Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'bakterie' .
Znaleziono 147 wyników
-
Bakterie, podobnie jak ludzie i rośliny, mogą zostać zaatakowane przez wirusy. Co ciekawe jednak, nawet one, pomimo swojej wyjątkowo prostej budowy, są w stanie wytworzyć długotrwałą odporność na tego typu infekcje. Międzynarodowy zespół ekspertów wyjaśnił podłoże tego interesującego zjawiska. Zjawisko nabywania odporności na infekcje wirusowe zostało odkryte u bakterii zaledwie rok temu. Dotychczas nie było wiadomo, w jaki sposób się to dzieje. Dzięki serii eksperymentów zauważono, że zaatakowane przez wirusa bakterie są w stanie naciąć nić DNA wirusa, a następnie wbudować ją do własnego materiału genetycznego. Stworzona w ten sposób kopia informacji genetycznej wirusa służy jako matryca, dzięki której grupa enzymów wytwarzanych przez bakterię identyfikuje intruza i błyskawicznie go neutralizuje. Międzynarodowy zespół, prowadzony przez badaczy z holenderskiego Wageningen University, zidentyfikował sześć białek bakteryjnych odpowiedzialnych za ten proces. Jedno z nich wycina z bakteryjnego DNA przechowywaną kopię fragmentu informacji genetycznej wirusa, a następnie, w kooperacji z pozostałymi, porównuje jego sekwencję z sekwencją i precyzyjnie określa jego "tożsamość". Jeżeli wykryta zostanie próba wtargnięcia szkodliwego mikroorganizmu, dochodzi do jego zniszczenia. Jeżeli w "bazie danych" nie ma informacji o określonym wirusie, a mimo to bakteria zidentyfikuje go jako obiekt potencjalnie groźny, jego DNA zostanie pocięte, a następnie zintegrowane z cząsteczką DNA bakteryjnego. Zdobyta wiedza może mieć duże znaczenie przede wszystkim dla przemysłu. Gdyby mikrobiolodzy nauczyli się naśladować ten proces lub przynajmniej kontrolować jego przebieg, możliwe byłoby uodpornienie najważniejszych z punktu widzenia człowieka bakterii (np. tych odpowiedzialnych za wytwarzanie produktów mleczarskich lub niektórych leków) i zwiększenie w ten sposób bezpieczeństwa hodowli. Umiejętne zablokowanie mechanizmów obronnych mogłoby z kolei uwrażliwić groźne dla ludzi bakterie na zakażenie bakteriofagami, czyli wirusami atakującymi określone grupy bakterii, lecz obojętnymi dla człowieka. Oznacza to, że możliwe byłoby (przynajmniej w teorii) prowadzenie skutecznej terapii zwalczających poważne infekcje bakteryjne u ludzi.
-
Rośliny tylko z pozoru są pasywnymi, mało "żywymi" organizmami. Kolejnego dowodu na poparcie tej tezy dostarczają amerykańscy naukowcy, który wykazali, że w wyniku infekcji korzenie aktywnie wabią odpowiednie bakterie, zdolne do zniszczenia patogenu powodującego chorobę. Badania poprowadzili wspólnie eksperci z Uniwersytetu Delaware oraz Teksańskiego Uniwersytetu Technicznego. Polegały one na analizie zachowania modelowej rośliny, rzodkiewnika (łac. Arabidopsis thaliana), podczas infekcji bakteriami z gatunku Pseudomonas syringae, pospolitego patogenu liści. W wyniku ataku mikroorganizmu liście rosliny żółkły i nabierały charakterystycznego wyglądu. Okazało się jednak, że gdy badacze po kilku dniach zaszczepili glebę wokół rośliny bakteriami Bacillus subtilis, doszło do błyskawicznego wyzdrowienia okazów rzodkiewnika. Jednocześnie zaobserwowano, że podczas infekcji szkodliwymi mikroorganizmami korzenie rośliny zaczęły wydzielać kwas jabłkowy - związek pełniący funkcję "sygnału zagrożenia" i wabiący dobroczynne bakterie do miejsca infekcji. Obserwacja zmian zachodzących podczas ataku P. syringae była możliwa dzięki wykorzystaniu dwóch zaawansowanych technik laboratoryjnych. Pierwsza z nich to uprawa hydroponiczna, czyli hodowanie roślin w roztworze substancji odżywczych, bez dostępu do gleby. Umożliwia to bardzo precyzyjne regulowanie składu pożywki, a także zapewnia możliwość stałej obserwacji korzeni i ich otoczenia. Drugą zastosowaną techniką była laserowa mikroskopia konfokalna - wyjątkowo precyzyjna technika optyczna. Zaledwie kilka instytutów badawczych na świecie może się pochwalić posiadaniem tak zaawansowanego modelu mikroskopu, jak ten zainstalowany na Uniwersytecie Delaware. Jak oceniają autorzy odkrycia, pokazuje ono, że rośliny nie są tylko pasywnymi organizmami zdanymi na łaskę i niełaskę patogenu. Rośliny są znacznie sprytniejsze, niż zwykliśmy uważać, tłumaczy dr Harsh Bais, jeden z naukowców zaangażowanych w badania. Dodaje: ludzie myślą, że rośliny, zakorzenione w glebie, są po prostu unieruchomione i bezsilne, gdy dochodzi do ataku szkodliwych grzybów lub bakterii. Odkryliśmy jednak, że rośliny posiadają sposoby na przywołanie pomocy z zewnątrz. Obecnie trwają dalsze badania, których celem będzie zdefiniowanie związków obecnych na powierzchni komórek bakterii, które odpowiadają za wywołanie odpowiedzi rzodkiewnika. Naukowcy chcą także poznać dokładny sposób przekazywania informacji z zakażonych liści od korzeni wydzielających kwas jabłkowy oraz substancji pełniących w tym procesie rolę nośnika informacji. Istnieje nadzieja, że dokładnie zrozumienie interakcji pomiędzy roślinami i sprzyjającymi im bakteriami pozwoli na "zacieśnienie" tej współpracy, co może mieć niebagatelne znaczenie przede wszystkim dla rolnictwa.
-
Zespół profesor Clary Urzì z Uniwersytetu w Mesynie odkrył dwa nowe gatunki bakterii, które żyją sobie spokojnie na ścianach katakumb świętego Kaliksta w Rzymie (Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology). Kompleks podziemnych grobowców nazwano od imienia Kaliksta I, który zasiadał na Stolicy Apostolskiej w latach 217-222. Przyszły następca św. Piotra miał się nimi opiekować z polecenia biskupa Rzymu Zefiryna. W miarę upływu lat system katakumb bardzo się rozrósł. Groby zlokalizowano na kilku poziomach. Pochowano tu wielu papieży z III wieku, dlatego też odkrywca nekropolii, Giovanni Battista de Rossi, nazwał ją Małym Watykanem. Na zmurszałych ścianach katakumb odkryliśmy dwa nowe gatunki bakterii, należące do rodzaju Kribbella. Myślimy, że to one odpowiadają za obserwowane zniszczenia. Miejmy nadzieję, że dokładne ich zbadanie pozwoli opracować nową metodę ochrony zabytków przed uszkodzeniem. Nieznane dotąd mikroby można też wykorzystać do czegoś pożytecznego, ponieważ są w stanie wytwarzać enzymy i antybiotyki. Fakt, że przedstawicieli dwóch gatunków bakterii znaleziono bardzo blisko siebie, świadczy o tym, iż nawet niewielkie zmiany w mikrośrodowisku prowadzą do niezależnej ewolucji. Rodzaj Kribbella po raz pierwszy opisano zaledwie 9 lat temu, ale od tego czasu scharakteryzowano już kilku jego reprezentantów. Są oni rozrzuceni po całym świecie, od Afryki Południowej po Niemcy. Teraz do stale wydłużającej się listy dopisano Kribbella catacumbae i Kribbella sancticallisti.
