Topią się śmietniska wikingów na Grenlandii. Naukowcy wykryli w nich DNA patogenów
Śmietniska wikingów i Inuitów sprzed setek lat na Grenlandii to nie tylko skarbnica wiedzy dla archeologów. To także rezerwuar mikrobów, których DNA przetrwało w lodzie. Czy topniejąca wieczna zmarzlina uwolni patogeny i czy są one dla nas zagrożeniem?
Historia ludów północy, w tym wikingów, kojarzy się nam głównie z ich śmiałymi wyprawami łupieżczymi. Skandynawowie byli jednak przede wszystkim bardzo zaradnymi osadnikami, którzy zajmowali trudno dostępne terytoria. Jedna z takich opowieści dotyczy Grenlandii, gdzie ludzie dotarli już w połowie III tysiąclecia p.n.e. Ówczesne społeczności określamy mianem paleo-Inuitów. Osadnicy nordyccy trafili tam między X a XV wiekiem naszej ery. Każda z tych kultur pozostawiła po sobie śmietniska zawierające kości zwierząt, odchody, muszle i inne odpady domowe. Naukowcy właśnie się w nie zagłębili. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie naukowym „Frontiers in Microbiology”. Archeologiczna bomba biologiczna? Obecnie temperatury w Arktyce rosną trzy do czterech razy szybciej niż średnia światowa, co prowadzi do destabilizacji wiecznej zmarzliny. Skute lodem dawne osady powoli topią się i są narażone na działanie czynników zewnętrznych, erozję i wypłukiwanie materiału do rzek oraz mórz. Budzi to obawy o możliwość uwolnienia niebezpiecznych patogenów. Zarodniki wąglika uwolnione z rozmarzającej wiecznej zmarzliny na Syberii w 2016 roku spowodowały śmierć około 2 tysięcy reniferów i być może jednej osoby. Wydaje się więc, że zagrożenie jest prawdopodobne. Jak tropić niewidzialne zagrożenie? Aby ocenić ryzyko, zespół naukowców wykorzystał metagenomikę do porównania mikrobów z 78 próbek pobranych ze śmietnisk z różnych okresów z 143 próbkami okolicznej gleby. W celu pozyskania materiału ze stanowisk archeologicznych wykorzystywano również świdry. Badania objęły lokalizacje w zachodniej i południowej Grenlandii, takie jak Qajaa czy Nuuk. Dzięki analizie DNA badacze mogli zidentyfikować sygnatury bakterii, nawet jeśli same mikroorganizmy były już martwe. Śmietniki wiecznie żywe? Badania wykazały, że śmietniska posiadają unikalną sygnaturę mikrobiologiczną, wyraźnie różniącą się od otaczającej gleby. Są one bogate w bakterie związane z człowiekiem i zwierzętami, w tym oportunistyczne patogeny, takie jak Clostridium perfringens czy Paeniclostridium sordellii. Tego typu mikroorganizmy są w stanie zagrozić osobie o obniżonej odporności. W niektórych warstwach z czasów wczesnokolonialnych związanych z rozkładaniem się skór fok bakterie te stanowiły nawet połowę wykrytych patogenów. Geny oporności i granice rozprzestrzeniania Naukowcy wykryli również obecność genów oporności na antybiotyki (ARG), reprezentujących 17 klas, głównie β-laktamy i tetracykliny. Co ciekawe, ARG były powszechne, co sugeruje ich naturalne, środowiskowe pochodzenie. Jednocześnie analiza erodującego śmietniska w Sermermiut wykazała, że DNA bakterii ze śmietnisk szybko rozpływało się po trafieniu do morza. Oznacza to ograniczoną zdolność tych mikrobów do dalekosiężnego rozprzestrzeniania się w nowym środowisku. „Warto jednak zaznaczyć, że nasze odkrycie to ślady przetrwałego DNA w ziemi, a nie dowód na istnienie nienaruszonego starożytnego mikrobiomu czy żywych, aktywnych mikroorganizmów” – podkreślają eksperci. Czy mamy się czego bać? Podsumowując, możemy stwierdzić, że choć starożytne śmietniska wikingów są lokalnymi „gorącymi punktami” występowania specyficznych mikrobów i potencjalnych patogenów, badacze nie wykryli ani żywych, ani bardzo niebezpiecznych szczepów. „Na szczęście nie zidentyfikowaliśmy żadnych szczepów chorobotwórczych o wysokim stopniu ryzyka” – czytamy w artykule. Rozprzestrzenianie się tych bakterii do otoczenia wydaje się obecnie mieć ograniczony zakres. Jednak w ocenie naukowców postępujące ocieplenie i wzrost aktywności ludzkiej w regionie wymagają dalszego monitoringu, by skutecznie zapobiegać ewentualnym przyszłym zagrożeniom. Źródło: Frontiers in Microbiology Nasz autor Szymon Zdziebłowski Dziennikarz naukowy i podróżniczy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. przewodniki turystyczne po Egipcie oraz popularnonaukowe książki: „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” i „Bogowie Polski. Szamani, megality i zapomniane słowiańskie bóstwa”. Miłośnik niewielkich, lokalnych muzeów. Uwielbia długie trasy rowerowe, szczególnie te prowadzące wzdłuż rzek.
