Dünya üzerindeki türlerin büyük çoğunluğu tek hücreli, bir çoğunun da daha adı bile mevcut değil. Ancak bilinenler üzerinde yapılan çalışmalar bazı türlerin dikkate değer yetenekler sergilediğini gösteriyor. Bizi en şaşırtan ise mikroplar.
Mikroplar zeka ürünüymüş gibi görünen çeşitli davranışlar sergiler. Bu canlıların sinir sistemi olmadığı göz önüne alındığında bunu nasıl yapabildikleri bazen kafaları karıştırır. Dışarıdan gelen girdiler proteinlerin şekil değiştirmesine, bir araya gelmesine ya da belirli bilgi işleme silsileleri içerisinde bazı proteinlerin kimyasal olarak değişmesine yol açıyor.
Sonuçta uyarılan efektör proteinler de davranış tepkisini oluşturuyor. Bunun neticesinde onlar da iletişim kuruyorlar, karar veriyorlar ve yönlerini buluyorlar. Gelin mikropları ve özelliklerini biraz daha yakından tanıyalım.
Mikroplar İletişim Kuruyor
Bakterilerin kimyasal sinyaller kullanarak akrabalarıyla örgütlendiği, müttefikleriyle işbirliği yaptığı ya da düşmanlarına gözdağı verdiği biliniyor. Bu iletişime bariz bir örnek Bacillus subtilis bakterisinde görülüyor. Bu bakteri besince zengin bir ortamdayken diğerlerinden bağımsız olarak bölünür. Sonrasında da bir başlangıç noktasından etrafa yayılan dairesel bir koloni oluşturur.
Ancak besin miktarı azaldığında bir çeşit dayanışmacı davranış göstermeye başlıyor. Çoğalan hücreler komşuları tarafından salgılanan kimyasal maddeleri algılıyor ve bu maddelerden özellikle uzaklaşıyor. Bu durum besin kaynağı için daha az rekabet oluşturuyor.
Bu olguyu taklit eden matematiksel modeller oluşturan araştırmacı Ben-Jacob, modelin bakterilerden kimyasal maddeler yayıldığına ilişkin veriler girildiğinde gerçeğe en yakın biçimde çalıştığını ve bunun bakterilerin gerçekten iletişim kurduğu düşüncesini desteklediğini söylüyor.
Mikroplar Karar Veriyor
Pek çok mikroorganizma, çevresindeki kendi türüne ait birey sayısını algılayarak davranış değişikliği gösterebiliyor. Bu da bu canlılara grup halindeyken toplu eylem yapma şansı tanıyor. Mikroorganizmaların eşgüdümlü olarak takım çalışması yapmasını sağlayan yöntemlerden biri, yeter çoğunluğu algılama olarak bilinen olgu. Vibrio harveyi adlı bakteri bu olgunun gözlemlendiği canlılardan biri. Bu bakteriler rutin olarak öztetikleyici olarak adlandırılan bir molekül üretiyor ve bunu çevresine salgılıyor. Çoğu zaman bunun sonucunda hiçbir şey olmuyor ancak molekül ortamda yeterince yüksek yoğunluğa ulaşırsa bu durum, Vibrio harveyi hücrelerinde kimyasal bir tepki oluşturuyor ve hücreler parlamaya başlıyor.
Vibrio harveyi’nin bu davranıştan ne gibi bir avantaj sağladığı henüz bilinmiyor, ancak Vibrio harveyi’nin benzer bir davranış sergileyen akrabası V. fischeri için bu gizem çözülmüş durumda. Laboratuvar dışında V. fischeri genellikle Hawaii’deki bir tür mürekkep balığının içerisinde yoğun koloniler halinde yaşıyor.
Mürekkep balığı bakterilere güvenle yaşayıp çoğalabilecekleri bir ortam sağlarken bakteriler de ışıma yaparak mürekkep balığının derin deniz habitatında kamufle olmasına yardım ediyor. Anlayacağınız karşılıklı bir yardımlaşma söz konusu.
Aynı durum başka pek çok mikroorganizmada da farklı amaçlar için kullanılıyor. Örneğin P. aeruginosa adlı mikroorganizma kistik fibroz hastalarının akciğerlerindeyken, dokulara girmesini ya da hastanın direnç sistemine karşı koyabilmesini kolaylaştıran özel maddeleri ne zaman kullanması gerektiğine bu biçimde karar veriyor.
Araştırmacılar antibiyotiklere karşı sürekli daha da dirençli hale gelen bakterilerle savaşta, onları öldürmeye çalışmak yerine kendi aralarındaki iletişimi kesmenin çok daha akıllıca olacağını düşünüyor.
Mikroplar Yönlerini Buluyor
Yön bulma konusunda mikroplar birçoğumuzdan çok daha başarılı gözüküyor. Örneğin Chlamydomonas olarak adlandırılan tek hücreli algler ışığın fotosentez için uygun dalga boyunca olduğunu fark ettikleri zaman ışığa doğru hareket ediyor.
Bazı bakteriler ise hareketlerini çevrelerindeki kimyasalların varlığına göre biçimlendiriyor. Başka bir bakteri grubu da hareketlerini Dünya’nın manyetik alanına göre ayarlıyor. Manyetotaktik bakteriler olarak bilinen bu bakterilerin özel yetenekleri, manyetik kristallerle yüklü özel organellerinden geliyor. Ancak yön bulma konusunda en başarılı olan bir labirentte en kısa yolu bulması ile ünlenen Physarum polycephalum olabilir.
Mikroplar Topluluk Olma Eğilimi Gösterirler
Bakteriler yalnızca konuşkan ve işbirlikçi olmakla kalmaz, aynı zamanda topluluklar da oluştururlar. Bunu yaptıklarında, biyofilm adı verilen ve en çok su borularının içlerini veya öğrenci yurtlarındaki mutfak yüzeylerini kaplayan bir tabaka oluştururlar.
İnsan sindirim sistemlerinin iç kaplamaları gibi biyolojik sığınaklarda da aslında bol su olan her yerde bulunurlar. Pek çok farklı tür, bu “mikrobik şehirlerinde” yan yana yaşar. Mikrobiyal dünyanın derin, karanlık ıssızlığında yalnız kalan mikroplar ciddi risklerle karşı karşıyadır. Yırtıcılar onları yemek ister, bağışıklık sistemleri onları yok etmeye çalışır. Mikroplar birbirlerine yakın biçimde toplandıklarında, iletişim kurabilir, genetik bilgi alışverişinde bulunabilir, işbirlikçi ve rekabetçi sosyal davranışlar geliştirebilirler.
Kendileri hakkında gizemler aydınlandıkça da mikroorganizmaları nitelemekte kullanılan ilkel gibi sıfatları yeniden gözden geçirmek gibi gözüküyor, ne dersiniz? Yazının devamında göz atmak isterseniz: Vücudumuzdaki Bakteri Sayısı Ürkütücü! Yarıdan Fazlamız İnsan Değil!
İleri Okumalar İçin: Why microbes are smarter than you thought, https://www.newscientist.com
Dip Not:
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