-
Od pewnego czasu naukowcy zastanawiali się, w jaki sposób "dobre bakterie" zabezpieczają organizm przed infekcjami. Wyglada na to, że dzięki ekspertom z Laboratorium Chorób Pasożytniczych przy Narodowym Instytucie Alergii i Chorób Zakaźnych jesteśmy o krok bliżej od wyjaśnienia tego zjawiska. Ludzki organizm jest zamieszkiwany przez liczne gatunki mikroorganizmów. Nie każdy jest jednak świadom tego, że jest ich aż kilkaset (300-500) gatunków, a liczebność bakterii zamieszkujących ludzkie jelita przewyższa liczbę komórek całego ludzkiego ciała(!). Na całe szczęście zdecydowana większość z tych mikroorganizmów jest nie tylko nieszkodliwa, ale nawet korzystna dla naszych ciał. Dotychczas uważano, że dzieje się tak głównie dlatego, iż "dobre" (symbiotyczne) bakterie, zwane komensalami, wypierają te odpowiedzialne za rozwój chorób. Amerykańscy badacze udowadniają jednak, że istnieje jeszcze co najmniej jedno zjawisko pozwalające komensalom na aktywne wywoływanie odpowiedzi immunologicznej w kontakcie z bakteriami chorobotwórczymi (patogenami). Dla zachowania odporności organizmu kluczowa jest jego zdolność do odróżniania bakterii symbiotycznych od patogenów. Jest to tym trudniejsze, że oba typy mikroorganizmów należą do bakterii i są bardzo podobne pod wieloma względami. Wygląda jednak na to, że znaczący udział w tym procesie mają same "dobre" bakterie, które aktywnie stymulują odpowiedź immunologiczną gospodarza. Dokonują tego dzięki receptorom zwanym TLR, pozwalającym na wykrywanie wroga na podstawie cech budowy wspólnych dla szerokich grup bakterii. U zdrowego człowieka reakcje systemu immunologicznego są regulowane przez specyficzne komórki zwane regulatorowymi limfocytami T (ang. regulatory T cells - Treg). W sytuacji braku zagrożenia ich zadaniem jest hamowanie aktywności układu odpornościowego, lecz w czasie infekcji szkodlwiymi mikroorganizmami przechodzą one w odmienny tryb aktywności i wysyłają pozostałym komórkom sygnał do ataku. Właśnie ten mechanizm stanowił dotychczas największą zagadkę dla naukowców. Zespół badaczy z Laboratorium Chorób Pasożytniczych, prowadzony przez dr Yasmine Belkaid, odkrył, że podczas infekcji dochodzi do uwolnienia DNA bakterii symbiotycznych, które wiąże się następnie z jednym z receptorów TLR, oznaczonym jako TLR9, i wywołuje odpowiedź immunologiczną. Korzystne dla człowieka mikroorganizmy działają więc jak tzw. adjuwant, czyli substancja "zwracające uwagę" organizmu na obecność ciała obcego. Obecnie nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób DNA bakterii symbiotycznych staje się dostępne dla receptorów TLR. Być może dzieje się tak dlatego, iż giną one w wyniku ataku obcych mikroorganizmów, co powoduje ucieczkę wszelkich substancji, w tym DNA, z wnętrza ich komórek. Jest to jednak jedynie hipoteza wymagająca dalszego zbadania. Nie jest także do końca jasne, dlaczego stymulacja układu odpornościowego przebiega z różną intensywnością u poszczególnych osobników. Badacze pokładają w bakteriach symbiotycznych ogromną nadzieję. Powszechnie uważa się, że mogą one odegrać istotną rolę w zapobieganiu alergiom i innym zaburzeniom funkcjonowania układu odpornościowego. Dokładne zrozumienie ich interakcji z organizmem człowieka jest więc niezwykle istotne z punktu widzenia wielu działów medycyny.
-
Nowy test, oparty o zastosowanie komórek pobranych od popularnych ryb akwariowych, jest w stanie szybko i precyzyjnie wykryć liczne toksyny bakteryjne - twierdzą naukowcy z Uniwersytetu Stanu Oregon. Technologia może znaleźć zastosowanie głównie w przemyśle spożywczym. Opracowana metoda wykorzystuje naturalną cechę bojowników syjamskich (Betta splendens) - ryb hodowanych powszechnie w akwariach na całym świecie. Zwierzęta te, w optymalnych warunkach intensywnie barwne, pod wpływem toksyn w mgnieniu oka tracą kolor, a ich ciało staje się niemal przeźroczyste. Badacze wyizolowali z nich komórki odpowiedzialne za ten proces, zwane komórkami chromatoforowymi, czyli "niosącymi barwę" (nazwa ta pochodzi z języka greckiego). To one odgrywają główną rolę w nowym rodzaju testu. Wykonanie badania jest niezwykle proste. Do naczynia, w którym hodowane są komórki wysycone czerwonym pigmentem, dodaje się próbkę podejrzewaną o występowanie w niej toksyn, takich jak szkodliwe białka bakteryjne lub metale ciężkie. Jeżeli dojdzie do zatrucia komórek, reagują one błyskawicznym wycofaniem cząsteczek jaskrawego barwnika z cytoplazmy, co prowadzi do zaniku czerwonej barwy. Proces ten można z łatwością wykryć, a intensywność reakcji można zmierzyć i opisać z użyciem wartości liczbowych. Komórki chromatoforowe bojowników reagują na toksyny produkowne przez liczne bakterie. Do mikroorganizmów, które można wykryć dzięki ich zastosowaniu, zalicza się m.in. bakterie jadu kiełbasianego (Clostridium botulinum) oraz przedstawicieli gatunków Clostridium perfringens i Bacillus cereus, odpowiedzialnych za liczne przypadki biegunek. Skuteczność testu potwierdzono także w odniesieniu do bakterii z rodzaju Salmonella, niezwykle istotnego z punktu widzenia przemysłu spożywczego. Wymienione zanieczyszczenia pojawiają się w produktach spożywczych stosunkowo często, lecz ich wykrycie bywa niejednokrotnie skomplikowane i czasochłonne. Technologia opracowana na Uniwersytecie Stanu Oregon może pomóc w rozwiązaniu tego problemu poprzez dostarczenie prostego i szybkiego testu gotowego do zastosowania w przemyśle. Co więcej, jak twierdzi szefowa zespołu badaczy, prof. Janine Trempy, istnieje duża szansa, że użycie zestawu do badań nie będzie wymagało jakiegokolwiek specjalistycznego szkolenia. Obecnie planowane są dalsze badania, których celem będzie przetestowanie zdolności komórek pobranych od bojowników do wykrywania innych bakterii istotnych ze względu na powodowanie przez nie zatrucia. Chodzi tu głównie o mikroorganizmy z rodzaju Listeria oraz należące do szczepu E.coli 0157:H7. Zdaniem prof. Trempy konieczne będzie także ustalenie metody, która pozwoliłaby na utrzymanie komórek chromatoforowych w hodowli. Pozwoliłoby to na uniknięcie pobierania ich od ryb w celu wykonania kolejnych analiz. Badacze z Oregonu uzyskali już patent na opracowaną przez siebie metodę. Szczegółowe informacje na jej temat opublikowano w czasopiśmie Microbial Biotechnology.
-
Naukowcy z Uniwersytetu Calgary odkryli nową metodę walki z ciężkimi infekcjami płuc u osób chorych na mukowiscydozę, jedną z najczęstszych chorób genetycznych człowieka. Autorami odkrycia są naukowcy z zespołu prowadzonego przez dr. Michaela Surette'a. Badacze opracowali metodę walki z infekcjami wywołanymi przez Pseudomonas aeruginosa - bakterię, zwaną pałeczką ropy błękitnej, powodującą ciężkie i gwałtownie rozwijające się infekcje. Mikroorganizm ten, powszechnie występujący w drogach oddechowych wielu ludzi, może stać się poważnym zagrożeniem dla zdrowia i życia u osób podatnych na jego atak. Ryzyko zakażenia pałeczkami ropy błękitnej wzrasta np. w przebiegu mukowiscydozy, jednej z najczęstszych chorób genetycznych człowieka. W jej przebiegu dochodzi m.in. do zalegania gęstego śluzu w drogach oddechowych. Utrudnia to usuwanie nadmiaru bakterii, co sprzyja rozwojowi infekcji. Jednym z mikroorganizmów "korzystających" z tej sytuacji jest właśnie P. aeruginosa. Leczenie zakażeń wywołanych przez pałeczkę jest bardzo często ciężkie, gdyż bakteria ta z łatwością nabywa oporność na większość stosowanych antybiotyków, niejednokrotnie pozbawiając lekarzy jakiejkolwiek szansy na skuteczną interwencję. Okazuje się jednak, że mikroorganizm ten ma słaby punkt: jego zjadliwość (wirulencja) jest zależna od obecności innych, znacznie bardziej podatnych na antybiotyki gatunków. Kanadyjscy badacze zaobserwowali, że zdolność P. aeruginosa do infekcji jest w dużym stopniu zależna od bakterii uznawanych dotychczas za mało istotne dla rozwoju choroby. Mowa o paciorkowcach z grupy Streptococcus milleri group (SMG), spokrewnionych z gatunkiem S. milleri. Obserwacja kolonii mikroorganizmów atakujących płuca wykazała, że zjadliwość P. aeruginosa jest ściśle zależna od obecności bakterii SMG w jej otoczeniu. W przeciwieństwie do pałeczek ropy błętkitnej, bakterie SMG są wrażliwe na większość stosowanych powszechnie antybiotyków. Eliminacja paciorkowców z dróg oddechowych może więc być skutecznym sposobem leczenia zapalenia płuc związanego z mukowiscydozą. Przewidywania naukowców potwierdzono w warunkach klinicznych. Eksperyment przeprowadzili lekarze ze szpitala Foothills w Calgary. Medykom udało się szybko opanować infekcję i poprawić stan ciężko zakażonych pacjentów. Doświadczenie przeprowadzono co prawda na niewielkiej grupie chorych, lecz jego wyniki bez wątpienia dostarczają silnych przesłanek na rzecz zmiany strategii leczenia niektórych przypadków zapalenia płuc. Istnieje także duża szansa, że podobny sukces jest możliwy w wielu innych sytuacjach, w których dochodzi do infekcji P. aeruginosa, nie tylko u osób cierpiących na mukowiscydozę. O eksperymencie Kanadyjczyków donosi najnowszy numer czasopisma Proceedings of the National Academy of Science.