Czy życie z Ziemi mogło przedostać się na księżyc Jowisza? To surrealistyczne, ale wysoce prawdopodobne
Od dekad rozważamy hipotezę panspermii – fascynującą teorię zakładającą, że pierwsze cegiełki życia przywędrowały na Ziemię z głębi kosmosu na kometach lub asteroidach. Ale co jeśli ten proces zadziałał również w drugą stronę? Astrofizycy właśnie wyliczyli, że przez miliardy lat nasza planeta mogła wysyłać w kosmos niezliczone ilości mikroorganizmów.
Dokąd trafiały te uśpione biologiczne przesyłki? Z przeprowadzonych symulacji wynika, że celem ich kosmicznej podróży jest Europa – lodowy księżyc Jowisza, pod którego skorupą kryje się gigantyczny ocean. Prof. Zaza Osmanov z Wolnego Uniwersytetu w Tbilisi udowodnił na łamach „International Journal of Astrobiology”, że zjawisko „odwrotnej panspermii” ma solidne podstawy fizyczne. Badacz wykazał, w jaki sposób ziarenka pyłu transportujące ziemskie bakterie potrafią wyrwać się z grawitacji Ziemi, przetrwać ekstremalny lot, bezpiecznie uderzyć w powierzchnię Europy i przenieść się przez szczeliny w lodzie prosto do życiodajnej wody. Autostopem przez Układ Słoneczny Jak to możliwe, że mikroby z Ziemi uciekają w kosmos? Proces zaczyna się wysoko w naszej atmosferze, około 150 kilometrów nad jej powierzchnią. Kiedy uderza tam mikrometeoryt (kosmiczny pył), przekazuje on ogromną energię uderzonym cząsteczkom. Prof. Osmanov wyliczył, że ziarna pyłu o wielkości około jednego mikrometra – czyli w rozmiarze idealnym, by przenieść upakowaną w nich bakterię – zyskują prędkość aż 14 km/s. To więcej niż tzw. prędkość ucieczki (11,2 km/s), co pozwala im na stałe wyrwać się z objęć ziemskiej grawitacji. Co ciekawe, na takiej kosmicznej tratwie drobnoustroje nie ulegają zniszczeniu – temperatura w trakcie lotu nie przekracza zazwyczaj bezpiecznych 27°C. Ten powolny, niewidzialny wyrzut biologicznego materiału trwa nieprzerwanie od około 3,5 miliarda lat, czyli od momentu pojawienia się na naszej planecie najprostszego życia. Gdzie lądują bakterie? Gdy ziemska bakteria dotrze do orbity Jowisza, jej prędkość wynosi już ponad 20 km/s. Lądowanie na Europie – jego lodowym księżycu – przypomina więc zderzenie z betonową ścianą. Obliczenia wskazują, że przetrwać mogą tylko te mikroby, które wejdą w atmosferę pod ekstremalnie płaskim kątem (około 1 stopnia). Jakie są na to szanse? Zaledwie 3 na 1000 przesyłek wychodzi z tego cało. Prawdziwym wyzwaniem jest jednak dostanie się do płynnej wody. Powierzchnię Europy pokrywa lodowy pancerz o grubości kilkudziesięciu kilometrów. Jowisz działa jednak na swój księżyc gigantycznymi siłami pływowymi. To one wyginają, zgniatają i rozgrzewają wnętrze globu, tworząc potężne szczeliny. Tarcie i ciepło sprawiają, że pozornie nieprzenikniony lód topi się niekiedy na przestrzeni od 1000 do 10 000 lat. Jak zaznacza badacz, wiele form bakterii potrafi wejść w stan anabiozy i przetrwać w głębokim zamrożeniu, czekając, aż topniejący lód zniesie je wprost do oceanu. Przyszłe misje mają szukać milionów mikrobów Choć wskaźnik przeżywalności wydaje się niski, to liczy się tutaj efekt skali. Każdej sekundy ziemską grawitację opuszcza aż 5 trylionów cząsteczek. Geometria Układu Słonecznego sprawia, że w powierzchnię Europy uderza imponujące 300 milionów ziemskich drobinek w każdej sekundzie! Przez miliardy lat to wystarczająca ilość, aby skolonizować lodowy glob. Oczywiście cała teoria czeka na weryfikację. Obecnie w stronę układu Jowisza zmierzają potężne sondy kosmiczne – europejska misja JUICE oraz amerykańska Europa Clipper (które są orbiterami, a nie lądownikami). Ich czujniki sprawdzą, czy pod lodem faktycznie panują warunki przyjazne dla organizmów. Z kolei koncepcje tzw. kriobotów – termicznych wierteł testowanych obecnie na Antarktydzie – dają nadzieję, że w dalszej przyszłości dosłownie przebijemy się do oceanu Europy. Być może to, co tam znajdziemy, będzie bardzo blisko spokrewnione z nami. Źródło: International Journal of Astrobiology Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
„Obcy” na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Naukowcy odkryli zmutowane szczepy bakterii
Na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej naukowcy odkryli szczepy mikrobów. Analiza wykazała, że mutują one w sposób nieobserwowany wcześniej w warunkach ziemskich. Ponieważ część z nich wykazuje oporność na antybiotyki, odkrycie to budzi uzasadnione obawy o bezpieczeństwo przyszłych misji załogowych.
