Mikrobiyolojiye Giriş
Mikrobiyolojinin harika dünyasına hoş geldiniz! Evet. Mikrobiyoloji nedir? Kelimeyi açacak olursak, "küçük yaşamın incelenmesi" anlamına gelir; burada küçük yaşam mikroorganizmalar veya mikroplar anlamına gelir. Ama bu mikroplar kim? Ve ne kadar küçükler?
Genel olarak mikroplar iki kategoriye ayrılabilir: hücresel mikroplar (veya organizmalar) ve aselüler mikroplar (veya ajanlar). Hücresel grupta bakteriler, arkeler, mantarlar ve protistler (algler, protozoalar, cıvık küfler ve su küflerinden oluşan bir tür torba) yer almaktadır. Hücresel mikroplar, bir hücrenin tüm organizmayı oluşturduğu tek hücreli ya da yüzlerce, binlerce hatta milyarlarca hücrenin tüm organizmayı oluşturduğu çok hücreli olabilir. Aselüler grupta virüsler ve prionlar ve viroidler gibi diğer enfeksiyöz ajanlar yer almaktadır.
Bu ders dizisinde bakteriler ve arkeler (geleneksel olarak "prokaryotlar" olarak bilinir) ile virüsler ve diğer aselüler ajanlar üzerinde durulacaktır.
Mikropların Karakteristikleri
Açıkçası mikroplar küçüktür. Geleneksel tanım, mikropları çıplak gözle görülemeyen organizmalar veya ajanlar olarak tanımlar, bu da onları görmek için yardıma ihtiyaç duyulduğunu gösterir. Bu yardım genellikle bir tür mikroskop şeklindedir. Bu tanımla ilgili tek sorun, mikroskop olmadan da görebileceğiniz mikroplar olmasıdır. Net değil ama onları görebilirsiniz. Bu organizmaları mikrop olmayanlar olarak reddetmek kolay olabilir, ancak diğer tüm açılardan iyi çalışılmış diğer mikroplar (boyut kısıtlamasına uyan) gibi görünürler/hareket ederler/performans gösterirler.
Dolayısıyla, geleneksel tanım, mikropları oldukça basit ve farklılaşmamış ajanlar/organizmalar olarak tanımlayacak şekilde değiştirilmiştir, yani çok hücreli mikroplar bile bağımsız hareket edebilen hücrelerden oluşur - belirli bir iş bölümü yoktur. Dev bir mantarı alıp hücrelerinin yarısını keserseniz, kalan hücreler engelsiz bir şekilde çalışmaya devam edecektir. Buna karşılık bir insanın hücrelerinin yarısını kesip atsaydınız, bu bir sorun olurdu. Çok hücreli mikroplar, milyarlarca hücreden oluşsalar bile, genellikle dallanan filamentlerden oluşan nispeten basit bir tasarıma sahiptirler.
Mikrobiyoloji alanındaki araştırmalar için gerekli olan belirli teknikler vardır. Bu teknikler, araştırılan konunun boyutuyla büyük ölçüde ilgilidir. Mikroplar çok küçük olduğundan ve etrafta çok sayıda bulunduğundan, ilgilendiğiniz türü izole edebilmek önemlidir. İlgilendiğiniz türü izole edebilmek, istenmeyen kontaminasyonu önlemek için sterilizasyon yöntemlerini ve çalışmak istediğiniz mikrobu tamamen izole ettiğinizi doğrulamak için gözlemlemeyi içerir.
Mikrop Boyutu
Mikrobiyolojide boyut biraz önemli bir konu olduğundan, gerçek ölçümlerden bahsedelim. Küçük ne kadar küçüktür? Hücresel mikroplar tipik olarak mikrometre (µm) cinsinden ölçülür. Tipik bir bakteri hücresi (diyelim ki E. coli) yaklaşık 1 µm genişliğinde ve 4 µm uzunluğundadır. Tipik bir protozoal hücre (Paramecium diyelim) yaklaşık 25 µm genişliğinde ve 100 µm uzunluğundadır. Her milimetrede 1000 µm vardır, bu da çoğu mikrobu yardım almadan görmenin neden zor olduğunu gösterir. (Bunun bir istisnası mantar gibi çok hücreli bir mikrop olabilir. Yeterince hücreyi bir araya getirirseniz, mikroskop olmadan onları kesinlikle görebilirsiniz!)
