Bakterilerin Evrimsel Kökeni ve Hücresel Yapısındaki Temel Özellikler

Bakteri Nedir ve Doğadaki Yeri

Bakteri, tek hücreli mikroorganizma grubudur. Tipik olarak birkaç mikrometre uzunluğunda olan bakterilerin çeşitli şekilleri vardır, kimi küresel, kimi spiral şekilli, kimi çubuksu, kimi virgül şeklinde olabilir. Yeryüzündeki hemen hemen her ortamda bakteriler mevcuttur. Toprakta, deniz suyunda, okyanusun derinliklerinde, yer kabuğunda, deride, hayvanların bağırsaklarında, asitli sıcak su kaynaklarında, radyoaktif atıklarda büyüyebilen tipleri vardır. Tipik olarak bir gram toprakta bulunan bakteri hücrelerinin sayısı 40 milyon, bir mililitre tatlı suda ise bir milyondur; toplu olarak dünyada beş nonilyon (5×10³⁰) bakteri bulunmaktadır, bunlar dünyadaki biyokütlenin çoğunu oluşturur.

Bakteriler gıdaların geri dönüşümü için hayati bir öneme sahiptirler ve gıda döngülerindeki çoğu önemli adım, atmosferden azot fiksasyonu gibi, bakterilere bağlıdır. Ancak bu bakterilerin çoğu henüz tanımlanmamıştır ve bakteri şubelerinin sadece yaklaşık yarısı laboratuvarda kültürlenebilen türlere sahiptir.

Kök ve Erken Evrim

Modern bakterilerin ataları, yaklaşık 4 milyar yıl önce, dünyada gelişen ilk yaşam biçimi olan tek hücreli mikroorganizmalardı. Yaklaşık 3 milyar yıl boyunca tüm canlılar mikroskopiktiler, bakteri ve arkeler yaşamın başlıca biçimleriydi. Bakteri fosilleri, örneğin stromatolitler, mevcut olmakla beraber, bunların kendine has morfolojinin olmaması, bunlar kullanılarak bakteri evriminin anlaşılmasına veya belli bakteri türlerinin kökeninin belirlenmesini engellemektedir. Ancak gen dizileri bakteri filogenetiğinin inşası için kullanılabilir, bu çalışmalar bakterilerin arke/ökaryot soyundan ayrılmış evrimsel bir dal olduğunu göstermiştir. Bakteri ve arkelerin en yakın zamanlı ortak atası muhtemelen yaklaşık 2,5-3,2 milyar yıl önce yaşamış bir hipertermofil’di.

Bakteriler, evrimdeki ikinci büyük ayrışmada, ökaryotların arkelerden oluşmasında da yer almışlardır. Bunda, eski bakteriler, ökaryotların ataları ile endosimbiyotik bir ilişki kurmuşlardır. Bu süreçte, proto-ökaryotik hücreler, alfa-proteobakteriyel hücreleri içlerine alıp mitokondri veya hidrojenozomları oluşturdular. Bu organeller günümüz ökaryotlarının tümünde hala bulunmaktadır. Daha sonraki bir dönemde, farklı bir olay sonucu, bazı mitokondrili ökaryotların, siyanobakteri-benzeri canlıları içlerine alması sonucunda, bitki ve yosunlardaki kloroplastlar oluştu.

Hücresel Yapı ve Prokaryot Özellikleri

Bir zamanlar bitkilerin Schizomycetes sınıfına ait sayılan bakteriler artık prokaryot olarak sınıflandırılırlar. Ökaryotlardan farklı olarak bakteri hücreleri hücre çekirdeği ve membran kaplı organel içermez. Geleneksel olarak bakteri terimi tüm prokaryotları içermiş ancak, 1990’lı yıllarda yapılan keşiflerle prokaryotların iki farklı gruptan oluştuğu, bunların ortak bir atadan ayrı ayrı evrimleşmiş oldukları bulununca bilimsel sınıflandırma değişmiştir. Bu üst alemler Bacteria ve Archaea olarak adlandırılmıştır.

Bakteri hücresi hücre zarı olarak adlandırılan bir lipit zarla çevrilidir. Bakteriler prokaryot olduklarından dolayı sitoplazmalarında ender olarak zar kaplı organel buldururlar. Bakterilerde hücre çekirdeği, mitokondrisi, kloroplast ve Golgi aygıtı gibi diğer orgellerden yoktur. Bir zamanlar bakterilerin sadece sitoplazmadan içeren basit torbalar olduğu düşünülürdü ama artık karmaşık bir yapıları bilinmektedir. Bakterilerin genetik malzemeleri tipik olarak tek bir dairesel kromozomdan oluşur ve kromozom, nükleoit olarak adlandırılan düzensiz şekilli bir cismin içinde yer alır.

Hücre zarının dışında bakteriyel hücre duvarı bulunur. Bakteriyel hücre duvarları peptidoglikan’dan oluşur. Bakteri hücre duvarları bitki ve mantar hücre duvarlarından farklıdırlar; bitki hücre duvarları selülozdan, mantarlarınkiler ise kitinden oluşur. Bakteri hücre duvarları arkelerinkinden de farklıdır, bunlarda peptidoglikan bulunmaz.

Bakteriyolojinin Tarihçesi

Bakteriler ilk defa 1676’da Antonie van Leeuwenhoek tarafından, kendi tasarımı olan tek mercekli bir mikroskopla gözlemlenmiştir. Onlara “animalcules” (hayvancık) adını takmış, gözlemlerini Kraliyet Derneği’ne yazılmış bir dizi mektupla yayımlamıştır. Bacterium adı çok daha sonra, 1838’de Christian Gottfried Ehrenberg tarafından kullanıma sokulmuştur.

Louis Pasteur 1859’da fermantasyonun mikroorganizmaların büyümesi sonucu meydana geldiğini göstermiştir. Kendisiyle aynı dönemde yaşamış olan Robert Koch ile birlikte Pasteur, hastalık-mikrop teorisi’nin erken bir savunucusu olmuştur. Robert Koch tıbbi mikrobiyolojide bir öncü olmuş; kolera, şarbon ve verem üzerinde çalışmıştır. Koch postülatları’nda bir canlının bir hastalığın nedeni olduğunu belirlemek için gereken testleri ortaya koymuştur; bu postülatlar günümüzde hâlâ kullanılmaktadır.

On dokuzuncu yüzyılda bakterilerin çoğu hastalığın nedeni bilinmesine rağmen, antibakteriyel bir tedavi mevcut değildi. 1910’da Paul Ehrlich Treponema pallidum’u seçici olarak öldüren bileşikler elde ederek ilk antibiyotiği geliştirmiştir.

Bakterilerin araştırılmasında büyük bir aşama, Arkelerin bakterilerden farklı bir evrimsel soya ait olduklarının 1977’de Carl Woese tarafından anlaşılmasıdır. Bu yeni filogenetik taksonomi, 16S ribozomal RNA’nın dizilenmesine dayandırılmış ve üç alanlı sistem’in parçası olarak prokaryot alemini 2 evrimsel alana bölünmüştür.

Bu açıklama Vikipedi kaynaklarından uyarlanmıştır ve şu lisans altında sunulur: CC BY-SA 4.0.