W tym artykule: Bakterie żyją w mikrograwitacji Szczepy antybiotykooporne Mutacja na orbicie Walka z patogenami na orbicie Naszą planetę zamieszkuje co najmniej bilion gatunków mikroorganizmów. Podtrzymują każdą formę życia i sprawiają, że planeta nadaje się do zamieszkania. Mikroorganizmy były pierwszą formą życia, która pojawiła się na naszej planecie około 3,8 miliarda lat temu. Dwa i pół miliarda lat temu odegrały kluczową rolę w pojawieniu się pierwszej komórki eukariotycznej, od której pochodzą wszystkie zwierzęta i rośliny, w tym ludzie. Około czterdziestu bilionów (10 do potęgi 12) mikroorganizmów żyje w jelitach każdego człowieka. Mikroorganizmy są esencją życia i siłą napędową ewolucji. Ewoluują z prędkością, która wymagałaby 10 tys. lat eksperymentów w laboratorium tylko po to, aby dorównać jednemu dniu naturalnej ewolucji. Bakterie żyją w mikrograwitacji To dość jasno pokazuje, dlaczego mikroby znajdują się wszędzie. Również w kosmicznym domu ludzkości, jakim jest Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS). W dodatku w zamkniętym środowisku stacji panują warunki, które doprowadziły do zmutowania mikrobów w sposób nieobserwowany na Ziemi. Bakterie jelitowe wpływają na myślenie. Naukowcy znaleźli związek między mikrobiomem a kondycją mózgu Chcesz mieć sprawny umysł? Zadbaj o swoje bakterie jelitowe – radzą uczeni. Właśnie wykazali, że bakterie te wpływają na kondycję intelektualną. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/bakterie-jelitowe-wplywaja-na-myslenie-naukowcy-znalezli-zwiazek-miedzy-mikrobiomem-a-kondycja-mozgu-fot-getty-images-7f2031e.jpeg" width="938" height="528" alt="Bakterie jelitowe wpływają na myślenie. Naukowcy znaleźli związek między mikrobiomem a kondycją mózgu (fot. Getty Images)" title="Bakterie jelitowe wpływają na myślenie. Naukowcy znaleźli związek między mikrobiomem a kondycją mózgu (fot. Getty Images)" /> Już w 2018 roku znaleziono na ISS pięć szczepów mutujących bakterii. Jednak ostatnie badania, opublikowane właśnie w czasopiśmie naukowym „Microbiome Journal”, mówią o 13 kolejnych. Podczas gdy poprzednia analiza wykazała podobieństwa, bardziej dogłębne prace genetyczne sugerują, że pod wpływem stresu środowiskowego szczepy znalezione na ISS mogły mutować na wiele sposobów. Stały się zarówno genetycznie, jak i funkcjonalnie odmienne od tych, które żyją na Ziemi. Szczepy antybiotykooporne Zmutowane bakterie, które wzięli pod lupę badacze z indyjskich ośrodków naukowych, to szczepy Enterobacter bugandensis. Jest to patogen oportunistyczny. Czyli taki, który może wywołać chorobę tylko, gdy gospodarz ma obniżoną odporność. Bakteria należy do grona lekoopornych, co oznacza, że część antybiotyków nie jest już skutecznych w jej zwalczaniu. Właśnie dlatego tak ważne jest zrozumienie tego, co wydarzyło się na orbicie i znalezienie skutecznych środków mogących przeciwdziałać rozwojowi patogenów w środowisku kosmicznym. Bo chory astronauta przebywający na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej może dość szybko wrócić na Ziemię i trafić do szpitala. Gorzej, jeśli taki lekooporny szczep zaatakuje ludzi na trudnych misjach księżycowych lub jeszcze trudniejszych i dłuższych marsjańskich. Mutacja na orbicie – Zidentyfikowaliśmy pewne geny obecne wyłącznie w organizmach związanych z ISS, ale nie w ich ziemskim środowisku – napisali autorzy w artykule. Podkreślają, że przeprowadzili kompleksowe badanie pozwalające zrozumieć zawiłości