-
Akademicy z Cambridge odkryli, że superbakterie szpitalne, pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa), wytwarzają toksyny przypominające składnik jadu grzechotnika i w ten sposób przełamują linię obrony organizmu. Po raz pierwszy dowiedziono, że sposób bytowania bakterii, jako biofilm lub jako wolno żyjące organizmy, wpływa na to, jaki rodzaj białek mogą wytwarzać, a zatem jak bardzo są niebezpieczne – tłumaczy Martin Welch. Bakterie zebrane w biofilmie są tysiące razy oporniejsze na działanie antybiotyku niż wtedy, gdy egzystują w postaci pojedynczych komórek. Wcześniej sądzono, że biofilmy to niezbyt szkodliwe zbiorniki patogenów. Niszczące tkanki enzymy i toksyny wytwarzane przez bakterie biofilmu różnią się od substancji produkowanych przez pojedyncze bakterie. To właśnie pomaga im przetrwać ataki układu odpornościowego gospodarza. Brytyjczycy dowodzą, że szybko postępujące choroby o ostrym przebiegu są efektem działania swobodnie przemieszczających się bakterii, a choroby chroniczne to sprawka patogenów zgromadzonych w koloniach. Pacjenci z mukowiscydozą są podatni na ataki ze strony bakterii oportunistycznych (nazywanych też potencjalnie chorobotwórczymi), do których należą m.in. pałeczki ropy błękitnej. Agresywna antybiotykoterapia często prowadzi do całkowitej lekooporności, a w konsekwencji do niewydolności oddechowej i zgonu. Myślimy, że bakterie w płucach chorych na mukowiscydozę po części żyją w koloniach zwanych biofilmami i choć dogłębnie zbadano ich lekooporne właściwości, prawie w ogóle nie zajmowano się ewentualnym przyczynieniem do wystąpienia choroby – dowodzi Welch. Bakterie z biofimu miały, wg dawnych teorii, spoczywać w miejscu, a jedynie odrywające się z niego od czasu do czasu pojedyncze patogeny były w stanie doprowadzić do okresowego pogorszenia funkcjonowania płuc. Przy takim scenariuszu bakterie biofilmu produkują mniej szkodliwych związków chemicznych. Tymczasem Brytyjczycy odkryli, że jest dokładnie na odwrót. Aktywny składnik jadu grzechotnika, który przypominają toksyny biofilmu, nakłania komórki gospodarza do popełnienia samobójstwa (apoptozy). Mikrobiolodzy sprawdzają, czy podobnie dzieje się w przypadku toksyn bakteryjnych. Do zmiany wirulencji dochodzi wkrótce po utworzeniu się kolonii.
-
Specjaliści z amerykańskiego Narodowego Instytutu Alergii i Chorób Zakaźnych (NIAID) twierdzą, że wirus grypy hiszpanki, która zdziesiątkowała na początku ubiegłego stulecia populację niemal całego świata, nie był bezpośrednią przyczyną śmierci ludności. Ich zdaniem znacznie groźniejsza była towarzysząca grypie infekcja bakteryjna. Hipotezę zaprezentowano na łamach czasopisma The Journal of Infectious Diseases. W swojej pracy badacze prezentują wyniki analizy próbek pobranych z dróg oddechowych amerykańskich żołnierzy, którzy zmarli w latach 1918-1919. W ich opinii, materiał wykazuje liczne oznaki uszkodzeń od zmian charakterystycznych dla pierwotnego wirusowego zapalenia płuc oraz regeneracji tkanki po dowody wskazujące na wtórne ostre zapalenie płuc powodowane przez bakterie. Należący do zespołu patomorfolog dr Jeffery Taubenberger uważa, że w momencie śmierci dominującą chorobą była właśnie infekcja bakteryjna. Obserwacje mikroskopowe wykazały także, że w drogach oddechowych widoczne są liczne oznaki uszkodzenia nabłonka w wyniku działania wirusa. W wyniku tego procesu doszło do zniszczenia wyściełających drogi oddechowe rzęsek, odpowiedzialnych za usuwanie bakterii. Kolejnym źródłem informacji była dla naukowców literatura naukowa. Dr Taugenberger przejrzał wspólnie z dr. Davidem Morensem liczne czasopisma naukowe z lat 1919-1929, w których opisano łącznie wyniki 8398 autopsji wykonanych w piętnastu krajach. W większości przypadków autorzy publikacji twierdzili, że bezpośrednią przyczyną zgonu były bakterie zamieszkujące naturalnie drogi oddechowe. Warto jednak zaznaczyć, że wirus grypy nie był wówczas znany, w związku z czym wnioski z przeprowadzonych sekcji zwłok mogły nie być do końca wiarygodne. Opinię naukowców z NIAID potwierdzają także dane z późniejszych lat XX wieku, dotyczące głównie pandemii grypy z lat 1957 oraz 1968. Zajmujący się tym zagadnieniem badacze twierdzą, że najbardziej prawdopodobną przyczyną niższej śmiertelności była przede wszystkim dostępność antybiotyków zdolnych do zwalczania bakterii powodujących tzw. infekcje oportunistyczne, zachodzące wyłącznie w organizmie osłabionym przez inne niekorzystne czynniki. Obecnie nie istnieją metody pozwalające na przewidzenie kolejnych pandemii grypy ani tego, jak będzie wyglądał wirus, który ją spowoduje. Warto jednak mieć na uwadze ryzyko związane nie z samym wirusem, lecz także z bakteriami mogącymi spowodować zapalenie płuc. Na szczęście, ku radości autorów pracy, coraz więcej osób odpowiedzialnych za planowanie strategii na wypadek masowej zachorowalności dostrzega to zagrożenie i potrzebę stosowania antybiotyków. Miejmy nadzieję, że to wystarczy.
-
Bakterie - żyją dzięki nam i utrzymują nas przy życiu
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Liczba bakterii, które zamieszkują organizm typowego człowieka, jest aż dziesięciokrotnie wyższa od liczby jego własnych komórek. Mimo to, wciąż wiemy bardzo niewiele na temat struktury tego wyjątkowego "rezerwatu", zwanego fachowo mikrobiomem, który każdy z nas utrzymuje przy życiu. Co więcej, większość dotychczasowych badań skupiała się wyłącznie na tych mikroorganizmach, które są odpowiedzialne za nagłe zachorowania, pomijając przy tym te, które są z pozoru neutralne. Właśnie ta ostatnia grupa bakterii stała się ostatnio celem licznych analiz. To może stanowić podstawę całkowicie nowego sposobu patrzenia na chorobę. Aby zrozumieć, jak zmiany w obrębie populacji bakterii wpływają na chorobę lub w jaki sposób choroba wpływa na nie, najpierw musimy ustalić, co jest normą, a być może nawet sprawdzić, czy norma w ogóle istnieje, mówi Margaret McFall Ngai z University of Wisconsin. Badacze już od dawna przypuszczali, że różnorodne mikroby żyjące w obrębie ludzkiego organizmu moga wpływać na stan jego zdrowia. Jednak dopiero teraz, w epoce badań molekularnych, możliwe jest wykonanie szczegółowej analizy poszczególnych grup bakterii oraz określenie wpływu na utrzymanie zdrowia lub zapadnięcie na określoną chorobę. Doskonałym przykładem rozwoju technologii są badania prowadzone przez dr. Martina Blasera z Uniwersytetu Nowojorskiego. Przed rozpoczęciem prowadzonych badań, znanych było poniżej stu gatunków bakterii żyjących na powierzchni ludzkiej skóry. Zastosowanie badań genetycznych umożliwiło wydłużenie tej listy do 182 gatunków w obrębie skóry samego przedramienia, a kolejne serie testów rozszerzały spektrum wykrywanych mikrobów. Obecnie szacuje się, że całkowita liczba gatunków bakterii żyjących na przedramieniu pojedynczego człowieka może wynosić nawet 500. Już wstępne badania dr. Blasera doprowadziły go do wielu interesujących odkryć. Zauważył on na przykład, że zaledwie 10 gatunków z całej puli badanych mikroorganizmów stanowi aż 50% liczebności całego mikrobiomu skóry. Co więcej, niektóre z nich wykazywały wyraźne "przywiązanie" do żywiciela, gdyż nawet próby przeniesienia ich na ciało innego człowieka nie kończyły się ich adaptacją do nowego środowiska. Oznacza to, że każdy z nas dysponuje najprawdopodobniej unikalną "sygnaturą