Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Bakterie - żyją dzięki nam i utrzymują nas przy życiu

Recommended Posts

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bardzo obiecujący temat. Chociaż może perspektywa groźna dla niektórych branż przemysłu chemicznego, bo może się naukowo potwierdzić stare polskie przysłowie, że "częste mycie skraca życie".

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przysłowie od dawna jest uznawane za prawdziwe, głównie z uwagi na rosnące ryzyko astmy i alergii u osób, które nadmiernie dbają o higienę.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Dzięki analizom mikrobiologicznym wykazał, że osoby zapadające na tę chorobę wykazują wyraźny spadek liczby bakterii uznawanych za korzystne dla przewodu pokarmowego i chroniące go.

 

lewatywa?? 8)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Liczba bakterii, które zamieszkują organizm typowego człowieka, jest aż dziesięciokrotnie wyższa od ilości jego własnych komórek

 

Dr Hudy Clark i po problemie. 8)

Share this post


Link to post
Share on other sites

I co niby osiągniesz dzięki takiej pseudosterylizacji skóry? Tworzysz jedynie niszę dla innych, znacznie bardziej szkodliwych organizmów.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

Bardzo obiecujący temat.

Zgoda. Zacząłbym od rozwiazania problemu czy to bakterie żyją dzięki nam czy my dzięki nim. Czy chorujemy ponieważ zmieniły się bakterie, czy też bakterie się zmieniły bo zachorowaliśmy. Sugestia zawarta w tytule zaklada, że występuje stan równowagi. Ale jak to w przyrodzie jest to stan dynamiczny i równowaga występuje zawsze niezależnie czy człowiek jest zdrowy czy chory. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bardzo obiecujący temat.

Zgoda. Zacząłbym od rozwiazania problemu czy to bakterie żyją dzięki nam czy my dzięki nim.

 

Oto rozwiązanie: jedno i drugie. To się nazywa zależność funkcjonalna.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

Oto rozwiązanie: jedno i drugie. To się nazywa zależność funkcjonalna.

Jak Ci się wydaje? Jeśli stwierdzę, że mi bakterie się zmieniły to już jestem chory czy dopiero zachoruję?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ale dlaczego? Skoro są bakterie chroniące nas przed pewnymi chorobami, to na pewno są też takie, które zwiększają ryzyko niektórych chorób.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest fakir

Już jesteś - to jest objaw.

A więc to nie one decydują czy jestem zdrowy czy chory.  Ja zachorowałem i zmieniły się w związku z tym bakterie. Jak wyzdrowieję to one także wrócą do stanu poprzedniego. Taka zależność funkcjonalna mi się podoba. To one żyją dzięki mnie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bakterie to organizmy o niższym PM niż nasze stąd mogą powstawać (znaleźć warunki do życia) jeśli nasze PM wibruje (pracuje ) zbyt słabo ich obecność konserwuje stan niemocy a ich pozbycie się jest szansą na przywrócenie stanu określanego popularnie  - zdrowiem.

 

Żołądek noworodka jest pusty a jednak płód żyje (florę bakteryjną uzyskuje od matki z mlekiem tzw. siarą ), stąd bakterie do życia są nam niepotrzebne ale my dla nich niezbędni 8)

Share this post


Link to post
Share on other sites

"Żołądek noworodka jest pusty a jednak płód żyje (florę bakteryjną uzyskuje od matki z mlekiem tzw. siarą ), stąd bakterie do życia są nam niepotrzebne ale my dla nich niezbędni"

 

 

w zupełności się z Tobą nie zgadzam.

bakterie stanowiące naturalną mikroflorę przewodu pokarmowego są niezbędne z wielu powodów nie chce mi się ich tu wszystkich wymieniać (zapewne i tak wszystkich bym nie wymienił) wspomnę tylko o paru. po pierwsze kolonizacja przewodu pokarmowego drobnoustrojami niechorobotwórczymi wzmaga dojrzewanie ukladu odpornościowego, drobnoustroje (komponenty ich ścian komórkowych, antyg. sekrecyjne), aktywują i utrzymują zwiększona aktywację komórek układu  odpornościowego przez co sprzyjają jego rozwojowi,

ponieważ u małych dzieci układ odpornościowy nie jest w pełni rozwinięty, a zwłaszcza utrudniona jest odpowiedź typu Th1, a preferowana typu Th2 na różne antygeny, istnieje zwiększone ryzyko ustalenia się reakcji alergicznych przy pierwotnym kontakcie z jakimś Ag środowiskowym - mikroflora naturalna nasila/ułatwia/promuje rozwój odpowiedzi typu Th1 przez co chroni przed rozwojem uczulenia.

