Čudesni svijet bakterija

Bureau International des Expositions) sa sjedištem u Parizu. Za domaćinstvo EXPO-a uvijek se vodi neizvjesna utrka u kojoj sudjeluju najbogatije države svijeta, slično izboru zemlje domaćina Olimpijskih igara ili Svjetskog nogometnog

prvenstva. Izložba EXPO postala je zbog velikog broja posjetitelja i izlagača financijski isplativa za zemlju domaćina. Odluka o sudjelovanju na izložbi neke zemlje donosi se na najvišoj državnoj razini, npr. u Hrvatskoj to čini Vlada RH. Ivo Aščić

TEHNIKA I PRIRODA

Premda bez njih ne bi bilo niti života – uključujući i nas, suvremene ljude kao takve ‒ prva asocijacija koja nam padne na pamet na sam spomen bakterija, vrlo će vjerojatno biti ona negativna. Međutim, izuzev u svojstvu patogena odnosno uzročnika bolesti, većinski se broj bakterija javlja u svojstvu temelja svake biološke evolucije, kao i osnove svakog hranidbenog lanca u prirodi. Naime, od cca 1500 najosnovnijih opisanih vrsta bakterija, samo su stotinjak vrsta ljudski patogeni. Nasuprot tome, ukupna masa bakterija koje čovjek nosi u svom organizmu, teži ukupno nešto manje od 2 kilograma. Vidite, već samo u ustima imamo više bakterija nego što je izbrojano ljudi na čitavom planetu! Koliko su pak upravo one ključne za planetarnu biologiju i ekologiju te zdravlje svakog živućeg višestaničnog organizma na Zemlji doznajte u našem članku! Bakterije vam se na prvu možda i neće učiniti “najnapetijim” štivom no, prije nego što krenemo dalje, obećavam vam da će ovaj članak posvećen upravo njima biti sve samo ne dosadan! Bakterije su, iako možda baš i ne “najljepša”, svakako najbrojnija skupina organizama na Zemlji. Usudila bih se reći i najbitnija jer je većina ovih jednostaničnih “faca” nužna za održavanje života svih ostalih makroorganizama na Zemlji. Prisutni su svagdje oko nas, na nama i u nama, u tlu i u vodi. Neke su bakterije pripadnici fiziološke flore ljudi i životinja, koje su svoj dom utemeljile na koži, u usnoj i nosnoj sluznici, crijevima, donjem dijelu ženskog spolnog sustava itd., dok druge obavljaju poželjne kemijske procese te se primjenuju u raznim gospodarskim djelatnostima. No krenimo iz početka. Što su to, uopće, bakterije? Po definiciji, bakterije (grč. βαϰτηρία: batina, palica), mikroskopski su sitni jednostanični organizmi s prokariotskom građom stanice (tzv. prokarioti), koji posjeduju dvolančani DNK poput zatvorene kružne omče, koja nije obavijena jezgrinom opnom. Prosječni je promjer bakterijskih stanica oko 1 μm. Carstvo prokariota (Procaryotae) obuhvaća jednostanične i kolonijalne oblike različitih bakterija, a razlikujemo dva glavna tipa: arheobakterije (Archaeobacteria – prastare bakterije) i eubakterije (Eubacteria – prave bakterije). Arheobakterije se prema građi stanice razlikuju od eubakterija s obzirom na to da njihove citoplazmatske membrane sadrže neobične lipide, a ribonukleinska kiselina (RNK) u ribosomima razlikuje se građom od RNK u ribosomima eubakterija. Arheobakterije obuhvaćaju tri skupine: metanogene (koji stvaraju plin

