Proszę Państwa, oto przedstawiam: Bakterie. Jeżeli myśl o mikrobach przejmuje Was dreszczem, to zapraszam. Spróbuję Wam pokazać, że nie są to paskudne potwory, które trzeba zniszczyć za wszelką cenę.
czwartek, 10 kwietnia 2008
Bakcyl ekstremalny


Środowisko, w którym żyją organizmy posiada pewne parametry fizykochemiczne, takie jak temperatura, wilgotność, pH, zasolenie czy skład chemiczny, od których zależy możliwość ich przeżycia. Każdy z tych czynników wyznacza dla organizmu pewien zakres, a przekroczenie jego granic jest śmiertelne. Zakresy te są różne dla różnych stworzeń, ale istenieją pewne środowiska, w których, naprawdę mało co chce żyć. Takie środowiska, zamieszkiwane tylko przez nielicznych przedstawicieli, nazywane są skrajnymi lub ekstremalnymi, a ich mieszkańcy - ekstremofilami.

Niektóre ciekawe ekstremofile:


Pyrolobus fumarii
(archeon) - żyje w gorących źródłach hydrotermalnych, lubi tempraturę okolo 90-106 ºC, ale ginie dopiero gdy przekroczy ona 113 ºC;

Polaromonas vacuolata (bakteria) - znajdowany jest w lodzie na morzu, ginie gdy temperatura przekroczy 12 ºC, a optimum to dla niego 4 ºC;

Natronobacterium gregoryi (archeon) - mieszka w jeziorach sodowych, w wysokim pH - minimum to 8,5, maximum – 12;

Picrophilus oshimae
(archeon) - amator kwaśnych źródeł - żyje w zakresie pH od 0 do 4, optimum to dla niego pH=0,7;

szczep MT41 - wyizolowany z oceanicznych głębin, potrzebuje ciśnienia rzędu 500-700 atmosfer, przeżywa ponad 1000 atm;

Halobacterium salinarum (archeon) - optymalnie rozmnaża się przy stężeniu soli (NaCl) ok 25%, ale przeżywa też w roztworze 32%, a więc w solance.

niedziela, 20 stycznia 2008
Wyścig zbrojeń w skali mikro


Bakteriofagi są stworzeniami najliczniej występującymi na Ziemi, mają więc ogromny wpływ na różne procesy zachodzące na naszej planecie. Szacuje się, że działalność fagów prowadzi do zniszczenia około połowy wszystkich ziemskich bakterii w ciągu każdych 48 godzin. Bakterie nie są jednak bezbronnymi ofiarami - istnieje kilka systemów ochrony przed infekcją. Bakterie mają na przykład systemy enzymatyczne, które potrafią rozpoznać obce DNA dostające się do komórek (bakteriofag podczas infekcji wprowadza do komórki gospodarza tylko swoje DNA, nie wchodzi cały) i zniszczyć je, inne białka mogą oddziaływać z białkami wirusa tak, że nie może się on replikować. Bardziej "doraźną" formą obrony może być mutacja, która doprowadzi do zmian w receptorze rozpoznawanym przez faga.
Między fagiem i bakterią dochodzi do ciągłego wyścigu zbrojeń, tak jak we wszystkich oddziaływaniach typu gospodarz-patogen. Bakteria tworzy systemy obronne, wirus stara się je obejść. Jednak bakterie nie są skazane na zagładę, nawet jeśli ich obrona zawiedzie. Fag we wlasnym interesie nie może dopuścić do tego, żeby cała populacja bakterii wyginęła, bo wtedy on także zginie - a żadne stworzenie nie chce, aby jego geny wypadły ze światowej puli.