bakterie jelitowe produkują witaminy, ułatwiają trawienie (człowiek nie trawi celulozy ale niektóre znajdujące się w naszym przewodzie pokarmowym gat. bakterii mają tą zdolność,

prawidłowo rozwinięta mikroflora naturalna konkuruje o substancje odżywcze oraz, przestrzeń (miejsce adhezji) z mikroflorą obcą, swoim metabolizmem zmienia środowisko jelit, produkuje też czynniki hamujące wzrost inny grup bakterii, - często patogennych przez co chroni przed rozwojem choroby. Zmniejszenie ilości bakterii w przewodzie pokarmowym lub ich ewentualny brak spowoduje kolonizację jelit przez grzyby no a wtedy to już Abba fatima...

Długotrwałe przyjmowanie antybiotyków spowoduje zmiany w składzie mikroflory naturalnej prowadząc do nadmiernego rozwoju bakterii opornych np Clostridium difficile - odpowiedzialnych za rozwój rzekomobłoniastego zapalenia okrężnicy

 

Rozważając temat mikroflory naturalnej nie można patrzeć na problem tylko z jednej strony, a i rozważania warto prowadzić na kilku plaszczyznach.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Illinois w Chicago odkryli powiązania między zaburzonym snem a podwyższonym ciśnieniem i zmianami mikroflory jelit. Wyniki ich badań ukazały się w piśmie Physiological Genomics.
      Zespół chciał sprawdzić, czy 28-dniowy okres zaburzonego (pofragmentowanego) snu zmieni mikrobiom jelitowy szczurów. Ponieważ szczury są zwierzętami nocnymi, eksperymenty zaprojektowano w taki sposób, by zaburzać ich sen w dzień. Wyodrębniono także grupę kontrolną, która mogła spokojnie spać.
      Gryzoniom mierzono ciśnienie i tętno. Badano także odchody.
      Pomysł na badania wziął się stąd, że kilku badaczy pracowało w służbie zdrowia, co wiązało się z dyżurami na nocną zmianę.
      Kiedy szczurom zaburzano sen, następował wzrost ciśnienia. Ciśnienie pozostawało podwyższone nawet wtedy, gdy zwierzęta mogły z powrotem normalnie spać. To sugeruje, że dysfunkcyjny sen upośledza organizm przez dłuższy okres - podkreśla dr Katherine A. Maki.
      Niepożądane zmiany nastąpiły także w przypadku mikroflory jelit. Wbrew początkowym założeniom, zmiany te nie nastąpiły jednak od razu. Takie reakcje, jak nierównowaga między różnymi rodzajami bakterii, w tym wzrost organizmów związanych ze stanem zapalnym, pojawiły się po tygodniu.
      Gdy kończyło się zaburzanie snu, nie obserwowano natychmiastowego powrotu do normy. Nasze badanie wskazuje na istnienie złożonego systemu [zależności] z licznymi czynnikami patologicznymi.
      Z artykułu możemy się dowiedzieć, że naukowcy analizowali parametry z kilku okresów: wstępnego (od dnia -4. do -1.), wczesnej fragmentacji snu (dni 0.-3.), zaawansowanej fragmentacji snu (dni 6.-13.), późnej fragmentacji snu (dni 20.-27.) oraz regeneracji/odpoczynku (dni 28.-34.). Okazało się, że mniejsza ilość snu na godzinę w czasie fragmentacji snu wiązała się ze wzrostem średniego ciśnienia tętniczego. Analizy społeczności jelitowych i metabolitów pokazały, że w fazie zaawansowanej-późnej fragmentacji snu i regeneracji liczebność domniemanych bakterii produkujących krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (ang. short-chain fatty acids, SCFA) była inna u zwierząt kontrolnych i poddawanych interwencji. Etap zaawansowanej fragmentacji snu cechowały również niższa różnorodność alfa (wewnątrz społeczności), wzrost względnej liczebności proteobakterii (Proteobacteria) czy niższy stosunek Firmicutes do Bacteroidetes. Uzyskane wyniki ujawniają zależności między fragmentacją snu, średnim ciśnieniem tętniczym i metabolomem mikroflory oraz dają pewien wgląd w powiązania między zaburzonym snem a chorobami sercowo-naczyniowymi.
      Ponieważ w badaniu przyglądano się wielu zmiennym, na potrzeby raportu sen REM i NREM traktowano łącznie jako sen. Dr Maki napisała w przesłanym nam mailu, że w przygotowywanym dopiero artykule analizuje bardziej szczegółowo fazy snu. Trzeba na niego jednak poczekać jeszcze parę miesięcy.
      Gdy zapytaliśmy, czy niższy stosunek F:B może być interpretowany jako zmiana pozytywna (z innych badań wiadomo w końcu, że wyższy stosunek F:B jest typowy dla otyłości), dr Maki odpowiedziała, że wbrew pozorom sprawa nie jest wcale prosta, gdyż na stosunek [ten] może wpływać zmiana jednej lub obu zmiennych (wzrost/spadek Firmicutes lub Bacteriodetes). W dyskusji w naszym artykule odnotowaliśmy, że badania dotyczące nadciśnienia, które zestawiały podwyższone ciśnienie ze stosunkiem F:B, wskazywały zarówno na spadki, jak i wzrosty tego stosunku. W mojej opinii stosunek F:B nie powinien więc być prosto interpretowany jako "dobry" czy "zły". Może za to być wykorzystywany jako miara oceny globalnych zmian społeczności bakteryjnej mikrobiomu jelitowego. Uważam, że kolejne badania rzucą nieco światła na to, w jakich przypadkach obniżony bądź podwyższony stosunek F:B może być wskaźnikiem stanów chorobowych.
      Oprócz tego [należy nadmienić], że wiele bakterii będących domniemanymi producentami SCFA pochodzi z typu Firmicutes, dlatego więc uznaliśmy spadki F:B za zmianę odzwierciedlającą ustalenia dot. spadków w zakresie niższej liczebności domniemanych producentów SCFA.
      W przyszłości akademicy chcą się lepiej przyjrzeć zjawiskom zachodzącym w mikrobiomie jelitowym (np. metabolitom produkowanym przez bakterie). Zespół zamierza też przeanalizować zmiany cech snu. Amerykanom zależy również na określeniu, jak długo utrzymują się zmiany dot. ciśnienia krwi i mikrobiomu. Później uczeni sprawdzą, jak ich ustalenia przekładają się na ludzi.
      Przez obowiązki zaburzające sen ludzie zawsze będą narażeni na problemy zdrowotne [choroby sercowo-naczyniowe]. Chcielibyśmy potrafić zmniejszyć to ryzyko, obierając na cel ich mikrobiom (za pomocą nowych terapii albo zmian dietetycznych) - podsumowuje dr Anne M. Fink.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy stworzył wielką bazę danych wszystkich znanych genomów bakteryjnych obecnych w mikrobiomie ludzkich jelit. Baza umożliwia specjalistom badanie związków pomiędzy genami bakterii a proteinami i śledzenie ich wpływu na ludzkie zdrowie.
      Bakterie pokrywają nas z zewnątrz i od wewnątrz. Wytwarzają one proteiny, które wpływają na nasz układ trawienny, nasze zdrowie czy podatność na choroby. Bakterie są tak bardzo rozpowszechnione, że prawdopodobnie mamy na sobie więcej komórek bakterii niż komórek własnego ciała. Zrozumienie wpływu bakterii na organizm człowieka wymaga ich wyizolowania i wyhodowania w laboratorium, a następnie zsekwencjonowania ich DNA. Jednak wiele gatunków bakterii żyje w warunkach, których nie potrafimy odtworzyć w laboratoriach.
      Naukowcy, chcąc zdobyć informacje na temat tych gatunków, posługują się metagenomiką. Pobierają próbkę interesującego ich środowiska, w tym przypadku ludzkiego układu pokarmowego, i sekwencjonują DNA z całej próbki. Następnie za pomocą metod obliczeniowych rekonstruują indywidualne genomy tysięcy gatunków w niej obecnych.
      W ubiegłym roku trzy niezależne zespoły naukowe, w tym nasz, zrekonstruowały tysiące genomów z mikrobiomu jelit. Pojawiło się pytanie, czy zespoły te uzyskały porównywalne wyniki i czy można z nich stworzyć spójną bazę danych, mówi Rob Finn z EMBL's European Bioinformatics Institute.