metan), ekstremne halofile (koji žive u staništima s visokim postotkom soli) i termoacidofile (koji žive u okolišu visokih temperatura i sniženih pH-vrijednosti). Arheobakterije svakako predstavljaju prapočetke života na Zemlji, odnosno, živući su predstavnici oblika iz kakvih su se poslije, tijekom evolucije, razvili viši oblici. Prave bakterije ili, uobičajeno, bakterije imaju ekvivalent jezgre (nukleoid), ribosome i citoplazmatske membrane, a većina i posebno građenu staničnu stijenku, koja osigurava stalan oblik stanice. Imaju vanjske dodatne strukture: kapsulu, citoplazmatske uklopine, bičeve i dlačice (fimbrije ili pili). Međutim, sve navedeno su striktno znanstvene i formalne činjenice o kojima ste već zasigurno učili u školi! No u nastavku članka posvetit ćemo se nekim manje poznatim i iznimno impresivnim činjenicama iz života ovih ‒ vjerujte mi na riječ ‒ živućih superjunaka! Bakterije su, kao što smo već spomenuli, najzastupljeniji živući organizmi na Zemlji, što konkretno znači da ih na Zemlji postoji otprilike pet milijuna trilijuna trilijuna (i ne, ovaj drugi trilijun nije “tipfeler”!!!). Pritom smo mi sami, kao višestanični organizmi, barem napola sastavljeni od bakterijskih stanica. Diljem interneta često se mogu naći raznorazne pseudoinformacije i dezinformacije pa se, između ostalog, navodi i da je u jednoj prosječnoj osobi, poput vas ili mene, sadržano deset puta više bakterijskih nego ljudskih stanica. Međutim, taj je podatak ipak malo pretjeran – naime, nedavna studija zaključila je da u ljudskom organizmu postoji “svega” oko 30% više bakterijskih nego ljudskih stanica. Čak i usprkos tome, bakterije odnose prevagu pa biste mogli pomisliti da nas to čini više bakterijama nego ljudima! No, premda brojčano istinito, ove su bakterijske stanice zapravo mnogo manje od ljudskih, a kada bismo ih ekstrahirali iz organizma i “stavili na kup”, napunile bi jednu veliku bocu Cole (2 L ili 0,5 galona) u volumenu. Stoga, one zapravo čine svega 1-2% naše tjelesne mase. Bilo kako bilo, to je još uvijek zavidan broj bakterijskih stanica – konkretno, u svom hramu zvanom tijelo svakodnevno teglimo okolo cca 39 trilijuna bakterijskih stanica! No, to nismo samo mi – de facto, svi višestanični organizmi žive u uskoj vezi s okolnim mikroorganizmima. Skupine mikroorganizama koji žive u mirnom suživotu sa svojim domaćinom (čovjekom ili životinjom) zovu se još i mikroflora ili autohtona flora. Najvećim dijelom to su baš ove naše bakterije te neke gljive. Protozoe (praživotinje) su rijeđe prisutne, dok pak virusi nisu normalna flora čovjeka. No, bakterije nisu samo najmnogobrojniji organizmi na svijetu već i najstariji – vidite, one postoje već najmanje 3,5 milijardi godina, što ih svakako čini najstarijim poznatim oblikom života na planetu. Ljudi ih, međutim, nisu vidjeli sve do 1674. godine, kada je nizozemski znanstvenik Antonie van Leeuwenhoek uočio neke sićušne plivajuće likove dok je petljao s novoizumljenim mikroskopom i usput nam dao još jedan vrlo uvjerljiv argument za redovito pranje zuba – naime, otkrio ih je dok je ispitivao pljuvačku i strugotine iz ljudskih usta! Bakterije su svuda, pa tako i u našem pupku. Štoviše, s posebnom napomenom da bakterije vašeg pupka stvaraju toliko jedinstven uzorak da se mogu izjednačiti sa svojevrsnim mikrobiološkim “otiskom prsta” specifičnim za svakoga od nas! U jednom (možda će vam se činiti i pomalo čudnom znanstvenom projektu), istraživači su uzeli brisove 60 pupaka raznih “vlasnika” i za svakog identificirali pripadajuće bakterije. Pritom su identificirali ukupno 2.368 vrsta bakterija, od kojih je njih 1.458 bilo novo za znanost! E sad ide onaj čudan dio ‒ kod svake osobe ponaosob, nije pronađena neka tipična sastavina bakterija, kako biste očekivali, već su su ti pupci bili mikrobiološki itekako raznoliki! Primjerice, jedna osoba, koja se nije oprala zaista jaaako dugo, imala je čak i dvije vrste ekstremofilnih bakterija, koje inače žive u ekstremnim okruženjima, kao što su ledene kape ili termalni otvori. Druga osoba imala je bakteriju koja je prije bila pronađena samo i jedino u tlu u Japanu, no onaj najčudniji dio jest da dotična nikada nije bila ni blizu Zemlje Izlazećeg Sunca! A, osim što su stare i mnogobrojne, bakterije su bogme i brze! Pseudomonas natriegens, bakterija koja živi u oceanima, može prijeći put od rođenja do reprodukcije za 10 minuta. Što će reći da bi u vremenskom okviru od, recimo, pet sati jedna stanica teoretski mogla dati više od milijardu potomaka. Nadalje, bakterije su jedne od najistraženijih i najmisterioznijih skupina živućih organizama istovremeno jer, iako ogroman broj njih jako dobro poznajemo, većinu bakterija tek trebamo identificirati! Godine 2003. genetičar J. Craig Venter počeo je istraživati otvoreno more i

