Bakteriler Yusufçuklar ve Kelebeklerden Ücretsiz Öğle Yemeği Alır

Giriş

Sade Kaplan Kelebeği’nin(Danaus chrysippus) bir tırtıl, bakteriler ve mantarlarla yayılan ev sahibi Calaotropis gigantia bitkisinin bir yaprağı üzerinde görünüyor. Yaprak, larva diyetindeki fevkalade mikrobiyal çeşitliliği çözmek için besin açısından zengin ortam ile kuluçkalandı.

İnsanlar için ticaret ikinci doğadır ve medeniyetler ticaretin kaderi ile gelişti ve düştü. Aslına bakılırsa, karşılıklı olarak birbirlerine yardım etme hayvan topluluklarının mihenk taşıdır. Diğer bir taraftan, türler arasındaki derin ve uzun süreli mutualist (karşılıklı) ilişki büyük ölçüde farklı oyuncuların birbirine bağlı olarak kalmayı ve karşılıklı yarar için alışveriş yapmayı idare etmeleri evrimin garipliklerinden olduğu uzun zamandır düşünülüyordu. Meşhur örnekler hayvan ve bitki hücreleri içerisine gömülü olan ve enerji sağlayan mitokondrileri (eski bakteri hücreleri) içerir. Bu eski mutualizm inanılmaz bir şekilde büyüleyici; bu bozulabilen ilişkiler zamanın ve evrimin zahmetlerinden nasıl kurtulabildi?

Bakteriler ve Mutualizm

Geçen 20 yılda, mikropları bulmak ve tanımlamak için yeni genetik araçlar nadir karşılıklı ilişkilerin ulusunu altüst etmişlerdir. Pek çok hayvanın ve bitkinin karmaşık ve yapılandırılmış mikrobiyal topluluklara ev sağladığı, onlara yiyecek, güvenlik ve hatta yeni ev sahipleri için geçiş sağladığı ortaya çıkar. Üstelik mikroplar kira ödüyor! Bazıları konakçıları için enzimler veya vitaminler ürettiği sırada diğerleri toksinler ve düşmanlarla ilgilenir. Bu geçerlilik etkileyici mutualizmin yüzlerce örneğiyle çeşitli ve zengindir. Özellikle böceklerde bu tür iş birlikleri çok yaygındır. Onlar, dünya çapında böceklerin inanılmaz çeşitliliğini yönlendirdiğini ileri sürmektedir.

Bu yaygın mutualizm ortamını oluşturan koşullara ve durumlara karşı, Deepa Agashe’nin NCBS’deki grubunun en son çalışmaları sarsıcı bir tezatlık sunuyor. Onun takımı, diğer böceklerden farklı olarak, ne kelebeklerin ne de yusufçukların bakteri misafirleri ile güçlü mutualizm geliştirmediklerini buldu. Karşılığında bakteriler, beslenme veya ortamda karşılaşılan türlerden rastlantısal olarak örneklenmiş geçici tanıdıklar gibi görünmektedir.

Yusufçukların Bakterilerle İlişkisi

Yusufçukların durumu ilgi çekicidir, çünkü onlar, sucul ekosistemin genel avcı hayvanı olduğu düşünülmektedir. Onların proteince zengin beslenmeleri, bakteriyel enzimlerin yardımıyla belki daha da kolay parçalanabilir.

Doktora sonrası eğitim üyelerinden Rittik Deb ve proje asistanı Ashwin Nair birçok yusufçuğun bağırsaklarını parçaladı ve bakteriyel sakinleri ve böcek avlarını tanımlamak için genetik araçlar kullandı. Güçlü, konakçı-bakteri mutualizmi, bireysel konakçılar arasında, istikrarlı ve benzer bakteriyel topluluklara sebep olmalıdır. Bunun yerine, takım daha çeşitli beslenmesi olan yusufçukların ayrıca çeşitli bakteriyel topluluklara ev sağladığını buldu. Bu çalışma aynı zamanda yusufçukların genel avcılar olmadığını gösteren ilk kanıtların bazılarını da sağladı. Farklı yusufçuk türleri, hatta NCSB kampüsünde aynı gölette yaşayanlar bile, süreçte farklı bakteriler edinirler ve farklı böcek avlarında uzmanlaşırlar.