bakteryjną", której struktura może mieć istotny wpływ na nasze zdrowie. Podobne badania prowadzi dr Daniel Frank z University of Colorado. Jego praca polega na analizie flory bakteryjnej jelit u osób cierpiących na przewlekłe zapalenia jelit. Dzięki analizom mikrobiologicznym wykazał, że osoby zapadające na tę chorobę wykazują wyraźny spadek liczby bakterii uznawanych za korzystne dla przewodu pokarmowego i chroniące go. Do uzyskania pełnego obrazu potrzebne jest jeszcze ustalenie sekwencji zdarzeń - nie wiadomo bowiem, czy zaburzenia flory bakteryjnej zwiększają ryzyko choroby, czy też zapalenie jelit wywołuje zmiany w populacji mikroorganizmów. Na tym nie koniec. Okazuje się, że pewne szczepy bakterii mogą odgrywać istotną rolę w rozwoju otyłości, o czym donieśli już kilka lat temu naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Dzięki ich badaniom udowodniono, że zmiany w obrębie mikrobiomu mogą wpływać na masę ciała m.in. poprzez specyficzne produkty metabolizmu poszczególnych grup mikrobów. Analiza flory bakteryjnej organizmu człowieka jest obecnie ważnym elementem programu badań sponsorowanych przez amerykański budżet - w ciągu najbliższych pięciu lat badacze otrzymają do dyspozycji astronomiczną kwotę stu milionów dolarów. Celem przedsięwzięcia, zwanego Human Microbiome Project (Projekt Badania Ludzkiego Mikrobiomu), będzie scharakteryzowanie rodzajów bakterii zamieszkujących ciało osób zdrowych, a następnie porównanie ich z florą bakteryjną osób chorych na poszczególne schorzenia. Pozwoli to na ustalenie wpływu bakterii na ryzyko zachorowania, a być może umożliwi także stworzenie zestawów bakterii, które mogłyby, dzięki celowemu podawaniu ich pacjentom, zapobiegać rozwojowi poszczególnych chorób. -
Walka z epidemią infekcji wirusa HIV jest od wielu lat jednym z największych wyzwań medycyny. Czołowi naukowcy poszukują nowych metod walki z tym wyjątkowo podstępnym zarówno na etapie profilaktyki, jak i leczenia rozwiniętych infekcji. Pomimo wielu lat starań, wciąż jesteśmy jednak na przegranej pozycji w tej batalii - nic więc dziwnego, że poszukiwane są różne, nawet najbardziej nietypowe rozwiązania. Najnowszym z nich jest neutralizacja wirusa dzięki genetycznej modyfikacji bakterii należących do naturalnej mikroflory narządów płciowych. Pomysł zrealizowali i przetestowali w warunkach laboratoryjnych amerykańscy badacze z kilku uczelni. Wykorzystali oni fakt, że każdy z wirusów musi związać się z określonym białkiem (receptorem) na powierzchni komórek gospodarza, aby mogło dojść do infekcji. W przypadku HIV możliwych kombinacji receptorów jest kilka, lecz niezbędnym do ataku elemtentem jest białko CD4 zlokalizowane m.in. na powierzchni tzw. pomocniczych limfocytów T - jednego z typów komórek układu odpornościowego. Badacze postanowili obniżyć skuteczność wirusa poprzez "zasłonięcie" ludzkich receptorów dzięki osiągnięciom inżynierii genetycznej. W tym celu zmodyfikowano genetycznie bakterie jednego z gatunków zamieszkujących naturalnie drogi rodne kobiet tak, aby wytwarzały cząsteczki CD4. Dzięki temu, zdaniem badaczy, możliwe byłoby związanie znacznej części cząstek wirusowych i ich neutralizacja jeszcze przed wejściem do limfocytów. Jako materiał do badań wykorzystano bakterie pobrane z pochwy od zdrowych kobiet. Do eksperymentu wykorzystano ostatecznie bakterie gatunku Lactobacillus jensenii. Przygotowano także zmodyfikowaną wersję genu kodującego białko CD4 - dzięki odpowiednim manipulacjom umożliwiono ich wydzielanie do otoczenia (w limfocytach proteina ta jest związana z błoną komórkową). Następnie za pomocą serii krótkich ładunków elektrycznych wstawiono do bakterii cząsteczkę DNA zawierającą gen kodujący CD4. Po potwierdzeniu prawidłowego przebiegu syntezy białka oraz jego składania (nazywamy tak proces przyjmowania przez cząsteczkę proteiny odpowiedniego układu przestrzennego atomów) przeprowadzono testy wiązania wirusa przez syntetyzowane w komórkach bakterii cząsteczki naśladujące te z powierzchni limfocytów. Potwierdzono w ten sposób, że w warunkach in vitro możliwe jest całkowite związanie cząstek wirusowych przez wydzielane z bakterii białko. Wykazano także, że dzięki zastosowaniu tej techniki możliwe jest całkowite powstrzymanie infekcji ludzkich komórek przez HIV w warunkach laboratoryjnych. Ze względów bezpieczeństwa nie przeprowadzono dotychczas testów na ludziach. Wiele wskazuje jednak na to, że taka forma profilaktyki miałaby ogromną szansę stać się interesującą alternatywą dla opracowywanych obecnie metod. Gdyby potwierdzono skuteczność zastosowania modyfikowanych bakterii także u ludzi, uzyskalibyśmy bezpieczne, niezwykle tanie i - co najwazniejsze - skuteczne narzędzie profilaktyki "dżumy XXI wieku".
-
Amerykańsko-szwajcarski zespół naukowców odkrył niezwykły mechanizm, dzięki któremu eozynofile, komórki zaangażowane w odpowiedź immunologiczną, unieszkodliwiają bakterie atakujące przewód pokarmowy. O odkryciu informuje najnowszy numer czasopisma Nature Medicine. Eozynofile, zwane granulocytami kwasochłonnymi, należą do białych krwinek. Uczestniczą w walce organizmu z mikroorganizmami i pasożytami, lecz mogą też odgrywać istotną rolę w rozwoju alergii oraz astmy. Ponieważ dokładna ich rola w układzie odpornościowym nie jest znana, grupa badaczy pod przewodnictwem Hansa-Uwe Simona z Uniwersytetu w Bernie oraz Geralda J. Gleicha z Uniwersytetu Utah zajęła się zbadaniem, w jaki sposób dochodzi do ataku tych komórek na mikroorganizmy. Badacze nie kryli zdziwienia, gdy okazało się, że aktywowane przez obecność bakterii eozynofile uwalniają na zewnątrz DNA zawarte w mitochondriach - strukturach zwanych centrami energetycznymi komórek. Uwolnione nici DNA wiążą się z białkami wyrzucanymi w tym samym czasie z ziarnistości zawieszonych w cytoplazmie eozynofili (stąd nazwa tych komórek: granulocyty), tworząc sieć oplatającą komórki bakteryjne. Unieruchomione bakterie są znacznie łatwiejszym celem dla kolejnych mechanizmów eozynofili, m.in. reaktywnych form tlenu oraz innych komórek odpornościowych "wabionych" do miejsca infekcji. Naukowców zaskoczyła przede wszystkim szybkość zachodzącego procesu. To fascynujące odkrycie - mówi Gleich, profesor dermatologii i chorób wewnętrznych. DNA jest wyrzucane z komórek w niecałą sekundę. W eksperymencie potwierdzono także, że podwyższona ilość granulocytów kwasochłonnych znacznie zwiększa szanse myszy laboratoryjnych na przeżycie infekcji bakteryjnych. Eksperymenty prowadzone przez Simona i Gleicha są kontynuacją poprzednich badań, w których ten pierwszy dostrzegł dziwne struktury zbudowane z DNA i białek w tkankach osób cierpiących na chorobę Leśniowskiego-Crohna, powodowaną najprawdopodobniej przez wadliwe działanie układu odpornościowego. Przyczyny tego schorzenia nie są dokładnie znane, dlatego odkrycie może pomóc w określeniu dokładnego mechanizmu rozwoju tej przypadłości. Kolejnym etapem badań będzie próba wyjaśnienia, w jaki sposób eozynofile są w stanie wyrzucać DNA z mitochondriów tak szybko. Autorzy odkrycia spekulują, że w komórkach może istnieć "sprężyna", która w kontakcie z bakterią rozprostowuje się i wyrzuca materiał genetyczny mitochondriów na zewnątrz. Podobny mechanizm wykorzystują niektóre rośliny do rozsiewania własnego pyłku z pylników. Czy hipoteza okaże się prawdziwa? Na odpowiedź będziemy musieli nieco poczekać.
