Sentetik Ekoloji ve Gelecek 

TURKTIME / Boston Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Biyoloji ve Biyoinformatik profesörü Segre, kendisinin ve sentetik ve sistem biyolojisi alanındaki diğer bilim insanlarının mikrobiyomlar - mikroskobik bakteriler, mantar toplulukların birbirleri ve çevre üzerinde etkili olanların bir kombinasyonu üzerinde çalıştıklarını açıkladı.

Bilim insanları, araştırmada, mikrobiyomların atmosferik karbonu daha fazla emmek, mercan resiflerini okyanus asitlenmesinden korumak, tarım arazilerinin verimliliğini artırmak ve değişen çevresel koşullara rağmen ormanların ve diğer bitkilerin büyümesini desteklemek gibi önemli görevleri yerine getirmek için nasıl yönlendirilebileceğini bilmek istiyorlar.

Segre, "Mikroplar insan olarak bizi kendi metabolik süreçleriyle etkiler, tükettikleri ve salgıladıkları şeyler aracılığıyla gezegenimizide etkilerler, soluduğumuz oksijenin yaratılmasınada yardımcı olurlar" dedi.

Ancak, mikropları doğrudan veya genetik değiştirmek için çalışan diğer birçok sentetik biyologun aksine, Segre, içinde yaşadığı çevresel koşulları değiştirerek bir mikrobiyomun davranışını nasıl yönlendireceğiyle daha fazla ilgileniyor; sentetik ekoloji.

"EKOSİSTEMİ MANİPÜLE ETMEYE ÇALIŞIYORUZ"

Geleneksel sentetik biyoloji yaklaşımının, mikropların genomlarını manipüle etmek olacağını söyleyen Segre, kendilerinin yaptığı araştırma için ise "Ama çevresel molekülleri kullanarak mikrobiyal ekosistemleri manipüle etmeye çalışıyoruz." değerlendirmesinde bulundu.

Araştırma grubunda yer alan Dr. Alan Pacheco, çevre ile mikrobiyal etkileşimlerin önemli olduğunu bildiklerini belirterek, bu etkileşimlerden bazıları birkaç mikrobiyal türe fayda sağlar, bazıları bir topluluktaki yalnızca bir türe yarar sağlar ve bazılarının belirli türlere zararlı olabileceğini söyledi. 

Dr. Pacheco, açıklamasının devamında ise, "Ama bu etkileşimlerin neden bu şekilde gerçekleştiğine dair hala bilmediğimiz çok şey var" ifadelerini kullandı.

Yakın zamanda Nature Communications'da yayınlanan yeni bir çalışmada , Segre ve arkadaşları, tek başına veya başkalarıyla kombinasyon halinde 32 farklı çevresel molekül veya besin maddesinin varlığının büyümeyi nasıl etkileyeceğini araştırdı. 

Araştırmacılar, "Sonuçlarımız, çevresel karmaşıklığın tek başına topluluk çeşitliliğini korumak için yeterli olmadığını ve mikrobiyal ekosistemleri tasarlamak ve kontrol etmek için pratik sağladığını gösteriyor" diye ifade etiller.

"NEDEDİNİ ANLAMAK ZAMAN ALACAK"

"Peki, bir mikrobiyomun çeşitliliğini kontrol eden mekanizmalar nelerdir?" sorusuna cevap veren Segre, "Bütün bu etkileşimlerin nedenini anlamak biraz zaman alacak" dedi.

Gıda kaynaklarının çeşitliliğini artırmak, deneylerinde mikrobiyal türlerin çeşitliliğini artırmasa da, daha fazla gıda, daha fazla mikrobiyal büyümeyi tetiklediğini söyleyen Segre, "Verimin toplam karbon kaynağı sayısına bağlı olduğunu, ancak bu kaynakların çeşitliliğine bağlı olmadığını gördük" ifadelerini kullandı.

Serge, araştırmanın sonuçlarına ilişkin yaptığı değerlendirmenin devamında, "Piknikteki insanlar gibi - pikniğe yeterli sayıda insan gelirse, ne olursa olsun, sonunda her şey yenilecek. Deneylerimizin çoğunda, mikrobiyal topluluklar karbon kaynağının her bir parçasını sonuna kadar tüketti" değerlendirmesinde bulundu.

Dr. Pacheco, araştırmaya dair yaptığı  açıklamada ise, "Deneylerimiz, mikrobiyal çeşitlilikteki en önemli modülatörün, bu farklı organizmaların kaynaklar için birbirleriyle ne kadar rekabet ettiğini gösterdi. Ne kadar çok organizma rekabet ederse, topluluk o kadar az çeşitli olacaktır" dedi.

DAHA FAZLA ARAŞTIRMA PLANLANIYOR

Araştırma ekibi, besin erişimi ve çeşitliliğinin zamanla mikrobiyal toplulukları nasıl değiştirdiğini ve mikrobiyal topluluğun içinde yaşadığı ortamın bunların tüketimini ve moleküllerin salgılanmasını nasıl etkilediğini araştırarak ek çevresel faktörler hakkında daha fazla araştırma yapmayı planlıyor. 

Ayrıca, farklı mikrobiyal türler arasındaki metabolik süreçlerin birbirleriyle nasıl etkileşime girebileceğini ve bazı organizmaların sırayla veya aynı anda birden fazla kaynağı tüketme yeteneğinin genel olarak mikrobiyomu nasıl etkilediğini araştırıyorlar.