genomu E. bugandensis pochodzącej z ISS . Wyniki porównano ze szczepami ziemskimi, ze szczególnym uwzględnieniem tych związanych z infekcjami klinicznymi. – Hipotezą kluczową dla naszych badań było to, że osobliwa natura środowiska kosmicznego – odmienna od wszystkiego, co znamy na Ziemi – może napędzać te adaptacje genomowe. Nasze badania ujawniły skomplikowane interakcje mikrobiologiczne, oferując wgląd w dynamikę ekosystemu mikrobiologicznego na ISS – napisali badacze. Walka z patogenami na orbicie Zrozumienie, w jaki sposób bakterie ewoluują w kosmosie, jest ważne dla ochrony zdrowia astronautów. A także dla wypracowania alternatywnych metod walki z tymi patogenami. – Zmutowane geny mogą potencjalnie służyć jako cele dla odpowiednio dobranego leczenia przeciwko patogennym mikroorganizmom w unikatowym środowisku ISS – kontynuują autorzy. Badane szczepy są zintegrowane ze społecznościami wielu różnych bakterii, z których część jest również oporna na wiele leków. Właśnie ta koegzystencja może być kolejnym czynnikiem, który pomógł organizmom z powodzeniem znaleźć swoje nisze w specyficznym środowisku ISS. Środowisku o niskiej grawitacji, wysokim poziomie promieniowania i podwyższonej zawartości dwutlenku węgla. Poza koniecznością wypracowania metod przeciwdziałającym zagrożeniu, jakie mogą stwarzać mutujące szczepy bakterii, badania te otwierają również realną debatę na temat tego, jak środowisko kosmiczne wpływa na ewolucję życia. Źródło: Microbiome Journal. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Powraca groźna choroba. Naukowcy ostrzegają, że wywołująca ją bakteria zmienia się błyskawicznie
Dur brzuszny powraca w groźnej formie, która ignoruje większość znanych antybiotyków. Naukowcy alarmują: bez natychmiastowych działań i powszechnych szczepień ta zapomniana plaga może dotrzeć nawet do krajów rozwiniętych.
Dur brzuszny (tyfus) w krajach rozwiniętych postrzegany jest jako choroba historyczna, która współcześnie nie niesie już zagrożenia. Jednak to nieprawda – ta zakaźna choroba pozostaje poważnym globalnym problemem. Badania z 2022 roku wykazały, że sprawca tej choroby, czyli bakteria Salmonella enterica serotyp Typhi (S. typhi), szybko rozwija oporność na wiele antybiotyków. Nowe, groźne szczepy bakterii tyfusu W latach 2014–2019 naukowcy zsekwencjonowali genom szczepów Salmonella enterica w Nepalu, Bangladeszu, Pakistanie i Indiach. Pokazało to dynamiczny wzrost liczby odpornych na leki szczepów XDR (ang. extensively drug-resistant). Niestety, były one odporne nie tylko na klasyczne antybiotyki (ampicylina, chloramfenikol, trimetoprim/sulfametoksazol), lecz także na te nowocześniejsze, np. fluorochinolony czy cefalosporyny trzeciej generacji. Skala zagrożenia – już nie tylko Azja Najbardziej alarmujące jest rozprzestrzenianie się tych szczepów po świecie. Choć większość przypadków duru brzusznego wywołanego szczepami XDR miała miejsce w południowej Azji, to od 1990 roku odnotowano blisko 200 przypadków na całym świecie. M.in. w południowej i wschodniej Afryce, innych częściach Azji, a nawet w Wielkiej Brytanii, USA i Kanadzie. Naukowcy podkreślają, że tempo, w jakim rozprzestrzeniają się szczepy wysoko oporne, wymaga natychmiastowych działań. Pierwszy szczep XDR wykryto w Pakistanie w 2016 roku, a już trzy lata później zdominował on przypadki tyfusu w tym kraju. Mamy coraz mniej skutecznych leków Dotychczas podstawą leczenia były antybiotyki z grup chinolonów, cefalosporyn