Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'bakterie' .
Znaleziono 147 wyników
-
Przy zwalczaniu lekoopornych bakterii szpitalnych olejki eteryczne mogą być tanią i skuteczną, a niekiedy również pięknie pachnącą alternatywą dla antybiotyków. Profesor Yiannis Samaras i dr Effimia Eriotou z Instytutu Edukacji Technologicznej Wysp Jońskich testowali aktywność mikrobiologiczną ośmiu roślinnych olejków eterycznych. Stwierdzili, że najskuteczniejszy był olejek tymiankowy, który w ciągu godziny eliminował niemal wszystkie bakterie. Olejki tymiankowy i cynamonowy okazały się najefektywniejszą bronią przeciwko gronkowcom (Staphylococcus). Bakterie te powszechnie występują na skórze i mogą wywoływać zakażenia u osób z upośledzoną odpornością. Szczególnie dużo problemów przysparzają metycylinooporne szczepy gronkowca złocistego (MRSA, ang. methicyllin-resistant Staphylococcus aureus). Olejki eteryczne nie tylko stanowią tanią i skuteczną opcję eliminowania szczepów antybiotykoopornych. Zmniejszone zużycie antybiotyków pozwoli bowiem dodatkowo zminimalizować ryzyko pojawienia się nowych antybiotykoopornych mikroorganizmów – podkreśla prof. Samaras. Olejki eteryczne są wykorzystywane w medycynie od setek lat. Nadal jednak niewiele wiadomo, na czym polega ich antyseptyczne działanie w organizmie człowieka. Badania wykazały, że olejki są dobrze tolerowane i działają na szerokie spektrum bakterii oraz grzybów. Sprawdzają się w terapii zarówno trądziku, jak i łupieżu, wszawicy czy zakażeń jamy ustnej. Grecy uważają, że olejki eteryczne, a właściwie ich aktywne składniki, będzie można łatwo dołączyć do składu przeciwbakteryjnych kremów i żeli do stosowania zewnętrznego. W przemyśle spożywczym sukcesem zakończyły się testy opakowań zaimpregnowanych właśnie olejkami. Warto też rozważyć zastąpienie nimi syntetycznych konserwantów żywności.
-
Pępek jak Afryka dla pierwszych podróżników
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Podczas pierwszej fazy testów DNA w ramach Projektu Bioróżnorodności Pępka (Belly Button Biodiversity) przeanalizowano dotąd zaledwie 95 próbek, a już natrafiono na 1400 szczepów bakteryjnych. Co ciekawe, aż 662 nie da się przypisać do jakieś rodziny, co sugeruje, że są nowe dla nauki - twierdzi szef zespołu Jiri Hulcr z Uniwersytetu Stanowego Północnej Karoliny. Początkowo cel badań był raczej popularnonaukowy (chodziło o zwiększenie zainteresowania mikrobiologią oraz przekonanie ludzi, że bakterie nie zawsze muszą wywoływać choroby), ale szybko okazało się, że wyniki będą naprawdę interesujące, tym bardziej że mikrobiom wydaje się w dużym stopniu wpływać na nasze zdrowie i fizjologię. Pępek to idealne miejsce na skórze, ponieważ nie jest tak często ścierany jak inne regiony naszego największego organu, poza tym nie dociera tu zbyt wiele związków chemicznych z kosmetyków. Osoby, które wyraziły chęć wzięcia udziału w projekcie, pobrały sobie wymazy z pępka, a następnie mikrobiolodzy odczytali bakteryjne sekwencje genu kodującego rybosomalne RNA 16S. Mikroflorą własnego pępka zainteresowali się nie tylko "zwykli" ludzie, ale także osobistości znane w świecie nauki, np. znany amerykański pisarz naukowy i bloger Carl Zimmer. Ten ostatni przeżył nawet pewien szok, dowiadując się, że ma w pępku bakterie Georgenia soli, które wcześniej wykryto w azjatyckich glebach. Hulcr porównuje początkowy etap badania mikroflory pępka do pierwszych europejskich wypraw na Czarny Ląd. Noah Fierer z University of Colorado w Boulder, jeden z członków pionierskiej ekipy, opisuje trudności związane z określeniem gatunków bakterii. Mikroby klasyfikowano z użyciem operacyjnych jednostek taksonomicznych, do których trafiały gatunki, w przypadku których sekwencje genu kodującego rybosomalne RNA 16S różniły się o 3% lub mniej. Fierer tłumaczy jednak obrazowo, że przy odniesieniu tego sposobu systematyzowania do ssaków psy i koty znalazłyby się w jednej grupie. W pępku odkryto wiele różnych bakterii, ale zaledwie 40 gatunków stanowi aż 80% tutejszej populacji. -
Po złożeniu jaj naturalna ochrona przed patogenami, np. pałeczkami salmonelli, w postaci wysycenia dwutlenkiem węgla stopniowo się zmniejsza. Prof. Kevin Keener z Purdue University opracował proces szybkiego schładzania jaj, który pozwala odtworzyć to zabezpieczenie (Poultry Science). Świeżo złożone jaja są nasycone dwutlenkiem węgla, a ich pH wynosi ok. 7. Z czasem pH wzrasta do 9, a CO2 opuszcza jajo. W takich warunkach aktywność lizozymu chroniącego białko przed bakteriami spada. Podczas eksperymentów Keener nasycił oczyszczone lizozymy białka CO2 i sprawdzał, co będzie się działo przy różnych wartościach pH. Zauważył, że zarówno przy wysokim, jak i niskim pH dodatek dwutlenku węgla zwiększał aktywność enzymu nawet o 50%. Opracowany przez Amerykanina proces chłodzenia odtwarza te warunki. Kiedy chłodzimy jaja, dwutlenek węgla jest zasysany do ich wnętrza. Potrafimy [zatem] ponownie nasycić białko CO2, powracając do pierwotnych "ustawień", typowych dla jaj właśnie złożonych przez kurę. Wg Keenera, dodatkowa aktywność lizozymu daje jaju więcej czasu na samoczynne wyeliminowanie szkodliwych bakterii (oznacza to, że człowiek nie musi się wtrącać, by wspomóc dezynfekcję). Metoda specjalisty z Purdue University polega na wykorzystaniu suchego lodu. Jaja umieszcza się w komorze chłodniczej i wprowadza CO2 o temperaturze -78,88 st. Celsjusza. Gaz cyrkuluje w komorze i tworzy cienką warstwę wewnątrz skorupki jajek. Suchy lód sublimuje i szybko obniża wewnętrzną temperaturę jaj (spada ona poniżej 7 stopni Celsjusza). Udowodniono, że skorupka bez problemu wytrzymuje rozciąganie pod wpływem oddziaływania suchego lodu. W kolejnym etapie badań Keener będzie analizować zmiany molekularne zachodzące podczas ochładzania.
