Tropikal Kurbağaların Cildinde Doğal Bir Kalkan: Bakteriler, Öldürücü Mantar Hastalığına Karşı Koruma Sağlıyor

Brezilya’daki laboratuvar çalışmalarında, tropikal kurbağaların cildinde doğal olarak yaşayan bakterilerin, dünyayı çökertmeye çalışan öldürücü bir mantar hastalığına karşı ilk savunma hattı olarak görev yaptıkları ortaya kondu. Penn State Üniversitesi’nden araştırmacılar, cilt mikrobiyomundaki bakterilerin çeşitliliğinden çok, bu bakterilerin hastalığa karşı gösterdikleri koruyucu işlevin hayatta kalma için belirleyici olduğunu kanıtladı. Yayınlanan çalışma, bu mantarın en az 90 kurbağa türünü yok ettiğini ve hâlâ küresel amfibiyen popülasyonlarını tehdit ettiğini gözler önüne seriyor.

Araştırmacılar, iki farklı kurbağa türünü karşılaştırmalı olarak inceledi ve bu türlerin hastalığa karşı benzer ya da farklı stratejiler izlediğini keşfetti. Bir tür, sağlıklı cilt mikrobiyomu sayesinde mantara doğal olarak direnç gösterirken, diğer tür hem bakterilerle dolu cildi hem de antibiyotiklerle baskılanmış cildiyle hastalığa karşı son derece savunmasız bulundu. Bu keskin zıtlık, mikrobiyomun hastalığa karşı oynadığı rolü anlamak için ideal bir deney çifti sundu.

Koruyucu Bakteriler ve Mantarın Tehlikesi

Kurbağaların gözenekli cildini korumak için bazı türler kendilerine bir zırh giydiriyor; ancak bu zırh metal ya da Kevlar gibi dayanıklı malzemelerden değil, bakterilerden oluşuyor. Yayınlanan araştırma, cilt mikrobiyomundaki doğal bakterilerin bu mantara karşı onları koruyabildiğini gösteriyor. Çalışma, dergide “Animal Microbiome” adıyla yayımlandı.

İlgili mantar, Batrachochytrium dendrobatidis olarak adlandırılıyor ve yaygın adıyla Bd olarak biliniyor. Amfibiyenlerde bu hastalık, cilt hasarı, kırmızımsı cilt, kasılmalar ve nihayetinde kalp yetmezliğine yol açan çeşitli belirtiler üretiyor. Cornell Üniversitesi Veterinerlik Fakültesi’ne göre hastalık, 1.300’den fazla amfibiyen türünde tespit edildi, ancak kurbağaları en ağır şekilde etkiledi. Mantar suda yayılan bir yapıya sahip ve kurbağanın sulu yaşam alanı üzerinden yayılıyor.

Bu, bir ev sahibinin doğal cilt bakterilerinin, küresel ölçekte amfibiyen popülasyonlarını çökerten bir patojene karşı ön savunma hattı olabileceğini gösteren en net kanıtlardan biri.

Penn State Üniversitesi biyoloğu ve çalışmanın yazarlarından Gui Becker

Becker, çalışmanın önemli mesajlarından birinin, bu bakterilerin çeşitliliğinin değil, koruyucu işlevlerinin önem taşıdığını vurguladı. Araştırmacılar, cilt mikrobiyomundaki bu bakterilerin hastalığa karşı ne kadar etkili olduğunu anlamak için Brezilya’da laboratuvar deneyi gerçekleştirdi. Deney, Haddadus binotatus ve Ischnocnema henselii olmak üzere iki kurbağa türü üzerinde yürütüldü.

Kurbağaların ciltlerinde yaşayan bakteriler, DNA dizileme yöntemiyle belirlendi; böylece bu bakteriyel toplulukların, ev sahibi kurbağanın sağlığını nasıl yansıttığını karşılaştırmak mümkün hale geldi. Bir kurbağa türü, sağlıklı cilt mikrobiyomu sayesinde mantara doğal olarak tolerans gösterdi. Ancak cildindeki koruyucu bakteriler antibiyotiklerle baskılanınca, kurbağalar hastalığın belirtilerini gösterme olasılıkları arttı.

İki Tür, İki Farklı Strateji

İkinci kurbağa türü, hem bakterilerle dolu cilt mikrobiyomu hem de antibiyotiklerle baskılanmış mikrobiyomuyla mantara karşı yüksek derecede savunmasız bulundu. Araştırmacıların görüşüne göre bu durum, farklı kurbağa türlerinin bu tehlikeli mantara karşı kendilerini korumak için farklı stratejilere başvurduklarını gösteriyor.

Bu çarpıcı zıtlığı görüyoruz: bir türün mantarın en yüksek görülme sıklığı varken, diğerinin yaban ortamında hiç enfeksiyonu yok. Bize mikrobiyomun oynayabileceği rolü anlamak için mükemmel bir çift sundu. Yıllardır tropikal kurbağanın yaban ortamında nadiren enfekte olduğunu biliyorduk ama nedenini bilmiyorduk. Artık biliyoruz.

Penn State Üniversitesi ekoloji alanında doktora öğrencisi ve çalışmanın yazarlarından Laura Schuck

Schuck, çalışmanın korelasyon düzeyinden deneysel kanıt düzeyine geçiş sağladığını belirtti. Mikrobiyomun gerçekten de bu hastalığa karşı önemli olduğunu gösteren kanıtlar, artık yalnızca gözlem değil, deney temelli bir dayanağa kavuştu.

Bakterilerin Koruyucu Mekanizmaları

Bu koruyucu bakterilerin işleyişi nasıl gerçekleştiğini anlamak amacıyla Schuck, kurbağaların ciltlerinden yaklaşık 700 bakteri suşunu kültüre aldı. Her birini laboratuvar ortamında büyüttükten sonra, mantarı bu bakterilerin kimyasal yan ürünlerine maruz bıraktı. Bir haftalık süre boyunca mantarın büyümesini izledi. Ardından her bir kültürü diziledi.

Dizileme verileriyle özel bir referans veritabanı oluşturduklarında, bakterinin kimliği ile mantar büyümesini ne kadar bastırdığı arasında bağ kurdular. Bu sayede, hangi koruyucu bakterilerin hangi kurbağanın cildinde nerede ve ne zaman bulunduğunu haritalayabildiler. Veritabanı, belirli kurbağaların enfeksiyona karşı hayatta kalmasına yardımcı olan hastalığı baskılayan bakterileri tespit etmede belirleyici rol oynadı.

Bu kurbağanın faydalı bakterileri nasıl topladığını ve sürdürdüğünü anladığımızda, mikrobiyomun doğal bir savunma olarak nasıl çalıştığını ve bu bakterileri amfibiyenler ve diğer tehlikede bulunan omurgalılar için çevrede korumak adına neyi korumamız gerektiğini anlamaya başlayabiliriz.

Laura Schuck

Gelecek çalışmalarında, araştırmacılar kurbağaların koruyucu cilt mikrobiyomlarını doğal ortamdan nasıl edindiğini daha yakından incelemek istiyor. Amaç, bu yararlı mikropları destekleyen tropikal yaşam alanlarını korumak. Schuck’a göre, bu bakterilerin amfibiyenlere ve diğer tehlikede bulunan omurgalılara ulaşabilir kalıcı olmasını sağlamak adına çevrede korumamız gereken unsurları anlamak, hastalığa karşı doğal bir savunma mekanizması olarak mikrobiyomun işleyişini kavramakla mümkün.