Kelebekler ve Bakteriler

Çoğu kelebek tırtılları da sadece belirli bitkileri yerler. Doktora öğrencisi Kruttika Phalnikar, böylelikle farklı kelebeklerin farklı bakteriler ile mutualizme uygun hale gelmesini bekledi. Fakat, yetişkinliğe doğru olgunlaştıkça, yaprak yiyen tırtıllar, bakteri topluluklarında dramatik bir değişime yol açması gereken nektarı yudumlamaya geçer.

Kelebek uzmanı Krushnamegh Kunte ile işbirliği yapan Phalnikar, doğal olarak avlanmış çeşitli kelebeklerden alınan bakteri topluluklarını analiz etti. O, şaşırtıcı bir şekilde, bitki yapraklarında, o yapraklar ile beslenen tırtıllarda ve olgunluğa ermiş yetişkin kelebeklerde benzer bakterileri buldu. Farklı türlerin tırtılları da beklenenden daha fazla benzer bakteri barındırıyordu. Neotropiklerde yapılan bağımsız bir çalışmadan elde edilen paralel sonuçlar, kelebeklerin genellikle stabil bir mikrobiyomdan yoksun olabileceğini gösterdi.

Bu fikirle bir adım daha ileri gidebilir miyiz? Yusufçuklardan farklı olarak kelebekler bir serada yetiştirilebilir ve takım, bakteriyel toplulukları kaybetmenin masraflı olup olmadığını doğrudan test edebilirler. Phalnikar, antibiyotik kullanarak, iki bakteri türünün tırtıllarında bulunan bakterileri öldürdü. Doğrusu, tırtıllar sadece kontrol (manipüle edilmemiş) larvalarıyla birlikte gelişti. Hatta dışkı mikroplarını beslenmeye geri eklendiğinde bile, tırtılların büyümesini ve hayatta kalmasını etkilemedi. Böylece kelebekler, yiyecekleri bitkilerdeki toksinleri sindirmek için veya temel besinleri almak için bakterilere güvenmiyor gibi görünüyorlar.

Birlikte, bu çalışmalar, iki çok farklı böcek grubundaki bakteriyel mutualizmden dikkat çekici bir faklılık olduğunu öne sürmektedir. Diğer bir taraftan bu kafa karıştırıcı, çünkü ittifak kurma, ilerleme kaydetmek için çok güçlü ve sıklıkla kullanılan bir yoldur. Kelebeklerin (sadece Hindistanda -1400 tür) bu olağan üstü çeşitliliği de toksik, sindirimi zor ve yetersiz beslenme sunan çok çeşitli bitkileri yiyebilme kabiliyeti ile ilişkilidir. Kelebeklerin tüm bu nişleri kendi kendilerine kolonize etmeyi başarmaları inanılmaz gözüküyor. Diğer bir taraftan, bu iyi partnerler bulmak için kolay değildir ve uzun süreli ilişkileri sürdürmek daha da zordur. Eş-bağımlılık tehlike ile doludur. Partnerler teması kesebilir, soyları tükenebilir veya birbirlerine düşman olabilirler. Böylece mutualismin nadir olması gerektiği fikrine geri dönmüş oluyoruz.

Sonuç Olarak

Bu sonuçlar yeni ve heyecan verici sorular geliştiriyor. Kelebekler ve yusufçuklar. Bakteriyel yardım olmadan nasıl yönetilir? Diğer böcekler eş-bağımlılığın gizli tuzaklarını nasıl başarılı bir şekilde müzakere ettiler? Daha genel olarak, simbiyozun ne zaman başarılı olacağını tahmin edebilir miyiz? Böcek-bakteriyel mutualizmin geniş yelpazesi, alış veriş ortaklığının zaman içinde nasıl oluştuğunu, geliştiğini ve çözündüğünü anlamak için eşsiz bir fırsat sunmaktadır.

Kaynak: https://phys.org/news/2020-02-bacteria-free-lunch-butterflies-dragonflies.html

Görsel Kaynak: https://news.epfl.ch/news/bacteria-must-be-stressed-out-to-divide/

Editör: Meryem Melisa KAR