bakterilerin verdiğinden farklı kimyasallarla tepki verirler. Ayrıca Arkeler Diptheria isimli toksine karşı hassasken, bakteriler değildir.
6. DNA kopyalanmasını başlatan kimyasal olan başlatıcı (promoter) yapısı Arkeler ve Bakteriler'de farklıdır.
7. Başka hiçbir Alan'daki canlı yapamazken, Arkeler'e ait bazı türler metan oluşturabilirler ve buna metanogenez denir.
8. Bazı Arkeler fotosentetiktir; ancak bunu kesinlikle klorofil bulunmadan yaparlar. Bakterilerdeki fotosentez ise kesinlikle klorofil ile yapılmaktadır.
9. Bakteriler, genel olarak "normal" ortamlarda bulunurken, Arkeler genellikle ekstrem koşullar ile birlikte normal koşullarda da bulunabilmektedirler.

Bu son noktayı biraz açacak olursak, Arkelerin yaşam ortamlarına göre oldukça çeşitli olabilecekleri bulunmuştur:

Arkeler biyokütlenin 5'te 1'ini oluştururlar ve çok farklı ortamlarda bulunabilirler. 1960'larda ilk olarak keşfedildiklerinde, son derece ekstrem koşullarda yaşadıkları için ekstrem ortam sevici (extremophile) olarak isimlendirilmişlerdir. Ancak günümüzde, çok daha farklı ve normal koşullarda da yaşadıkları bilinmektedir.

Gerçekten de Arkeler, 100 derecenin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda, -30 derecenin altındaki çok soğuk ortamlarda, aşırı tuzlu, asitli ve alkalinli bölgelerde rahatlıkla yaşayabilmektedirler. Ancak bir takım diğer Arkeler, toprakta, kanalizasyon kanallarında ve okyanuslarda da yaşamaktadır.

Ekstrem koşullarda yaşayan Arkeleri dört ana gruba ayırmaktayız:

Tuz Seviciler (Halofiller, Halophiles): Bunlar, Amerika'nın Utah eyaletinde bulunan Büyük Tuz Gölü'nde, Kaliforniya'nın Owens Gölü'nde, Ürdün ve İsrail arasındaki Ölü Deniz'de yaşayabilmektedirler. Bunların hepsi çok yüksek tuz oranına sahip (%36 ve üzeri tuzluluk) bölgelerdir ve bu yüksek ozmotik koşullarda başka türlerin yaşaması neredeyse imkansızdır. Ancak Arkeler, bu koşullarda rahatlıkla yaşamaktadırlar.  Halococcus cinsi ve Chromohalobacter beijerinckii türü halofillere örnek olarak gösterilebilir.

Sıcak Seviciler (Termofiller, Thermophiles): Bu tip türler genel olarak 45 derece ve üzerindeki sıcaklıklarda yaşamaktadırlar. Çoğu canlının enzimleri 40 derecenin üzerinde çalışmalarını yavaşlatmaktadırlar; ancak Arkeler bu yüksek sıcaklıklara adapte olabilmişlerdir. Methanopyrus kandleri isimli bir tür 122 derece sıcaklıkta yaşamaktadır.

Alkali Seviciler (Alkalifiller, Alkaliphiles): Bu türler, genel olarak 9 ile 11 arasındaki pH değerlerinde yaşarlar. Bu tip alkali ağırlıklı ortamlara kuru göllerde (playa lakes) ve karbonatça zengin topraklarda rastlanmaktadır. Çoğu canlı nötr (pH = 7) ortama adapte olmuşken, Geoalkalibacter ferrihydriticus, Bacillus okhensis ve Alkalibacterium iburiense gibi alkalifil arkeler yüksek pH değerlerinde de yaşayabilmektediler.

Asit Seviciler (Asitfiller, Acidophiles): Alkalifillerin tam tersi olarak bazı arkeler çok düşük pH değerlerinde yaşayabilirler. Örneğin Picrophilus torridus isimli tür, büyüleyici bir şekilde pH değeri 0 olan ortamlarda da yaşayabilmektedir.

Bunlar haricinde Arkeler, bazı çok önemli döngülere de katılmaktadırlar. Örneğin yaşadıkları ortamlardaki Karbon, Nitrojen ve Sülfür gibi elementlerin döngüsünü sağlarlar.  

Arkeler, bize canlıların bulundukları ortama adapte olmalarındaki başarı ve bunu başarabilenlerde meydana gelen evrim açısından çok güzel dersler vermektedirler. Gördüğümüz gibi, canlılık, rastlantısal olarak her alana sıçrayabilmektedirler. Bu sıçramanın gerçekleşmesinden sonra önemli olan, yeni ortamlarına geçen bu canlıların ortama adapte olup olamayacaklarıdır. Adapte olabilenler yaşayıp üreyebilecekler, olamayanlar ise eleneceklerdir. Böylece her nesilde daha adapte olabilen canlılar kalabilecek ve değişim, dolayısıyla evrim gerçekleşebilecektir. Bu evrim sonucunda da Arkeler gibi muazzam ortamlarda yaşayabilen türler bile ortaya çıkabileceklerdir.