i makrolidów. Jednak od początku XXI wieku w kilku krajach Azji Południowej aż 85% szczepów Salmonella typhi uzyskało odporność na chinolony. Rośnie też ich odporność na cefalosporyny. Obecnie jedynym skutecznym doustnym lekiem pozostaje azytromycyna, lecz badania wykazują szybkie szerzenie się mutacji dających oporność także na nią. Jeśli te mutacje połączą się ze szczepami XDR, skuteczne doustne leczenie może przestać istnieć. Dur brzuszny jest chorobą potencjalnie śmiertelną – nieleczony zabija nawet 20% chorych. W 2024 roku na świecie odnotowano ponad 13 milionów przypadków. Ograniczanie przyszłych epidemii jest możliwe nie tylko dzięki antybiotykom – także szczepionkom. Ale dostęp do nich jest nadal nierówny. Autorzy badań podkreślają, że szczepienia powinny być szeroko wdrażane w krajach najbardziej narażonych, ale ze względu na globalną mobilność ludzi – także poza nimi. Walka z czasem: czy świat ma plan awaryjny? Plany działań profilaktycznych już są. Szacunki z Indii wskazują, że szczepienia dzieci w samych tylko miastach mogłyby zapobiec nawet 36% wszystkich przypadków i zgonów. Pakistan jako pierwszy wprowadził rutynowe szczepienia przeciw tyfusowi, a kolejne kraje planują podobne programy. WHO dopuściła cztery szczepionki, które stopniowo trafiają do kalendarzy szczepień w regionach najbardziej zagrożonych. Antybiotykooporność jest dziś jedną z głównych przyczyn zgonów na świecie – powoduje więcej zgonów niż HIV/AIDS czy malaria. W obliczu szybko mutującej bakterii duru brzusznego, eksperci apelują o pilne rozszerzenie programów szczepień i inwestycje w nowe antybiotyki. Czasu na działanie jest coraz mniej. Źródło: Science Alert
Czy możemy „zaszczepić” się przeciwko stresowi? Naukowcy mają na to kilka pomysłów
Tradycyjna szczepionka przygotowuje układ odpornościowy do budowania lepszych mechanizmów obronnych. Zdaniem badaczy możemy zrobić coś podobnego, aby zwiększyć naszą odporność psychiczną na presję i wynikający z niej stres. Pomocny może być trening odporności na stres, ale też pewna zabita termicznie bakteria występująca w glebie.
Zastrzyk uodparniający na stres jest marzeniem milionów ludzi funkcjonujących na co dzień pod ogromną presją. Choć pewnie raz na jakiś czas przydałby się każdemu z nas. A chociaż „uodparnianie się” na stres brzmi mało realnie, to jesteśmy w stanie wytrenować swój organizm nie tyle do ignorowania stresu, ile do szybszej regeneracji. Trening antystresowy Tak działają m.in. treningi personelu wojskowego. Specjalnie dobrane symulacje wydarzeń stresogennych, przy jednoczesnym zapewnieniu żołnierzom narzędzi i odpowiedniego wsparcia, pozwalają ograniczyć wpływ przyszłego stresu. W jednym z badań podchorążowie, którzy przeszli trening odporności psychicznej, mieli niższy poziom kortyzolu podczas późniejszych intensywnych ćwiczeń wojskowych niż ci, którzy takiego szkolenia nie przeszli. Podobnie ratownicy medyczni, którzy odbyli trening odporności, są mniej narażeni na rozwój zespołu stresu pourazowego (PTSD) oraz depresji. – Na szczęście większość ludzi nie potrzebuje szkolenia w stylu wojskowym, aby osiągnąć te korzyści. Wystarczy celowe wystawianie się na możliwy do opanowania, codzienny stres, aby budować odporność psychiczną – mówi Julie Vašků z Uniwersytetu Masaryka w Czechach. Radzenie sobie ze stresem przebudowuje mózg Jej badania pokazują, że takie codzienne radzenie sobie ze stresującymi sytuacjami przebudowuje mózg, wywołując zmiany