-
Bakterie są przez ludzi wykorzystywane do wielu celów: bez nich nie mielibyśmy choćby jogurtu czy kefiru albo biologicznego oczyszczania ścieków. Po raz pierwszy w historii nauki bakterie będą jednak oczyszczać dzieła sztuki. Eksperyment objął m.in. XVII-wieczne freski Antonia Palomino (Acislo Antonio Palomino de Castro y Velasco) w kościele Św. Janów w Walencji. Specjaliści z Instytutu Odnowy Dziedzictwa (Institute of Heritage Restoration, IRP) i Centrum Zaawansowanej Mikrobiologii Żywności (Centre for Advanced Food Microbiology, CAMA) Politechniki Walenckiej zauważyli, że pewien rodzaj mikroorganizmów oczyszcza dzieła sztuki naprawdę szybko i bez szkody dla samego obiektu, w dodatku metoda jest nietoksyczna zarówno dla restauratora, jak i środowiska. Powód do radości mają więc i historycy sztuki, i ekolodzy. Pionierzy metody opowiedzieli o niej w maju na seminarium zorganizowanym na politechnice i zademonstrowali jej potencjał na przykładzie walenckich fresków oraz murali z cmentarza Campo Santo w Pizie. Wszystko zaczęło się, kiedy pracownicy IRP zabrali się za odnowę fresków z kościoła Św. Janów, które zostały doszczętnie zniszczone podczas pożaru w 1936 r., a następnie nieumiejętnie odnowione w latach 60. Początkowo naukowcy próbowali nanosić w puste miejsca malowidła wydruki odpowiednich fragmentów, mieli jednak duży problem z poradzeniem sobie z wykwitami (nalotami krystalicznymi) soli oraz nadmierną ilością żelatynowego kleju. Prof. Rosa María Montes i dr Pilar Bosch pojechały zatem do Włoch, by nauczyć się, jak wykorzystywać bakterie do usuwania stwardniałego kleju. Murale cmentarza Campo Santo zostały odnowione właśnie dzięki mikroorganizmom. Restauratorzy zastosowali metodę opracowaną przez Giancarla Ranallego, a pracami kierował Gianluiggi Colalucci, znany z przywracania dawnego blasku Kaplicy Sykstyńskiej. Po zakończeniu nauki u włoskich kolegów po fachu Hiszpanie podrasowali technikę i wytrenowali bakterie najbardziej nadające się do postawionego przez nich celu - oczyszczenia lunet sklepienia, za którymi zagnieździły się gołębie, z wykwitów soli. Wybrali szczep mikroorganizmów z rodzaju Pseudomonas. W wyniku działania grawitacji i parowania sole materii organicznej zaczęły podczas rozkładu wnikać do malowidła. Pojawiły się krystaliczne naloty, które ukrywają obraz i mogą doprowadzić do poluzowania warstwy z farbą - tłumaczy dr Bosch. Na czym polegają hiszpańskie innowacje? Zespół zmienił np. sposób aplikowania bakterii. Włosi posługiwali się kawałkiem bawełny, a naukowcy z Walencji stosują żel. Nakłada się go na 1,5 godz. na fresk, potem malowidło należy oczyścić i osuszyć. Wilgoć jest niezbędna do przeżycia bakterii. Stosując osuszanie, mamy więc pewność, że wszystko, co pozostało na muralu, obumrze. Dotąd za pomocą mikroorganizmów oczyszczono dwie lunety, a teraz specjaliści przymierzają się do oczyszczenia kolejnych dwóch. Zespół ma nadzieję, że skoro w naturze występują bakterie żywiące się niemal wszystkim, w przyszłości będzie można wyczyścić właściwie każdy materiał z dowolnie wskazanej substancji.
-
Telefony wykorzystywane przez pacjentów w szpitalu i osoby, które ich odwiedzają, 2-krotnie częściej zawierają niebezpieczne dla zdrowia bakterie niż aparaty pracowników służby zdrowia. Naukowcy z Wydziału Mikrobiologii Medycznej İnönü Üniversitesi pobrali wymazy z 3 części telefonów komórkowych: klawiatury, mikrofonu i słuchawki. W sumie w studium uwzględniono 200 aparatów. Sześćdziesiąt siedem należało do białego personelu, a 133 do pacjentów i odwiedzających. Okazało się, że chorobotwórcze bakterie udało się wyhodować z 39,6% komórek pacjentów i ich znajomych oraz 20,6% telefonów lekarzy i pielęgniarek. Siedem telefonów pacjentów zawierało wielolekooporne patogeny, w tym Gram-dodatniego metycylinoopornego gronkowca złocistego (MRSA od ang. methicillin-resistant Staphylococcus aureus) i wielolekooporne bakterie Gram-ujemne. Nie występowały one na żadnym z telefonów pracowników służby zdrowia. Turcy podkreślają, że typy znalezionych bakterii oraz wzorce ich oporności stanowią powód do zmartwień. Niektórzy badacze sugerowali wcześniej, że w warunkach szpitalnych to telefony białego personelu stanowią źródło patogenów, jednak zespół z İnönü Üniversitesi bezsprzecznie wykazał, że to nieprawda i znacznie groźniejsze są komórki pacjentów i ich gości. W krajach rozwijających się infekcje szpitalne występują u 25% hospitalizowanych osób. W USA rocznie zdarza się 1,7 mln takich zakażeń. Biorąc pod uwagę statystyki oraz wskaźnik śmiertelności, nie powinno dziwić, że naukowcy poświęcają temu zagadnieniu tyle czasu i wysiłków.
-
Stają się antybiotykooporne, bo naśladują ludzkie białka
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Medycyna
Naukowcy z Translational Genomics Research Institute (TGen) uważają, że bakterie stają się antybiotykooporne, naśladując ludzkie białka. W artykule opublikowanym na łamach Public Library of Science (PLoS) One nazywają ten proces molekularną mimikrą. Ta mimikra pozwala bakteriom obejść mechanizmy obronne gospodarza [...] - wyjaśnia dr Mia Champion. Podczas sekwencjonowania genomu znaleziono kilka rodzin metylotransferaz, które były bardzo podobne u wielu daleko spokrewnionych ludzkich patogenów. Co więcej, te same występowały u kilku gospodarzy, w tym szczurów, myszy i ludzi. Amerykanie znaleźli metylotransferazę m.in. u Francisella tularensis subspecies tularensis, najbardziej zjadliwej postaci Francisella (wywołuje ona tularemię, ostrą bakteryjną chorobę zakaźną). Uznaje się, że to właśnie metylotransferaza stanowi najprawdopodobniej czynnik wirulencji podtypu tularensis; czynnik wirulencji to cecha lub strategia przyczyniająca się do patogenności. Podobne metylotransferazy występują u innych wysoce zakaźnych bakterii, w tym u prątków gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis). Unikatowe metylotransferazy zidentyfikowano także u ludzkich patogenów z rodzaju Coxiella, Legionella i Pseudomonas. Zespół z TGen podkreśla, że generalnie te bakteryjne patogeny są uważane za wysoce klonalne, co oznacza, że kontent genetyczny każdego gatunku jest bardzo podobny. Ewolucja patogennych gatunków bakteryjnych z niepatogennych przodków jest naznaczona niewielkimi zmianami genomu. Genomiczne porównania przeprowadzono na kilku szczepach bakterii, a także na roślinach i zwierzętach, w tym na ludziach. Choć sekwencja wszystkich homologów metylotransferazy była bardzo podobna, znaleziono domenę białkową (fragment cząsteczki białka, wyodrębniany ze względu na specyficzną budowę lub zdolność spełniania jakiejś funkcji), w przypadku której poszczególne organizmy różniły się składem aminokwasowym. O tym, że w grę wchodzi molekularna mimikra, świadczy udokumentowany przebieg wydarzeń podczas infekcji. Francisella tularensis zarzuca makrofagi ponad 200 białkami efektorowymi. Ponieważ są tak podobne do ludzkich białek, mogą je naśladować i osłabiać reakcję immunologiczną gospodarza, osłaniając w ten sposób same bakterie - podsumowuje dr Champion. -
Florę jelitową można sprowadzić do 3 typów