      Naukowcy porównali więc uzyskane wyniki i stworzyli dwie bazy danych: Unified Human Gastrointestinal Genome i Unified Gastrointestinal Protein. Znajduje się w nich 200 000 genomów i 170 milionów sekwencji protein od ponad 4600 gatunków bakterii znalezionych w ludzkim przewodzie pokarmowym.
      Okazuje się, że mikrobiom jelit jest nie zwykle bogaty i bardzo zróżnicowany. Aż 70% wspomnianych gatunków bakterii nigdy nie zostało wyhodowanych w laboratorium, a ich rola w ludzkim organizmie nie jest znana. Najwięcej znalezionych gatunków należy do rzędu Comentemales, który po raz pierwszy został opisany w 2019 roku.
      Tak olbrzymie zróżnicowanie Comentemales było wielkim zaskoczeniem. To pokazuje, jak mało wiemy o mikrobiomie jelitowym. Mamy nadzieję, że nasze dane pozwolą w nadchodzących latach na uzupełnienie luk w wiedzy, mówi Alexancre Almeida z EMBL-EBI.
      Obie imponujące bazy danych są bezpłatnie dostępne. Ich twórcy uważają, że znacznie się one rozrosną, gdy kolejne dane będą napływały z zespołów naukowych na całym świecie. Prawdopodobnie odkryjemy znacznie więcej nieznanych gatunków bakterii, gdy pojawią się dane ze słabo reprezentowanych obszarów, takich jak Ameryka Południowa, Azja czy Afryka. Wciąż niewiele wiemy o zróżnicowaniu bakterii pomiędzy różnymi ludzkimi populacjami, mówi Almeida.
      Niewykluczone, że w przyszłości katalogi będą zawierały nie tylko informacje o bakteriach żyjących w naszych jelitach, ale również na skórze czy w ustach.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mutacje prowadzące do rozwoju nowotworów mogą być wywołane obecnością bakterii powszechnie występującej w naszych jelitach. Naukowcy z Hubrecht Institute i Princess Maxima Center w Utrechcie przeprowadzili eksperymenty laboratoryjne podczas których modelowe ludzkie jelita poddali działaniu jednego ze szczepów E. coli. Okazało się, że obecność bakterii wywoływała pronowotworowe zmiany w DNA. Takie same zmiany odkryto w DNA osób cierpiących na raka jelita grubego.
      To pierwsze badania, podczas których wykazano istnienie bezpośredniego związku pomiędzy obecnością bakterii zamieszkujących nasze ciało a pojawieniem się zmian genetycznych prowadzących do nowotworu.
      Jednym z gatunków bakterii, które mogą być dla nas szkodliwe, jest E. coli. Okazuje się, że jeden z jej szczepów jest „genotoksyczny”. Szczep ten wydziela związek chemiczny o nazwie kolibaktyna, który może uszkadzać DNA komórek naszego organizmu. Od dawna podejrzewano, że genotoksyczne E. coli, obecne u 20% dorosłych, może przyczyniać się do rozwoju nowotworów.
      Okazuje się, że te genotoksyczne E. coli można... kupić w sklepie. Na rynku obecne są probiotyki zawierające ten genotoksyczny szczep E. coli. Niektóre z tych probiotyków są nawet używane podczas testów klinicznych. Należy jeszcze raz dokładnie przebadać ten szczep. Mimo, że może on przynosić pewne krótkoterminowe korzyści, to probiotyki te mogą doprowadzić do rozwoju nowotworu dziesiątki lat po ich zażyciu, mówi Hans Clevers z Hubrecht Institute.
      Dotychczas nie było wiadomo, czy bakterie obecne w jelitach mogą prowadzić do kancerogennych mutacji w DNA. Holenderscy uczeni wykorzystali organoidy jelitowe. Organoidy to komórki hodowane w specjalnych trójwymiarowych środowiskach, tworzące miniaturowa narządy będące uproszczonymi modelami prawdziwych narządów w organizmie.
      Organoidy te zostały podane działaniu genotoksycznego szczepu E. coli. Po pięciu miesiącach naukowcy przeanalizowali DNA komórek organoidów i zbadali mutacje spowodowane przez bakterie.
