Milyar yıldır süren amansız savaş

Meriç Öztürk - @merichyoztyurk

Tarih boyunca insanlık, sayısız savaşa sahne oldu. Antik çağlardan modern çağlara kadar ideolojiler uğruna milyonlarca can yitip gitti. 781 yıl süren Reconquista’dan 6 yıl süren fakat 70 milyondan fazla insanın hayatını kaybettiği İkinci Dünya Savaşı’na, Soğuk Savaş’tan günümüzdeki siber savaşlara kadar insan eliyle yürütülen her çatışma siyasi, ekonomik ya da kültürel çıkarlar etrafında şekillendi. Tüm bunlar yaşanırken, gözlerden uzakta bir diğer savaş hala devam ediyor ve bu savaş insanlık tarihinden çok daha eskilere dayanıyor.

Milyarlarca yıl önce başlayan bu savaşın tarafları virüsler ve bakteriler. Virüsler bakterileri fethederek kendilerini çoğaltmaya çalışırken, bakteriler tamamen savunma halinde kalıp virüslere karşı sınırlarını korumaya çalışıyor. Hayatta kalmaya ve genlerini bir sonraki nesle aktarmaya çalışan bu iki mikroskobik güç, birbirlerini yok etmek için biyolojik silahlar ve tamamen doğal olan zekice taktikler geliştiriyor.

Mikroskobun diğer ucunda gerçekleşen savaşın taraflarından virüsler aslında canlı bir hücrenin içine sızmadan kendi genetik materyalini kopyalayamıyor. Sızdığında ise konak hücredeki sistemlerin bazılarını, bazen de hepsini, ele geçiriyor, genetik materyalini kopyalıyor ve yeni virüsler üreterek içinde bulunduğu hücreyi patlatıyor. Patlamanın ardından etrafa saçılan taze üretilmiş virüsler etraftaki diğer hücreleri enfekte ederek bakterilerin bulunduğu ortamı ele geçiriyor. Savaşın diğer tarafı bakterilerin ise tüm bu adımlar karşı vereceği cevaplar var. Örneğin ilk hamle, virüsün içeriye sızmasını önlemek. Bakteri hücresinin dışında, hücre duvarına bağlı, diğer bakterilerle ve çevreyle iletişimi sağlayan yapılar mevcut. Virüsler bu yapılarla etkileşime girerek hücre içine sızıyor. Bakteriler ise bunu engellemek için bu yapılarda, çevreyle ve diğer bakterilerle olan iletişimi engellemeyecek ama virüslerin bağlanmasını engelleyecek mutasyonlar geliştiriyor. Tabii ki bu mutasyonları bilinçli bir şekilde gerçekleştirmiyor bakteriler. Popülasyondaki bir ya da birkaç bakteri bu tarz bir mutasyona sahip olduğunda virüsler tarafından hedef alınamayacağı için evrimsel olarak avantajlı konuma geçiyor ve sayıları artıyor. Bu sayede kendi türünü devam ettirme şansı da artmış oluyor.

Fakat çoğu durumda virüsler, bakterilerin içine başarılı bir şekilde sızıyor ve genetik materyalini hücrenin içine bırakıyor. Bu genetik materyal yeni virüsler üretmek için gerekli bilgileri barındırıyor. Eğer yok edilmezse, kısa bir sürede tüm hücre işini gücünü bırakıp bu bilgileri kullanarak virüs üretmeye başlıyor. Evrimsel süreçte bakterilerin edindiği özel güç olan CRISPR sistemleri bu aşamada devreye giriyor ve viral genetik materyali anında parçalıyor.

CRISPR sistemleri viral DNA’ya bağlanan bir RNA ve onu çevreleyen bir ya da bir grup molekülün bir araya gelmesinden oluşan yapılara deniyor. Bakterinin genomunda taslak halinde bulunan bu bilgiler, virüsün genetik materyalini hücre içine salmasının hemen ardından üretilmeye başlıyor. Üretilen yapı, RNA’yı çevreleyen moleküller yardımıyla viral DNA’yı saptıyor ve RNA, hedefe bağlanıyor. Eğer bağlanma başarılı bir şekilde gerçekleşirse, son aşamada hedef tamamen yok edilerek olası bir virüs işgalini önlenmiş oluyor. “Eğer” dedik, çünkü virüslerin eli armut toplamıyor. Bakterilerin hücre dışındaki yapılarda geliştirdiği mutasyonlar gibi, virüsler de genetik materyalinde CRISPR sistemlerinden kaçabilecek mutasyonlar geliştirebiliyor. Bu mutasyonlar sayesinde RNA ve diğer moleküllerden oluşan yapı viral DNA’yı tespit edemiyor veya etse de başarılı bir şekilde bağlanamıyor ve hedef yok edilemiyor. Böylece virüs, hücre içindeki yolculuğuna devam ediyor.

CRISPR sistemlerinin yanında viral DNA’yı hedef alan, parçalayan, ya da yeni virüslerin oluşmasını engelleyen birçok farklı sistem mevcut. Tüm bu sistemler aynı amaca hizmet ediyorken, bakterileri enfekte eden virüsler de bu sistemlerden kaçmaya çalışacak yöntemler geliştiriyor. Tüm bu savunma mekanizmalarının başarısız olduğu durumlarda bakterilerin geriye tek bir seçeneği kalıyor: bir süreliğine ya da sonsuza dek metabolik aktivitelerine son vermek…

Bahsettiğimiz gibi, virüsler genetik miraslarını devretmek için canlı hücrelere ihtiyaç duyuyor çünkü kendilerinin bir metabolizması yok. Bu yüzden de virüs tarafından istila edilen bakteri eğer metabolizmasını olabildiğince hızlı durdurursa ortada bir mesela kalmaz. Bazı bakteriler bunu geçici bir süreliğine yaparken bazı bakteriler tamamen yaşamına son veriyor. Bunun asıl amacı ise çevrelerindeki diğer bakterilerin virüsler tarafından enfekte edilmesini engellemek. Virüsler de diğer tüm hücreler gibi farklı yapıların bir araya gelmesinden oluşuyor. Bu yapılar konak hücrenin metabolizması kullanılarak ayrı ayrı üretiliyor ve hücre içinde birleştirilerek yeni virüsler oluşturuluyor. Yapıların üretilmesi esnasında bazı yan ürünler açığa çıkarak bakterilerin metabolizmasına durum bilgisi veriyor. Her ne kadar virüsler bunu amaçlamasa da bu bilgiler, hücrede ‘‘metabolizmayı durdurma’’ sinyaline dönüşebiliyor. Sinyali alan fedakâr bakteriler de üstüne düşeni yapıp diğer bakterileri olası bir enfeksiyondan kurtarıyor.

Doğadaki her organizma tarih sahnesindeki varlığını bir şekilde sürdürmek için türlü türlü yollar deniyor. Virüsler ve bakteriler arasındaki bu silahlanma yarışı, bu durumu çok iyi özetliyor. Ve bizler sadece başarılı olanların hikâyesine tanık oluyoruz.