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Badania próbek kału ludzi zamieszkujących 3 kontynenty – Europę, Azję i Amerykę – pokazały, że istnieją trzy typy flory bakteryjnej jelit. Enterotypy wyodrębniono na podstawie najliczniej występujących gatunków bakterii. Odkryliśmy, że kombinacje mikrobów w ludzkich jelitach nie są przypadkowe. Naszą florę bakteryjną można sprowadzić do 3 różnych rodzajów społeczności czy, jak kto woli, trzech ekosystemów – wyjaśnia Peer Bork z European Molecular Biology Laboratory (EMBL) w Heidelbergu. Początkowo zespół Borka wykorzystał próbki stolca 39 osób z Azji, Europy i Ameryki. Potem uwzględniono jeszcze 85 Duńczyków i 154 ludzi z Ameryki. Akademicy szybko zauważyli, że wszystkie przypadki można podzielić na 3 grupy. Naukowcy nie wiedzą na razie, czemu ludzie mają 3 rodzaje jelit, ale spekulują, że ma to coś wspólnego z odmiennościami związanymi ze sposobem rozróżniania przez układ odpornościowy bakterii przyjaznych od szkodliwych lub metodami usuwania przez komórki wodorowych produktów ubocznych. Podobnie jak grupy krwi, typy przewodu pokarmowego są niezależne od wieku, płci, narodowości czy wskaźnika masy ciała (BMI). Naukowcy odkryli jednak, że w jelitach starszych osób występuje więcej bakteryjnych genów odpowiadających za rozkładanie węglowodanów. Prawdopodobnie dzieje się tak, ponieważ starzenie zmniejsza skuteczność ich przetwarzania, dlatego by przeżyć w przewodzie pokarmowym, bakterie muszą częściowo przejąć to zadanie. Fakt, że ekspresja bakteryjnych genów zależy od takich cech jak wiek i waga, wskazuje, że można ją wykorzystać w roli markera otyłości czy chorób, np. raka jelita grubego. Ma to duże znaczenie zarówno dla diagnostyki, jak i prognoz leczenia. W przyszłości podczas diagnozowania czy oceniania prawdopodobieństwa wystąpienia jakiejś choroby lekarze będą się przyglądać nie tylko człowiekowi, ale także żyjącym w nim bakteriom. Po ustaleniu rozpoznania terapia będzie dostosowywana do typu jelit pacjenta, ponieważ to zagwarantuje najlepsze rezultaty. -
Bakterie są w stanie rosnąć w warunkach grawitacji 400 tys. razy większej niż na Ziemi. Japońscy naukowcy uważają, że ich wyniki uprawomocniają hipotezę panspermii Arrheniusa, zgodnie z którą życie na naszej planecie pochodzi z kosmosu, a przetrwalniki bakterii przybyły np. na komecie czy meteoroidzie. Badaniami kierował Shigeru Deguchi z Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology. Akademicy zastosowali ultrawirówkę. Ponieważ osiąga ona nawet ponad kilkadziesiąt tysięcy obrotów na minutę, można dzięki niej odtwarzać warunki hipergrawitacyjne. W urządzeniu umieszczono 4 gatunki bakterii i drożdże Saccharomyces cerevisiae. Okazało się, że choć gdy ciążenie wzrastało, mikroorganizmy zbijały się grupy, nie wpływało to na tempo ich wzrostu. Dwa z gatunków bakteryjnych, Paracoccus denitrificans i pałeczka okrężnicy (Escherichia coli), nadal świetnie się namnażały przy grawitacji rzędu 403627 g. Poza E. coli i P. denitrificans testowano także Gram-ujemne hodowle Shewanella amazonensis, a także Gram-dodatnie Lactobacillus delbrueckii. Specjaliści uważają, że 2 wyżej wymienione gatunki tak świetnie sobie radziły ze względu na rozmiary i budowę. Im mniejszy organizm, tym mniejsza wrażliwość na siły grawitacyjne. Komórki bakteryjne (prokariotyczne) nie zawierają jądra oraz innych organelli o podwójnych błonach, np. mitochondriów; struktury o pojedynczych błonach również występują w ograniczonym stopniu. To istotne, ponieważ przy podwyższonej grawitacji ulegają one zbijaniu i sedymentacji, a ostatecznie są wyłączane. Na razie Japończycy nie wiedzą, czemu niektóre bakterie są bardziej oporne na efekty hipergrawitacji.
-
Jedna z zagadek wymierania permskiego rozwiązana
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Naukowcom udało się znaleźć odpowiedź na pytanie, dlaczego po wymieraniu permskim, które miało miejsce 250 milionów lat temu, doszło do spadku poziomu tlenu w oceanach, co z kolei opóźniło odrodzenie się populacji dużych zwierząt. Katja Meyer i Jonathan Payne z Uniwersytetu Stanforda uważają, że winnymi takiego stanu rzeczy były algi i bakterie. Wymieranie permskie zostało wywołane wzrostem działalności wulkanicznej na Syberii. Do atmosfery przedostały się olbrzymie ilości toksycznych gazów, pyłów, na powierzchnię Ziemi wypłynęła lawa. Wyginęły rośliny i zwierzęta. Duża ilość dwutlenku węgla doprowadziła do wzrostu temperatur na naszej planecie. Wyższe temperatury spowodowały zwiększenie tempa obiegu wody, było więcej opadów, a deszcze były kwaśne, gdyż rozpuszczony był w nich dwutlenek węgla z powietrza - mówi Meyer. Kwaśne deszcze przyspieszyły erozję gleby, przez co do oceanów spływało więcej składników odżywczych. To z kolei doprowadziło do gwałtownego rozrostu alg i bakterii w płytszych wodach. Gdy ich kolejne pokolenia umierały, rozkładające je bakterie tlenowe doprowadziły do znacznego spadku poziomu tlenu w wodzie. Bardzo niski poziom tlenu utrzymywał się przez około 5 milionów lat po wymieraniu permskim. Wcześniej takie teorie nie zyskiwały poparcia, gdyż trudno było je poprzeć dowodami. Algi czy bakterie nie pozostawiają zbyt wielu śladów w skamielinach. Meyer i Payne przeanalizowali skład chemiczny wapieni, które obecnie znajdują się na południu Chin, ale przed 250 milionami lat były dnem morskim. Uczeni sprawdzali przede wszystkim dwa izotopy węgla - C12 i C13. Oba są obecne w wodzie morskiej, a większość organizmów żywych ma w swojej strukturze lżejszy C12. Badając stosunek C13 do C12 można sprawdzić, jak wiele organizmów żywych istniało w danym okresie geologicznym. Ich badania wykazały, że w tym czasie stosunek C13 do C12 był w wodach płytszych znacznie większy niż w wodach głębszych. Wygląda na to, że w płytkich wodach mieliśmy do czynienia z ogromną biologiczną produktywnością, co spowodowało, że głębsze wody stały się nieprzyjazne dla zwierząt. Całe odradzanie się życia zostało spowolnione przez nadmiar składników odżywczych, a nie przez ich niedobór. Większość z nas sądzi, że gdy biotop nie rozwija się zbyt dobrze, to należy go dożywić. Tutaj mamy sytuację, w której mniej pożywienia oznaczałoby lepszą sytuację dla biotopu - stwierdził Payne. -
Bakterie w grafenowej osłonce lepiej widać
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Dzięki grafenowym osłonom można uzyskać pod mikroskopem elektronowym precyzyjniejszy obraz bakterii. Widać je w naturalnych rozmiarach, wzrasta też rozdzielczość. Grafen tworzy warstwę o jednoatomowej grubości, jest nieprzepuszaczalny, optycznie przezroczysty, poza tym charakteryzuje go wysoka przewodność cieplna. Choć ma grubość zaledwie jednego atomu, nie przepuszcza nawet najdrobniejszych cząsteczek. Co więcej, jest wytrzymały i bardzo elastyczny, można mu więc nadać każdy kształt – wyjaśnia prof. Vikas Berry z Uniwersytetu Stanowego Kansas. Zespół Berry'ego zajmuje się badaniem grafenu już od 3 lat, jednak dopiero ostatnio naukowcy wpadli na pomysł wykorzystania tego nanomateriału w obrazowaniu komórek pod mikroskopem elektronowym. Wiązka elektronów może być w urządzeniu emitowana tylko w wysokiej próżni. Wytwarza się ją dzięki systemowi pomp. Prowadzi to jednak do usunięcia wody z komórek (zawierają jej od 70 do 80%) i obkurczenia. W rezultacie trudno uzyskać dokładny obraz komórki i jej składowych w stanie naturalnym. Gdy jednak bakterię lub inną komórkę otoczy się grafenową kapsułką, woda pozostaje na swoim miejscu. Grafen można "owinąć" wokół bakterii na dwa sposoby. Pierwsza metoda polega na ułożeniu na niej arkusza nanomateriału (naukowcy porównują to do przykrywania kocem czy pościelą). Druga polega na umieszczeniu komórki w roztworze, gdzie arkusze ją opatulają ze wszystkich stron. Obie techniki uwzględniają wykorzystanie białka, która nasila wiązanie arkuszy ze ścianą komórkową. Podczas eksperymentów po zapakowaniu w grafen bakterie nie zmieniały wielkości przez pół godziny, co dawało dużo czasu na badania. Ponieważ grafen jest dobrym przewodnikiem ciepła i elektryczności, odprowadza je poza powłokę, zapewniając klarowny obraz. Nieosłonięte komórki bakteryjne wydają się zaś pod mikroskopem elektronowym ciemne i nie da się odróżnić ich ścian. Berry ma nadzieję, że dzięki pomysłowi jego zespołu w przyszłości będzie można w czasie rzeczywistym obserwować biochemię bakterii. Łatwiej też będzie badać białka, które zachowują się inaczej, gdy są suche, a inaczej, kiedy znajdują się w roztworze wodnym. -