      Uczeni stwierdzili, że genotoksyczna E. coli wywołuje dwa jednocześnie występujące rodzaje mutacji. Jedną z nich była zamiana adeniny (A) w którąkolwiek inną zasadę z DNA, a drugą była utrata pojedynczej adeniny z długiego łańcucha adenin. Jednocześnie, w obu mutacjach adenina pojawiała się po przeciwnej stronie podwójnej helisy, w odległości 3–4 par zasad od zmutowanego miejsca.
      Holendrzy odkryli też mechanizm działania kolibaktyny. Okazało się, że związek ten ma zdolność do przyłączania dwóch adenin w tym samym czasie i ich wzajemnego sieciowania (cross-link). To było jak ułożenie puzzli do końca. Wzorzec mutacji, jaki obserwowaliśmy podczas naszych badań można dobrze wyjaśnić strukturą chemiczną kolibaktyny, stwierdza Cayetano Pleguezuelos-Manzano.
      Gdy już poznali sposób działania kolibaktyny, postanowili sprawdzić, czy ślady tego oddziaływania można znaleźć u pacjentów. Naukowcy przeanalizowali mutacje w ponad 5000 guzach nowotworowych reprezentujących różne rodzaje nowotworów. Okazało się, że jeden rodzaj nowotworu zdecydowanie się tutaj wyróżnia. W ponad 5% guzów raka jelita grubego było widać wyraźne ślady takiej właśnie mutacji, podczas gdy w innych rodzajach nowotworów były one obecne w mniej niż 0,1% guzów, mówi Jens Puschhof. Ślady takie znaleziono w przypadku takich nowotworów jak nowotwory jamy ustnej czy pęcherza. Wiadomo, że E. coli może infekować te organy. Chcemy zbadać, czy genotoksyczność tej bakterii może wpływać na rozwój nowotworów poza jelitem grubym.
      Badania te mają olbrzymie znaczenie dla zapobiegania nowotworom. Niewykluczone, że w przyszłości badanie na obecność genotoksycznych E. coli stanie się jedną z metod identyfikowania grup podwyższonego ryzyka, że uda się wyeliminować z jelit szkodliwy szczep E. coli, czy też, że pozwoli to na bardzo wczesną identyfikację choroby.
      Badania opisano na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W budownictwie od dawna wykorzystuje się materiały pochodzenia biologicznego, np. drewno. Gdy się ich używa, nie są już jednak żywe. A gdyby tak stworzyć żyjący budulec, który jest w stanie się rozrastać, a przy okazji ma mniejszy ślad węglowy? Naukowcy nie poprzestali na zadawaniu pytań i zabrali się do pracy, dzięki czemu uzyskali beton i cegły z bakteriami.
      Zespół z Uniwersytetu Kolorado w Boulder podkreśla, że skoro udało się utrzymać przy życiu pewną część bakterii, żyjące, i to dosłownie, budynki nie są wcale tylko i wyłącznie pieśnią przyszłości.
      Pewnego dnia takie struktury będą mogły, na przykład, same zasklepiać pęknięcia, usuwać z powietrza niebezpieczne toksyny, a nawet świecić w wybranym czasie.
      Na razie technologia znajduje się w powijakach, ale niewykluczone, że kiedyś żyjące materiały poprawią wydajność i ekologiczność produkcji materiałów budowlanych, a także pozwolą im wyczuwać i wchodzić w interakcje ze środowiskiem - podkreśla Chelsea Heveran.
      Jak dodaje Wil Srubar, obecnie wytworzenie cementu i betonu do konstruowania dróg, mostów, drapaczy chmur itp. generuje blisko 6% rocznej światowej emisji dwutlenku węgla.
      Wg Srubara, rozwiązaniem jest "zatrudnienie" bakterii. Amerykanie eksperymentowali z sinicami z rodzaju Synechococcus. W odpowiednich warunkach pochłaniają one CO2, który wspomaga ich wzrost, i wytwarzają węglan wapnia (CaCO3).
      Naukowcy wyjaśnili, w jaki sposób uzyskali LBMs (od ang. living building material, czyli żyjący materiał), na łamach pisma Matter. Na początku szczepili piasek żelatyną, pożywkami oraz bakteriami Synechococcus sp. PCC 7002. Wybrali właśnie żelatynę, bo temperatura jej topnienia i przejścia żelu w zol wynosi ok. 37°C, co oznacza, że jest kompatybilna z temperaturami, w jakich sinice mogą przeżyć. Poza tym, schnąc, żelatynowe rusztowania wzmacniają się na drodze sieciowania fizycznego. LBM trzeba schłodzić, by mogła się wytworzyć trójwymiarowa hydrożelowa sieć, wzmocniona biogenicznym CaCO3.