analizirati vodu da bi već na svom prvom putovanju izvukao više od milijun nikada prije viđenih bakterijskih genoma. Ujedno, prvi umjetni oblik života neće biti robot nego bakterija. Naime, upravo već gorespomenuti Venter, nezadovoljan pronalaženjem prirodnih bakterija u ekonomske, medicinske i energetske svrhe, predvodi napore da izgradi sintetičku bakteriju od nule – i u tome zasad sasvim solidno uspijeva! Takvi se jednostanični sintetički organizmi već produciraju i sadrže četiri “vodena žiga” upisana u njegovu DNK, kako bi se identificirali kao sintetički i kako bi pomogli u praćenju svojih potomaka. Vjerovali ili ne, ti vodeni žigovi uključuju šifrarnu tablicu za cijelu abecedu s interpunkcijama, imena svih 46 znanstvenika koji su sudjelovali u njihovoj kreaciji, tri citata i tajnu adresu e-pošte za dotičnu stanicu. Top that! Bakterije su i superbrze! Bičujući svojim repom, jedna od superpoznatih vrsti ‒ E. coli ‒može putovati 25 puta duže od svoje vlastite duljine u 1 sekundi, što je mikrobiološki ekvivalent trkaćem konju koji postiže 217 km na sat. Bakterije su i jako dovitljive pa su čak postavile i stalni logor unutar naših stanica. Mitohondriji, elektrane koje opskrbljuju energijom gotovo svaku stanicu u tijelu, potomci su bakterija koje su progutali veći mikroorganizmi prije nekoliko milijardi godina. I korisne su! Svaka reklama za npr. B-aktiv reći će vam isto! Bez njih bismo mogli preživjeti, teoretski, čak štoviše, crijevna flora novorođenčadi je sterilna, a “dobra kontaminacija” se dešava pri samom činu poroda, te potom nadalje pri sisanju majčina mlijeka. Ali bilo bi nam vrlo teško! Jer neke od bakterija itekako pomažu našoj probavi – vidite, laboratorijski miševi s crijevima bez bakterija moraju pojesti čak 41% više kalorija od svojih bakterijski nastanjenih kolega! No naravno, osim dobrih, ima i onih zločestih bakterija. Njih rješavamo antibioticima... zar ne? Da. Međutim, kada popijete antibiotik da biste se riješili neke patogene bakterije, kao kolateralna žrtva padne i pokoja dobra bakterija. No bakterija Clostridium difficile može naseliti upravo dio crijeva očišćen antibioticima, uzrokujući bolnu upalu i proljev. Nadalje, bakterije su općenito vješte u razvijanju rezistencije na antibiotike. Među najsmrtonosnijim otpornim bakterijama je tzv. MRSA. MRSA (meticilin-rezistentni Staphylococcus aureus) je vrsta zlatnog stafilokoka koja je postala otporna na pencilinske antibiotike, a potom i na mnoge druge antibiotike. To vjerojatno znate. Manje je poznato da infekcije koje uzrokuje MRSA nisu drugačije niti teže od onih koje uzrokuje stafilokok osjetljiv na antibiotike. Problem je u tome što se zbog otpornosti na mnoge antibiotike, infekcije koje uzrokuje MRSA liječe antibioticima koji su često toksični i imaju više nuspojava nego oni kojima se liječe infekcije uzrokovane osjetljivim stafilokokom. Smrtonosnost od MRSA-e dijelom dolazi i od klase kemikalija poznatih kao karotenoidi, koje MRSA koristi za borbu protiv našeg imunološkog sustava. Ironično, karotenoidi se nalaze u mnogo zdravog voća i povrća i mogu smanjiti rizik od raka! No, vratimo se bakterijskim pozitivnim supersvojstvima. Određene bakterije uspijevaju u zaista ekstremnim uvjetima. Godine 2006. sonda u južnoafričkom rudniku zlata otkrila je bakterije koje žive skoro 3,2 km pod zemljom, preživljavajući zahvaljujući energiji koju emitiraju radioaktivne stijene. Druga vrsta, Deinococcus radiodurans, može preživjeti gotovo 10 000 puta veću dozu zračenja od one koja je smrtonosna za ljude, što je čini glavnim kandidatom za čišćenje nuklearnog otpada. Kako se čini da ulazimo u sferu SF-a, jeste li znali i da se poruke mogu pohraniti u DNK bakterija i zatim dohvatiti? Da! Znanstvenici su pokušavali pronaći novi način pohranjivanja informacija (npr. u slučaju nuklearne katastrofe), pa su pokušali unutar živih stanica bakterija. Za pohranu informacija odabrali su upravo našu Deinococcus radiodurans jer, osim radijacije, može preživjeti visoke temperature, isušivanje i UV-svjetlo. Za potrebe ove studije, znanstvenici su kodirali jednu pjesmu na četiri baze DNK i ubacili njezine dijelove u bakterije. Na posljetku, možemo zaključiti da su bakterije sve samo ne dosadne! Štoviše, trebali bismo ih laberirarti upravo fantastičnima! Bakterije su zoran primjer da svako biće, bez obzira na svoju veličinu, zaslužuje itekakav respekt! Jer, ne zaboravite, svako biće, koliko god sićušno bilo, u svojoj srži krije tajnu samoga Života, i mudrost koju nam je tek za spoznati. A tek štiteći njih, počevši od samih temelja, od mikrobiološke razine, štitimo i sami sebe.

Ivana Janković, Croatian Wildlife Research and Conservation Society