Tworząc w okresie niedoboru substancji odżywczych zarodniki, śluzowce z gatunku Dictyostelium discoideum wyposażają je w zapasy na przyszłe życie – niewielką ilość bakterii, które będzie można hodować w nowym miejscu zamieszkania. W zwykłych okolicznościach forma wegetatywna D. discoideum prowadzi jako organizm jednokomórkowy samodzielne życie. Porusza się za pomocą nibynóżek i odżywia się fagotroficznie. Gdy jednak w otoczeniu zabraknie pożywienia, śluzowce gromadzą się i zaczynają tworzyć przypominający ślimaka organizm – pseudoplasmodium. Wszystkie wchodzące w jego skład komórki zachowują odrębność. Część pełzaków (ok. 1/5) wytwarza wystający z psudoplasmodium trzonek, a następnie obumiera. Na jego szczycie inni się zbierają i produkują zarodniki, które następnie przenoszą woda, zwierzęta czy wiatr. Wcześniej zachowania pararolnicze obserwowano m.in. u hodujących grzyby mrówek, jednak nigdy u tak prostych organizmów. Bakterii w sporach D. discoideum jest tyle, by wystarczyło do założenia kolonii w nowym miejscu, jeśli okaże się, że brak ich w środowisku. Zafascynowani śluzowcami naukowcy z Rice University odkryli ich zdolność do tworzenia zapasów i hodowania innych organizmów właściwie przez przypadek. Wierzą, że stało się tak, ponieważ badali próbki nie z laboratorium, ale pochodzenia naturalnego. Szefowa projektu Debra Brock wyjaśnia, że wcześniej zajmowała się genami rozwojowymi śluzowców. Ponieważ jednak uruchomiła nowe laboratorium, dostała dzikie klony, stąd szansa na spojrzenie z nieco innej perspektywy. Wydaje się, że badane zachowanie jest wrodzone – klony śluzowców o zacięciu rolniczym są bowiem farmerami, a klony organizmów nieuprawiających bakterii również tego nie robią.
-
Test do badania inteligencji społecznej bakterii
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Zespół naukowców z Izraela, Holandii, Rosji oraz Indii opracował test do oceny inteligencji społecznej bakterii. Uzyskane wyniki mogą m.in. doprowadzić do powstania nowych antybiotyków i bazujących na bakteriach ekologicznych pestycydów. Pracami kierował prof. Eschel Ben-Jacob z Uniwersytetu w Tel Awiwie. To on odkrył 20 lat temu tworzące piękne wzory bakterie Paenibacillus vortex. Teraz zsekwencjonowano ich genom. Podczas sekwencjonowania powstał pierwszy test do oceny inteligencji społecznej bakterii. Okazało się, że P. vortex i dwa inne szczepy Paenibacillus mają najwyższy społeczny IQ (S-IQ) wśród 500 badanych taksonów. Izraelczycy przyglądali się genom, które umożliwiają bakteriom komunikowanie się, przetwarzanie informacji o środowisku, podejmowanie decyzji oraz wytwarzanie substancji o charakterze obronnym lub służących do atakowania. Badanie zespołu Ben-Jacoba pokazało, że patogenne baterie, z którymi stykamy się na co dzień, nie mają zbyt wysokiego S-IQ (plasują się w okolicach przeciętnej), lecz sprawy mają się z goła inaczej z bakteriami Vortex. Te okazały się prawdziwymi geniuszami. Gdyby porównać uzyskane przez nie wyniki do ludzkich IQ, ich społeczny iloraz inteligencji okazałby się o 60 punktów wyższy od przeciętnego IQ = 100. Odkrycia te da się wykorzystać w walce ze szpitalnymi superbakteriami. Przydadzą się one również rolnikom, którzy mogliby uwzględnić bakterie w recepturach zielonych pestycydów. Warto też wspomnieć o bakteriach brodawkowych, żyjących w symbiozie z korzeniami roślin. Pomagają one w pozyskaniu azotu, a w zamian dostają od korzeni węglowodany. Już teraz stosuje się je w uprawach, by zwiększyć produktywność roślin. Kiedy określimy, jak mądre są dane bakterie, możemy je wykorzystać jako fabryki biotechnologiczne i znaleźć dla nich optymalne zastosowanie rolnicze – uważa Alexandra Sirota-Madi. -
Josh Le, student University of Alberta, codziennie od września 2009 po grudzień 2010 roku wkładał te same dżinsy rurki. W międzyczasie ich nie prał, chcąc sprawdzić, jak mocno zabrudzi się surowy dżins. Poza tym młody naukowiec chciał ustalić, do jakiego stopnia uda mu się "spersonalizować" spodnie, a więc jak bardzo dostosują się one do kształtu jego ciała. Po 15 miesiącach Kanadyjczycy pobrali wymaz z dżinsów. Potem Le uprał rurki, nosił je przez 2 tygodnie i znowu pobrał wymaz. Co się okazało? Niedługo po praniu i po 15 miesiącach użytkowania liczba bakterii była bardzo podobna. Znaleziono 5 rodzajów bakterii skórnych, głównie w okolicach krocza, gdzie na centymetrze kwadratowym występowało od 8.500 do 10.000 jednostek bakterii. Opiekunka naukowa Le, prof. Rachel McQueen, podkreśla, że studentowi nic nie zagrażało, bo nie cierpiał na żadną chorobę skórną ani nie miał skaleczeń. Jak przyznaje Josh, po kilku miesiącach dżinsy zaczęły, oczywiście, nieprzyjemnie pachnieć. Kanadyjczyk poradził sobie jednak ze smrodem, umieszczając spodnie w lodówce po uprzednim zapakowaniu ich w 3 reklamówki.
-
By się rozmnażać, wirusy wprowadzają swój materiał genetyczny do komórek atakowanego organizmu. W przebiegu odwiecznej wojny między bakteriami a wirusami te pierwsze wykorzystały metodę przeciwnika, by wykształcić jeden z pierwszych na Ziemi prymitywnych układów odpornościowych. Artie McFerrin Texas A&M University wyjaśnia, że wojna bakteryjno-wirusowa toczy się od milionów lat, zaś bakterie rozwinęły antybiotykooporność dzięki wirusowemu DNA, które uległo zmutowaniu. Po przebiciu błony komórkowej wirus wprowadza do cytoplazmy swój kwas nukleinowy. Potem następuje przejęcie kontroli nad metabolizmem gospodarza, tak że bakteria pracuje już na użytek wirusa i kopiuje jego materiał genetyczny i białka kapsydu. Z powodu licznych przypadkowych mutacji w chromosomie bakterii wszystko może jednak pójść nie po myśli najeźdźcy. Ponieważ materiał genetyczny wirusa stał się już częścią chromosomu bakterii, także ulega zmutowaniu. W ten sposób bakteria nie tylko nie pada ofiarą swojego naturalnego wroga, ale i radzi sobie lepiej od pobratymców bez obcego kwasu nukleinowego. Zyskuje nowe triki, nowe geny, nowe białka i nowe umiejętności. Odkryliśmy, że z wirusowym DNA schwytanym na miliony lat w chromosomie komórka wytworzyła nowy układ immunologiczny. Pozyskała nowe białka, które pozwoliły odeprzeć napór antybiotyków i innych szkodliwych czynników próbujących ją utlenić, takich jak np. nadtlenek wodoru. Te komórki, które dysponują nowy wirusowym zestawem trików, nie umierają lub nie umierają tak szybko. By dojść do takich wniosków, zespół Wooda musiał najpierw przeprowadzić eksperymenty na pewnym szczepie pałeczek okrężnicy (Escherichia coli). Z ich chromosomów usunięto całe wirusowe DNA. Za pomocą "enzymatycznych nożyc" z 9 lokalizacji wycięto w sumie 166 tys. nukleotydów. Okazało się, że po tej operacji znacznie wzrosła wrażliwość bakterii na antybiotyki. To konkretne studium dotyczyło E. coli, ale niemal u wszystkich bakterii można znaleźć wirusowy materiał genetyczny, a u niektórych szczepów wirusowe DNA stanowi aż 20% chromosomu. U niektórych bakterii 1/5 chromosomu pochodzi od ich wroga, a do czasu naszego studium ludzie przeważnie nie podejmowali prób badania tych 20%, uznając, że to DNA jest bierne i nieistotne, nie ma więc większego wpływu na komórkę. A jak widać, bez tego typu analiz nie uda się prawdopodobnie opracować skutecznych antybiotyków.
