Antibiyotikler, çoğunlukla bakteri enfeksiyonlarının tedavisinde, kimi zaman da enfeksiyon oluşmadan önce korunma amaçlı kullanılabilen ilaçlar. Antibiyotik direnci ise doğada bakterilerin zamanla kazanabileceği bir özellik. Ancak gereksiz antibiyotik kullanımı yahut antibiyotiklerin doktorun tavsiye ettiği süreden önce bırakılması gibi etkenlerle antibiyotik direnci sorunu, önemli bir sorun haline gelebilir. Türkiye de, en yüksek antibiyotik direncinin en sık karşımıza çıktığı ülkeler arasında ikinci sıraya yerleşmiş durumda (bkz. http://haber.sol.org.tr/toplum/turkiye-nihayet-madalyayi-kapti-gereksiz-...).
Biyolojik açıdan baktığımızda antibiyotik direnci, bakterilerin hayatta kalma şanslarını arttıran bir özellik. Bir bakteri popülasyonu, eğer çevrenin şartları uygunsa, her bir hücre kendi DNA'sını kopyalayıp iki ayrı hücreye bölünmek üzere hızla çoğalabilir. Bu popülasyon büyümesi sırasında, kimi bakterilerin DNA'sında mutasyon dediğimiz değişiklikler meydana geliyor. Mutasyonların sebebi bakterinin içerisinde bulunduğu çevrenin kimyasal koşulları olabileceği gibi, basitçe genomlarını kopyalarken ortaya çıkan kimi hatalar da olabilir. Bu mutasyonların sonuçları ise hayli farklılıklar gösterebilir.
Bakteri genomunun işlevli bir bölgesine isabet eden bir mutasyon, o bölgenin işlevsiz hale gelmesine neden olabilir. Eğer bu kaybedilen işlev, bakterinin hayatta kalması için elzemse, sonuç ölümcüldür. İşlevli bölgelere düşen mutasyonların büyük bir çoğunluğu, bu tip zararlı mutasyonlardır. Yine işlevli bir bölgeye düşen bir başka mutasyonun hiçbir etkisi olmayabileceği gibi, değişen çevre koşullarında yararlı hale bile gelebilirler. Burada özellikle bahsedeceğimiz değişken çevre koşulu, bakterinin bulunduğu ortamdaki antibiyotik varlığı/yokluğu.
ANTİBİYOTİKLER BAKTERİLERİ NASIL ETKİLER?
Kendi halinde büyümekte olan bir bakteri popülasyonunun çeşitliliğini aklımızdan çıkarmadan antibiyotiklerin etkilerine göz atalım: Antibiyotikler, bakterileri direkt olarak öldürebilecekleri gibi, çoğalmalarını engelleyerek de görev yapabilirler. Antibiyotiklerin başlıca mekanizmaları arasında; bakteri hücresinin çoğalmak için ihtiyaç duyduğu temel yapı taşlarının üretilmesine engel olmak, bu yapı taşlarına benzerlik gösterip hücrenin sentez mekanizmalarını aldatmak, bakterinin hayatını devam ettirebilmesi ya da çoğalabilmesi için olmazsa olmaz olan yolakların çalışmasını engellemek gibi mekanizmalar sayılabilir.
Bakterilerin antibiyotiklerden etkilenmemesine neden olabilecek mekanizmalar da doğada varolagelmiştir. En basitinden bir bakteri, antibiyotiğin etki edeceği yapıya sahip olmayabilir. Benzer şekilde, antibiyotiğin hedefindeki molekülün yapısındaki ufak bir değişiklik de, yine antibiyotiğin hedef molekülüne bağlanabilmesinin önünde bir engel oluşturabilir. Başka bir bakteri, antibiyotiği hücresinin içerisine almayacak yahut antibiyotik daha etki edemeden geri dışarıya atabilecek bir mekanizmaya sahip olabilir. Kimi antibiyotikler, bakterinin içerisine girdikten sonra bazı kimyasal değişikliklere uğrayarak etkin hale gelirler. Bakteri, bu değişikliği gerçekleştirip antibiyotiği aktifleştirecek işlevden yoksun olabilir. Antibiyotiğin etki ettiği durumlarda bile, bakteri alternatif bir yolağa başvurarak yaşamaya devam edebilir.