Aselüler mikroplardan bahsederken tamamen farklı bir ölçek kullanmak zorundayız. Tipik bir virüs (diyelim ki influenza virüsü) yaklaşık 100 nanometre (nm) çapındadır. Her mikrometrede 1000 nanometre vardır, bu da bir virüsü görmek için neden daha güçlü bir mikroskoba ihtiyacınız olduğunu gösterir. Tipik bir bakteri (yine E.coli'yi ele alalım) şişirilerek Özgürlük Heykeli büyüklüğüne getirilirse, tipik bir virüs (yine influenza virüsü işe yarar), doğru oranları korursak, yetişkin bir insan büyüklüğünde olacaktır.
Mikropların Keşfi
Mikropların küçük boyutları, keşfedilmelerini kesinlikle engellemiştir. İnsanlara bunu gösteremezseniz, derilerinin milyarlarca küçük yaratıkla kaplı olduğuna inandırmak zordur. "Görmek inanmaktır."
Mikrobiyolojide, mikropların keşfi için itibar edilen veya en azından keşiflerinin kanıtını sağlayan iki kişi vardır ve ikisi de yaklaşık aynı dönemde yaşamıştır:
Robert Hooke (1635-1703)
Robert Hooke, birçok farklı nesneyi gözlemlemek için bileşik mikroskop ya da iki merceğin birlikte kullanıldığı mikroskop kullanan bir bilim insanıydı. Gözlemlerinin ayrıntılı çizimlerini yaparak günün bilimsel literatüründe yayınladı ve mikroorganizmaların ilk çizimlerini yayınlamasıyla tanındı. 1665 yılında, mantarlar gibi mikropların yanı sıra diğer organizmaların ve hücre yapılarının çizimlerini içeren Micrographia adlı bir kitap yayınladı. Mikroskoplarının çözünürlüğü ya da netliği kısıtlıydı ve bu da gözlemleyebildiği mikropları sınırlıyordu.
Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)
Antony van Leeuwenhoek, aynı zamanda mikroskoplarla da uğraşan Hollandalı bir kumaş tüccarıydı. Merceğin iki gümüş plaka arasında tutulduğu basit bir mikroskop (tek bir merceği olan) inşa etti. Görünüşe göre, havuz suyu, dışkı materyali, diş kazıntıları gibi birçok farklı örnek türünden mikropları görüntülemekten zevk alıyordu. Gözlemleri ve keşifleri hakkında ayrıntılı çizimler ve notlar hazırlayarak bunları dönemin bilimsel kuruluşu olan Londra Kraliyet Cemiyeti'ne gönderdi. Bu çok değerli kayıt, onun hem bakterileri hem de çok çeşitli protistleri gördüğünü açıkça göstermektedir. Bazı mikrobiyologlar, alana yaptığı katkılardan dolayı van Leeuwenhoek'tan "Mikrobiyolojinin Babası" olarak söz etmektedir.
Mikrobiyal Gruplar
Organizmaların sınıflandırılması veya nasıl gruplandırılacağının belirlenmesi, yeni bilgiler ve bir organizmanın özelliklerini değerlendirmek için yeni araçlar edindikçe sürekli olarak değişmektedir. Şu anda tüm organizmalar üç kategoriden veya alandan birinde gruplandırılmaktadır: Bakteriler, Arkealar ve Ökarya. İlk olarak 1970'lerde Carl Woese tarafından önerilen Üç Etki Alanı Sınıflandırması, ribozomal RNA (rRNA) dizilerine dayanmaktadır ve günümüzde bilim insanları tarafından organizma akrabalığının en doğru güncel tasviri olarak kabul edilmektedir.
Bakteriler
Bakteri alanı en iyi bilinen mikrobiyal örneklerden bazılarını içerir (E. coli). Üyelerin çoğu tek hücrelidir, hücrelerde çekirdek veya başka bir organel bulunmaz, çoğu üyenin peptidoglikan olarak bilinen özel bir maddeye sahip hücre duvarı vardır (bakterilerden başka hiçbir yerde bulunmaz!), 70S ribozomları vardır ve insanlar toprakta, suda, yiyeceklerimizde ve kendi vücutlarımızda yaygın oldukları için birçok üyeye yakından aşinadır. Tüm Bakteriler mikrop olarak kabul edilir.