Niebezpieczeństwo uodparniania się bakterii na bakteriofagi używane w terapii fagowej?
Jest takie niebezpieczeństwo i naukowcy pracujący nad terapią fagową biorą je pod uwagę. Jednym ze sposobów ominięcia tego problemu jest tworzenie koktajli fagowych, czyli mieszanek kilku fagów specyficznych wobec danego gatunku bakterii (koktajle proponowane są także wtedy, gdy nie wiadomo jaki zarazek spowodował chorobę, a nie ma czasu na dokładne oznaczenia).
Koktajle fagowe - mix 6 oczyszczonych szczepów - zostały zatwierdzone w USA do usuwania bakterii Listeria monocytogenes z produktow mięsnych.
środa, 12 grudnia 2007
Kanapka z gazety?

Jeden z moich wykładowców powiedział kiedyś, że to dla nas ogromna strata, że nie jesteśmy w stanie trawić celulozy. Ja osobiście nie żałuję, nie kusi mnie zagryzanie zeszytów czy patyków, żeby zabić głód, nawet młoda trawka nie jest wystarczająco nęcąca. Niewiele jest zwierząt, które potrafią samodzielnie strawić celulozę, właciwie jest ich tak mało, jakby ich wcale nie było. Ewenementy, których nikt nie chce badać. Całe dwa gatunki: świdrak Teredo navalis, małż, który pożerał łodzie już starożytnym Egipcjanom i Ctenolepisma lineata, rybik, mały owad. Wszystkie inne zwierzęta, o których wiemy, że żywią się celulozą, do jej strawienia wykorzystują mikroorganizmy.

Może najpierw kilka słów o samej celulozie. Dosłownie kilka, dla niewtajemniczonych... Celuloza jest polisacharydem, czyli polimerem złożonym z wielu podjednostek cukrów, w tym wypadku glukozy. Odpowiednie ich połączenie tworzy długie, mocne włókna, które łatwo łączą sie z sąsiednimi włóknami, tworząc trwałą, trudną do naruszenia (i nadgryzienia enzymatycznym zębem) strukturę. Celuloza wbudowywana jest w ściany komórek roślinnych, gdzie może stanowić nawet 80% związków. Glukoza jest bardzo ważnym cukrem, więc pozyskanie jej, np. z celulozy, jest bardzo istotne dla komórek.

Aby wydobyć glukozę z celulozy konieczne jest zadziałanie skomplikowanym enzymem - celulazą, który wytwarzają mikroorganizmy: prokariotyczne – bakterie (z rodzajów np. Pseudomonas, Clostridium, Cellulomonas, Streptomyces, Cytophaga, Sporocytophaga, Cellvibrio, Bacteroides) oraz eukariotyczne – pierwotniaki (Diplodinium, Entodinium) i grzyby (Aspergillus, Penicillium, Botrytis, Fusarium, Trichoderma). I tak na przykład niektóre termity pożerają drewno dzięki bakteriom, ale bez udziału pierwotniaków, a krowa ma pożytek z trawy i słomy dzięki i beztlenowym bakteriom, i pierwotniakom.

Ciekawe byłoby sprawdzić, jakie jest pokrewieństwo między enzymami rybika i małża, a tymi pochodzącymi od mikrobów. Dziś posiadamy znacznie więcej lepszych i dokładniejszych metod badań (wyniki dotyczące zwierząt pochodzą nawet z lat 20. XX wieku), więc uzyskane dane mogłyby być naprawdę interesujące. Może okazałoby się, że jednak im także pomagają mikroorganizmy, a może pomagały kiedyś, aż stały się częścią organizmu gospodarza? Co na to ewolucjoniści? Czy tak skomplikowane białka powstały dwukrotnie zupełnie niezależnie?