-
Niemiecko-japoński zespół badaczy donosi, że głęboko pod dnem oceanów nasza planeta ukrywa mikroorganizmy zawierające aż 90 miliardów ton węgla. Jest to ilość odpowiadająca jednej dziesiątej zasobów tego pierwiastka dostępnych w lasach tropikalnych całej Ziemi. Naukowcy donoszą, że analizowane przez nich próbki składają się w znacznej większości z archeanów - prymitywnych mikroorganizmów wykazujących wspólne cechy z niektórymi bakteriami. Odkrycie to stoi w sprzeczności z poprzednimi doniesieniami o przewadze bakterii w podmorskich środowiskach. Najnowsze badania wydają się być bardziej prawdopodobne ze względu na znacznie większą ilość przebadanych próbek - naukowcy mieli do dyspozycji materiał pobrany dzięki kilkuset odwiertom wykonanym w ramach Zintegrowanego Programu Odwiertów Oceanicznych (IODP, od ang. Integrated Ocean Drilling Program). Jak tłumaczy jeden z autorów badania, prof. Kai-Uwe Hinrichs, zasadniczy cel projektu został osiągnięty: Chcieliśmy zbadać, które mikroorganizmy mogą być odnalezione na dnie morza, a także jaka jest ich liczebność. Przez dłuższy czas uważano, że wyjątkowo trudne warunki (wysokie ciśnienie, brak tlenu, minimalna ilość docierających na tę głębokość substancji odżywczych) uniemożliwiają rozwój jakichkolwiek form życia. Dzięki badaniom okazało się jednak, że tzw. głęboka biosfera istnieje. Co więcej, tworzące ją organizmy mają się całkiem dobrze dzięki odpowiedniej adaptacji. Jakie formy życia składają się na podwodne środowisko? Ogólnie mówiąc, życie poniżej dna morskiego jest zdominowane przez niewielkie organizmy jednokomórkowe, tłumaczy dr Julius Lipp, który zdobył swój tytuł właśnie dzięki Zintegrowanemu Programowi Odwiertów Oceanicznych. Zgodnie z naszymi analizami, bakterie dominują w dziesięciocentymetrowej warstwie najbliższej powierzchni dna. Poniżej tej strefy główna część biomasy jest tworzona przez archeany. Jak informuje badacz, te ostatnie mogą tworzyć aż 87% organizmów zamieszkujących głęboką biosferę. Nie mają jednak lekkiego życia - są skazane na niemal nieprzerwaną głodówkę spowodowaną nieduża ilością opadającego pokarmu. Prawdopodobnie ich jedynym pokarmem są częściowo przetrawione resztki pokarmu roślinnego. Mikroorganizmom udało się jednak wykształcić mechanizmy, które umożliwiają im życie w wyjątkowo niegościnnym środowisku dna morskiego. Archeany to stosunkowo słabo poznana, lecz bardzo interesująca grupa organizmów. Stanowią trzecią, obok bakterii i eukariontów (organizmów zbudowanych z komórek posiadających jądro komórkowe), tzw. domenę organizmów żywych. Choć mogą zamieszkiwać różnorodne środowiska, są znane przede wszystkim ze zdolności do przetrwania w tych najbardziej ekstremalnych. Naukowcy pobrali wiele próbek DNA z nadzieją na uzyskanie wielu istotnych informacji na temat tych interesujących mikroorganizmów. Ich badanie może znacznie poszerzyć naszą wiedzę o początkach życia na Ziemi oraz sposobach adaptacji do skrajnie niekorzystnych warunków. Badania wykonane w ramach IODP rzucają nowe światło na ekosystemy wodne. Ogromna ilość węgla związana w głębokiej biosferze oznacza, że może ona odgrywać istotną rolę w obiegu związków tego pierwiastka w przyrodzie. Znaczna rozpiętość wyników prezentowanych przez różne grupy badaczy skłoniła ich do przeprowadzenia głębszej analizy problemu. Postanowili oni sprawdzić, czy różnice w rezultatach analiz wynikają z różnic w składzie materiału pobranego w określonym miejscu, czy też jest to efekt błędów ludzkich lub niedoskonałości technik analitycznych. Aby to sprawdzić, rozesłano do laboratoriów w Europie, USA i Japonii zestawy próbek pobranych z różnych lokalizacji, a zadaniem pracowników będzie ustalenie ilości i składu biomasy wchodzącej w skład pobranego materiału. Porównanie uzyskanych rezultatów i optymalizacja pomiarów może być istotna dla zrozumienia procesów zachodzących w głębokiej biosferze. Szczegóły badań wykonanych w ramach projektu publikuje czasopismo Nature.
-
Zespół badaczy z Penn State University doniósł o odkryciu niezwykle drobnych bakterii, które od stu dwudziestu tysięcy lat żyły na głębokości trzech kilometrów pod powierzchnią lodowca na Grenlandii. Zdolność tego niezwykłego mikroorganizmu do przetrwania w warunkach ekstremalnie niskiej temepratury, wysokiego ciśnienia oraz obniżonej zawartości tlenu i substancji odżywczych może uczynić go wyjątkowym modelem do badań nad mechanizmami pozwalającymi na przetrwanie w skrajnie niekorzystnych środowiskach. Odkryte bakterie charakteryzują się tak drobnymi komórkami, że przedostają się one przez standardowe filtry mikrobiologiczne. Co ciekawe, podobne bakterie powszechnie spotykane są w wielu innych środowiskach - stwierdzono ich obecność oraz wzrost nawet w hiperczystej wodzie używanej do przeprowadzania dializ. Jak zaznacza dr Jennifer Loveland-Curtze, współautorka badań, ultramałe komórki mogą stanowić dla nas realne zagrożenie jako potencjalne źródło zakażeń, które mogą dotyczyć np. roztworów stosowanych w medycynie. Na razie nie są znane przyczyny wyjątkowej wytrzymałości grenlandzkich mikrobów. Wiadomo natomiast, że bakterie te, należące do gatunku Chryseobacterium greenlandensis, są genetycznie spokrewnione z niektórymi rodzajami mikroorganizmów zamieszkujących ciała niektórych ryb, a także żyjących w morskim dnie i strefie korzeniowej niektórych roślin. Co ciekawe, jest to dopiero dziesiąty opisany gatunek, zdolny do przeżycia w tak niekorzystnych warunkach. Badania nad C. greenlandensis były niezwykle trudne z uwagi na jego wyjątkowe właściwości. Aby rozpocząć hodowlę komórek bakteryjnych, niezbędne było ich odfiltrowanie z próbki lodu, a następnie przeniesienie do wyjątkowo ubogiej pożywki, niemal całkowicie pozbawionej tlenu. Całość wstawiono do silnie wychłodzonej komory, dzięki czemu stworzono warunki odzwierciedlające życie wewnątrz masy lodowca. Członkowie zespołu wierzą, że analiza odkrytego niedawno mikroorganizmu pozwoli na dokładniejsze zbadanie, w jaki sposób fizjologia komórek oraz procesy biochemiczne zmieniają się podczas długotrwałej izolacji od świata zewnętrznego i w wyniku braku interakcji z innymi organizmami. Jak mówi dr Loveland-Curtze, mikroby stanowią jedną trzecią, a może nawet więcej, ziemskiej biomasy, lecz opisano dotąd poniżej 8000 gatunków spośród około trzech milionów, które przypuszczalnie istnieją. Odkrycie tego gatunku jest waznym krokiem w naszym przedsięwzięciu związanym z odkrywaniem i hodowlą tych organizmów oraz wykorzystywaniem ich wyjątkowych cech. Oficjalna prezentacja odkrycia nastapiła na spotkaniu Amerykańskiego Stowarzyszenia Mikrobiologii w Bostonie.
-
Odpowiednio skomponowana mieszanka bakterii może wspomagać powrót do zdrowia pacjentów po zabiegu tworzenia bypassu żołądka - donoszą naukowcy z Stanford School of Medicine. Badacze przeanalizowali losy czterdziestu dwóch pacjentów, u których wykonano wspomniany zabieg, a następnie podawano im zestaw bakterii probiotycznych, sprzyjających prawidłowemu funkcjonowaniu przewodu pokarmowego. Sześć miesięcy po operacji wykonano u pacjentów pomiar masy ciała. Wynika z nich, że osoby przyjmujące codziennie koktajl probiotyków zrzuciły 70% nadmiernych kilogramów, zaś w kontrolnej grupie pacjentów, u których nie zastosowano bakteryjnego "wspomagania", stwierdzono spadek masy o 66%. U osób leczonych probiotykami stwierdzono także mniejszą częstotliwość niepożądanych objawów pojawiających się po zabiegu, jak nudności czy wzdęcia. Podczas wywiadu lekarskiego informowały one także o wyższym poziomie ogólnego samopoczucia. Probiotyki to grupa mikroorganizmów dodawanych najczęściej do produktów mleczarskich, takich jak jogurty i kefiry. Pomagają leczyć wiele dolegliwości ze strony układu pokarmowego, jak np. biegunki, wzdęcia i zaparcia. Wielką zaletą tego typu leczenia jest jego bezpieczeństwo, bardzo niska cena oraz łatwość zastosowania. Większość z nich można także przyjmować we własnym zakresie, bez nadzoru lekarza. Dodatkowo, chronią nas przed infekcjami poprzez wypieranie z organizmu innych, szkodliwych mikroorganizmów. Niektóre z nich stymulują także układ odpornościowy do skuteczniejszego działania. Pomysł podawania probiotyków po zabiegu tworzenia bypassów wziął się z poprzedniego odkrycia tego samego zespołu. Badacze zauważyli wówczas, że u wielu pacjentów w wyniku operacji dochodzi do niekorzystnych zmian w składzie flory bakteryjnej przewodu pokarmowego. W celu usunięcia tego problemu zaproponowano podawanie dawki specjalnie wyselekcjonowanych bakterii należących do rodziny Lactobacillus, których zadaniem było zasiedlenie jelit i jednoczesne wyparcie z niego szkodliwych mikroorganizmów. Po sześciu miesiącach od rozpoczęcia eksperymentalnej terapii wykonano analizę chemiczną gazów wypełniających jelita, dzięki czemu możliwe było ustalenie proporcji korzystnych i szkodliwych mikroorganizmów. Badaczom udało się potwierdzić, że przyjmowanie probiotyku znacznie poprawia skład flory bakteryjnej, co przekłada się na poprawę ogólnego stanu zdrowia. Dr John M. Morton, lekarz należący do prowadzącego badania zespołu, tłumaczy, że zmniejszenie intensywności objawów ubocznych w wyniku operacji przekłada się na szybszy spadek masy ciała. Jeżeli jesteś w stanie trawić pokarm w spokoju, spada prawdopodobieństwo, że będziesz poszukiwał dodatkowych niezdrowych przekąsek (ang. junk food - red.) po zabiegu. Dr Morton przypuszcza także, że odpowiednia flora bakteryjna przewodu pokarmowego może wywierać bezporedni wpływ na masę ciała. Lekarze zajmujący się zagadnieniem wykazują dużo entuzjazmu dla pomysłu naukowców z Uniwersytetu Stanforda. Nawet pomimo faktu, że jest to nieduże badanie, osobiście rekomendowałbym przyjmowanie suplementów pacjentom, którzy cierpią z powodu niekorzystnych objawów ze strony układu pokarmowego po operacji, mówi Mark DeLegge, specjalizujący się w leczeniu chorób układu pokarmowego lekarz ze szkoły medycznej przy University of South California. Zastrzega jednak, że jego zdaniem przyjmowanie probiotyków należy w takiej sytuacji zawsze konsultować z lekarzem. Tworzenie bypassu żołądka polega na zmniejszeniu objętości tego organu (u osób obarczonych poważną otyłością jest on poważnie rozciągnięty) oraz przyłączenia jelita cienkiego do powstałej w ten sposób niedużej kieszonki. Dzięki operacji, zołądek mieści znacznie mniej pożywienia i szybciej dostarcza do mózgu sygnał sytości. Jest to zabieg niezwykle skuteczny terapeutycznie, gdyż pozwala stracić średnio aż 80% nadmiernych kilogramów w czasie zaledwie jednego roku. Dzięki tworzeniu bypassu udaje się także wyleczyć średnio 82% przypadków cukrzycy typu II, która rozwija się najczęściej właśnie u osób otyłych. Wyniki swoich badań naukowcy zaprezentowali w czasie Tygodnia Chorób Układu Pokarmowego zorganizowanego w amerykańskim San Diego.