-
Malowidła naścienne Bradshawa z zachodniej Australii, nazywane przez aborygenów Gwion Gwion, zachowały swe żywe barwy przez kilkadziesiąt tysięcy lat, ponieważ same też są żywe. Zostały skolonizowane przez kolorowe bakterie i grzyby. Niestraszne im więc deszcz i słońce, które na przemian smagają je i pieką... Jack Pettigrew z University of Queensland opisał charakterystyczne biofilmy w piśmie Antiquity. Naukowiec twierdzi, że zjawisko to wyjaśnia problemy z datowaniem sztuki naskalnej. Malowidła były bowiem stare, ale mieszkańcy jak najbardziej współcześni. Pettigrew badał z zespołem pod mikroskopem 80 malowideł Bradshawa (nazwano je od nazwiska Josepha Bradshawa, który jako pierwszy Europejczyk - i nieaborygen - zobaczył rysunki w 1891 r., szukając pastwisk dla swojego bydła) z 16 różnych lokalizacji. Naukowcy skupili się na dwóch najstarszych i wzbudzających najmniej klasyfikacyjnych sporów stylach – tassel i sash. Ku ich zdumieniu w większości rysunków występowały kolorowe organizmy żywe, ale już nie oryginalna farba. Jak wyjaśnia Pettigrew, wymieniały się kolejne generacje bakterii i grzybów, dlatego malowidła zawsze wyglądały świeżo. Na obrzeżach rysunków najczęściej występują czarne grzyby. Prawdopodobnie reprezentują one rząd Chaetothyriales. Zamiana pokoleń nie odbywa się łagodnie, ponieważ sukcesorzy nie tworzą strzępek, lecz zjadają swoich poprzedników. Jeśliby przyjąć, że pierwotna farba zawierała zarodniki grzybów, dzisiejsze organizmy byłyby ich bezpośrednimi potomkami. Niewykluczone też, że do farby wmieszano składniki odżywcze, które zapoczątkowały mutualizm występujących często razem czarnych grzybów i czerwonych bakterii (podejrzewa się, że są to cyjanobakterie). Grzyby mogą zapewniać bakteriom wodę, a bakterie dbają o węglowodany dla grzybów. Gdy w danym obszarze malowidła przeważają grzyby, pojawia się podziwiany przez fachowców i amatorów ciemnofioletowy odcień. Jeśli gdzieś przewagę zdobywają bakterie, barwa przypomina terakotę. W przyszłości trzeba będzie zidentyfikować, jakie konkretnie gatunki odpowiadają za pokolorowanie malowideł Bradshawa. W 80% bezproblemowo uzyskano próbki do badań DNA, wykorzystując pałeczki z bawełnianym aplikatorem. Jakim cudem w 98% przypadków mikroorganizmy trzymały się wyznaczonych granic rysunku, nie niszcząc go? Poza wymienionymi już wyżej mechanizmami, mogło być tak, że w farbie znajdowały się trawiące krzemionkę bakterie lub kwas. Wydrążyły one zagłębienie – niektóre malowidła znajdują się o 1 mm niżej od otaczającej je skały - a mikrobom przypadł do gustu panujący tu mikroklimat. Datowanie konkretnych malowideł Bradshawa jest kluczowe dla dalszego zrozumienia ich znaczenia i powstawania. [...] Biofilm daje możliwość analizowania ewolucji sekwencji DNA. Dotąd wiek przypisywany rysunkom Gwion Gwion był bardzo różny i wynosił od 46 tys. lat (oszacowania opierano na czasie wyginięcia uwiecznionej na nich megafauny) do nawet 70 tys. Co ciekawe, inne malowidła z regionu, np. rysunki Wandjina, blakły i były wielokrotnie restaurowane.
-
Specjalnie zaprojektowane probiotyki mogą zmienić fizjologię komórek tłuszczowych, co sugeruje, że dałoby się je wykorzystać w leczeniu lub zapobieganiu np. otyłości. Irlandzcy naukowcy z Alimentary Pharmabiotic Centre (APC), University College Cork i Teagasc stworzyli szczep bakterii Lactobacillus, który wytwarzał jedną z odmian kwasu rumenowego, zwanego też sprzężonym kwasem linolowym (ang. conjugated linoleic acid, CLA). Kiedy mikroby uwzględniano w diecie myszy, okazało się, że skład ich tkanki tłuszczowej ulegał znacznej zmianie. Jak tłumaczą akademicy, oznacza to, że spożycie probiotyku może wpływać na metabolizm nawet w odległych rejonach organizmu. CLA to kwas tłuszczowy. Występuje w dużych ilościach w wołowinie i pełnotłustym nabiale. Dodatkowo różne bakterie produkują różne jego odmiany. Wcześniej wykazano, że jeden z rodzajów kwasu rumenowego - t10, c12 CLA – zmniejsza zawartość tkanki tłuszczowej w organizmie ludzi i zwierząt. Co więcej, ogranicza wzrost komórek raka jelita grubego i prowadzi do ich apoptozy. Niestety, dotąd wykorzystanie t10, c12 CLA ograniczał fakt, że jest on syntetyzowany przez takie mikroorganizmy, jak wywołujące trądzik bakterie Propionibacterium acnes. W ramach najnowszych eksperymentów Irlandczycy przenieśli kodujący odpowiedni enzym gen z P. acnes do wchodzących w skład prawidłowej flory jelit pałeczek Lactobacillus. Dzięki temu mogły one także wytwarzać t10, c12 CLA. Ustalono, że po uwzględnieniu w menu designerskiego probiotyku poziom t10, c12 CLA w mysiej tkance tłuszczowej wzrósł 4-krotnie. Dotąd wykazano, że CLA usuwa niealkoholowe stłuszczeniowe zapalenie wątroby, które często towarzyszy otyłości. Oznacza to, że zwiększanie stężenia CLA w wątrobie przez strawienie szczepu probiotyku ma znaczenie terapeutyczne. Co więcej, tłuszcz nie jest nieczynną warstwą otaczającą nasze ciało, jest aktywny i ma działanie prozapalne oraz stanowi czynnik ryzyka dla wielu chorób, w tym nowotworów. Nasze studium pokazuje, że można to zmienić, bazując na interakcjach dieta-bakterie-gospodarz w obrębie jelita – podkreśla dr Catherine Stanton. Wcześniej ta sama grupa badaczy wykazała, że CLA wytwarzany przez bakterie ogranicza żywotność komórek raka jelita grubego aż o 92%. Metabolizm bakterii przewodu pokarmowego może więc naprawdę korzystnie modulować aktywność komórek gospodarza.