 

Mała errata: okazuje się, że świdrak jednak potrzebuje bakterii do trawienia celulozy. Pytania postawione w ostatnim akapicie nadal pozostają aktualne dla rybika, ale skoro jest on jedynym (znanym) zwierzęciem trawiącym celulozę, to można przypuszczać, że jemu także pomagają mikroorganizmy, należy to tylko wykazać za pomocą odpowiednio przeprowadzonych doświadczeń (które mogłyby oczywiście udowodnić także, że rybik naprawdę wytwarza własne celulazy).  Tak wspaniałe osiągnięcie ewolucyjne, jakim jest zdolność do rozkładu celulozy, nie uchowałoby się chyba tylko u jednego niepozornego zwierzątka, ale raczej rozpowszechniło, co jest jeszcze jednym argumentem za tym, że celulazy rybika mogą być pochodzenia mikrobiologicznego. 

niedziela, 02 grudnia 2007
Jak bakterie robią motylkom seksmisję

Istnieje duża grupa bakterii należących do rodzaju Wolbachia. Potrafią one żyć tylko w cytoplazmie komórek swoich gospodarzy, i podobnie jak symbiotycznych bakterii rurkoczułkowców naukowcom nie udało się ich nigdy wyhodować. Infekują one bardzo wiele bezkręgowców, m.in. owady, pajęczaki, skorupiaki, nicienie, powodując zmiany w stosunkach damsko-męskich danej populacji. Bakterie przenoszą się tylko poprzez komórki jajowe, a nigdy plemniki, a więc przekazywane są tylko pomiędzy samicami (z matki na córkę, przechowują się w jajnikach i potem trafiają do cytoplazmy komórek rozrodczych), co dla bakterii oznacza, że przeżyją w samicach, ale zginą, jeśli znajdą się w komórkach męskich. Co robią bakterie? Aby zwiększyć swoje szanse na przetrwanie w populacji eliminują z niej samców. Zależnie od gatunku bakterii i jej gospodarza męskie embriony obumierają, albo plemniki zakażonych samców nie są w stanie zapłodnić komórki jajowej, bądź samce przekształcane są w samice i jak one się rozmnażają. Z kolei samice mogą zacząć rozmnażać się partenogenetycznie, czyli bez udziału facetów, i rodzą się wtedy same córki.

Pojawienie się Wolbachia w populacji prowadzi do nieraz drastycznego spadku ilości samców w stosunku do samic: u pewnego gatunku motyla zaobserwowano, że niegdyś zdobywane rytualnymi zalotami samice stały się brutalnymi wojowniczkami o pojedynczych samców, co oznacza, że zmienił się nie tylko rozkład płci w takiej populacji, ale również cała gama zachowań.
Uwaga panowie, uszy do góry: okazuje się, że czasem w wyniku pewnych mutacji samce stają sie oporne na zabójcze działanie bakterii, a ich ilość w populacji znacząco wzrasta. Pytanie tylko, kiedy mikroby obejdą ten (nieznany nam jeszcze) mechanizm i znów zaczną eliminować osobniki męskie.

Zdjęcie przedstawia motyla Hypolimnas bolina. Męscy przedstawiciele tego gatunku dzięki jakiejś sprytnej genetycznej sztuczce opierają się Wolbachia, mają się dobrze i rosną w siłę.



Źródło:scientific american

Bakterie z rodzaju Wolbachia mogą mieć jeszcze inny wpływ na populację: powodują one pojawienie się zjawiska niezgodności cytoplazmatycznej, w którym plemnik zakażonego samca nie może zapłodnić jaja zdrowej samicy; do zapłodnienia nie dojdzie także wtedy, gdy plemnik niesie inny szczep Wolbachia niż samica. W konsekwencji to bakteria może być tym czynnikiem, który doprowadzi do wyodrębnienia się nowego gatunku (specjacji) gospodarza.

Naukowcy już głowią się, jak wykorzystać zdolności tego mikroorganizmu, żeby pozbyć się szkodników upraw.

poniedziałek, 19 listopada 2007
Jak bakterie kręcą filmy

Biofilmy to jeszcze jeden z przejawów stadnego życia bakterii pokazujący, że mikroorganizmy to sprytne stworzenia, które wytworzyły mnóstwo mechanizmów stawienia czoła nieprzyjaznemu światu, ale który z naszego, ludzkiego, punktu widzenia jest źródłem niezliczonych kłopotów, a pozytywne przykłady są nieliczne i często po prostu oznaczają przemyślane wykorzystanie tego, co bakterie już dawno wymyśliły.


