Yeni araştırma ortaya koydu: Bağırsak bakterileri vücut sinyallerini ‘okuyor’

Bağırsaklarda yaşayan trilyonlarca bakteri, çevrelerindeki besinleri ve kimyasal sinyalleri sürekli olarak algılayarak hayatta kalıyor. Alman bilim insanları öncülüğünde yürütülen yeni bir araştırma, özellikle Clostridia grubundaki faydalı bakterilerin sindirim sırasında ortaya çıkan çok sayıda kimyasal maddeyi “hissedebildiğini” ortaya koydu.

Araştırmaya göre bu bakteriler; karbonhidratlar, yağlar, proteinler, şekerler ve hatta DNA’nın parçalanmasıyla oluşan maddeleri algılayabiliyor. Özel sensörler sayesinde değerli besin kaynaklarına doğru yönelen mikroorganizmalar, böylece bağırsak mikrobiyotasının dengede kalmasını sağlıyor.

Faydalı bakterilere odaklanıldı

Bugüne kadar bakterilerin çevreyi algılama mekanizmalarına ilişkin bilgilerin büyük bölümü, hastalık yapıcı mikroorganizmalar üzerinden elde edilmişti. Ancak insan vücudunda doğal olarak bulunan ve sağlığa katkı sağlayan bakteriler hakkında yeterli veri bulunmuyordu.

Bu eksikliği gidermek amacıyla Victor Sourjik liderliğindeki uluslararası ekip, insan bağırsağında yaygın olarak bulunan Clostridia bakterileri üzerine kapsamlı bir çalışma yürüttü. Araştırmaya Max Planck Enstitüsü, Ohio Üniversitesi ve Marburg Üniversitesi’nden bilim insanları katıldı.

Çok sayıda besin kaynağını algılıyorlar

Araştırmacılar, bağırsak bakterilerinin reseptörlerinin beklenenden çok daha geniş bir kimyasal madde yelpazesini tanıyabildiğini tespit etti. Bu maddeler arasında karbonhidrat, yağ, protein, DNA ve aminlerin parçalanma ürünleri yer aldı.

Çalışma, bakterilerin çevreye rastgele tepki vermediğini, belirli metabolik sinyallere özel olarak uyum sağladığını ortaya koydu.

Laboratuvar deneyleri ve biyoinformatik analizler sonucunda, bakterilerin hareketini yönlendiren temel maddelerin başında laktik asit (laktat) ve formik asidin (format) geldiği belirlendi. Bu bileşiklerin, bakteriler için önemli birer enerji kaynağı olduğu düşünüldüğü belirtildi. Araştırmacılara göre bakterilerin hareket etmesinin temel nedeni, besin arayışı.

‘Çapraz beslenme’ sistemi bağırsak dengesini koruyor

Bazı bağırsak bakterileri laktat ve formatı kendileri üretebiliyor. Bu maddeler, diğer bakteriler için besin kaynağı oluşturuyor. “Çapraz beslenme” olarak adlandırılan bu süreç, bağırsak ekosisteminin dengede kalmasına yardımcı oluyor.

Çalışmanın yazarı Wenhao Xu, “Bu mekanizmalar, bağırsaktaki bakteriler arasındaki etkileşimler için büyük önem taşıyor ve sağlıklı bir mikrobiyomun oluşmasında kilit rol oynuyor.” dedi.

Yeni sensörler keşfedildi

Araştırmada ayrıca laktat, kısa zincirli yağ asitleri, urasil ve dikarboksilik asitleri algılayan daha önce bilinmeyen sensör grupları da tanımlandı. Bilim insanları, bazı sensörlerin moleküler yapısını çözerek bu maddeleri nasıl tanıdığını da ortaya koydu.

Evrimsel analizler, bakterilerin algılama sistemlerinin zaman içinde değişebildiğini ve çevresel koşullara göre kolayca uyum sağlayabildiğini gösterdi.

Araştırmanın lideri Victor Sourjik, çalışmanın faydalı bağırsak bakterilerinin duyusal yeteneklerine dair önemli bir boşluğu doldurduğunu belirtti.