-
W papierosach często występują bakterie, w tym bakterie chorobotwórcze – twierdzą po zakończeniu międzynarodowych badań Amy Sapkota z University of Maryland oraz jej współpracownicy z Ecole Centrale de Lyon (Environmental Health Perspectives). Naukowcy podkreślają, że w ramach ich studium po raz pierwszy ustalono, że papierosy same w sobie mogą stanowić bezpośrednie źródło szerokiego spektrum patogenów, groźnych zarówno dla palaczy, jak i dla osób narażonych na bierne palenie. Tak jak przypuszczaliśmy, badane przez nas dostępne w handlu papierosy były pełne bakterii, jednak nie spodziewaliśmy się, że znajdziemy tak wiele groźnych dla ludzkiego zdrowia. Jeśli organizmy te mogą przetrwać proces spalania – a wierzymy, że mogą – będą się prawdopodobnie przyczyniać do chorób zakaźnych i przewlekłych zarówno u czynnych, jak i biernych palaczy. Dlatego tak krytyczne jest zdobycie kolejnych informacji nt. flory bakteryjnej papierosów, używanych przez ponad miliard ludzi na świecie. Wcześniejsze badania polegały na pobieraniu próbek papierosów i sprawdzaniu, jakie bakterie uda się z nich wyhodować. Sapkota i inni poszli jednak o krok dalej i posłużyli się analizą mikromacierzy DNA, by określić tzw. bakteryjny metagenom, czyli bakteryjny materiał genetyczny obecny w testowanych papierosach. Dzięki temu okazało się, że w produktach tytoniowych występują tak różne organizmy, jak bakterie glebowe i bakterie chorobotwórcze. Po raz pierwszy udowodniono, że liczba mikroorganizmów w papierosach może dorównywać liczbie występujących w nich związków chemicznych. W jednym papierosie zidentyfikowano kilkaset gatunków bakterii, a eksperci wierzą, że dalsze testy wykażą, że w rzeczywistości jest ich jeszcze więcej. Nie zaobserwowano znaczącej zmienności w zakresie różnorodności bakterii żyjących w 4 analizowanych markach: Kool Filter Kings, Lucky Strike Original Red, Marlboro Red i Camel. We wszystkich testowanych papierosach odkryto Gram-dodatnie bakterie z rodzaju Acinetobacter (mogą one wywoływać zakażenia krwi i choroby płuc), laseczki Bacillus, bakterie z rodzaju Burkholderia (niektóre odpowiadają za infekcje dróg oddechowych), Gram-dodatnie bakterie z rodzaju Clostridium (mogą powodować zatrucia pokarmowe i infekcje płuc), pałeczki Klebsiella oraz pałeczki ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa. Wiedząc to, naukowcy zamierzają sprawdzić, jaką rolę odgrywają te mikroorganizmy w chorobach związanych z używaniem tytoniu. Czy na pewno przeżywają spalanie i kolonizują potem drogi oddechowe? Niektóre z wcześniejszych studiów sugerują, że tak się dzieje, ponieważ w drogach oddechowych palaczy występuje więcej bakteryjnych patogenów. Nie da się jednak wykluczyć, że palenie osłabia odporność, a bakterie pochodzą ze środowiska, a nie z tytoniu.
-
RMS Titanic wyruszył w swój dziewiczy rejs w kwietniu 1912 roku. Jak się to skończyło, wiemy wszyscy. Wrak transatlantyku spoczął na dnie morza. Przez niemal wiek stal kadłuba i poszycia korodowała. Na porowatych, przypominających sople tworach (ang. rusticle) zamieszkały bakterie. Okazało się, że znalazł się wśród nich gatunek nieznany dotąd nauce - Halomonas titanicae. Soplopodobne twory z rdzy zostały po raz pierwszy odkryte właśnie na Titanicu. Występują w nich nie tylko bakterie, ale i grzyby. H. titanicae są halofilami, co oznacza, że bytują w wodach o dużym zasoleniu. Dzięki pracy kanadyjsko-hiszpańskiego zespołu udało się je wyizolować z próbek rdzy pobranych przed 19 laty przez podwodnego robota; uzyskany szczep został oznaczony jako BH1T. Okazało się, że mikroby są Gram-ujemne, tlenowe, nie tworzą przetrwalników i poruszają się dzięki amfitrichalnym rzęskom (inaczej mówiąc, należą do bakterii czuborzęsych z pękami rzęs na jednym bądź obu biegunach). Dla ich wzrostu optymalne są temperatury od 30 do 37°C oraz pH 7,0-7,5. Bakterie z transatlantyku należą do rodzaju Halomonas. Analiza filogenetyczna na podstawie sekwencji genu 16S rRNA wykazała, że są najbardziej podobne do 4 gatunków: Halomonas neptunia (98,6% podobieństwa), Halomonas variabilis (98,4%), Halomonas boliviensis (98,3%) oraz Halomonas sulfidaeris (97,5%). Ważne jest nie tylko samo odkrycie nowego gatunku bakteryjnego, ale również zyskanie okazji do zgłębienia mechanizmu powstawania sopli. W przyszłości należy jeszcze ustalić, czy BH1T jest unikatowy dla tego konkretnego wraku. Jeśli ta sama bakteria powoduje uszkodzenia podwodnych rurociągów czy statków, trzeba będzie pomyśleć o specjalnej powłoce zabezpieczającej. Uważamy, że H. titanicae odgrywa ważną rolę w recyklingu żelaza na pewnych głębokościach – wyjawia dr Henrietta Mann z Dalhousie University. Spoglądając na opisywane zjawisko z nieco innej strony, można wskazać na pewne pozytywy. Czemu bowiem nie wykorzystać H. titanicae do ewentualnego bezpiecznego utylizowania na morzu oczyszczonych z toksyn i ropy, a następnie zatopionych platform wiertniczych czy starych jednostek? Na razie pytań bez odpowiedzi pozostaje jednak sporo. Nie wiadomo na przykład, czy halobakterie były na Titanicu przed katastrofą, czy pojawiły się dopiero po jego zatonięciu i czy pracują w pojedynkę, czy też w pracy pomagają im inne organizmy. Na pewno niedługo uda się to ustalić. Z artykułem naukowców z Dalhousie University, Ontario Science Centre oraz Uniwersytetu w Sewilli można się zapoznać na łamach pisma International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.
-
Akademicy z Binghamton University ożywili bakterie, uwięzione przez tysiące lat w inkluzjach fluidalnych (kroplach wody) z kryształów soli. Geolodzy od dawna zastanawiali się, czy schwytane w taką pułapkę mikroby można jakoś uwolnić. Inkluzje znajdowano w kryształach o bardzo różnym wieku – od paru tysięcy do kilkuset milionów lat. Zawsze też specjaliści mieli wątpliwości, czy wyhodowane z nich organizmy miałyby charakter prehistoryczny, czy w grę wchodziłyby raczej współczesne zanieczyszczenia. Geolog Tim Lowenstein i antropolog, a zarazem biolog J. Koji Lum twierdzą, że udało im się rozstrzygnąć ten problem – wg nich, materiał jest jak najbardziej prehistoryczny. Muszą w to również wierzyć przedstawiciele Narodowej Fundacji Nauki, ponieważ przeznaczyli na kontynuację kilkuletnich badań amerykańskiego zespołu kwotę 400 tys. dolarów. Wszystko zaczęło się od oglądania inkluzji pod mikroskopem. Odkryliśmy nie tylko bakterie, ale i kilka rodzajów glonów. Algi mogły de facto być pokarmem, na którym baterie przeżyły dziesiątki tysięcy lat – wyjaśnia Lowenstein. Potem zaczęto myśleć o DNA tych wszystkich organizmów. Co ważne, nawet jeśli jakaś istota nie przeżywała, jej materiał genetyczny się przecież zachowywał. Krithivas Sankaranarayanan, student Luma, przejrzał literaturę przedmiotu i zaproponował odpowiednią metodę ożywiania organizmów z próbek Lowensteina. W jednym konkretnym miejscu mieliśmy próbki datowane na ponad 100 tys. lat. Na podstawie zasolenia Lowenstein odtworzył prehistoryczne klimaty, a teraz my analizujemy DNA bakterii, grzybów i glonów, które żyły w tych wodach i ustalamy, jak wszystko zmieniało się w czasie. Dysponujemy oglądem wszystkich organizmów występujących w jeziorach w czasie, gdy tworzyły się inkluzje. Naukowcy zsekwencjonowali DNA i wyhodowali odkryte bakterie. Teraz żywią wobec nich wielkie nadzieje. Możliwe, że ujrzymy ewoluujące organizmy i zaobserwujemy, jak reagują na zmiany klimatu w perspektywie geologicznej – marzy Lum. Badane próbki pochodziły m.in. z Doliny Śmierci w Kalifornii oraz stanowisk w Michigan, Kansas i we Włoszech. Temperatury sięgały tam kiedyś 54,4 st. Celsjusza, przez co wody z inkluzji były mocno zasolone. Uwięzione organizmy były jednak bardzo odporne, a opisane warunki pozwalały na idealne zachowanie materiału genetycznego. Krople zadziałały jak kapsuły czasu – podsumowuje Lowenstein.
