Prokaryotların tür düzeyinde sınıflandırılması, moleküler biyolojinin gelişmesiyle birlikte giderek daha fazla genetik verilere dayandırılmaya başlanmıştır. Özellikle 16S rRNA gen dizilerinin karşılaştırılması, bakteriyel taksonominin merkezine yerleşmiştir. Bu süreçte en çok referans verilen ölçütlerden biri de Stackebrandt ve Goebel’in 1994 yılında önerdiği ve zamanla yanlış yorumlanan “%97 kuralı” olmuştur.
Ancak son yıllarda bu yaklaşımın doğruluğu ciddi biçimde sorgulanmakta ve prokaryotik taksonominin yalnızca teknik değil, aynı zamanda felsefi temelleri de yeniden gözden geçirilmektedir.
%97 Kuralının Kaynağı ve Yanlış Yorumlanışı
Stackebrandt ve Goebel, DNA-DNA yeniden birleşme oranları ile 16S rRNA gen benzerliklerini karşılaştırdıkları çalışmalarında, 16S rRNA dizileri %97’den az benzerliğe sahipse bu suşların farklı türlerden olma ihtimalinin yüksek olduğunu ifade etmişlerdir. Ancak bu benzerlik %97’nin üzerindeyse, suşların aynı türden olabileceğini veya olmayabileceğini belirtmiş ve tür düzeyindeki ilişkiyi netleştirmek için DNA-DNA yeniden birleşme verisinin gerektiğini vurgulamışlardır.
Ne var ki bu dikkatli ve sınırlı öneri, zamanla birçok araştırmacı tarafından “%97’den fazla benzerliğe sahip iki suş aynı türdür” şeklinde hatalı bir biçimde kural haline getirilmiştir. 2003 yılında yapılan bir taramada, Stackebrandt ve Goebel’in makalesine atıf yapan dört çalışmada bu yanlış yorum açıkça tekrarlanmıştır. Hatta bu çalışmalardan biri, kendi örneklerinde %97’den fazla 16S rRNA benzerliğine rağmen farklı türlerin bulunduğunu belirtmiş, ancak buna rağmen %97 kuralını kullanmaya devam etmiştir.
Örneğin Bacillus cinsine ait pek çok farklı türün 16S dizisi %97 üzerinde benzerlik göstermektedir.
Ampirik Verilerle %97 Kuralının Sorgulanması
Bu yanlış yorumun ne kadar yanıltıcı olabileceğini göstermek adına yapılan bir analizde, Ribosomal Database Project’ten (RDP) alınan 206 bakteriyel tip suşu ve bir arkea türüne ait yüksek kaliteli tam uzunlukta 16S rRNA dizileri kullanılmıştır. ClustalW ile hizalanan diziler üzerinde, GCG yazılımında yer alan ‘distances’ programı aracılığıyla Jukes-Cantor düzeltmesiyle ikili genetik uzaklıklar hesaplanmıştır.
Analize üç alt tür dahil edilmiştir, dolayısıyla yanlış yorumlanan %97 kuralına göre yalnızca üç eşleştirme %3’ten az genetik uzaklık göstermeliydi. Fakat sonuçlar bunun aksine, tam 329 eşleştirmenin 0–3% aralığında olduğunu göstermiştir. Ayrıca 31 cins arasında 21’inde en az bir eşleştirme bu aralıkta yer almakta ve 16’sı en az üç tür içerdiği halde bunların 6’sında eşleşmelerin yarısından fazlası %3’ten az farklılığa sahiptir. Bu durum, farklı türlerin %97’den fazla benzerliğe sahip olmasının olağan olduğunu göstermektedir ve bu durum bakterilerin tüm filumlarında gözlenmiştir.
16S rRNA: Tanıma Uygun, Tanıma Yetersiz
Bu bulgular, iki suşun %97’den fazla 16S rRNA benzerliği göstermesi durumunda aynı tür olduklarını varsaymanın tip II hata riskini doğurduğunu ortaya koyar. Yani gerçekte farklı olan türler, bu ölçüte göre aynı tür gibi değerlendirilebilir. Fox ve ark. tarafından daha önce belirtildiği gibi, 16S rRNA, yeni tür tanımlamak için uygun bir moleküler araç değildir; bunun yerine, yalnızca daha önce tanımlanmış türlerin teşhisinde kullanılmalıdır.
Ancak hem araştırmacıların yayın baskısı hem de editörlerin isim verme beklentisi, hatalı bir “%97 kuralı”nın yerleşmesine neden olmuştur. Bu da, prokaryotların tür düzeyinde sınıflandırılması konusunda filogenetik verilere dayalı bir fikir birliğine ulaşamamış olmamızın bir sonucudur.
