Farklı genomlar içeren dev bakteri: Achromatium Oxaliferum

Poliploidi canlılarda rastlanılan bir özellik. Diploid bir hücre ya da organizmanın bir ya da daha fazla set kromozom daha kazandığı durumu ifade eder1. Örneğin, insan diploid sayıda (2n) (bir anneden gelen kopya bir de babadan gelen kopya olmak üzere iki kopya) kromozoma sahiptir. İnsanda 23 çift yani toplamda 46 kromozom bulunur. Hücre bölünmesi (mitozda) sırasında birçoğunuzun bildiği gibi hücre DNA miktarını iki katına çıkarır. DNA ipliksi yumak halinden çıkar ve kromozomları oluşturur. Bölünme esnasında eğer kromozomlar bir şekilde birbirinden ayrılamazsa oluşan hücreler poliploid özellik gösterir. 3n ve daha fazla kromozoma sahip bu hücreler poliploidtir. Polipolidi ökaryotlarda, özellikle bitkilerde oldukça yaygındır. Bitkilerin evriminde önemli bir süreçtir.  Gen kopya sayısının artmasının, organizmanın evriminde gen yer değiştirmelerine, genin fazla kopyasının zamanla evrimsel değişime uğrayarak farklı işlevlere sahip yeni genlerin oluşumuna olanak sağlayarak evrime katkı sunduğu düşünülmektedir. 

Standart ders kitaplarında poliploid özellik gösteren ökaryot olmayan canlı örnekleri hemen hemen yoktur. Bilinen ve yaygın olarak çalışılan bakteri türlerinin büyük bir çoğunluğu haploiddir yani genomları 1n, tek kopyadır.  Ancak bakteri ve çeşitli arkealarda poliploidinin görüldüğü bilinmektedir. Burada polipoidi genom sayılarının 10 kopyadan fazla olmasını ifade etmektedir. Bunlardan biri de bilinen en büyük tek hücreli tatlı su bakterisi olan Achromatium türleridir.

Nature Communications’da 5 Eylül’de yayımlanan çalışma bu türlerden birinin genomuna ışık tuttu. Sülfürü2 oksitleyen bir bakteri cinsidir ve bakteriler için oldukça büyük sayılan 15x125 mikron boyutlarına kadar ulaşabilmektedir. Araştırmacılar Achromatium oxaliferum türüne ait tek hücrelileri Almanya’da bulunan Stechlin gölünden topladılar ve bunlarda 27 tanesinin genetik yapısı genomik ve metagenomik analizlerle incelendi. Tek bir hücrede 300 taneye kadar DNA noktacığı görüntülendi. Tek hücre analizi ve metagenomik analiz, çoğu kromozomun birbirinden farklı olduğunu gösterdi. Yani Achromatium oxaliferumiçerisinde bir çok farklılaşmış genomu da barındırmaktaydı. 

Bu tür organizmalar bile son yıllara kadar istisna olarak kabul edilmekte iken bu dev bakterinin içerdiği farklı genomlar varlığı; canlılığın, çok hücreliliğin evrimine dair bildiklerimizi genişletecek bir potansiyele sahip.

1 https://www.britannica.com/science/polyploidy
2  IIonescu et al. Community-like genome in single cells of the sulfur bacterium Achromatium oxaliferum. Nature Communications, 2017; 8 (1) DOI: 10.1038/s41467-017-00342-9