-
Bakterie stosują toksyczne "rzutki", które unieszkodliwiają konkurencyjne szczepy bądź gatunki patogenów. Zaobserwowali to i opisali na łamach pisma Nature naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. Odkrycie toksycznych rzutek może ostatecznie prowadzić do nowych sposobów kontrolowania wywołujących choroby patogenów. To ważne, zważywszy na zjawisko narastającej antybiotykooporności – wyjaśnia dr Stephanie K. Aoki. Elie J. Diner, drugi z autorów badania, podkreśla, że najpierw musimy określić reguły bakteryjnej walki. Okazuje się, że istnieje wiele metod zabijania sąsiadów; bakterie dysponują sporym wachlarzem toksycznych kolców. Amerykanie analizowali wiele gatunków bakterii, w tym istotne z epidemiologicznego i zdrowotnego punktu widzenia patogeny. Zauważyli, że na powierzchni komórek znajdują się pałeczkowate białka ze spiczastymi czubkami. Przy dotyku rzutki zostają wbite w sąsiednie organizmy i tam już pozostają. Proces stykania i wstrzykiwania toksycznych rzutek nazwano "zależną od kontaktu inhibicją wzrostu" (ang. contact dependent growth inhibition, CDI). Niektóre bakterie dysponują ochronną tarczą z białka, które dezaktywuje trujące strzałki (w tym kontekście mówi się o odporności na zależne od kontaktu zahamowanie wzrostu, ang. contact dependent growth inhibition immunity). Zespół z Santa Barbara odkrył ok. 50 unikatowych rodzajów białek z toksycznymi kolcami. Każda komórka bakteryjna musi być niewrażliwa na swoją własną broń, inaczej posługiwanie się toksyną, a nawet jej zwykłe przechowywanie zakończyłoby się samobójstwem mimo woli. Gdy bakteria zostaje zaatakowana toksyną, niekoniecznie umiera. Często ogranicza wzrost. Na podobnej zasadzie działa wiele antybiotyków. Nie uśmiercają one patogenów, ale hamują ich wzrost. Potem organizm usuwa po prostu "uśpione" komórki. Pewne toksyczne strzałki działają wewnątrz ustrzelonej komórki, tnąc RNA wroga. Wskutek tego nie może on syntetyzować białek i rosnąć. Inne rzutki rozbijają z kolei DNA, uniemożliwiając namnażanie. Białka z toksycznymi kolcami występują m.in. u E. coli czy Gram-ujemnych bakterii Yersinia (wystarczy przypomnieć, że jeden z 12 gatunków należących do tego rodzaju - Yersinia pestis – wywołuje dżumę). Bakterie mogą używać systemów CDI, współzawodnicząc ze sobą w glebie, na roślinach i zwierzętach. To niesamowicie zróżnicowany świat – podsumowuje prof. David Low.
-
Jak załatać mikropęknięcia w betonie? Nie jest to łatwe ani tanie, tym ważniejsze wydaje się więc nowatorskie rozwiązanie zaproponowane przez zespół studentów z Newcastle University – zmodyfikowane genetycznie bakterie, które produkują w takich razach coś na kształt kleju. Kiedy dojdzie do uszkodzenia, mikroby migrują na sam dół szczeliny. Gdy już się tam znajdą, wytwarzają mieszaninę węglanu wapnia oraz kleju bakteryjnego. Wszystko to łączy się w całość z koloniami komórek bakteryjnych (filamentami), tak że ostateczna wytrzymałość miniłaty jest taka sama jak otaczającego materiału. Wg wynalazców i ich opiekunki dr Jennifer Hallinan, BacillaFilla, bo taką nazwę nadano niby-klejowi, jest doskonałym rozwiązaniem w przypadku remontów/napraw struktur, których budowa była bardzo kosztowna dla środowiska. Około 5% związanej z działalnością człowieka emisji dwutlenku węgla pochodzi z produkcji betonu, czyniąc z niego jeden z głównych elementów przyczyniających się do globalnego ocieplenia. Sensowne wydaje się zatem zabieganie o przedłużenie przydatności już raz wyprodukowanego betonu. Zaprezentowana na organizowanym przez MIT międzynarodowym konkursie naukowym International Genetically Engineered Machines (iGEM) metoda będzie nieoceniona w strefach trzęsień ziemi, gdzie przy obecnie dostępnych technologiach wiele budynków trzeba po prostu wyburzać. Młodzi naukowcy nie tylko oceniali użyteczność zmodyfikowanych bakterii, ale i potencjalne zagrożenia środowiskowe. Okazało się, że spory BacillaFilla zaczynają kiełkować tylko w kontakcie z betonem – germinację wyzwala specyficzne pH materiału. Poza tym wbudowano w nie gen samozniszczenia, który uniemożliwia przeżycie w innym środowisku. Po wykiełkowaniu bakterie udają się do strefy pęknięcia. Wskutek zbijania się w masę wyczuwają, kiedy znajdą się na dnie. Nagromadzenie aktywuje proces naprawczy. Komórki różnicują się w 3 typy: 1) komórki produkujące kryształy węglanu wapnia, 2) komórki tworzące filament (zostają one połączone specjalnymi porami, które umożliwiają silniejsze związanie i polepszają transport) oraz 3) komórki wytwarzające klej Levansa.
-
Na dnie Oceanu Arktycznego odkryto bakterie, które należy uznać za organizmy o najdłuższym cyklu życiowym na Ziemi. Wystarczy powiedzieć, że w ich przypadku okres hibernacji może trwać nawet 100 mln lat. Zespół doktora Caseya Huberta z Geosciences Group na Newcastle University znalazł mikrorekordzistów przez przypadek, badając aktywność biologiczną w próbkach osadów z dna morskiego w okolicach archipelagu Svalbard. Naukowcy spodziewali się odkryć organizmy, które dobrze funkcjonują w niskich temperaturach i giną przy wyższych. Tymczasem okazało się, że występują 3 szczyty aktywności mikrobiologicznej: w temp. 20, po przekroczeniu 40 i przy ok. 55°C. Brytyjczycy natknęli się więc na nieznaną klasę termofili - organizmów żyjących w środowiskach o skrajnie wysokich temperaturach. Zanim temperatura nie przekroczyła 50°C, bakterie w postaci przetrwalników leżały spokojnie w osadach. Sekwencjonowanie ujawniło, że termofilne bakterie z Arktyki są spokrewnione z mikrobami z gorących, pozbawionych tlenu środowisk: skorupy oceanicznej i zbiorników ropy naftowej. Na początku września na konferencji Stowarzyszenia Mikrobiologii Ogólnej w Nottingham Hubert wyjaśniał, w jaki sposób, jego zdaniem, ciepłolubne organizmy trafiły do Arktyki. Mianowicie miały one być wyrwane z gorących nisz i przetransportowane przez prądy wznoszące (tzw. upwelling). Teraz pogrzebane w osadach arktycznych spory czekają na wyższe temperatury. Mogą tak czekać przez wiele milionów lat, by potem odbyć długą wędrówkę do cieplejszej warstwy podpowierzchniowej. Geomikrobiolog John Parkes z Cardiff University sądzi, że pojawienie się termofili w nietypowym dla nich miejscu da się wyjaśnić zupełnie inaczej. Całkowity obieg wody we wszechoceanie trwa ok. miliona lat. Zakopane osady mogą być z łatwością gdzieś "zaszczepione", gdyż ciecz przepływa przez nie w drodze powrotnej na powierzchnię.
