Znajdź zawartość

Adrian Ponce, chemik z NASA, opracował urządzenie, które pozwala wykryć patogeny w ciągu 15 minut. Dzięki niemu będzie można zminimalizować skażenie pozaziemskich środowisk naszymi bakteriami, które zawędrowałyby tam choćby na statku kosmicznym. W ciągu kwadransa dzieje się wszystko - od pobrania próbek po uzyskanie wyniku. Odpowiada to 2-3 dniom z wykorzystaniem standardowej, czyli obejmującej hodowlę, metody NASA – wyjaśnia Ponce. Departament Bezpieczeństwa Narodowego USA widzi też ziemskie zastosowanie wynalazku w postaci przenośnego wykrywacza bioskażenia. Ma on być gotowy do 2011 roku. Niewykluczone, że skorzystają z niego przedstawiciele różnych branż, m.in. służby zdrowia czy firm produkujących elektronikę. Nowa amerykańska technologia wskazuje bakteryjne endospory (przetrwalniki), wykorzystując swoisty wyłącznie dla nich kwas dipikolinowy, który występuje w protoplastach. Nanochemicy z NASA posłużyli się terbem (Tb). Po naświetleniu promieniami ultrafioletowymi pierwiastek ten powoduje, że endospory zaczynają się jarzyć na zielono. Detektor został częściowo sfinansowany przez NASA, ale zanim stanie się częścią oficjalnej procedury ochronnej, musi zostać zaaprobowany przez odpowiednią komisję.

Proces ewolucji wydaje się być prosty. Osobniki nieprzystosowane do życia w danym środowisku giną, zaś te uwarunkowane korzystnie zaczynają dominować w populacji. O ile jednak zmiany takie jak np. skracanie się ogona mogą zachodzić u kolejnych pokoleń stopniowo, o tyle wyjaśnienie zmian skokowych, takich jak np. pojawienia się dodatkowej pary odnóży, jest znacznie trudniejsze. Amerykańscy badacze twierdzą jednak, że poznali możliwe wytłumaczenie tego procesu. Do odkrycia doszło podczas badania laseczek siennych (Bacillus subtilis). Autorzy studium, badacze z Caltech oraz Temple Unviersity, chcieli sprawdzić, jakie będą konsekwencje zaburzenia procesu wytwarzania przez nie endospor, czyli form przetrwalnych umożliwiających bakterii przeżycie nawet wtedy, gdy sama komórka obumrze z powodu niekorzystnych warunków środowiska. W typowej komórce B. subtilis znajduje się pojedyncza endospora. Aby nie narażać bakterii na marnowanie energii podczas wytwarzania kolejnych, endospora uwalnia substancję działającą niczym hormon informujący o jej istnieniu oraz blokującą wytwarzanie nowej formy przetrwalnej. Badacze postanowili jednak sprawdzić, co się stanie, gdy do jednego z genów odpowiedzialnych za ten proces wkradnie się mutacja. Jak się okazało, istnieją aż cztery możliwe efekty opisywanego uszkodzenia: 1. Brak zmian, tzn. wytworzenie dwóch kopii DNA, z których jedna zostaje włączona do powstającej endospory 2. Wytworzenie trzech kopii DNA i tylko jednej endospory 3. Wytworzenie dwóch kopii DNA i dwóch nieprawidłowych endospor (w tym przypadku ginęła zarówno komórka, jak i wadliwe endospory) 4. Wytworzenie trzech kopii DNA i dwóch endospor Jak łatwo zauważyć, zmiana liczby form przetrwalnych jest typową zmianą skokową, podobną np. do zmiany liczby zębów u ssaków. Jest ona jednak możliwa dzięki tzw. niepełnej penetracji, czyli pojawianiu się różnych efektów tej samej mutacji u różnych osobników. Konsekwencją tego zjawiska jest istnienie osobników różniących się między sobą pomimo posiadania identycznego genomu. Dopiero później populacja staje się bardziej jednorodna. Oczywiście należy pamiętać, że prosty eksperyment na bakteriach nie musi mieć dokładnego odzwierciedlenia w przypadku organizmów wyżej zorganizowanych. Jego wyniki są jednak interesującym dowodem na to, że pojawianie się nawet dość radykalnych zmian w fizjologii bądź wyglądzie organizmów jest jak najbardziej możliwe.

Do tej pory o zawleczenie laseczki wąglika (Bacillus anthracis) do Nowego Świata obwiniano Krzysztofa Kolumba i konkwistadorów. Okazuje się, że oskarżenie jest bezpodstawne. Te Gram-dodatnie bakterie występowały bowiem na pastwiskach Ameryki Północnej, zanim pojawili się tam przybysze z Europy (przynajmniej ci z XV wieku). Najnowsze badania genetyczne wskazują, że mieszkańcy tego kontynentu zaczęli padać ofiarą wąglika już ok. 13 tys. lat temu, a endospory przybyły tu z ludźmi i ich bydłem podczas migracji z Afryki przez Europę i Azję. W późnym plejstocenie Azja i Ameryka Północna były połączone ekosystemem Stepu Beringa, który pozwalał na swobodne przemieszczanie się zarówno ludzi, jak i zwierząt. W holocenie przekształcił się on w barierę wodną – wyjaśnia Paul Keim z Uniwersytetu Północnej Arizony. Zespół badaczy uważa, że B. anthracis przywleczono w te rejony z Azji, a następnie przetransportowano dalej na południe ok. 13 tys. lat temu, kiedy w środkowej Kanadzie utworzył się pozbawiony lodu korytarz. Keim i inni analizowali 285 próbek ziemi z USA i Kanady. Przyglądali się 2850 markerom genów, by w ten sposób prześledzić historię wąglika w Ameryce Północnej. Chcąc ocenić wiek próbek bakterii, naukowcy polegali na częstotliwości mutacji. Ponieważ w przypadku B. anthracis komórki potomne są klonami, zmiany w ich genach są dość rzadkie. Gdyby wąglik rzeczywiście przybył z Kolumbem, powinien się pojawić na początku na południu Stanów lub w Meksyku. Tymczasem najstarsze próbki znaleziono w północnej Kanadzie. W przeszłości zwierząt padłych z powodu wąglika nie niszczono. Wykorzystywano ich mięso, kości i włosy, co sprzyjało rozprzestrzenianiu przetrwalników.