Nazywany także błoną biologiczną, biofilm to wielogatunkowa populacja mikroorganizmów, występująca najczęściej na granicy 2 faz: spotkamy je więc na przykład na powierzchni roślin znajdujących się pod wodą czy też kamieni - to właśnie dzięki biofilmom są one oślizgłe; biofilm to też niektóre błony widoczne czasem na powierzchni wód. Kilka innych, wyraźnie już negatywnych przykładów to błony tworzone w organizmie przez mikroby chorobotwórcze - tak robią Pseudomonas aeruginosa w płucach chorych na mukowiscydozę; kłaczek biofilmu, oderwany od większej części, utworzony przez Vibrio cholerae, umożliwia zainfekowanie kolejnej osoby - pojedyncza bakteria nie miałaby szans przetrwać w układzie pokarmowym; początkowo cienka, niezauważalna warstwa, po scementowaniu tworzy kamień nazębny. Wybitnie niekorzystne są też mikroby porastające wszelkie sztuczne elementy wstawione do organizmu, jak cewniki czy sztuczne zastawki, i stamtąd usunięcie ich jest praktycznie niemożliwe. Biofilmy utworzone w częściach maszyn zwiększają tarcie i przyspieszają ich zużycie, a te obecne w komorach chłodniczych utrudniają odpływ ciepła. Do pozytywnych biofilmów należą niektóre tworzące się na przykład w jelicie grubym i chroniące przed patogennymi mikrobami. Wykorzystujemy też biofilmy porastające odpowiednio przygotowane złoża (mikroby wolą podłoża naturalne niż sztuczne jak bardzo dla nas wygodne plastikowe kształtki), aby obecne tam bakterie oczyszczały nasze ścieki.

Dalsze sceny z życia błon biologicznych w kolejnym odcinku...

wtorek, 09 października 2007
Nie dość, że wredna, to jeszcze oszukuje

Strasznie denerwuje, kiedy się napracujemy, a potem jakiś cwaniak przyjdzie na gotowe i skorzysta z tego, co zrobiliśmy, prawda? Ale z drugiej strony jakby samemu być tym cwaniakiem?

Niedawno wyszło na jaw, że i świat bakterii nie jest wolny od oszustów beztrosko korzystających z efektów wspólnej (tylko nie ich) pracy.

Bakterie Pseudomonas aeruginosa to paskudne mikroby, powodujące bardzo wiele różnych efektów chorobowych, z resztą polska nazwa – pałeczka ropy błękitnej - daje pewne pojęcie o jej “działalności”. Bakteria ta atakuje między innymi chorych z mukowiscydozą, AIDS, pacjentów szpitali, lubi cewniki, chętnie czyha na ludzi z obniżoną odpornością, a powodowane przez nią infekcje mogą być bardzo uporczywe. Patrząc z punktu widzenia tej bakterii można by powiedzieć, że jest świetnie przystosowana do życia w bardzo różnych środowiskach i stawiania czoła wielu przeciwnościom, jak choćby układowi immunologicznemu i antybiotykom. Bakteryjny superkomandos. A że patrzymy z naszego punktu widzenia to jest ona po prostu wredna. I to nawet bardzo.