w całej „sieci stresu”, obejmującej m.in. korę przedczołową, która reguluje emocje; hipokamp, związany z pamięcią; oraz ciało migdałowate, odpowiedzialne za wykrywanie zagrożeń. Gdy ludzie dobrowolnie stawiają czoła łagodnym stresorom, te obwody adaptują się w sposób ułatwiający radzenie sobie z przyszłymi wyzwaniami oraz pomagający organizmowi szybciej wracać do stanu równowagi. – Łagodny stresor to sytuacja, w której odczuwasz pewien poziom dyskomfortu, ale jesteś w stanie go znieść. Nie może być przytłaczający. Gdy staje się przytłaczający, ponieważ wówczas może mieć charakter traumatyczny – mówi Vašků. Kiedy taki trening powinien być prowadzony? Poważny stres u najmłodszych wyraźnie zwiększa ryzyko późniejszych problemów ze zdrowiem psychicznym i fizycznym, jednak niewielka ilość łagodnych trudności może przynosić korzyści. Dlatego Carmine Pariante z King’s College London sugeruje, że jako społeczeństwo moglibyśmy być nieco mniej nadopiekuńczy. Nie oznacza to celowego narażania kogokolwiek na traumę, lecz raczej okazjonalne pozwalanie sobie – i naszym dzieciom – na doświadczanie bardziej możliwych do opanowania wyzwań. Ponieważ coś, co dla pokolenia rodziców było całkiem oczywiste, jak samodzielne wyjścia i powroty do domu, wyjazdy na trwające trzy i więcej tygodni letnie obozy, staje się rzadkością. A tym samym nasze dzieci nie otrzymują możliwości treningu społecznego, w tym treningu wobec stresu, w kontrolowanych warunkach. Bakteria pomocna w walce ze stresem Ale to nie wszystko. Niektórzy naukowcy pracują nad dosłowną szczepionką przeciw stresowi. Szereg badań na gryzoniach pokazuje, że szczepienie bakterią Mycobacterium vaccae, unieszkodliwioną przez działanie wysokiej temperatury, łagodzi ich reakcję stresową poprzez wywołanie efektu przeciwzapalnego. Jednak, jak podkreślają badacze, M. vaccae nie leczy stresu wprost. Stanowi raczej mocny dowód przedkliniczny, że immunizacja tą bakterią może zwiększać odporność na niektóre skutki stresu przez oś mikrobiom–jelito–mózg. Jednocześnie przewlekłe rozregulowanie rytmu dobowego osłabia część tych korzyści behawioralnych. Autorzy badania podkreślają, że efekt proodpornościowy był widoczny w normalnym cyklu światło–ciemność, ale zanikał pod wpływem przewlekłego zaburzenia rytmu dobowego, choć ochrona mikrobiomu i części markerów mózgowych pozostawała. Jeszcze bardziej eksperymentalne są badania nad lekami zwanymi „aleksigentami” (alexigents), które mają na celu zwiększenie odporności na stres u osób z wysokim ryzykiem rozwoju PTSD i depresji. Jak dotąd jedynym znaczącym wynikiem jest badanie z 2017 roku, które wykazało, że pojedyncza dawka ketaminy może chronić myszy przed negatywnymi skutkami stresu. Przy tym wszystkim należy pamiętać o jednym: stres jest potrzebny. – W rzeczywistości chcesz doświadczać stresu. Chcesz być w stanie na niego reagować. Stres istnieje z konkretnego powodu, ale chcesz też potrafić szybko się po nim zregenerować. A budowanie odporności jest kluczowe, aby przywrócić hormony stresu do normalnego poziomu – podkreśla Vašků. Źródło: New Scientist, Frontiers in Psychology Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Trąd nie zniknął. Badacze odkryli niepokojące zmiany u wiewiórek
Czy urocze rudowłose gryzonie mogą być źródłem niebezpiecznych bakterii? Najnowsze badania szkieletów wiewiórek rudych potwierdziły, że trąd atakuje ich czaszki i łapy. W średniowieczu futra tych zwierząt mogły być źródłem epidemii.