Arkeler
Arkea nispeten yeni bir alandır, çünkü bu organizmalar eskiden bakterilerle birlikte gruplandırılırdı. Çoğunlukla tek hücreli olduklarından, hücrelerde çekirdek veya başka bir organel bulunmadığından, 70S ribozomlarına sahip olduklarından ve tüm Arkealar mikrop olduğundan bakterilerle bazı bariz benzerlikler vardır. Ancak, bileşim bakımından önemli ölçüde farklılık gösterebilen tamamen farklı hücre duvarlarına sahiptirler (ancak özellikle peptidoglikan içermezler ve bunun yerine psödomürien içerebilirler). Buna ek olarak, rRNA dizilimleri Bakterilerle hiç de yakın akraba olmadıklarını göstermiştir.
Ökaryalar
Ökarya Alanı, hayvanlar ve bitkiler gibi mikrop olmayan birçok türü içerir, ancak mantarlar, protistler, balçık küfleri ve su küfleri gibi çok sayıda mikrobik örnek de vardır. Ökaryotik hücre tipinde bir çekirdeğin yanı sıra mitokondri veya endoplazmik retikulum gibi birçok organel bulunur. 80S ribozomlarına sahiptirler ve genellikle tek hücreli veya çok hücreli olarak bulunurlar.
Virüsler
Virüsler, Üç Alem Sınıflandırmasının bir parçası değildir, çünkü ribozomları yoktur ve bu nedenle karşılaştırma için rRNA dizilerinden yoksundurlar. Virüslere özgü özellikler kullanılarak ayrı ayrı sınıflandırılırlar. Virüsler tipik olarak "zorunlu hücre içi parazitler" olarak tanımlanır; bu da çoğalmak veya sayılarını artırmak için bir konak hücreye olan katı gereksinimlerine bir göndermedir. Bu aselüler oluşumlar genellikle hücre istilasının bir sonucu olarak hastalık etkenleridir.
Taksonomik Dereceler
Taksonomik sıralamalar, bilim insanlarının akrabalığı belirleyerek organizmalar hakkındaki bilgileri organize etmelerinin bir yoludur. Domainler en büyük gruplamayı oluştururken, birçok daha küçük gruplama da bulunmaktadır ve her bir küçük gruplama, belirli özellikleri paylaşan organizmaları içerir. Her seviye, kimin üye olabileceği konusunda giderek daha kısıtlayıcı hale gelmektedir. Sonunda, bilimsel bir isim oluşturmak için kullanılan gruplandırmalar olan cins ve türe ulaşırız. Bu, 1750'lerde Carl Linnaeus tarafından geliştirilen binomiyal isimlendirmedir.
Binomial İsimlendirme
Bir organizmaya atanmış olan gerçek bilimsel isimden bahsederken, herkesin bahsettiğiniz bilimsel isme atıfta bulunduğunuz açıkça anlaşılması için kurala uymak önemlidir. Bilimde kurallar vardır (tıpkı İngilizce dersinde olduğu gibi, asla "bay robert louis stevenson" şeklinde yazmazsınız ya da en azından düşük not almayı beklersiniz).
Bilimsel bir isim bir cins ve bir türden oluşur; burada cins genel bir isimdir ve tür spesifiktir. Tür adı bir kez verildikten sonra organizma için kalıcı olurken, cins adı yeni bilgiler elde edilirse değişebilir. Örneğin, daha önce Streptococcus faecalis olarak bilinen bakteri artık Enterococcus faecalis'tir çünkü dizileme bilgileri Enterococcus cinsinin üyeleriyle daha yakından ilişkili olduğunu göstermektedir. Bir organizmaya yalnızca türüyle atıfta bulunmanın uygun olmadığına dikkat etmek önemlidir (örneğin, E. coli'ye asla yalnızca "coli" olarak atıfta bulunmamalısınız. Diğer bakteriler de "coli" türüne sahip olabilir).
Şimdi kurallara gelelim: Cins her zaman büyük harfle yazılır. Türler her zaman küçük harfle yazılır. Ve hem cins hem de tür italik (daktiloyla yazılmışsa yaygındır) veya altı çizili (el yazısıyla yazılmışsa yaygındır) olarak belirtilir. Cins, başlangıç harfine kadar kısaltılabilir, ancak bunun için ismin metin içinde en az bir kez tam olarak geçmesi gerekir (bunun istisnası, yaygınlığı nedeniyle artık neredeyse hiç kimsenin Escherichia cinsini hecelemediği E. coli'dir).
Yorumlar
Yorum Gönder