Bütün bu direnç yöntemleri, bir bakteri popülasyonundaki bazı bakterilerde, mutasyonlar sayesinde ortaya çıkmış olabilir. Normal şartlar altında; çoğunluğu hafif bir zarara neden olabilecek bu mutasyonlar, taşıyan bakterilerin taşımayanlara kıyasla daha az çoğaldıkları göz önünde bulundurulduğunda, zamanla popülasyondan silineceklerdir. Ancak milyonlarca bakteriden oluşan, haliyle belirli bir miktar çeşitliliğe sahip olan bir bakteri popülasyonun bulunduğu çevrede antibiyotik varsa işler tamamen değişebilir. Böyle bir durumla karşılaşıldığında, ortamdaki antibiyotik, popülasyondaki bakterilerin neredeyse tamamının ölümüne neden olur. Ancak hayatta kalmayı başarabilen tek bir bakteri bile olursa çoğalmaya devam edebilir. Yani normalde zararlı olabilecek bir özellik, değişen çevre koşullarında avantajlı hale gelebilir. Bütün bu olayların sonucunda, yeni ortaya çıkan popülasyon artık o antibiyotiğe karşı dirençli bir popülasyondur ve bizim açımızdan baş etmesi daha zor bir hale gelmiştir.
EVRİMSEL SÜRECİN ANTİBİYOTİK DİRENCİNE YANSIMASI
Kimi durumlarda doktorlar, hastalara tek bir antibiyotik yerine birden çok antibiyotik verirler. Bunun sebebi hastada, verecekleri o antibiyotiğe karşı direnç geliştirmiş bir bakteri bulunabileceğini göz önünde bulundurmuş olmalarıdır. Hastadaki bakteri popülasyonunda, verilen her bir antibiyotiğe direnç geliştirmiş birer bakteri bulunması olasıdır. Ancak bütün direnç mekanizmalarına sahip tek bir bakterinin bulunması olasılığı oldukça düşüktür.
Çoklu antibiyotik kullanımının, antibiyotik direncine karşı kökten bir çözüm olabileceği akla getirilmemeli. Çünkü yaygın antibiyotik kullanımının bir diğer sonucu da çoklu antibiyotik direnci geliştirmiş bakterilerdir. Bir bakteri, çoklu antibiyotik direncini kendi kendine kazanabilir. Daha da vahimi, konjugasyon denilen mekanizmalarıyla çeşitli antibiyotiklere karşı kazandıkları dirençleri birbirleriyle paylaşabilirler.
Bir popülasyonunun çeşitlenmesi, kimilerinin değişen çevre koşullarında diğerlerine oranla avantaj kazanması ve sayılarının artması, bütün bu süreçlerin doğal bir sonucu olarak da popülasyonun yapısının değişmesi: Kısacası evrim. Evrimsel sürecin bu yazıda bahsettiğimiz yansımasına baktığımızda; popülasyonumuz bakteri popülasyonu, değişen çevre koşulları ortama antibiyotik girişi ve bütün bunların doğal bir sonucu olarak bakterileri popülasyonunun antibiyotik direnci kazanması. Her ne kadar Başbakan Yardımcısı ve Hükümet Sözcüsü Numan Kurtulmuş için Evrim Kuramı eskimiş ve çürümüş olsa da (bkz. http://haber.sol.org.tr/toplum/numan-kurtulmus-evrim-teorisi-eskimis-ve-...); aslında bu kuram, antibiyotik direnci gibi günlük hayatta bile karşımıza çıkabilecek pek çok gözlemle desteklenen, biyolojik bilimlerin her alanında temel alınan güçlü bir teoridir.
Görsel kaynak: http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2016/01/29/the-race-to-reverse...