Trąd to przewlekła choroba zakaźna, która od tysiącleci towarzyszy ludzkości. Atakuje skórę, nerwy i błony śluzowe. Choć w Europie kojarzy się z odległą przeszłością, na świecie wciąż stanowi poważny problem – tylko w 2023 roku zgłoszono ponad 182 tysiące nowych przypadków u ludzi. Bakterie wywołujące tę chorobę, Mycobacterium leprae oraz Mycobacterium lepromatosis, są niezwykle wybredne; nie potrafią przeżyć długo bez gospodarza. Słodka wiewiórka nośnikiem patogenów Wiewiórki pospolite (Sciurus vulgaris) od jakiegoś czasu znajdowały się pod lupą naukowców, ponieważ w ich tkankach miękkich wykrywano obecność patogenów związanych z trądem. Co więcej, badania sugerują, że w średniowieczu te małe zwierzęta były istotnym rezerwuarem choroby, a handel ich cennym futrem mógł przyczyniać się do zarażania ludzi. Dotychczas jednak brakowało dowodów na to, jak głęboko choroba ta może ingerować w strukturę szkieletową tych zwierząt. Teraz badacze z Uniwersytetu w Leicester ogłosili na łamach „Interdisciplinary Perspectives on Infectious Diseases” przełomowe badania w tym temacie. Niebezpieczne badania Badanie przeprowadzone pod kierunkiem Elliota Elliotta, doktoranta z Leicester, to pierwsza praca naukowa dokumentująca wpływ trądu na kości zwierząt innych niż naczelne. Analizie poddano szkielety trzech wiewiórek ze Szkocji, u których wcześniej potwierdzono infekcję Mycobacterium lepromatosis. Zwierząt nie uśmiercano – znaleziono je martwe kilkanaście lat temu. Praca z tak delikatnym i potencjalnie niebezpiecznym materiałem wymagała nadzwyczajnych środków ostrożności. Badacze pracowali w pełnym rynsztunku ochronnym – rękawicach i maskach z filtrowanym powietrzem, aby nie ulec infekcji. Dopiero po takim procesie maceracji i dezynfekcji 5-procentowym roztworem wybielacza, kości mogły trafić do dalszych analiz makro- i mikroskopowych. Dzięki temu „oczyszczone” szkielety mogły wreszcie opowiedzieć swoją historię. Czy trąd może „przeskoczyć” z wiewiórki na człowieka? Choć naukowcy potwierdzili, że wiewiórki rude są rezerwuarem bakterii trądu, potencjał przenoszenia tych patogenów na ludzi pozostaje nieznany. Do tej pory nie udokumentowano ani jednego przypadku zarażenia człowieka od wiewórki w czasach nowożytnych Spustoszenie pod mikroskopem Okazało się, że u wiewiórek trąd sieje spustoszenie niemal identyczne jak u ludzi. W czaszkach gryzoni naukowcy zaobserwowali porowatość, ubytki i zmiany kości w okolicach jamy nosowej oraz szczęki. Są one klasycznym objawem zaawansowanego trądu u człowieka. Choroba nie oszczędziła też łap. Badacze znaleźli dowody na niszczenie kości kończyn, co wynikało z uszkodzenia nerwów i wtórnych infekcji. – Z przeprowadzonego badania wynika, że musimy lepiej poznać inne gryzonie roznoszące tę chorobę oraz sposób, w jaki się ona rozwija, aby móc skuteczniej leczyć ludzi – podsumował Elliott. Źródło: Interdisciplinary Perspectives on Infectious Diseases Nasz autor Szymon Zdziebłowski Dziennikarz naukowy i podróżniczy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. dwa przewodniki turystyczne po Egipcie, a ostatnio – popularnonaukową książkę „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” o największej egipskiej piramidzie. Miłośnik niewielkich, lokalnych muzeów. Uwielbia długie trasy rowerowe, szczególnie te prowadzące wzdłuż rzek. Lubi poznawać nieznane zakamarki Niemiec, zarówno na dwóch kółkach, jak i w czasie górskiego trekkingu.
To nie ty masz ochotę na słodycze? Mikroby w twoich jelitach mogą zmieniać apetyt i preferencje
Wyobraź sobie, że nagła, nieodparta ochota na pączka lub krwisty stek nie jest wynikiem twojej wolnej woli, lecz subtelną sugestią wysłaną przez miliardy lokatorów zamieszkujących twoje jelita. W ludzkim przewodzie pokarmowym zidentyfikowano ponad 3000 gatunków bakterii, które – jak wiemy od dawna – pomagają w trawieniu i wspierają odporność. Najnowsze doniesienia sugerują jednak, że te mikroorganizmy aktywnie wpływają na nasze preferencje żywieniowe. Czy jesteśmy tylko gospodarzami na usługach mikroskopijnych, wynajmujących nasze ciała smakoszy?