-
Naukowcom z MIT udało się stworzyć supercienką (i, co ważne, bardzo tanią w produkcji) powłokę z polimeru, wykazującą wyjątkowo dobre właściwości bakteriostatyczne. Niepozorny produkt ma szansę przynieść wielomiliardowe zyski w samych tylko Stanach Zjednoczonych, a w skali świata - uratować życie milionów osób narażonych na poważne infekcje bakteryjne. Wynalazek jest konsekwencją dokonanego wcześniej przez tę samą grupę odkrycia, że zdolność bakterii do tworzenia na określonej powierzchni tzw. biofilmów, czyli cienkich kolonii rozrastających się na płaskich powierzchniach, jest w dużym stopniu zależna od jej twardości. Można w ten sposób zapobiegać pojawianiu się niechcianych bakterii np. na salach operacyjnych i jednocześnie ułatwiać ich wzrost tam, gdzie są one potrzebne (prostym przykładem takich powierzchni są np. urządzenia używane w przemyśle mleczarskim). Przy utrzymaniu wszystkich pozostałych parametrów na stałym poziomie, sztywność materiału zwiększa zdolność bakterii do przylegania - tłumaczy prof. Krystyn Van Vliet, profesor materiałoznawstwa i inżynierii, autor pracy. Celem badań było ustalenie wpływu mechanicznych właściwości tzw. wielowarstwowych powłok polielektrolitowych na łatwość ich zasiedlania przez bakterie. Jako obiekt badań posłużyły mikroorganizmy należące do trzech gatunków: pospolitego na ludzkiej skórze Staphylococcus epidermidis oraz zamieszkującej głównie ludzką okrężnicę, fragment jelita grubego, pałeczki Escherichia coli (2 szczepy). Sztywność zwykle była pomijana w badaniach nad przyleganiem bakterii do powierzchni. Zamiast tego badano inne cechy, takie jak ładunek elektryczny, szorstkość lub powinowactwo do wody. [Nasze] nowe badania pokazują, że sztywność także powinna zostać uwzględniona - tłumaczy prof. Van Vliet. Co ważne, zastosowanie nowych tworzyw można łączyć ze znanymi dotychczas metodami zapobiegania rozwojowi mikroorganizmów, aby w ten sposób połączyć ich skuteczność. Ze znanych dotychczas sposobów zwalczania zanieczyszczenia biologicznego można wymienić np. bakteriobójcze związki chemiczne lub nanocząsteczki metali, których zadaniem jest zaburzanie struktury ściany komórkowej bakterii. Nie mamy złudzeń, że możemy zapobiec tworzeniu biofilmów przez bakterie, które normalnie czynią to z łatwością. Ale jeśli będziemy mogli ograniczyć szybkość ich narastania, obecne metody mogą okazać się bardziej efektywne - tłumaczy inny autor publikacji, Michael Rubner. Główni autorzy pracy to dwoje magistrantów: Jenny Lichter i Todd Thompson. Oboje zaznaczają, że zastosowanie powłok polielektrolitowych może znaleźć zastosowanie nie tylko w przypadku dużych powierzchni, ale także miniaturowych urządzeń medycznych aplikowanych do wnętrza ciała pacjenta. Należą do nich np. rozruszniki serca lub tzw. stenty, czyli miniaturowe "rusztowania" zapobiegające zamykaniu się światła naczyń krwionośnych. Obecnie osiadanie bakterii na tego typu implantach jest poważnym problemem i powodem częstych komplikacji. Polimerowe powłoki są bardzo cienkie - mają grubość zaledwie 50 nanometrów (miliardowych części metra). Składają się z wielu warstw polielektrolitów, czyli tworzyw sztucznych o określonym ładunku elektrycznym na powierzchni. Dzięki odpowiedniemu kontrolowaniu pH podczas ich syntezy można regulować zdolność reagowania ze sobą poszczególnych cząsteczek tworzywa, co z kolei ma bezpośrednie przełożenie na zwartość i sztywność struktury powstającego materiału. Prof. Van Vliet wyjaśnia, że prawdopodobny mechanizm działania odkrytego tworzywa jest związany z jego zdolnością do interakcji z rzęskami na powierzchni komórek bakterii. Jej zdaniem, im twardszy jest materiał, tym łatwiej bakteria może się z nim związać. Nie jest jednak znany dokładny mechanizm stojący za tym zjawiskiem - jego zbadanie jest kolejnym celem zespołu. Odkrycie może mieć ogromne zastosowanie praktyczne głównie w ochronie zdrowia. Tzw. zakażenia szpitalne są przyczyną śmierci aż 100 000 osób rocznie w samych tylko Stanach Zjednoczonych (w skali świata będą to więc zapewne miliony osób), a całkowite zlikwidowanie tego problemu, o ile jest to w ogóle możliwe, przyniosłoby co roku aż 4,5 miliarda dolarów oszczędności. Nic więc dziwnego, że amerykańskie władze tak chętnie wspierają podobne badania.
-
Na ostatnim zjeździe Society for General Microbiology, międzynarodowej organizacji zrzeszającej mikrobiologów, egipscy naukowcy ogłosili bardzo ciekawe wyniki badań, które mogą znacząco poprawić nasze szanse w walce z infekcjami bakteryjnymi. Odkryli oni bowiem, że zielona herbata jest doskonałym środkiem wzmacniającym działanie antybiotyków. Zielona herbata jest w Egipcie napojem bardzo popularnym. Skłoniło to tamtejszych naukowców do zbadania, czy wchodzi ona w interakcje z antybiotykami. Testowaliśmy zieloną herbatę w kombinacji z antybiotykami na dwudziestu ośmiu różnych mikroorganizmach chorobotwórczych - mówi dr Mervat Kassem, pracujący na Wydziale Farmacji Uniwerstetu Aleksandryjskiego. Badane bakterie należały do wielu różnych grup, dzięki czemu uzyskane rezultaty z dużym prawdopodobieństwem można odnieść do znacznie większej grupy mikroorganizmów. We wszystkich przeprowadzonych analizach zielona herbata znacząco podnosiła bakteriobójczą aktywność leków. Dodatkowo w dwudziestu procentach przypadków pozwalała wywołać wrażliwość bakterii na preparaty, na które były one wcześniej oporne. Inne substancje wykazywały dwu-, a nawet trzykrotnie wyższą skuteczność w zabijaniu bakterii. Dotyczyło to nawet tzw. superbakterii (ang. superbugs), które nie wykazują wrażliwości na praktycznie żaden antybiotyk stosowany powszechnie w lecznictwie. Nasze wyniki pokazują, że powinniśmy docenić naturalne produkty, które spożywamy na co dzień - mówi dr Kassem. W przyszłości planujemy zbadać inne rośliny, takie jak majeranek i tymianek, aby sprawdzić, czy również one zawierają środki zdolne do poprawy skuteczności antybiotyków.