      Przypomina to nieco robienie chrupiących ryżowych słodyczy, gdy pianki marshmallow usztywnia się, dodając twarde drobinki.
      Akademicy stworzyli łuki, kostki o wymiarach 50x50x50 mm, które były w stanie utrzymać ciężar dorosłej osoby, i cegły wielkości pudełka po butach. Wszystkie były na początku zielone (sinice to fotosyntetyzujące bakterie), ale stopniowo brązowiały w miarę wysychania.
      Ich plusem, poza wspomnianym wcześniej wychwytem CO2, jest zdolność do regeneracji. Kiedy przetniemy cegłę na pół i uzupełnimy składniki odżywcze, piasek, żelatynę oraz ciepłą wodę, bakterie z oryginalnej części wrosną w dodany materiał. W ten sposób z każdej połówki odrośnie cała cegła.
      Wyliczenia pokazały, że w przypadku cegieł po 30 dniach żywotność zachowało 9-14% kolonii bakteryjnych. Gdy bakterie dodawano do betonu, by uzyskać samonaprawiające się materiały, wskaźnik przeżywalności wynosił poniżej 1%.
      Wiemy, że bakterie rosną w tempie wykładniczym. To coś innego niż, na przykład, drukowanie bloku w 3D lub formowanie cegły. Gdybyśmy mogli uzyskiwać nasze materiały [budowlane] na drodze biologicznej, również bylibyśmy w stanie produkować je w skali wykładniczej.
      Kolejnym krokiem ekipy jest analiza potencjalnych zastosowań platformy materiałowej. Można by dodawać bakterie o różnych właściwościach i uzyskiwać nowe materiały z funkcjami biologicznymi, np. wyczuwające i reagujące na toksyny w powietrzu.
      Budowanie w miejscach, gdzie zasoby są mocno ograniczone, np. na pustyni czy nawet na innej planecie, np. na Marsie? Czemu nie. W surowych środowiskach LBM będą się sprawować szczególnie dobrze, ponieważ do wzrostu wykorzystują światło słoneczne i potrzebują bardzo mało materiałów egzogennych. [...] Na Marsa nie zabierzemy ze sobą worka cementu. Kiedy wreszcie się tam wyprawimy, myślę, że naprawdę postawimy na biologię.
      Badania sfinansowała DARPA (Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dostarczanie wraz z dietą odpowiednich typów włókien jest konieczne, by mogły się rozwijać prozdrowotne bakterie mikrobiomu jelit, zauważyli naukowcy z Wydziału Medycyny Washington University. Badania prowadzono na myszach, których jelita skolonizowano ludzkim mikrobiomem. Użyto przy tym nowych technik badania całego procesu odżywiania się.
      Naukowcy odkryli, że istnieją włókna, które pomagają w rozwoju pożytecznych dla nas mikroorganizmów i sprawdzili, które składniki tych włókien mają tak korzystny wpływ. Opracowali również sztuczną molekułę, która działała jak czujnik pozwalający monitorować procesy zachodzące w jelitach.
      Jesteśmy świadkami rewolucji w naukach o żywieniu. Dysponujemy bowiem zaawansowanymi narzędziami analitycznymi, które pozwalają nam na zidentyfikowanie konkretnych molekuł wchodzących w skład pożywienia. W ten sposób tworzymy zbiory informacji na temat składników odżywczych, co daje nam możliwość zrozumienia, w jaki sposób mikroorganizmy wchodzące w skład mikrobiomu jelit wykrywają i przekształcają te składniki w potrzebne im i nam produkty. Zrozumienie, jakich składników poszukują korzystne dla naszego zdrowia bakterie jest kluczem do stworzenia pokarmów poprawiających zdrowie, mówi główny autor badań, profesor Jeffrey I. Gordon, dyrektor Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology.
