Evrimsel Süreç İçinde Antibiyotik Direnci

[AerA]

Benzerbir konu başlığına sahip olmuş olsakta görsel öğelerle kolay anlatımlı bir kaynağa ihtiyaç duyulabileceğini düşündüğümden sayfa sayfa çevirisini yaptığım bir yazının 2 konusunu burada yayımlıyorum.

Yaşam Nasıl İşler : DNA ve Enzimler

Evrim en saf hali ile bakterilerin günlük evrilmesinde görülebilir. İşte E-Coli bakterisinin işleyişi:

• Bir bakteri küçük bir tek – hücrelidir. E-Coli bakterisine gelince, tipik bir insan hücresinin yüzde biri kadardır. Bir bakteriyi, tamamı su içerisinde yüzen hücre zarı (bu zarı plastik bir torba gibi hayal edin) içinde çeşitli proteinler, enzimler, diğer moleküller ve uzun bir DNA zinciri olarak düşünebilirsiniz

• E-Coli’ ye ait DNA zinciri yaklaşık dört milyon parçadan oluşur ki bunlar binden fazla geni düzenler. Gen basitçe bir protein taslağıdır ve genellikle bu proteinler, enzimlerdir.

• Enzimler, kimyasal reaksiyonları hızlandıran proteinlerdir (Biyokimyasal katalizör). Örneğin E-Coli DNA’sında ki bin enzimden biri maltozu (basit bir şeker molekülü) nasıl iki glikoz molekülüne böleceğini bilebilir. Bu belirli bir enzimin yapabileceği bir şeydir ama bu işlem E-Coli maltoz tüketirken önem kazanır. Maltoz molekülü bir kere glikoza parçalanırsa, diğer enzimler bu glikozdan hücre kullanımı için enerji üretmeye başlar.

• E-Coli ihtiyaç duyduğu enzimi üretmek için, hücre içi kimyasal mekanizması kullanarak DNA sında ki bir geni kopyalar ve bu taslak ile bir enzim oluşturur. E-Coli hücre içinde yüzen bazı enzim kopyalarından binlerce, bazılarından ise birkaç tanesine sahip olabilir. Hücre içinde yüzen binlerce ve farklı farklı enzim ,hücrenin kimyasında gereken her şeyi mümkün kılabilir. Bu kimya hücreyi “Canlı” kılar ki bu şekilde E-Coli etrafta dolaşır, beslenir ve ürer.

Gördüğünüz üzere her canlı hücresinde ki DNA enzimlerin oluşmasını, bu enzimler ise “Canlı” nın oluşmasını sağlar.

Evrimin En Basit Örneği

DNA ‘da ki bir mutasyon ile E-Coli bakterisi evrim geçirir. E-Coli bakterisine ait DNA zincirinin zarar görmesi, sıra dışı bir mutasyon değildir. Bir X-Işını, yüksek enerjili bir ışıma, gelişi güzel bir kimyasal tepkime, DNA zincirini değiştirebilir veya zarar verebilir. Birçok durumda, mutasyona uğramış DNA ‘ya sahip E-Coli ölebilir, zincirdeki hasarı tamir edebilir veya üremesi durur. Diğer bir değişle birçok mutasyon hiçbir işe yaramaz, yok olur gider. Fakat sıklıkla mutasyon yaşamaya devam eder ve hücre üreyebilir.

Hayal edin ki, birbirinin eşi bir sürü E-Coli bir petri kabında yaşıyor. Gerekli besin, ışık ve ideal sıcaklıkta her biri 20 dakikada bir çoğalır. Bu demektir ki her 20 dakika içinde, her E-Coli DNA ‘sını kopyalar ve iki yeni hücreye bölünür. Petri kabında bakteriler ;

Şimdi birinin petri kabına antibiyotik ilave ettiğini düşünün. Birçok antibiyotik bakterinin yaşamak için ihtiyaç duyduğu enzime bağlanarak onu etkisiz hale getirir. Örneğin bu antibiyotik hücre duvarını inşa eden enzim sistemini etkilemiş olsun, hücre duvarını yenileyememesi sebebiyle, bakteri çoğalamaz ve ölür.

Antibiyotik petri kabına girdikten sonra tüm bakteriler ölmelidir. İçinde milyonlarca bakterinin yaşadığı bu ortamda, içlerinden biri, hücre duvarı yenileme enzimini bir mutasyonla diğerlerinden farklı hale getirmiş olsun. Bu sebepten antibiyotik molekülü enzim ile uygun birleşmeyi yapamaz ve antibiyotiğin o tür üzerinde etkisi olmaz. Tüm komşuları ölmüş iken tek bir E-Coli hayatta kalır, ürer ve tüm petri kabının tek hakimi olur. Mevcut antibiyotiğe karşı bağışıklık kazanmış bir E-Coli türü oluşur.

Bu örnekte evrimi iş başında gördünüz. Bir DNA mutasyonu özgün bir E-Coli hücresi yarattı. Ve hücre petri kabı içinde hayatta kalmayı, üremeyi başardı.

E-Coli hücresi çok basit bir yapı olduğundan ve çok hızlı ürediğinden evrim sürecini gözlerinizle görebilirsiniz. Geçen onlarca yıl boyunca birçok bakteri, birçok antibiyotiğe direnç kazandı. Aynı şekilde çok hızlı üredikleri için böceklerde insektisitlere (böcek ilaçlarına) karşı bağışıklık kazandı. İlk olarak 1959 yılında tespit edilen DDT dirençli sivrisinekler hızla çoğaldılar ve DDT ye bağışıklık kazanan sivrisinekler normal sivrisineklerden evrimleşmişlerdir.

“Parazitler evrimleşiyor, sivrisinekler evrimleşiyor. Geçmişte icat ettiğimiz her şey bugün genellikle etkisiz kalıyor. Direnç kazanacak şekilde evrimleşen canlılara karşı, eskiden kullandığımız ilaç ve pestisidleri yenilemek için multi-milyon dolarlık bir koşu başlattık. Biz parazit ve sivrisinekleri ne kadar zorlarsak, onlar o oranda evrimleşerek cevap veriyorlar” (Pennsylvania Devlet Üniversitesi Biyologlarından Andrew Read ; Discover Dergisi Temmuz-Ağustos 2009).

Lakin genel olarak evrim çok yavaş ilerler.