Teksas’taki biliminsanları, bakterilerin birbiriyle olan iletişimlerini değiştirerek sivrisinek ısırmalarını durduracak çalışmalar yaptı.
Parktaki piknikler, göl kenarında günbatımına karşı içilen bira, sıcak gecelerde açılan pencereler yaz mevsiminin bazı lezzetlerindendir. Fakat akşam karanlığı çöktüğünde, gezegendeki en sinir bozucu yaratıklardan biri hareketlenir: sivrisinek. Çıldırtıcı bilek kaşıntıları, dışarda yaptığımız aktiviteleri engeller ve sineklerin vızıltıları yüzünden uykularımız bölünür.
Tabii ki, tüm bu rahatsız edici unsurlar, malaria, dang humması, sarı humma gibi hastalıkları taşıyan zararlı sivrisineklerin etkisiyle karşılaştırıldığında hiçbir şey. Dünya Sağlık Örgütü’ne göre sarı humma hastalığını taşıyan sivrisinekler her sene 30.000’den fazla ölüme sebep oluyor.
Fakat şimdi, insanlar ve sivrisinekler arasındaki devam eden bu savaşta, bizler üstünlük kazanabiliriz. Texas A&M Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, kan emicilere karşı zekice bir yol izleyip, onları kandırarak ısırmalarını engelleyen bir yol keşfettiler. Öte yandan, bu kan emicilerin müttefiklerinin de cildimizde yaşayan trilyonlarca bakteri olduğunu buldular.
Bakteriler birbirleriyle kimyasal bir sistem olarak bilinen “çoğunluğu algılamayla” (“quorum sensing”) iletişime geçmektedir. Bu hücre-hücre iletişimleri (toplu halde hareket etmek, biyofilm oluşturmak için) komünite içindeki bireysel davranışları kontrol altında tutmak veya engellemek için kullanılmaktadır. İletişime geçmek için, bakteri spesifik biyokimyasal mesajlar üretmeye başlar. Grup tepkilerine sebebiyet veren eşik değerine ulaşana kadar, bu bileşenler ne kadar fazla üretilirse, o kadar yoğun bir mesaj oluşur. Davranışlar da mesajların şiddetine bağlı olarak oluşur ve bakteriler arasındaki etkileşim bu şekilde devam eder.
Teksas A&M’den ekolog Jeffery K. Tomberlin’e göre, insanlar bile “çoğunluğu algılama” moleküllerine tepki vermektedir. Örneğin, eğer bir şey bozulmuşsa, “çoğunluğu algılama” molekülleri salgılanarak, iyi bir çevre olmadığına dair bilgi verilir.
Önceden yapılan çalışmalar gösteriyor ki, ne kadar karbondioksit soluduğumuz, vücut sıcaklığımız, vücut kokumuz ve hatta giysilerimizin rengi bile sivrisinekleri etkiler. Tomberlin’e göre sivrisinekler, antenlerindeki kemoreseptörler sayesinde, bakterilerin iletişim sistemlerini keserler. İkinci Dünya Savaşı’nda kod kırıcıların iletişim şifrelerini kesmeleri gibi sivrisineklerin de radar sistemi son derece hassas olup, bakteriyel mesajları algılayan ve mesajların iletilmesini engelleyen ekipmanları bulunmaktadır.
Evrimsel süreçte, “çoğunluğu algılama” doğada her zaman oluşmaktaydı. Sivrisinekler de doğal seleksiyonla zaman içinde bu iletişim ağını algılama kabiliyetine erişerek evrilmiştir. Aynı zamanda, sivrisineklerin hedef konağın kan kalitesi hakkında bilgi toplaması da ona seçicilik özelliği kazandırmıştır. Bakteriyel komünitelerin evrilmeye devam etmesi bakteriler ve sivrisinekler arasında süregelen bir yarışa neden oluyor; bir tarafta mesaj üreten bakteriler bir taraf da bu mesajları çözmeye çalışan sivrisinekler.
Tomberlin, “Karşı taraf her zaman kodların şifrelemesini değiştiriyor ve senin de bu kodları kırman gerekiyor, çünkü yaşamsal faaliyetini devam ettirmen buna bağlı” diyor. Tomberlin ve Teksas A&M’den meslektaşları Craig Coates, Tawni Crippen ve araştırma öğrencisi Xinyang Zhang, mikrobiyal iletişimin sivrisineklerin ilgisini etkileyeceğini bilmenin, insanların da bu hackerleri hackleyebileceğini ve sivrisineklerin bizi ısırıp ısıramayacağını etkileyebileceğimizi gösterdiğini belirtiyorlar.