-
Wyprodukowany z surowego mleka ser feta chroni przed zatruciami pokarmowymi. Takie wnioski przedstawiono na 162. konferencji Stowarzyszenia Mikrobiologii Ogólnej, które odbywa się w tym tygodniu w Edynburgu. Udało nam się wyizolować bakterie kwasu mlekowego, znajdowane w surowym mleku owczym z małych farm w Macedonii w północnej Grecji. Kilka szczepów tych przyjaznych bakterii naturalnie wytwarza antybiotyki, które zabijają potencjalnie niebezpieczne patogeny, takie jak np. pałeczki Listeria monocytogenes. Co bardzo interesujące, zidentyfikowaliśmy te przyjazne bakterie jako enterokoki, częściej znane jako zjadliwe i/lub lekooporne bakterie szpitalne. Zauważyliśmy, że niektóre ze szczepów mogą wytwarzać do 3 różnych naturalnych substancji, które mogą zwalczać odmienne patogeny żywności – wyjaśnia Panagiotis Chanos z University of Lincoln. Wyjątkowy smak nie tylko macedońskiej fety, ale i innych serów z basenu Morza Śródziemnego zawdzięczamy głównie właśnie zawartości enterokoków. Listeria monocytogenes są wyjątkowo niebezpieczne, ponieważ przeżywają w miejscach i warunkach zabójczych dla innych bakterii. Pałeczki te występują na całym świecie, szybko rosną i atakują wiele gatunków. Można je, niestety, znaleźć w produktach pochodzenia zwierzęcego, np. jeśli obróbkę termiczną prowadzono w zbyt niskiej temperaturze lub doszło do zanieczyszczenia poprodukcyjnego, gdy ktoś nie umył rąk, dotykając najpierw surowego mięsa. Chanos ma nadzieję, że uda się wykorzystać bakteriocyny (bakteryjne substancje o działaniu przeciwdrobnoustrojowym) do zwalczania patogenów żywności. Eksploatując właściwości przyjaznych bakterii, można by zrezygnować ze sztucznych dodatków i konserwantów. Odkryliśmy, że wszystkie użyteczne szczepy bakterii, które wytwarzają bakteriocyny, są w stanie wzrastać w ekstremalnych warunkach, przypominających te dotyczące żywności, z niskimi temperaturami naszych lodówek i zasoleniem niektórych serów włącznie. Naukowiec podkreśla, że enterokoki mogą mieć takie same właściwości, jak bakterie jelitowe. Pozostaje mieć nadzieję, że bakterie z fety także je mają i skolonizują przewód pokarmowy, zwalczając pałeczki listeriozy od wewnątrz organizmu. Na razie trzeba się jednak upewnić, czy rzeczywiście są w pełni bezpieczne dla człowieka.
-
Rzeki oczyszczą środowisko... o ile im to ułatwimy
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Rzeki, zarówno małe, jak i duże, mają ogromną zdolność do oczyszczania wody z nadmiaru azotu. Na podstawie przeprowadzonych przez siebie badań twierdzi tak Stephen Hamilton, ekolog środowisk wodnych z Uniwersytetu Stanu Michigan. Badania dr. Hamiltona objęły dziewięć rzek płynących przez miasta, lasy oraz tereny rolnicze w obrębie zlewiska rzeki Kalamazoo w stanie Michigan. Celem analizy było sprawdzenie, co dokładnie dzieje się z azotanami przedostającymi się do wód płynących na odcinku od źródła do ujścia. W podsumowującym doświadczenie artykule autor udowadnia, że rzeki są zdolne do oczyszczania wody z nadmiaru azotanów. Ustalono także, że niektóre rzeki przeprowadzają ten proces wydajniej niż inne oraz znaleziono prawdopodobną przyczynę tego zjawiska. Z punktu widzenia ochrony środowiska eksperyment jest niezwykle ważny. Związki azotu są produkowane (i usuwane do środowiska) przez człowieka w ogromnych ilościach, głównie pod postacią nawozów sztucznych oraz odpadów przemysłowych. Gdy dostaną się do wody, mogą powodować w niej tzw. zakwit (nadmierny rozwój drobnych organizmów), a przez to prowadzić do zużycia tlenu w określonym zbiorniku. Grupa naukowców z Uniwersytetu Michigan spędziła trzy lata na badaniu okolicznych rzek. Akademicy dodawali do wody niewielkie ilości azotu, a następnie określali, w jakich miejscach i w jakich procesach zostawał on usuwany z wody. Badania dr. Hamiltona wykazały, że wiązanie azotanów w rzekach najsprawniej przeprowadzają drobne organizmy: glony, grzyby oraz bakterie. Istotny jest także "uskuteczniany" przez bakterie proces denitryfikacji, w którym azotany są przekształcane do gazowego azotu. W wyniku denitryfikacji azot ulatnia się pod postacią gazu do atmosfery, gdzie staje się nieszkodliwy. W czasie eksperymentu odkryto, że nie wszystkie strumienie i rzeki są równie wydajne pod względem zdolności do oczyszczania wody. Zauważono bowiem, że stopień oczyszczenia wody jest najwyższy w tych rzekach, które na swej drodze napotykają liczne systemy kanałów i zwężeń. Wartko płynące strumienie były, niestety, znacznie mniej wydajne. Jest to zaskakujące odkrycie, gdyż zwykle cieki wodne są udrożniane, co ma za zadanie przyśpieszyć przepływ wody. Do tej pory myślano bowiem, że im dłużej rzeka płynie od źródła do ujścia, tym więcej zabiera ze sobą zanieczyszczeń. Jest to prawdą, lecz równolegle zachodzi dokładnie odwrony proces: powolny ruch wody umożliwia drobnym organizmom pobranie z niej wiekszej ilości azotanów. Z tego powodu potrzebne jest ustalenie kompromisu w przypadku rzek przepływających przez silnie zanieczyszczone obszary. Dr Hamilton sugeruje, by rzeki przepływały przez miejsca skażone azotanami wartkim nurtem, a następnie spowalniały znacznie w specjalnie utworzonych sztucznych stawach. Po spowolnieniu przepływu wody żyjące w wodzie organizmy mogłyby wykorzystać możliwie wiele azotanów i w ten sposób przekształcić je do bezpieczniejszej postaci. Niestety, "naturalna oczyszczalnia" ma jedną wadę: działa najlepiej, gdy azotanów jest w wodzie stosunkowo niewiele. Powyżej określonego stężenia związków azotu system "zapycha się" i nie jest w stanie zachować swojej wydajności. Mimo to, odkrycie naukowców z Uniwersytetu Michigan ma szansę zmienić obowiązujące metody regulacji rzek oraz wpłynąć na redukcję przypadków zakwitu wody. -
Mikromagnesy wytwarzane przez bakterie mogą być wykorzystywane do niszczenia guzów nowotworowych. Zespołowi naukowców z Uniwersytetu w Edynburgu, którego pracom przewodniczyła dr Sarah Staniland, udało się ostatnio zwiększyć ich moc. Nanomagnesy bakteryjne są lepsze od produkowanych przez człowieka, ponieważ mają zunifikowane kształty i rozmiary (Nature Nanotechnology). Na czym miałoby polegać ich niszczycielskie działanie? Najpierw należałoby je wprowadzić w wyznaczone miejsce, a następnie aktywować. Naprowadzanie miałoby charakter magnetyczny; zmiana zwrotu pola magnetycznego prowadziłaby do wytworzenia ciepła i unieszkodliwienia komórek nowotworowych. Badacze wspominają też o innym scenariuszu: dostarczaniu leków bezpośrednio do nowotworowych tkanek. Bakterie wychwytują żelazo z otoczenia i przekształcają je w rodziny minerałów magnetycznych. Są one zbudowane z tlenku żelaza (magnetyt) lub siarczku żelaza (pirotyn czy greigit) i wyglądają jak miniaturowe struny korali. Mikroorganizmy posługują się nimi jak igłą kompasu, orientując się dzięki temu w środowisku i odnajdując okolice bogate w tlen. By odkryte zjawisko dało się jakoś wykorzystać w medycynie, konieczne było zwiększenie mocy magnesów. Dlatego też Szkoci hodowali bakterie w środowisku bogatszym w kobalt niż w żelazo. Dodatek tego pierwiastka w magnesach zwiększył ich siłę o 36-45%, co oznacza, że grudki pozostawały dłużej namagnesowane po usunięciu z pola magnetycznego.