P. aeruginosa, tak jak wiele innych, korzysta z quorum sensing, aby przetrwać: zdobyć pokarm, ale także dokonać inwazji, na przykład dróg oddechowych osoby chorej na mukowiscydozę. Takie porozumiewanie się i produkowanie potrzebnych enzymów jest bardzo energochłonne, a wykorzystuje się je szczególnie w trudnych warunkach. I tu pojawiają się “oszuści”, czyli mutanty, które mają wyłączoną regulację QS, a więc nie biorą udziały w wytwarzaniu i odbieraniu sygnałów, a w konsekwencji również nie produkują potrzebnych enzymów. Korzystają za to z tego, co wyprodukowali inni i rozwijają się szybciej od nich. Taka subpopulacja, gdy stanie się zbyt duża, staje się zbyt dużym obciążeniem dla reszty. Wtedy wszystkim grozi zagłada, do której jednak nie dochodzi, gdyż w krytycznych warunkach zaczynają zachodzić dodatkowe mutacje w genach "oszustów" tak, że zaczynają oni współpracować z resztą. Ostatecznie mają dobrą motywację.

sobota, 08 września 2007
Tlen? Ohyda!

 

Tlen jest wstrętną i bardzo silną trucizną, której trzeba unikać za wszelką cenę. Ujarzmiony ma swoje niezaprzeczalne zalety i organizmy nauczyły się go wykorzystywać, gdy pewnego dnia zrobiło się go na świecie bardzo dużo (co miało miejsce jakieś 2-2,5 miliarda lat temu, a więc wystarczająco dawno, żeby zdążyły wyewoluować najprzeróżniejsze stworzenia, na przykład robaki przeżywające zniszczenie promu kosmicznego wchodzącego w atmosferę, o twórcach owego promu nie wspominając). W przypadku, generalnie rzecz biorąc, zwierząt i roślin sprawa jest dość jasna - oddychają one tlenem, więc jest on niezbędny do życia. W przypadku bakterii przestaje to być takie oczywiste: najprostszy podział ze względu na stosunek do tlenu to ten na tlenowce i beztlenowce, z dorzuceniem bardziej szczegółowego przydomka względny lub bezwzglęny.

I tak, jak wiadomo bezwzględny, Chuck Norris jest bezwzględnym tlenowcem, bez tlenu nawet on długo nie pociągnie. Wśród bakterii trudno znaleźć takie przypadki, na ogół mamy do czynienia raczej z względnymi tlenowcami, które wprawdzie bardzo ten gaz lubią i ładnie rosną mając do niego dostęp, ale gdy go zabraknie, obejdą się jakimś innym związkiem – mogą to być na przykład związki siarki, azotu, węglany, a także całe bogactwo związków organicznych (zakwasy są namacalnym dowodem na to, że i naszym komórkom ta sztuka nie jest obca). Z kolei beztlenowce z zasady nie korzystają z tlenu (ich strata), ale może on być dla nich obojętny (tolerują jego obecność w środowisku, są aerotolerancyjne) lub zabójczy – dla bezwzględnych beztlenowców. Istnieje jeszcze grupa mikroaerofili – te wymagają do życia tlenu, ale w mniejszym stężeniu niż te 21% obecne w powietrzu.

To sprytne wykorzystanie tlenu polega na tym, że dzięki niemu komórki uzyskują dużo energii w czasie oddychania. Inne związki, na przykład siarczany, azotany, węglany, dostarczają jej znacznie mniej. Jeżeli wykorzystane do oddychania związki są pobierane ze środowiska, to jest to rzeczywiście oddychanie, ale jeżeli komórka wykorzystuje cząsteczki, które sama stworzyła w innych procesach, to mamy do czynienia z fermentacją.

Trujące działanie tlenu pojawia się tam, gdzie wymknie się on spod kontroli. Powstają wtedy jego wysoce reaktywne pochodne, jak wolne rodniki i woda utleniona, które niszczą inne napotkane cząsteczki, w tym te najbardziej podstawowe dla życia komórki, jak kwasy nukleinowe, białka i tłuszcze. W komórkach istnieje szereg enzymów broniących je przed tymi wrogimi formami, a ich brakiem próbuje się tłumaczyć istnienie bezwzględnych beztlenowców.

 
1 , 2
| < Kwiecień 2017 > |
Pn Wt Śr Cz Pt So N
          1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
Tagi

ResearchBlogging.org

Serwis Mikrobiologiczny