Çevrimdışı

popülasyonudur. Türler genus’da grup olarak toplanm
ışlardır. Genellikle genuslar (genera) grubu olan familia’lar, prokaryot taksonomisindeki en yüksek taksonomik birimdir.

Yani bir genus veya tür için resm
î işlem ancak organizmanın saf kültürünün tasdik olunmuş ATCC (American Type Culture Collection) veya DSM (Alman Mikroorganizmalar Kolleksiyonu: German Collection for Microorganisms)e yatırılması ve yeni türün tip suş’unu temsil etmesi gerekmektedir. Diğer türler buna göre karşılaştırılabilir. Artık fenotipik tanımlanması ile birlikte 16S rRNA sekansının da yayımlanması istenmektedir. Bu metod 1987 yılında Woese tarafından geliştirilmiştir. Yeni tür veya izolat için 16S rRNA’da %1.5-2.0’lik veya daha büyük sekans farkı olması gerekmektedir. Teşhis için her zaman canlı tip suş gerekmektedir. Eukaryotlarda aynı analiz 18S rRNA ile yapılmaktadır.

Mikroorganizmalardaki çe
şitlilik, evolüsyon sonucu: mutasyon ve genetik rekombinasyonlarla ortaya çıkmış; böylece çeşitli habitatlarda üreyebilmişlerdir. Yeni mikrobiyolojik habitatlar ortaya çıktıkca; ya mevcut organizmalar veya genetik yollarla meydana gelen yeni organizmalar tarafından mikropların işgaline uğramaktadır. En iyi üreyebilen ve rekabet edebilen organizmalar bu habitatlarda yerleşirler. Yani, çevre, devamlı “en iyi adapte olan organizmaları” seleksiyona tabi tutmaktadır. Dünya üzerindeki habitatların fiziki ve kimyasal çeşitliliği sonucunda bugünkü çok zengin mikrobiyolojik çeşitlilik ortaya çıkmıştır. Bilindiği gibi, Dünya’nın yaşı 4.5 Milyar yıl olarak hesaplanmaktadır. Mikrobiyolojik hayata ait ilk deliller kayalarda bulunmuştur ve yaklaşık 3.5 Milyar yıl yaşındadır. Uzun süre Dünya üzerindeki hayatın sadece mikoorganizmalardan meydana geldiği teorisi ileri sürülmüştür.

Yeni Metodlar, Moleküler Analiz






:

Günümüzde klinik örneklerde tespit edilen bakterilerin tür düzeyinde idantifikasyonu amac
ıyla biyokimyasal testler yerine moleküler yöntemler tercih edilmektedir. 16S rRNA çok iyi korunmuş diziler içerir, hem de her türe göre değişen dizilere sahiptir. Bu değişken dizilerin PCR ile çoğaltılması sayesinde tür tayini mümkün olabilmektedir. Elde edilen bakteri sekanslarının bilgisayar ortamında karşılaştırılması gereken standard sekanslara ihtiyaç vardır. İdeali bakterinin kromozom DNA’sının tamamının sekansını karşılaştırmaktır, ancak günümüzde bu fizibil değildir. Her suş için milyonlarca nükleotidin sekansının çıkarılması gerekmektedir. Geçmişte sadece birkaç bakteri için tüm DNA sekansı çözümlenebilmiştir.

Geli
şim olarak bakıldığında, genomik benzerlik guanin (G) artı sitozin (C) ile, genellikle %GC olarak yapılmaktaydı. Bunu yerini iki yeni ve alternatif metod almaktadır: hibridizasyon ve 16S rRNA’yı kodlayan genin sekanslanması. Bakteri suşarı/türleri için yakınlık derecesini tespit amacıyla DNA-DNA homolojisi (farklı bakterilerden iki DNA ipliği ne derece hibritleşebiliyor) kullanılmaktadır. Eğer iki bakteri suşunun DNA’ları yüksek derecede homoloji gösterirse (yani iyi bağlanırsa) bu suşların aynı türün üyeleri olduğu kanaatine varılır. Farklı bakteri türlerinden DNA (çok yakın ilişkili değilse) homoloji göstermez. 16S rRNA analizi DNA-DNA hibridizasyon verilerini tamamlayıcı niteliktedir.