      Nie od dzisiaj wiemy, że włókna w diecie pomagają w utrzymaniu zdrowia. Jednak zachodnia dieta jest uboga w owoce, warzywa, nasiona strączkowe i pełna ziarno. Włókna zawierają olbrzymie bogactwo różnorodnych złożonych molekuł. Dotychczas jednak nie wiadomo, które ze składników włókien są wykorzystywane przez bakterie mikrobiomu i które są dla nas najbardziej korzystne. Jako, że w ludzkim genomie występuje niewiele genów związanych z rozkładaniem włókien, a z kolei bakterie mikrobiomu mają bogate zestawy takich genów, nasza zdolność do trawienia włókien jest uzależniona od bakterii.
      Na potrzeby najnowszych badań naukowcy przyjrzeli się 34 różnym typom włókien, które zostały im dostarczone przez koncern Mondelez International. W przeszłości koncern nosił nazwę Kraft Foods, a obecnie jest właścicielem takich marek jak Belvita, Oreo, LU, Milka, Cadbury, TUC, Toblerone czy Alpen Gold. Wśród dostarczonych włókien były i takie, które nie są wykorzystywane w produkcji żywności, jak np. skórki z warzyw i owoców czy łuski z nasion.
      Badania rozpoczęto od hodowli myszy w sterylnych warunkach, których jelita skolonizowano bakteriami pochodzącym z jelit zdrowego człowieka. Genom tych mikroorganizmów został zsekwencjonowany i zachowany w bazie danych. Myszy posiadające ten modelowy ludzki mikrobiom były początkowo żywione ludzką dietą zawierającą dużo tłuszczów nasyconych a mało włókien. Następnie na podstawie tej diety stworzono 144 diety zawierające różne ilości i rodzaje włókien. Naukowcy szczegółowo monitorowali wpływ tych dodanych włókien na liczbę i rodzaj bakterii w jelitach myszy oraz sprawdzali ekspresję białek kodowanych przez genomy tych bakterii.
      Mikroorganizmy są wspaniałymi nauczycielami. Ich geny, które reagują na różne włókna, dostarczyły nam ważnych informacji na temat rodzajów molekuł, jakie w konkretnych włóknach były wykorzystywane przez bakterie, mówi Gordon.
      Jeden z głównych autorów badań, doktor Michael L. Patnode, wyjaśnia: nasze analizy pozwoliły na zidentyfikowanie włókien, które w sposób selektywny wpływały na bakterie z rodzaju Bacterioides. W wyniku eksperymentów dowiedzieliśmy się, że w włóknie z groszku aktywnym składnikiem molekularnym jest pewien typ polisacharydu o nazwie arabinan, podczas gdy w pektynie pochodzącej ze skórki pomarańczy Bacterioides poszukują polisacharydu o nazwie homogalakturonan, który pomaga im w namnażaniu się.
      Tak szczegółowe rozróżnienie było możliwe dzięki stworzeniu sztucznych molekuł zawierających mikroskopijne szklane kule magnetyczne. Na powierzchni każdej z kul nałożono konkretny polisacharyd z włókna, który dodatkowo oznaczono fluorescencyjnym znacznikiem. Molekuły takie jednocześnie wprowadzono do jelit myszy żywionych różnymi dietami, u których występowały różnej wielkości kolonie Bacterioides. Molekuły, po przejściu przez przewód pokarmowy myszy, były zbierane i badano ilość polisacharydów, jaka pozostała na powierzchni kul. To działało jak czujnik biologiczny, który pozwalał nam sprawdzić, jak obecność różnych gatunków Bacterioides wpływa na zdolność populacji bakterii do przetwarzania różnych polisacharydów. Byliśmy też w stanie badać stopień rozkładu włókien, dodaje Patnode.
      Bacterioides to najliczniej występujący rodzaj bakterii w ludzkim przewodzie pokarmowym. Okazało się też, że różne rodzaje Bacterioides bezpośrednio konkurują ze sobą o dostęp do zasobów, podczas gdy inne ustępują przed sąsiadującymi koloniami. Zrozumienie tych interakcji jest bardzo ważne dla stworzenia żywności, która w optymalny sposób będzie działała na mikrobiom jelit.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...