-
Brent Christner, profesor Uniwersytetu Stanu Luizjana, dokonał wraz z kolegami z Montany i Francji ciekawego odkrycia dotyczącego bakterii. Udowodnił bowiem, że w atmosferze unoszą się liczne bakterie zdolne do wywoływania deszczu. Mają one istotny wpływ na intensywność opadów, a dzięki temu na klimat, produkcję rolną, a być może nawet na globalne ocieplenie. Wyniki badań profesora Christnera i jego kolegów ukażą się w najbliższym numerze prestiżowego czasopisma Science. Amerykańsko-francuski zespół udowodnił, że kluczowe dla występowania opadów deszczu i śniegu kryształki lodu tworzą się w chmurze najintensywniej, gdy wysycona jest określonymi bakteriami. Doprowadzają one do zamarzania znacznie skuteczniej od drobin pyłu i kurzu, gdyż białka na ich powierzchni umożliwiają zamarzanie wody w znacznie wyższych temperaturach. Z kolei im więcej jest w chmurze lodu, tym większe jest prawdopodobieństwo, że dojdzie do opadów deszczu bądź śniegu. Mikroorganizmy tego typu mogłyby znaleźć szerokie zastosowanie wszędzie tam, gdzie konieczna jest zdolność do regulowania pogody. Możliwości ich zastosowania jest wiele: od rolnictwa, przez lotnictwo, aż po turystykę. Przeszkodzić w tym może jednak jeden bardzo ważny fakt. Odkryto bowiem, że wiele spośród tych bakterii to patogeny roślin. Powietrze jest dla nich doskonałym środowiskiem, w którym mogą się rozprzestrzeniać na ogromne odległości. Gdy spadną na ziemię, przedostają się do gleby i powodują przedwczesne zamarzanie korzeni. Wywołują ogromne straty w rolnictwie i przez to - w całej gospodarce. Koncepcja "deszczowych bakterii" wcale nie jest nowa - prof. Christner zaproponował ją już ponad 25 lat temu, lecz do tej pory mało kto był do niej przekonany. Teraz jednak, gdy badacz przedstawił pierwsze dowody prawdziwości swojej tezy, pojawiła się szansa na powszechne uznanie jego hipotezy. Poparcie tej teorii przez środowisko naukowe ułatwiłoby najprawdopodobniej prowadzenie dalszych badań, co mogłoby przynieść znaczące korzyści dla ludzi.
-
Z bólem brzucha można sobie radzić na różne sposoby, np. zażyć krople żołądkowe lub napić się herbaty rumiankowej. Można też zjeść jogurt. Okazuje się bowiem, że bakterie Lactobacillus acidophilus, które często wchodzą w skład jogurtów i napojów probiotycznych, wzmagają syntezę receptorów opioidów oraz kanabinoidów (naturalnych substancji przeciwbólowych) w komórkach jelit. Zespół Christel Rousseaux z Francuskiego Narodowego Instytutu Zdrowia i Badań Medycznych w Lille zaobserwował opisany efekt zarówno w ludzkich komórkach jelitowych, jak i w przewodzie pokarmowym żywych szczurów (Nature Medicine). Naukowcy mają nadzieję, że jogurt stanie się tanią i bezpieczną metodą leczenia dla 20% ludzi cierpiących na silne bóle brzucha.
-
Choć może się wydawać, że dwukrotne zanurzanie w dipie chipsa czy kawałka marchewki nie jest niczym złym, ze zdrowotnego punktu widzenia to nieprawda. Paul Dawson, mikrobiolog żywności z Clemson University, postanowił sprawdzić, co się dzieje, gdy wielokrotnie zanurzymy w dipie tę samą przekąskę. Poprosił ochotników, by ugryźli krakersa, a następnie zanurzyli go na trzy sekundy w łyżce stołowej sosu. Operację gryzienia i zanurzania w jednej porcji dipu mieli powtórzyć trzy- lub sześciokrotnie. Później Dawson przeanalizował pozostały sos, by zbadać liczbę bakterii tlenowych. Okazało się, że podczas kilkukrotnego zanurzania ochotnicy przenieśli z ust do sosu średnio 10 000 bakterii. Wziąwszy pod uwagę ilość dipu, który jednorazowo połykamy, uczony stwierdził, że wraz z każdym kęsem do naszych ust trafia od 50 do 100 bakterii obcych osób. Gdy jesteś na przyjęciu, rozejrzyj się i zadaj sobie pytanie, czy mógłbyś pocałować każdą ze znajdujących się tam osób. Nie wiesz, z kim za pośrednictwem dipu będziesz dzielił ślinę – powiedział Dawson.
-
Mięsożerne rośliny zawsze fascynowały swymi niepospolitymi umiejętnościami chwytania i "przetwarzania" zdobyczy. Organizmy te potrafią być jednak interesujące nie tylko dla botaników - enzymy odkryte w ich sokach trawiennych mogą stać się podstawą nowej generacji środków bakteriobójczych. Prognozy te są zasługą japońskich badaczy, którym udało się dokonać analizy substancji produkowanych przez dzbaneczniki (Nepenthes Alata). Do niedawna wiedza o składzie wspomnianych soków była raczej ogólna. Potwierdzono obecność w nich enzymów trawiennych, jednak ze względu na złożone procesy chemiczne, nie udało się ustalić dokładnie jakie to enzymy, ani jakie jeszcze substancje im towarzyszą. Dzięki pracy naukowców z Harima Institute w Riken oraz Ishikawa Prefectural University, udało się rozpoznać siedem białek produkowanych przez zielonego mięsożercę. Japończycy zbierali do badań świeży sok, który nie został jeszcze "skażony" schwytanymi owadami, po czym poddali go dokładnym badaniom. Okazało się, że część analizowanych związków w niczym nie przypomina enzymów trawiennych. Ich budowa sugeruje jednak, że pełnią one rolę w utrzymaniu zdobyczy w jak najlepszym stanie. Podobne substancje służą innym roślinom do ochrony przed zakażeniami bakteryjnymi i grzybami. Jest zatem wysoce prawdopodobne, że dzięki tym substancjom, dzbanecznik zawsze może trawić "świeżą" ofiarę, mimo iż proces taki jest bardzo powolny. Jeśli przewidywania naukowców potwierdzą się, otrzymamy kolejne środki zapobiegające niekontrolowanemu wzrostowi bakterii i grzybów. Istnieje też prawdopodobieństwo, że enzymy te pełnią jakąś inną, nieznaną do tej pory rolę.
-
Amerykańska firma Giant Microbes przedstawiła swoim klientom nietypowy pomysł na bożonarodzeniowy prezent: maskotki przedstawiające wirusy i bakterie. Wśród pluszaków znalazły się m.in. mikroby wywołujące syfilis, rzeżączkę, opryszczkę, salmonellozę, gorączkę krwotoczną Ebola, halitozę, trądzik, wściekliznę, dżumę czy grypę. Maskotki są naprawdę ładne i kolorowe. Mają od 13 do 18 cm wysokości. Do każdej zabawki producent dołącza mikroskopowe zdjęcie prawdziwego patogenu oraz jego opis. Opracowano je jako pomoce edukacyjne dla dzieci, ale z pewnością spodobają się też wielu dorosłym. Ceny wahają się od 21 zł za sztukę do 105 za zestaw. Pracujący dla Giant Microbes copywriterzy zaproponowali ciekawe hasła reklamowe: "Od kiedy odkryto go w 1976 roku, wirus Ebola stał się tyranozaurem wśród mikrobów. Pokochaj go i ty". Albo: "Masz ochotę na basenowe party? Ci goście są zawsze gotowi, by się ujawnić. Zanim wskoczysz, sprawdź, z kim będziesz pływać".
-
Pobudzone do życia bakterie sprzed 100 tys. lat
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Zespół z Rutgers University ożywił w laboratorium bakterie uwięzione w lodach Antarktyki przez 100 tysięcy i więcej lat. Po ogrzaniu i podaniu pożywki zaczęły one rosnąć (Proceedings of the National Academy of Sciences). Zespół Kaya Bidle'a przebadał 5 próbek, których wiek oszacowano na od 100 tys. do 8 mln lat. Nie wiedzieliśmy, czego się spodziewać. Wiedzieliśmy tylko, że mikroorganizmy są naprawdę odporne. Naukowcy przebadali próbki najstarszego lodu na Ziemi. Bakterie udało się wyhodować głównie z młodszych próbek. Te ze starszych były "oporniejsze" i rosły wolniej. Niektóre z najstarszych bakterii musiano obserwować przez rok, zanim cokolwiek się stało. Zazwyczaj wyhodowanie bakterii to kwestia ok. tygodnia. Znalezione bakterie nadal występują na Ziemi. Są to, m.in.: proteobakterie, mikroorganizmy z grupy Firmicutes oraz archeobakterie. Zespół Bidle'a zauważył, że DNA bakterii ulega gwałtownemu rozkładowi po upływie 1,1 mln lat. Najstarszy lód zawierał kwas dezoksyrybonukleinowy, którego łańcuchy składały się z 210 podjednostek, podczas gdy normalnie DNA bakterii składa się z ok. 3 mln cegiełek. Badanie takich form życia pomaga zrozumieć geologiczne i fizjologiczne ograniczenia życia na Ziemi w różnych warunkach. Wyniki Amerykanów przydadzą się także naukowcom poszukującym życia w kosmosie. Dzięki nim można próbować przewidzieć, jak długo organizmy żywe mogą np. przetrwać w chłodzie i lodach różnych planet. Bidle podkreśla, że mikroby żyją we wszelkich możliwych warunkach. Dlatego też zbieranie informacji o nich samych, warunkach, jakie są w stanie wytrzymać i ich ograniczeniach jest istotne dla zrozumienia, jak funkcjonowała Ziemia jako planeta w dłuższej perspektywie czasowej.