İ



ki mikroorganizma türü arasındaki evrim mesafesi her iki türde bulunan homolog makromoleküllerdeki nükleotid veya amino asit sekansı ile ölçülmektedir. Ortak atadan gelen moleküllerdeki farklılık (sekans farkı) atanın DNA’sındaki sabitleşen mutasyonların sayısı ile orantılıdır. Yani bu molekülleri kodlayan DNA sekansındaki mutasyonlarla. Değişik popülasyonlardaki mutasyonlar sabitleştikçe, kalıcı biyolojik değişiklikler meydana gelmektedir. Bu olayların takibi ve teşhis amaçlı kullanımı için de doğru moleküllerin sekans tayininin yapılması gerekir. Ölçülen filogenetik mesafe genişledikce; sekansın değişme hızı azalır.

Evrim ili
şkilerinin incelenmesinde protein sentezindeki önemlerinden dolayı ribozomal RNA’lar kullanılır. rRNA’lar tarihî (eski = ancient) moleküllerdir; fonksiyonları sabittir, geniş yayılım gösterirler (üniversal), geniş filogenetik mesafeler arasında oldukça iyi korunurlar (sekans bakımından). İki canlı arasındaki evrim ilişkisi rRNA sekansları arasındaki benzerliğe bağlıdır.

Ş



ekil 18.10 s. 704 (rRNA sekanslamasına göre mikoorganizmaların tasnifi)

Prokaryotlarda 3 ribozomal RNA molekülü var: 5
S, 16S ve 23S. Bakterilerdeki 16S (~ 1600 nükleotid) ve 23S (~ 3000 nükleotid) rRNA’larda, sekans analizi yapmaya yarayan çok iyi korunmuş sekansta birkaç bölge vardır. rRNA’ların bazı korunmuş sekansları bakterilerde, mantarlarda, bitkilerde, hayvanlarda ve hatta kloroplast ve mitokondrilerde hiç değişmemiştir. Bu bölgeler ribozomun yüzeyinin haritasını çıkartırlar. Çok iyi korunmuş olmaları, ribozomun fonksiyonunda hayati rolleri olabileceğini düşündürmektedir. 16S rRNA, tRNA’ların antikodon bölgesiyle direkt olarak etkileşir. rRNA’larda meydana 3

gelen mutasyonlar, protein sentezinin özgüllü
ğünü etkileyebilir. Molekülün, korunmuş bölgeler dışındaki yerlerinde filogenetik ilişkileri araştırmaya yarayan yeterli sekans farklılıkları mevcuttur. Deneysel olarak 16S rRNA daha rahat çalışılabilir. Bilgisayarla yapılan çalışmalarda, 16S rRNA’nın belirli bölgelerinde, belirli grup organizmaya has “imza sekansı” denilen kısa oligonükleotid sekansları tespit edilmiştir. Örnek mikobakterilerde 16S rRNA sekans analizi moleküler yöntemlerle idantifikasyonda kullanılmaktadır: hedef olarak seçilmiş olan en önemli gen bölgeleri, 16S rRNA, hsp65, recA ve rpoB genleridir. 16S rRNA geni, bakterilerin moleküler idantifikasyonunda altın standard olarak kabul edilen hedef bir bölgedir: hem her bakteriye özgü çok iyi korunmuş diziler içerir, hem de her türe göre değişen dizilere sahiptir. 16S rRNA geninin dizi analizi tüm mikobakteri türlerinin tanımlanmasını sağlayabilmektedir. Enterobacteriaceae arasındaki ilişkilerin incelenmesinde gyrB genisekansı karşılaştırmalarda kullanılmıştır. 16S rDNA (cDNA kütüphaneleri kullanarak) sekansları ise bu ailedeki daha uzak filogenetik akrabalıkların ortaya çıkarılmasında kullanılmıştır.

