Virüsler Denizdeki Bakterileri Zombiye Dönüştürüyor!

Almanya'nın Helgoland adasını çevreleyen okyanus suları, 2009’dan beri Max Planck Deniz Mikrobiyolojisi Enstitüsü'ndeki araştırmaların odak noktası olan ilkbahar alg patlamalarını incelemek için ideal bir ortam sağlıyor.

Daha önce yapılan bir çalışmada Max Planck Enstitüsü'ndeki bilim insanları, SAR11 adı verilen bakteri grubunun bu patlamalar sırasında daha hızlı büyüdüğünü gözlemledi. Ancak, yüksek büyüme oranlarına rağmen SAR11 grubu beş gün içinde yaklaşık %90 oranında küçüldü. Bu da hücrelerin avcılar veya viral enfeksiyonlar sebebiyle hızla yok olduğunu düşündürdü.

Max Planck araştırmacıları, şimdi bu fenomenin arkasında tam olarak neyin yattığını bulmaya çalışıyor. Çalışmayı doktora tezinin bir parçası olarak yürüten Jan Brüwer şöyle anlatıyor:

SAR11’in sayısının bu kadar düşük olmasının nedeninin fajlar, (yani bakterileri enfekte eden virüsler) olup olmadığını öğrenmek istedik. Görünüşte basit olan bu soruyu yanıtlamak metodolojik açıdan çok zordu.

Faj enfeksiyonu nasıl çalışır? Fajlar genetik materyallerini bakterinin içine enjekte ederek onu enfekte eder. Oraya ulaştığında çoğalır ve ihtiyaç duyduğu proteinleri üretmek için bakteriyel ribozomları kullanır. Bremenli araştırmacılar, fajın genetik materyalini hücre içinde "takip etmelerini" sağlayan bir teknoloji kullandılar. Jan Brüwer şöyle açıklıyor:

Spesifik faj genlerini boyuyor ve mikroskop altında görebiliyoruz. SAR11'in genetik materyalini de boyayabildiğimiz için fajla enfekte olmuş SAR11 hücrelerini de aynı anda tespit edebiliyoruz.

Bu basit görünse de faj genlerinin çok parlak olmaması ve boyutunun da küçük olması onları tespit etmeyi zorlaştırıyor. Buna rağmen binlerce mikroskop görüntüsü başarıyla analiz edildi. Jan Brüwer analizi şöyle anlatıyor:

SAR11 bakterilerinin fajlar tarafından büyük bir saldırı altında olduğunu gördük. "Bahar alg patlamaları gibi hızlı büyüme dönemlerinde hücrelerin yaklaşık %20'si enfekte olmuştu, bu da düşük hücre sayılarını açıklıyor. Yani gizemi çözen kayıp halka fajlardı.

Şaşırtıcı bir şekilde, görüntüler daha da fazla bilgi veriyordu. Brüwer devam ediyor:

Fajla enfekte olmuş SAR11 hücrelerinin bazılarının artık ribozom içermediğini keşfettik. Bu hücreler muhtemelen yaşam ve ölüm arasında bir yerdeler, bu nedenle onlara "zombi hücreler" adını verdik.

Zombi hücreler sadece saf SAR11 kültürlerinde sınırlı kalmadı. Helgoland açıklarından, Atlantik’ten, Güney Okyanusu ve Pasifik Okyanusu'ndan alınan örneklerin analizi zombi hücreler bulunuyordu. Brüwer şöyle anlatıyor:

Çalışmamıza göre, zombi hücreler denizdeki tüm hücrelerin %10'unu oluşturuyor. Zombi hücrelerin küresel ölçekte görülmesi, viral enfeksiyon döngüsüne ilişkin kavrayışımızı genişletiyor. Zombi hücrelerde, ribozomlarda bulunan nükleik asitlerin parçalanıp yeni faj DNA'sı yapmak için geri dönüştürüldüğünden şüpheleniyoruz.

Yazarlar, sadece SAR11 bakterilerinin değil diğer bakterilerin de zombiye dönüşebileceğini öngördükleri için. Zombi hücrelerin dağılımını ve viral enfeksiyon döngüsündeki rollerini daha fazla araştırmak gerektiğini vurguluyor:

Bu yeni bulgu, SAR11 popülasyonunun, bu kadar hızlı bölünmesine rağmen, fajlar tarafından büyük ölçüde kontrol ve regüle edildiğini kanıtlıyor. SAR11, karbon döngüsü de dahil olmak üzere küresel biyojeokimyasal döngüler için oldukça önem arz etmektedir. Bu nedenle okyanustaki rolleri yeniden tanımlanmalıdır. Çalışmamız, fajların deniz ekosistemindeki rolünü ve okyanustaki mikrobiyal etkileşimlerin önemini vurguluyor.