Staphylococcus epidermidis insan cildinde bulunan binlerce bakteri türünden biridir. Tomberlin ve meslektaşlarının oluşturduğu ekip, Staphylococcus epidermidis’in çoğunluğu algılama sistemini kodlayan genetik mekanizmayı silerek bir mutant elde etti. Bakterilerin biyokimyasal yollarının bozulması ile sivrisineklerin gözetleme ekipmanları da yok edilmiş oldu. Ekip, susturulmuş mutantlar veya değiştirilmemiş doğal tip bakterilerle kaplanmış kan besleyicileri kullanarak birçok deney gerçekleştirdi ve bu kan besleyicilerinin sarı grip hastalığını taşıyan dişi Aedes aegypti sivrisineğine karşı olan çekicilikleri arasındaki farkı test etti.
Kan besleyicilerinin içinde bulunduğu bir kültür tüpü sivrisineklerin etkiyebildiği bir parafinle kapatıldı. Bir milimetre tavşan kanı, film ve kültür tüpü arasına enjekte edildi, aynı zamanda, tüpün ortalama vücut sıcaklığında kalması için tüpe sıcak su pompalandı. Besleyiciler 50 tane sivrisineğin bulunduğu plastik bir kafesin içine yerleştirildi ve 15 dakikalığına kafesin içinde tutuldu. Böceklerin davranışları videoya kaydedildi, böylece her dakika beslenen sivrisinekler sayıldı.
Ekip, birçok farklı senaryo test etti. Örneğin, kan besleyicilerini ayrı ayrı doğal tipli bakterilerle veya mutant bakterilerle ayrı kafeslerde gözlemlediler, daha sonra da iki tip bakteri türünü aynı zamanda aynı kafesin içine koyarak test ettiler. Tomberlin’e göre, seçim şansı verildiğinde, sivrisinekler doğal tipli bakterilerle kaplı kan besleyicileri, mutant bakterilerle kaplı kan besleyicilere göre 2 kat kadar daha fazla tercih ediyor.
PLOS One’da yayımlanmak için bugünlerde hazırlanmaya devam edilen bulgulara göre, takım, bakteriyel iletişimleri engellemenin, sivrisinekleri yıldırmakta DEET gibi kimyasal repulsiflere göre daha güvenli ve yeni bir metot olduğuna inanıyor. Öte yandan, sivrisineklerin yol açtığı sarı humma gibi hastalıkların yayılmasının azalmasında önemli bir etkisi olabilir. Tomberlin diyor ki, “Bakteriler bizim birinci savunma sınırımız ve bu yüzden bakterilerin çoğalmasını istiyoruz, fakat sivrisinekleri kandırmak için doğal kovucular da üretebiliriz. Cildimize veya cildimizdeki bakterilere zararlı olan kimyasallar kullanmak yerine sivrisineklere iyi bir konak olmadığımızı anlatan mesajlar üretebiliriz.”
Tomberlin, bakteriyel iletişimlerin başka uygulamalar için de kullanılabileceğine ve bunların da aktif olarak başka enstitülerde de araştırıldığına değindi. Örneğin sağlık uygulamalarında, kistik fibrozis hastalarının akciğerlerindeki bakterilerin arasındaki iletişimin kesilmesi yeni tedavi yöntemlerinin ortaya çıkmasına sebep olmuştur. Enerji endüstrisinde, “çoğunluğu algılama” mekanizması inhibe edilerek, mikropların neden olduğu petrol hattı korozyonu azaltılabilir.
Pennsylvania State Üniversitesi’ndeki Thomas K. Wood, Nacional Autónoma de Mexico Universitesi’nden Rodolfo García-Contreras, Kyushu Teknoloji Enstitüsü’nden Toshinari Maeda, “çoğunluğu algılama” araştırmalarında öncü çalışmalar yapıyorlar. Wood’a göre bakteriyel iletişimlerin açıklanması gerekiyor. “Biz aynı zamanda bakterilerin birbirleriyle konuşmalarını engelleyen yeni tip bileşenler karşısında evrilerek nasıl direnç kazandığını da anlamaya çalışıyoruz” diye belirtiyor. Sivrisinekler ve bilim için kod-kırma yarışı başladı!