Tür Kavramlarının Çatışması ve Çoğulculuk Görüşü
Filogenetik verilerin prokaryotik taksonomiye entegrasyonu, cins ve tür düzeyindeki sınıflandırmaların yeniden gözden geçirilmesini sağlamıştır. Örneğin, Comamonas acidovorans’ın 16S rRNA dizisi Comamonas terrigena’dan oldukça uzak bulunmuş ve bu nedenle Delftia cinsi oluşturulmuştur. Benzer şekilde Flectobacillus glomeratus ile Flectobacillus major arasındaki farklılıklar, Polaribacter adında yeni bir cinsin doğmasına yol açmıştır.
Ancak bu çabalar aynı zamanda iki farklı tür kavramının farkında olmadan birleştirilmesine neden olmaktadır: genetik (filogenetik) ve fenotipik (phenetic) kavramlar. Bir yandan genetik diziler arasındaki benzerlik ölçülebilirken, bu benzerliğin taksonomik sınıflandırmaya nasıl yansıtılması gerektiği konusunda ortak bir bilimsel kriter yoktur. Bu nedenle, filogenetik ve fenetik verileri karşılaştırmak çoğu zaman “elmayla portakalı karşılaştırmak” gibi olur.
Tür Nedir? Evrensel Bir Tanım Mümkün mü?
Doğadaki organizmaların çoğunun, tekrar tanımlanabilir kümeler halinde olduğu konusunda fikir birliği vardır. Ancak tüm organizmaların tek bir “doğal düzen” çerçevesinde tanımlanıp tanımlanamayacağı hala tartışmalıdır. Tür kavramını açıklamak amacıyla bugüne kadar 20’den fazla öneri geliştirilmiştir.
Bunlar içinde en bilinenlerden biri, Biyolojik Tür Kavramıdır. Bu tanım, doğal popülasyonlar arasında gerçek ya da potansiyel çiftleşme ve doğurganlıkla tanımlanan, diğer popülasyonlardan üreme izolasyonu olan birimlere odaklanır. Ancak bu yaklaşım eşeysiz üreyen organizmalar, özellikle de bakteriler için uygulanamaz. Hatta bazı araştırmacılar, bu çerçevede bakterilerin “tür” oluşturmadığını bile öne sürmüştür.
Bakteriyologlar ise %70 DNA-DNA benzerliği ve ΔTm ≤ 5–8 °C gibi ölçütler önermiştir. Ne var ki bu kriterlerin felsefi temeli belirsizdir, transitif değildir ve eğer ökaryotlara uygulanırsa absürt sonuçlar doğurur: insan, orangutan ve gibonların aynı tür kabul edilmesi gibi.
Genel Soy Hattı Kavramı ve Antirealist Yaklaşım
Bu çelişkili durum, çoğulculuk (pluralism) ve antirealizm gibi felsefi yaklaşımların önem kazanmasına neden olmuştur. Eğer bir organizma, farklı tür kavramlarına göre farklı türlerde yer alabiliyorsa, bu da çoklu, teorik olarak geçerli tür sınıflandırmalarının olabileceğini gösterir.
Bu yaklaşımın kökleri Genel Soy Hattı Kavramına dayanır ve yaşamın Dünya’da nasıl evrimleştiğiyle de çelişmez. Tür üyeliği burada ilişkisel bir fenomendir ve tamamen insan tanımlamasına bağlıdır. Bu yüzden farklı tür kavramlarına dayalı sınıflandırmaları uzlaştırmak, çoğu zaman beyhude bir çabadır.
Sonuç
Prokaryotların tür düzeyinde sınıflandırılması, ne yalnızca 16S rRNA benzerliğine, ne de DNA-DNA oranlarına indirgenebilir. Tür kavramı, doğadaki genetik ve fenotipik çeşitliliğin çok daha ötesinde, felsefi bir temele sahiptir. Mikrobiyal dünyada evrim; mutasyon, sürüklenme, gen transferi ve doğal seçilim gibi dinamiklerin bir ürünüdür. Bu nedenle tür sınırları çoğu zaman keskin değildir.
Bilimsel ilerleme, bu karmaşık yapıları daha iyi anlamamıza yardımcı olacak, ancak sınırlı kavramlarla doğayı mutlak biçimde tanımlamak yerine, esnek ve çoğulcu yaklaşımlarla ilerlemek daha gerçekçidir.
Kaynak: Forney, L. J., Zhou, X., & Brown, C. J. (2004). Molecular microbial ecology: land of the one-eyed king. Current Opinion in Microbiology, 7(3), 210-220.