Bakteriyel Sınıflandırma ve Taksonomi
Bakteriyel sınıflandırma ve taksonomi, bakterileri adlandırma ve onların ilişkilerini yansıtan hiyerarşik bir sisteme yerleştirme disiplinini ifade etmektedir. Modern bakteriyel sistematik polifazik ve filogenetik bir yaklaşıma dayanmaktadır: fenotipik, kemotaksonomik ve genomik kanıtları bir araya getirmekte; ribozomal RNA ve tüm genom dizisi karşılaştırmaları ise doğal bir sınıflandırmanın temelini oluşturmaktadır.
Tanım
Bakteriyel taksonomi, organizmaların fenotipik, kemotaksonomik ve genomik benzerlik ile evrimsel ilişki temelinde sıralı taksonlara gruplandırıldığı, bakterilerin sistematik sınıflandırması, adlandırılması ve tanımlanması sürecini ifade etmektedir.
Kapsam
Bu konu, bakteriyel taksonların tanımlanma ve adlandırılma prensiplerini, fenotip tabanlı sınıflandırmadan moleküler ve genom tabanlı sınıflandırmaya geçişi, türleri belirlemek için kullanılan kriterleri ve standart taksonomik basamakları (domain, filum, sınıf, takım, familya, cins, tür) kapsamaktadır. Bakterilerin nasıl sıralandığına dair bir referans genel bakış niteliğinde olup, bir takson kataloğu değildir.
Temel sorular
- Bakteriyel taksonlar hangi kanıtlara dayanarak tanımlanmakta ve adlandırılmaktadır?
- Bir bakteriyel tür nasıl belirlenmekte ve hangi genomik eşiklerle sınırlandırılmaktadır?
- Moleküler filogeni, bakterilerin sınıflandırmasını nasıl değiştirmiştir?
Anahtar kavramlar
- Domain, filum, sınıf, takım, familya, cins, tür
- Polifazik taksonomi
- 16S ribozomal RNA filogenisi
- DNA-DNA hibridizasyonu
- Ortalama nükleotit kimliği (ANI)
- Genom tabanlı tür belirlemesi
- Tip suşları (type strains) ve adlandırma
Temel kuramlar
- Üç-domainli filogenetik sınıflandırma
- Ribozomal RNA dizi karşılaştırması, hücresel yaşamı Bakteri, Archaea ve Eukarya olarak ayırmakta ve moleküler filogeniyi bakterilerin doğal sınıflandırması için temel olarak belirlemektedir.
- Polifazik taksonomi
- Bakteriyel taksonlar, tek bir karaktere dayanmak yerine, fenotipik, kemotaksonomik ve genomik gibi birden fazla bağımsız kanıt hattını entegre ederek belirlenmektedir.
Mekanizmalar
Sınıflandırma, bakterileri domain'den türe kadar sıralamakta, tanımlama ise bilinmeyen bir izolatı bu hiyerarşi içine yerleştirmektedir. Erken dönem sınıflandırması fenotip, fizyoloji ve kemotaksonomiye dayanmaktaydı. Küçük alt birim (16S) ribozomal RNA dizilerinin karşılaştırılması daha sonra stabil bir moleküler filogeni sağlamış ve üst taksonları yeniden düzenlemiştir. Tarihsel olarak DNA-DNA hibridizasyonu ve karakterlerin polifazik bir kombinasyonuna dayanan tür belirlemesi, ortalama nükleotit kimliği (average nucleotide identity) gibi genom tabanlı ölçümlere doğru yakınsamıştır; tüm genom verileri artık büyük standartlaştırılmış taksonomilerin temelini oluşturmaktadır. İsimler, her türün belirlenmiş bir tip suşuna (type strain) dayandırılmasıyla resmi adlandırma kurallarına tabi olmaktadır.
Klinik önem
Taksonomi, tanı laboratuvarlarının bakteriyel izolatları raporlamak ve bir organizmayı grubuna ilişkin bilinenlerle ilişkilendirmek için kullandığı adları ve gruplandırmaları sağlamaktadır. Genom tabanlı yöntemler, klinik olarak ilgili türlerin nasıl tanımlandığı ve belirlendiği konusunda giderek daha fazla bilgi sunmaktadır. Bu madde, sınıflandırma prensiplerini referans materyal olarak tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel teşkil etmemektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
Bakteriyel adlandırma, uluslararası kabul görmüş kurallara ve sistematik üzerine komite raporlarına uymaktadır. Filogenetik omurga ve tür kriterleri ise ribozomal RNA ve tüm genom karşılaştırmalarının birincil literatürüne dayanmaktadır; küratörlü veri tabanları (curated databases) artık standartlaştırılmış genom tabanlı taksonomileri dağıtmaktadır.
Tarihçe
Bakteriyel sınıflandırma fenotip, şekil, boyama ve fizyoloji ile başlamış ve sistematik kılavuzların ardışık baskılarında kodifiye edilmiştir. 1970'lerin moleküler filogenisi ve 1990'daki üç-domain önerisi, temelini dizi karşılaştırmasına kaydırmıştır. Genomik çağ ise tür belirlemesini DNA-DNA hibridizasyonundan tüm genom ölçütlerine ve standartlaştırılmış, genom tabanlı taksonomilere doğru taşımıştır.
Tartışmalar
- Bir bakteriyel tür nasıl tanımlanmalıdır?
- Operasyonel tür kavramı, DNA-DNA hibridizasyonu ve polifazik fenotipik kriterlerden, ortalama nükleotit kimliği gibi genom tabanlı eşiklere doğru kaymıştır ve fenotipin ne kadar ağırlık taşıması gerektiği hala tartışılmaktadır.
Öne çıkan isimler
- Carl Woese
- Peter Vandamme
- Donovan Parks
- Philip Hugenholtz
İlgili konular
Temel eserler
- woese-1990
- wayne-1987
- goris-2007
- parks-2020
Sıkça sorulan sorular
- Polifazik taksonomi ne anlama gelmektedir?
- Bakteriyel taksonların, tek bir karaktere dayanmak yerine, fenotipik, kemotaksonomik ve genomik gibi çeşitli bağımsız kanıt türlerini entegre ederek tanımlandığı anlamına gelmektedir.
- Günümüzde bir bakteriyel tür nasıl tanımlanmaktadır?
- Tür belirlemesi, DNA-DNA hibridizasyonundan ortalama nükleotit kimliği gibi genom tabanlı ölçümlere doğru kaymıştır; tüm genom karşılaştırması artık türleri tanımlama ve belirlemede merkezi bir rol oynamaktadır.
Bu kavram için yöntemler
- Antimicrobial Susceptibility Testing in Veterinary Medicine
- Metagenomic Binning
- Single-cell Microbiome Diversity Analysis
- Phylogenetic Analysis
- Multi-omics Phylogenetic Analysis
- Multi-omics microbiome diversity analysis
- Machine learning-assisted microbiome diversity analysis
- Time-series microbiome diversity analysis