-
Głębiny oceanów są jeszcze bardzo mało poznane przez naukowców, wciąż odkrywamy nowe formy morskiego życia. Jeszcze mniej znamy dno oceanów, które przecież zajmuje znacznie większą powierzchnię naszej planety, niż lądy. Do niedawna uważano, że dno oceanicznych głębi pozbawione jest życia. A co można powiedzieć o skorupie ziemskiej pod oceanicznym dnem? To prawdziwa terra incognita. Okazuje się, że istnieje tam bardzo bogate życie, jakiego nie znamy. Może nawet bardziej liczne, niż to już poznane. Przebadaniem ziemskiej skorupy pod oceanicznym dnem postanowiła zająć się dr Beth Orcutt, pracownik duńskiego Uniwersytetu Aarhus oraz Uniwersytetu Południowej Kaliforni. Wespół z zespołem naukowców opracowała ona nową metodę drążenia otworów w dnie mórz, pozwalającą na badania bakteriologiczne osadów dennych. Automatyczna, zrobotyzowana łódź podwodna przeprowadziła odwierty na głębokości ponad 2,5 kilometra, drążąc podmorskie osady aż 260 metrów w głąb i pobierając próbki. Okazało się, że na takiej głębokości pod dnem, w skałach osadowych, nie tylko znaleźć można liczne gatunki bakterii, ale też występują one w dużej ilości. Wziąwszy pod uwagę rozmiar oceanów i powierzchnię ich dna, podmorska część skorupy ziemskiej może stanowić największy rezerwuar życia na naszej planecie. Co takiego ciekawego może być w podmorskich, glebowych bakteriach? Żyją one nie tylko bez dostępu światła, ale również praktycznie bez obecności tlenu. Studiowanie życia, które mimo takich warunków bujnie kwitnie to całkowicie nowy obszar dla nauki. Metabolizm odkrytych tam bakterii musi funkcjonować na całkiem innych zasadach, niż życia, które my znamy. Znamy bakterie beztlenowe, znamy bakterie żywiące się metanem i oddychające związkami siarki. Te żyjące w podmorskiej części litosfery być może opracowały całkiem nowe, inne strategie przeżycia. Studia nad nimi na pewno poszerzą nasze rozumienie tego, czym życie jest. Badania nad bakteriami żyjącymi w ekstremalnych warunkach będą miały również znaczenie dla poszukiwania życia na innych planetach. Jeśli u nas życie potrafi przystosować się do tak różnych i nieprzyjaznych warunków, to szanse na jego znalezienie poza Ziemią rosną. Dzięki takim badaniom wiemy także lepiej, gdzie jeszcze można tego życia szukać. Wyniki badań dr Orcutt zostały przedstawione na corocznej konferencji Goldschmidt 2010, której gospodarzami w tym roku były Uniwersytet Tennessee w Knoxville i Narodowe Laboratorium w Oak Ridge.
-
Tobołki alpejskie (Thlaspi caerulescens) gromadzą w swoich liściach metale. W związku z tym nazywa się je hiperakumulatorami niklu, cynku, manganu i kadmu. Okazuje się, że zabieg ten chroni rośliny przed infekcjami bakteryjnymi. Tobołki rosną na glebach bogatych w metale, takich jak byłe wyrobiska górnicze. Badacze z Uniwersytetu Oksfordzkiego wykazali, że dzięki kadmowi czy manganowi rośliny stają się oporne na ataki bakterii Pseudomonas syringae pv. maculicola (mikroorganizmy te sieją spustoszenie wśród kapustowatych, do których należą też tobołki, wywołując m.in. bakteryjne gnicie róż kalafiora czy w przypadku kapusty pekińskiej pieprzową plamistość). Nasze wyniki pokazują, że tobołki wykorzystują bogate w metale środowisko, by uzbroić się przeciw chorobom. [...] Odkryliśmy bezpośredni związek między wysokimi stężeniami metali a opornością na infekcje bakteryjne – opowiada współautorka raportu opublikowanego w PLoS Pathogens dr Gail Preston. Studentka Helen Fones uprawiała rośliny z rodzaju Thlaspi, stopniowo zwiększając zawartość cynku, niklu i kadmu w glebie. Wykazała, że tobołki potrafiły się bronić przed patogenami. Badając poszczególne szczepy bakteryjne, zademonstrowała, że istnieje zależność między zdolnością bakterii do wzrostu w obecności wysokich stężeń metali a ich zdolnością infekowania roślin. Wcześniej trudno było wyjaśnić, czemu przedstawiciele rodzaju tobołków gromadzą tak duże ilości potencjalnie toksycznych metali. Nasze badania są dobrym dowodem na to, że akumulując wymienione wyżej pierwiastki, rośliny te zwiększają swoją ochronę przed wrogami, takimi jak patogenne mikroorganizmy i roślinożercy – podkreśla prof. Andrew Smith. Brytyjczycy zademonstrowali też, że bakterie występujące na tobołkach rosnących na terenie nieczynnej kopalni cynku w Walii wykazują większą tolerancję tego metalu niż bakterie zasiedlające rośliny z gleb uboższych w Zn. Oznacza to, że zarówno rośliny, jak i mikroorganizmy rozwijają lokalne przystosowanie, by przeżyć w specyficznym środowisku, ale również to, że bakterie mogą kiedyś przezwyciężyć "metalową zbroję" tobołków.
-
Naukowcy z harvardzkiego Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering oraz Uniwersytetu Bostońskiego odkryli, że bakterie są zdolne do altruistycznych zachowań. Wytwarzając pewne związki chemiczne – indole - najbardziej lekooporne izolaty pomagają słabszym osobnikom zmobilizować się i wytrzymać napływ antybiotyku. Amerykanie ustalili, że to w populacjach najbardziej zaprawionych w bojach z lekami kilka najbardziej lekoopornych izolatów poświęca swój własny dobrostan, by zwiększyć ogólne szanse grupy na przeżycie. Wydzielają one indole, które działają podobnie do steroidów. Słabsi zaczynają się mieć pod ich wpływem lepiej, ale kosztem sprawności silniejszych. Nie spodziewaliśmy się takiego odkrycia. Zazwyczaj można oczekiwać, że przeżyją tylko oporne szczepy, a wrażliwe zginą pod wpływem wywołanego przez antybiotyk stresu [np. oksydacyjnego]. Sporą niespodzianką było dla nas ustalenie, że słabe szczepy nie tylko przeżyły, ale wprost rozkwitały – opowiada dr James J. Collins z bostońskiego Wydziału Inżynierii Biomedycznej. Opisywane odkrycie rzuca nieco światła na zagadnienie stopnia złożoności i heterogeniczności szczepów bakteryjnych. Do teraz uważano, że ogólny poziom oporności populacji znajduje odzwierciedlenie w każdym z jej izolatów. Zespół Collinsa stwierdził jednak, że w obrębie grupy istnieje pod tym względem olbrzymie zróżnicowanie – niektóre bakterie odznaczają się ogromną lekoopornością, podczas gdy inne nie mają jej właściwie w ogóle. Teraz podczas pomiaru oporności populacji będziemy pamiętać, że patogeny mogą wykorzystywać sztuczki, by nas oszukać. Wiemy już, że dzięki pomocy uczynnych kolegów nawet izolat niewykazujący antybiotykooporności może stoczyć ciężką wojnę z podanym lekiem.