Bakterilerin Fotoperiyodizm Yeteneği
Bitki ve hayvanların, günlerin uzunluğuna bakarak çevresel değişiklikleri algılayabildiği uzun zamandır biliniyor. Karmaşık organizmalar, fotoperiyodizm adı verilen bu özellik sayesinde, örneğin günlerin kısalmasını dikkate alarak kışın geldiğini anlayıp buna göre hazırlıklar yapıyor. Ancak, bakterilerde bu tür bir yetenek bugüne kadar gözlemlenmemişti. Independent Türkçe, hakemli dergi Science‘ta yayımlanan bir çalışmadan aktardığına göre, araştırmacılar mavi-yeşil alg olarak da bilinen siyanobakteriler üzerinde kapsamlı deneyler gerçekleştirdi.
Çalışmanın merkezinde, Synechococcus elongatus türündeki bir grup bakteri yer alıyor. Araştırmacılar, bu bakterileri yapay bir ortamda farklı sürelerde ışığa maruz bıraktı. Bu deney sonucunda bazı bakteriler uzun günler, bazıları kısa günler ve bazıları da gece-gündüz uzunluğunun eşit olduğu günler deneyimledi. Daha sonra bu bakterileri iki saat boyunca buza koyarak hayatta kalma oranlarını izlemeye başladılar.
8 saat aydınlık, 16 saat karanlığa maruz bırakılan bakterilerin hayatta kalma oranı yüzde 75 olarak kaydedildi. Bu oran, diğer grupların yaklaşık üç katıydı. Araştırmacılar, bakterilerin soğuk havaya karşı kendini hazırlaması için yalnızca bir günün yeterli olmadığını gözlemledi. Bakterilerin hayatta kalma oranı, 6 ila 8 kısa gün boyunca maruz kaldıklarında kayda değer bir şekilde artıyordu.
Ek olarak, araştırmacılar bakterilerin biyolojik saatini düzenleyen genleri devre dışı bırakarak aynı deneyleri tekrarladı. Bu durumda, bakterilerin daha önce maruz kaldığı gün uzunluklarının hayatta kalma oranları üzerinde belirgin bir fark yaratmadığı gözlemlendi. Çalışmanın başyazarı Dr. Luísa Jabbur, bulguları şu şekilde açıklıyor: “Doğada yaşayan bakterilerin, biyolojik saatlerini kullanarak gün uzunluğunu ölçtüğünü ve kısa gün sayısı belirli bir noktaya ulaştığında, yaklaşan kışın zorluklarına karşı farklı bir fizyolojik duruma geçiş yaptığını görüyoruz.”
Daha önceki araştırmalarda, bakterilerin gece-gündüz uzunluklarını takip etmelerini sağlayan bir tür biyolojik saate sahip olduğu bulunmuştu. Ancak bu saatin mevsimleri öngörme ve buna göre hazırlık yapma işlevinin ilk kez kaydedildiği belirtiliyor.
Fotosentez yaparak yaşayan siyanobakterilerin, en az 2 milyar yıldır varlıklarını sürdürdüğü biliniyor. Dr. Jabbur, bu kadar eski ve basit bir organizmanın fotoperiyodizma yeteneğine sahip olmasının, bu özelliğin sanılandan çok daha önce evrimleştiğini düşündürdüğünü ifade ediyor. Araştırmacılar ayrıca, fotoperiyodizmin aşırı ışık ve sıcaklık stresleriyle başa çıkmak için mevcut mekanizmalar yardımıyla evrimleşmiş olabileceği görüşündeler.
Çalışmanın bir diğer yazarı Prof. Carl Johnson, bulguların sirkadiyen ritmin evrimi hakkında önemli bilgiler sunduğunu vurguluyor. Sirkadiyen ritim, uyku düzeni ve hormon üretimi gibi süreçleri düzenleyen, 24 saatlik döngü içinde metabolizmanın işleyişini kontrol eden bir biyolojik saat. Prof. Johnson, “Fotoperiyodizmin bu kadar eski ve basit organizmalarda evrimleşmesi ve gen ifadeleri sonuçlarımız, muhtemelen Dünya’daki yaşamın çok erken dönemlerinde evrimleşen stres tepki yollarının varlığına işaret ediyor. Bu durum, fotoperiyodizmin sirkadiyen saatlerden önce evrimleştiğini düşündürüyor.” ifadelerini kullanıyor.
