Rodzinne życie bakterii

Drobnoustroje świetnie odnajdują się w naszym świecie mimo wszechobecnych antybiotyków czy płynów do dezynfekcji. A może właśnie dzięki nim?

Najlepiej czują się w swoim gronie, potrafią zbudować swoiste struktury „rodzinne”, nazywane biofilmem. Te trójwymiarowe żywe „rzeźby” naukowcy porównują do organizmu wielokomórkowego. Odżywiają się, tworząc swój wewnętrzny układ pokarmowy, komunikują się chemicznie i namnażają. Niektóre bakterie potrafią się wzajemnie ostrzegać, gdy tylko pojawią się jakieś niesprzyjające czynniki. Jednym z nich może być na przykład brak składników odżywczych. Gdy taka informacja dociera do „rodziny”, od grupy oddzielają się pojedyncze bakterie (efekt ten nazywa się rozpraszaniem). Z jednej strony służy to zmniejszeniu grupy (gdy jest mało jedzenia, mniejsza rodzina ma większe szanse na przeżycie), a z drugiej zwiększa szanse na przeżycie „bakterii uciekinierek”.

Najgorszą dla nas, ludzi, umiejętnością, jaką mikroby posiadły, jest nabieranie oporności na antybiotyki i środki dezynfekcyjne. Próby poznania mechanizmu nabywania tej umiejętności spędzają badaczom sen z powiek. Bakterie w swojej mikrorodzinie nauczyły się nawet budować tarczę przed atakami czy otoczkę z egzopolisacharydów.

Jest ich tak dużo?

Od niedawna naukowcy badają biofilmy także w kontekście powstawania nowotworów. W lutym 2017 roku w czasopiśmie „Cancer Research” opublikowano artykuł dotyczący bakterii jelitowych (Bacteroides fragilis, Escherichia coli, Fusobacterium nucleatum), które tworząc biofilm na powierzchni jelita grubego, uruchamiają ciąg zdarzeń mogący prowadzić do powstania nowotworu. Również dobrze znany Helicobacter pylori ma zdolność do tworzenia biofilmu. Bakteria ta jest odpowiedzialna za chorobę wrzodową żołądka, dwunastnicy czy przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka. Co ciekawe – gdy warunki w jej otoczeniu są niekorzystne – bakteria w mgnieniu oka przekształca się w formę kokoidalną, co w praktyce wygląda jak zamknięcie się w wytworzonej przez siebie kapsule. Taki kokon może przetrwać kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt lat. Gdy warunki wrócą do normy (z punktu widzenia bakterii), „wychodzi” ona z kokonu i funkcjonuje, jak gdyby nigdy nic się nie stało.

Człowiek ma dziesięć razy więcej komórek bakteryjnych niż swoich! Wchodzą one w skład tzw. mikrobiomu i stanowią swoistą florę fizjologiczną, która pomaga w prawidłowym działaniu naszego organizmu. Mikrobiom posiada 100 razy więcej genów niż genom człowieka, nasz organizm zdobywa swoje pierwsze bakterie już w trakcie porodu, a następne poprzez kontakt ze środowiskiem zewnętrznym. Życie człowieka to nieustanne zyskiwanie, wymienianie z innymi i kolekcjonowanie bakterii. Jeśli nasz układ odpornościowy funkcjonuje prawidłowo i bakterie nie kłócą się między sobą, ich ekosystem pozostaje w równowadze i możemy nazwać je nawet swoimi przyjaciółmi. Jednak kiedy coś pójdzie nie tak i harmonia ta zostanie zachwiana, nawet one się od nas odwrócą i zaatakują, żeby pokazać swoją przewagę.

Uczą się?

Bakterie to wymagający przeciwnik. Kolonie Escherichia coli w jakiś sposób wiążą z sobą fakty. „Wiedzą”, że wyższa temperatura może wiązać się z brakiem tlenu (np. w jelitach). Pod wpływem podwyższenia temperatury bakterie zmieniają więc swój metabolizm w oczekiwaniu na obniżenie poziomu tlenu. Wyniki takich badań opublikowano w internetowym serwisie czasopisma „Science”. Naukowcy porównują tę reakcję do słynnego testu Pawłowa, w którym psy nauczyły się kojarzyć dźwięk dzwonka z jedzeniem. Bakterie mogą uczyć się reagować w sposób bardziej złożony niż prosta reakcja na obecne warunki. Mają one zdolność przewidywania przyszłości, są więc świetnymi obserwatorami zmian środowiska, w którym żyją. Naukowcy w teście zmieniali parametry sprzętu laboratoryjnego, podwyższając temperaturę z 25 st. C na 37 st. C, a następnie zmniejszali zawartość tlenu z około 2 proc. do zera. Monitorowali reakcje bakterii przez setki pokoleń. Po kilku tygodniach bakterie nauczyły się przewidywać spadek ilości tlenu poprzez zmianę metabolizmu tuż po zmianie temperatury.

Drobnoustroje potrafią również ze sobą rywalizować. Najbardziej widoczne jest to w momencie zakażenia chorobotwórczą pałeczką Gram-ujemną – salmonellą. Potrafi ona siać spustoszenie w naszym przewodzie pokarmowym poprzez eliminację flory fizjologicznej jelita. Po dokonanej masakrze salmonella zajmuje miejsce bakterii w jelitach.

Jak to się dzieje?

Drobnoustroje wymieniają się nabytymi zdolnościami najczęściej przez podziały komórkowe. Kiedy jedna bakteria nabiera oporności, zapisuje taką informację w swoim materiale genetycznym. Następnie wymienia się z koleżankami nową umiejętnością przez bardzo szybkie podziały (niektóre potrafią namnażać się w kilkanaście minut).

Przy nieodpowiednim stosowaniu antybiotyku sami prosimy się o kłopoty. Jeśli przerywamy leczenie bądź przyjmujemy leki na własną rękę, dajemy bakteriom czas na nabycie oporności. Poprzez stosowanie antybiotyków „na wszystko” możemy zatoczyć krąg i wrócić do punktu wyjścia, czyli do czasów, kiedy nie było leków zdolnych pokonać drobnoustroje.

Bakterie, tak jak członkowie rodziny, uczą się od siebie, świetnie się ze sobą komunikują, potrafią się wzajemnie chronić przez wytwarzanie biofilmu, a kiedy warunki środowiskowe sprzyjają – namnażają się, aby powiększyć swoje grono. Bywa również, że kłócą się ze sobą, rywalizując o dogodne miejsce. Częściej jednak współpracują. Zwykle na naszą korzyść. Choć czasami ku naszej zgubie. •

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Pobieranie.. Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |