Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

C. elegans solucanlar zehirlenmekten nasıl korunuyor?

---

Hidrojen peroksit çoğu organizma için ölümcüldür ve solucanlar içinde aynı durum söz konusudur. Ancak Biyolog Javier Apfeld, solucanın zehirli ölümcül tehdidi nasıl tespit edip atlatabileceğini bulmaya çalıştı.

Biyolog Javier Apfeld, kıpır kıpır yerinde duramayan bir canlının cinsiyeti gibi spesifik özellikleri tespit etmek yerine, ölümcül bir toksinin "Hidrojen peroksit" yaygın olarak bulunduğu ortamda C. elegans solucanlarının neden ölmediğini merak edip araştırmaya başladı.

Javier Apfeld yukarıdaki soruya solucan dedektifi gibi yaklaştı,  Apfeld ve meslektaşları PLOS Pathogens'de yayınlanan yeni bir makalede, solucanların kimyasal tehdidi nasıl tespit etiğini ve nasıl atlatacaklarını açıklamaya çalıştı.

Northeastern'da biyoloji profesörü olan Apfeld, solucanların kullandığı yöntemleri anlamamız, aynı toksik tehditle karşı karşıya kalan diğer canlıların (insanlar dahil) bu kimyasaldan nasıl korunulması gerektiğini anlamamıza yardımcı olabilir". diyor.

Söz konusu solucanın adı Caenorhabditis elegans ve genellikle insan hastalıklarını incelemek için model organizma olarak kullanılan bir tür mikroskobik yuvarlak solucandır. Varlığına yönelik en büyük tehditlerden biri yaygın bir madde olan "hidrojen peroksit" tir.

Hidrojen peroksit, her türlü organizma için ölümcül olabilir. Kimyasal bileşik, diğer moleküllerle kolayca reaksiyona girer ve hücre duvarlarını parçalayabilir. Çok çeşitli mikroorganizmalar tarafından üretildiği için, tüm dünyada, özellikle mikroskobik kürelerde bulunur.

Hidrojen peroksit o kadar yaygındır ki, birçok organizma toksisitesine karşı savunma mekanizmaları geliştirmiştir. Bir çok organizma kimyasal toksini parçalayan ve zarar vermesini önleyen enzimler üretmektir. Bu durum solucanlarda da çok farklı değildir.

Ancak daha önceki bir çalışmada Apfeld ve ekibi tuhaf bir şey fark ettiler: C. elegans yemek yediklerinde hidrojen peroksit savunmasını kapatmaktadır.

“İlk başta biraz garip görünüyordu” diyor. "Ama solucanların beslendiği bakterilerin benzer savunmalara sahip olduğu ve  peroksiti parçalayan enzimler üretiiği ortaya çıktı.

Apfeld, solucanların bakış açısından bakdığında,  bakterilerin koruma mekanizmasını kendileri için kullana bileceğini tahmin etti.  "Korumayı bakterilere  bırakabilecekken neden bir koruma sağlayasınız?" ki?

Ancak tüm bakteriler solucanlara aynı korumayı sağlamazlar. Solucanlar, hangi besinlerin onları koruyup hangilerinin korumayacağını gerçekten bilebilir mi?

Apfeld bu soruyu laboratuvarındaki öğrencilere sordu. Solucanları, bazen hidrojen peroksit var olan petri kabındaki farklı yiyecekler arasında seçim yapmaya zorlayan birkaç deney yaptılar.

Bir deneyde, araştırmacılar solucanlara hidrojen peroksiti bozan bakterilerle bozmayan bakteriler arasında seçim yapma şansı verdi. Petri kabındaki iki seçeneğin arasına bir solucan yerleştirip nereye gittiğini izlediler.

Apfeld, "etrafta peroksit varken, solucanların kendilerini koruyan bakterileri gerçekten güçlü bir şekilde tercih etmeleri şaşırtıcı değil" diyor. Bazen solucanlar her iki yere de gidebilir, ancak bakterilerin onları korumayacağını anladıklarında genellikle o besini bırakırlar.

Apfeld. "Bu solucanlar için zor bir karar" diyor. "Besini bırakır mısın? Çünkü besini bırakırsan bir daha ihtiyacın olan besinle karşılaşmayabilir ve ölebilirsin. Eğer etrafta hidrojen peroksit varsa ve senda aynı ortamda kalırsan sen de ölebilirsin"

Apfeld, C. elegans'ın karar verme sürecini daha derinden incelemek için Northeastern fizik bölümünde yardımcı doçent olan Vivek Venkatachalam ve laboratuvarı ile bu seçimlerle ilişkili beyin aktivitesini görüntülemek için ortak bir çalışma yaptı. Ekip, hangi nöronların ortamdaki hidrojen peroksit varlığına tepki verdiğini ve hangilerinin yiyeceğe tepki verdiğini belirledi.

Araştırmacılar, nematodlara hem gıda hem de hidrojen peroksit içeren bir ortam verildiğinde, nörolojik tepkilerden sadece birinin kazanacağını buldular. Bakteriler daha az koruma sağlıyorsa, yiyecek arayan nörolojik mekanizmanın kazanma olasılığı daha düşüktü ve solucan enerjisini bakterileri yemek yerine hidrojen peroksit tehdidinden kaçmaya harcardı. 

Apfeld, Nematodlar "Besin konsantrasyonuna ve peroksit konsantrasyonuna tepki veriyorlar" "Fakat solucanların nasıl karar verdiğini ve çelişkili ipuçlarına nasıl tepki verdiklerini yeni yeni anlamaya başlıyoruz." diyor.

Apfeld, Beynin yiyecek ve hayatta kalmak için diğer önemli göstergeleri işaret eden duyusal girdilerin çalışmasını nasıl koordine ettiğini anlamak için çok daha fazla araştırma yapılması gerektiğini söylüyor.

Ayrıntılı bilgi için: odie A. Schiffer et al, Modulation of sensory perception by hydrogen peroxide enables Caenorhabditis elegans to find a niche that provides both food and protection from hydrogen peroxide, PLOS Pathogens (2021). DOI: 10.1371/journal.ppat.1010112

Journal information: PLoS Pathogens 

Kaynak: https://phys.org/news/2022-01-elegans-worms-poisoned.html

---