Düşük sıcaklıkları tolere etmek için vücuttaki tüm organizmalar birlikte çalışıyor

Ortadoğu'daki önemli bilimsel araştırmaların merkezinde yer alan İsrail Ben Gurion Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, yeni yayınladıkları bir araştırma sayesinde organizmaların bireysel olarak değil de bir topluluğun parçası olarak görülmesi konsepti olan hologenoma yepyeni bir boyut katıyor. Hologenom ev sahibi organizma ve onun içinde yaşayan tüm mikroskobik diğer organizmaların tümünü kapsayan bir tanım. Hologenom içinde konakçı ve sağlayıcı arasındaki uyum oldukça önemli biryer tutuyor.

Negev'deki araştırma tesislerinde doktora sonrası araştırmasını yürüten Fotini Kokou, "bir ev sahibi - konakçının zindeliğini etkileyen en önemli şey sıcaklıktır" diyor. Yaptığı araştırmada da ev sahibi olan organizmanın mikrobiyomunda meydana gelen değişikliklerle organizmanın sıcaklığa alışıp alışmadığını öğrenmek istiyor. Bu sorunun yanıtı ekstrem sıcaklıklarda yaşamak zorunda kalan canlıların ortama nasıl adapte olduklarını anlamayı kolaylaştırmak için son derece önemli.

Araştırma ekibi, bu araştırmada nitelikli bir sonuca ulaşmak için soğuğa karşı çok hassas olan ve aynı zamanda İsrail'de Tarımsal Araştırma Örgütü tarafından soğuk toleransını arttırmak üzere çalışmalarda da kullanılan tropik mavi tilapya (Oreochromis aureus) balığını kullandı. Bu soğuğa karşı hassas olan ve soğuk dayanımı olan türlerin karşılaştırmasını olanaklı kıldı.



Araştırmacılar öncelikle kalıtsal olarak düşük (12°C) ya da yüksek (24°C) sıcaklık toleransına sahip 84 balığı ortaya çıkardı ve genetik sekanslama ile balıkların yutak mikrobiyomunu inceledi. Soğuğa maruz bırakılmış olan her iki balık grubundaki mikrobiyomda gözle görülür dramatik bir azalış gözlendi.  Bu durum sıcaklık koşullarının mikroskobik boyuttaki canlılar için de sınırlayıcı olduğunu ve düşük sıcaklıkta balıkların içinde az miktarda mikrobiyomun yaşayabildiğini gösterdi.

Daha sonra ise kalıtsal sıcaklık toleransına sahip olmanın mikrobiyomun çeşitliliğini nasıl etkilediğine baktılar. Soğuğa hassas ve dirençli olan balıkların bağırsak mikrobiyomları karşılaştırıldığında genetik olarak yüksek sıcaklık toleransı olan balıkların bağırsaklarındaki mikrobiyomun çeşitliliği üzerinde doğrudan etkili olduğu bulunmuştur. Ayrıca balıkların bağırsak mikrobiyomunun soğuğa karşı farklı tepkiler verdiği de ortaya çıkmıştır; bu ev sahibi olan canlının genetik yapısının mikrobiyomun şekillenmesi üzerinde etkisinin olduğu sonucunun olduğunu düşündürmüştür. Araştırma soğuğa karşı toleranslı olan balıkların  tıpkı kendileri gibi soğuğa karşı dayanıklı olan mikrobiyomu seçtiklerini ortaya çıkarmıştır. Aslında soğuğa karşı dirençli olan balıkların bağırsaklarında korunan bir mikroorganizma çekirdeği var gibi görünmekle birlikte soğuya duyarlı olan balıklar daha düşük sıcaklıklara maruz kaldıktan sonra mikrobiyomları önemli ölçüde değişmiştir.

Sonuç olarak, araştırma ekibi aslında soğuğa karşı bir tepki olarak ortada beliren bağırsak mikrobiyomunun özelliklerini anlamaya çalışıyor. Mikrobiyom soğuğa maruz kaldığında mikroorganizmaların enerjiyi harcayan ve stes-yanıt tepkisi ile ilgili hücre süreçlerini kapatma eğiliminde oldukları gözlemlenmiştir.  Bu balıkların kendi genlerindeki yansıtıyordu ve soğuğa maruz kalmanın hem konağın hem de konakçının enerji tasarrufu ile strese bağlı uyarlamalı bir tepkiyi tetiklediğini gösteriyor.

Ben Gurion Üniversitesi'nde Mikrobiyal Ekogenomik Profesörü olan Itzhak Mizrahi, araştırmanın tilapya balığının genetik altyapısının ve sıcaklığa bağlı stres toleransının, bağırsak mikrobiyomunun sıcaklığa karşı verdiği tepkiyi belirlediğini söylüyor. "Bulgularımız, mikropların ve ev sahiplerinin doğal seçilim sürecinin bir parçası olarak en uygun olanın hayatta kalması için birlikte çalıştığını ortaya koyan ve yeni ortaya atılan hologenom konsepti ile tutarlıdır."

Araştırmayı okumak için buraya tıklayın.