Tablo 18.1 s. 703 (imza sekanslar
ına örnekler: CACYYG, AAACUUAAAG, CACACACCG)

Ribozomal RNA sekanslamas
ı ile yapılan mikrobiyal filogenide fenotipik ilişkilerle yapılanlardan farklı olarak üç ana grup bulunmuştur: Prokaryotik hatta Bakteriler (daha önce eubacteri’ler deniliyordu) ve Archaea (eskiden archaebakteriler) ve Eukaryotik hatta Eukarya (Şek. 18.10, s. 704).

Bakteria



En az 12 belirgin grup mevcuttur. Her bir grup bir
phylum olarak değerlendirilebilir. (Ş. 18.11, s706)


1.
Mor fototrofik bakteriler (enerjisini ışıktan temin eden organizmalara fototrofik denir) ve akrabaları (Proteobakteria). En büyük ve en çeşitli bakteria grubudur. Bu grubun çoğu fototrofiktir. Sadece 2 subdivision’u (delta ve epsilon) nonfototrofiktir (sülfat- ve sülfür- redükleyici bakteriler, helicobacter, miksobakteriler, campylobacter gibi). Pseudomonas gibi enterik bakterilerden de bu grupta olanlar vardır.
2.
Yeşil kükürt bakterileri. Chlorobium gibi fototrofik yeşil kükürt bakterileri.
3.
Kükürt bakterisi olmayan yeşil bakteriler. Chloroflexus. İki nonfototrofik genera ve bir tarihi bakteri grubu. Çoğu termofildir (yüksek sıcaklıkta yaşayan organizma, optimum sıcaklık 45º - 80º C).
4.
Cyanobacteria. Bitkilerdeki kloroplastın atası (öncülü) olduğu zannediliyor. Oksijenik fototroflar: klorofil a ve fikobilinleri ihtiva ederler; klorofil b yoktur. Mavi-yeşil reklidirler.
5.
Planctomyces-Pirella. Tomurcuklanan organizmalar. Sıvı ortamda ürerler. Planctomyces-Pirella bakterilerin önemli bir koludur.
6.
Spiroket’ler. Patojendirler. Serbest veya konakçı ile yaşarlar. Leptospira genusu önemlidir.
7.
Bacterioides-Flavobacterium. Gr (-) bakterilerin en önemli filogenetik hattıdır. Bakteroides gibi anaeroblar; Sporocytophaga gibi aeroblar.

4

8.
Chlamydia. Hücreiçi parazitidirler: Chlamydia çeşitli seksüel yolla geçen hastalıkların ve bir tür trahomun (körlük sebebi) meydana gelmesine sebep olan canlıdır.
9.
Deinococcus-Thermus. Gr (+), radyasyon-direnci yüksek Deinococcus ve Gr (-), kemoorganotrofik termofil (organik maddelerin oksidasyonundan enerji sağlayan) Thermus. Her ikisi de ornitin ihtiva eden atipik hücre duvarı taşırlar.
10.
Gr (+) Bakteriler. Çubuk ve cocci. Endospor oluşturanlar, laktik asit bakterileri, çoğu aerobik ve anaerobik cocci, corineform bakteriler, aktinomiçetesler; hatta mycoplasma’ların çoğu.
11.
Thermotoga-Thermosipho. Sadece gruba adını veren 2 genera var. Ancak jeotermal olarak ısınan deniz sedimentinden izole edilmiş hipertermofilik bakteriler. Thermotoga 55º - 90ºC’de üreyebilen anaerobik fermentatif organizma. Çok değişik lipidler üretir. İlk organizmaların termofilik oldukları hipotezi bu canlılara dayandırılmaktadır.
12.
Aquifex-Hydrogenobacter. Aşırı termofilik organizmalar. Aquifex H2 veya redükte kükürt bileşiklerini aerobik olarak oksitler. Optimum sıcaklık 85º - 95ºC. Hydrogenobacter sadece H2 ‘yi oksitler.