Spis treści: Jak bakterie przejmują stery? Przykład salmonelli Co lubią jeść myszy? Decyduje mikrobiom jelitowy Serotonina: hormon szczęścia powstaje w jelitach Bakterie jak ozempic? Najnowsze odkrycia Czy mamy jeszcze wolną wolę? Czy wiesz, że liczba komórek bakteryjnych w twoim ciele jest niemal równa liczbie twoich własnych, ludzkich komórek? To oznacza, że pod względem liczebności jesteśmy w połowie ludźmi, a w połowie ekosystemami mikrobów. Te od lat fascynują badaczy. Już w 2014 roku na łamach czasopisma „BioEssays” naukowcy postawili odważną hipotezę: mikroby jelitowe mogą wymuszać na nas jedzenie produktów, które sprzyjają ich rozwojowi, a nawet wywoływać złe samopoczucie, gdy nie dostarczamy im odpowiedniego paliwa. Najnowsza badania potwierdzają tę hipotezę i wskazują coraz więcej gatunków, które potajemnie sterują ludzkimi upodobaniami. Nasze interesy nie zawsze są jednak zbieżne z interesami naszych bakterii. Jak bakterie przejmują stery? Przykład salmonelli Klasycznym przykładem „hakerstwa”, które bakterie wykonują na naszych organizmach, jest bakteria Salmonella typhimurium. W normalnych warunkach infekcja przewodu pokarmowego powoduje utratę apetytu – organizm oszczędza energię na walkę z chorobą. Jednak salmonella potrafi zakłócić komunikację między jelitami a mózgiem, zmuszając żywiciela do dalszego jedzenia. Dzięki temu bakteria ma stały dopływ pożywienia i może intensywniej namnażać się w odchodach, infekując kolejne ofiary. Choć to ekstremalny przypadek patogenu, naukowcy podejrzewają, że podobne, choć subtelniejsze mechanizmy, działają w naszym codziennym życiu. Co lubią jeść myszy? Decyduje mikrobiom jelitowy Przełom weryfikujący te teorie nastąpił w 2022 roku. Dr Kevin Kohl (Uniwersytet w Pittsburgu) i dr Brian Trevelline (Uniwersytet Cornella) przeprowadzili eksperyment. Przeszczepili mikrobiomy dzikich gryzoni o różnych dietach – mięsożerców, roślinożerców i wszystkożerców – do organizmów sterylnych myszy (pozbawionych własnych bakterii). Wyniki były zaskakujące i przeczyły intuicji badaczy: myszy, które otrzymały mikrobiom roślinożercy, zaczęły wybierać dietę wysokobiałkową; myszy z mikrobiomem mięsożercy skłaniały się ku węglowodanom. Mimo że preferencje były odwrotne do oczekiwanych, kluczowy fakt został potwierdzony: zmiana mikrobiomu radykalnie zmieniła wybory żywieniowe zwierząt. Serotonina: hormon szczęścia powstaje w jelitach Jak to możliwe, że bakterie mówią mózgowi, co ma jeść? Kluczem jest oś jelitowo-mózgowa i neuroprzekaźniki. Choć serotoninę kojarzymy głównie z nastrojem, to aż 90% tego związku powstaje w jelitach, a nie w mózgu. Bakterie jelitowe odgrywają bezpośrednią rolę w jego produkcji. Wspomniane wyżej myszy z roślinożernym mikrobiomem miały we krwi znacznie wyższy poziom tryptofanu – aminokwasu będącego budulcem serotoniny. Ponieważ wysoki poziom serotoniny w mózgu hamuje przede wszystkim ochotę na węglowodany, myszy te instynktownie sięgały po białko. To pokazuje, że mikrobiom może kształtować nasz apetyt poprzez regulację dostępności prekursorów hormonów w krwiobiegu. Bakterie jak ozempic? Najnowsze odkrycia Najnowsze badanie z 2025 roku, opublikowane w „Nature Microbiology”, wzięło na tapet gatunek Bacteroides vulgatus. Bakteria ta produkuje metabolit, który stymuluje wydzielanie hormonu GLP-1 (glukagonopodobny peptyd-1) – tego samego, na którego działaniu opierają się nowoczesne leki na otyłość i cukrzycę, takie jak ozempic. U myszy obecność tej bakterii skutecznie tłumiła ochotę na cukier. Co istotne, u osób cierpiących na cukrzycę typu 2 stwierdzono znacznie niższy poziom tego konkretnego drobnoustroju. Czy to alternatywa dla popularnego leku? Czy mamy jeszcze wolną wolę? Mimo fascynujących dowodów, naukowcy studzą emocje: u ludzi wybory żywieniowe są znacznie bardziej skomplikowane niż u myszy. Wpływają na nie kultura, ekonomia, wyuczone zachowania i emocje. Jednak zrozumienie, że nasze zachcianki mogą pochodzić z wewnętrznego stanu modyfikowanego przez bakterie, wręcza nam nowe narzędzia. Jeśli bowiem mikrobiom kształtuje apetyt, a dieta kształtuje mikrobiom, możemy wejść w pozytywną pętlę zwrotną. Wybierając zdrowe produkty, zmieniamy skład naszych bakterii, co z czasem może sprawić, że... zdrowe jedzenie po prostu zacznie nam bardziej smakować. Wolna wola wciąż istnieje, ale mikroby mogą sprawić, że walka z pokusami stanie się znacznie łatwiejsza. Źródła: Nature Microbiology, Biol Psychiatry, BioEssays, biofilms & microbiomes Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Naukowcy znaleźli słaby punkt superbakterii. To przełom w walce z opornością na antybiotyki?
Badacze odkryli sposób, jak osłabić groźne bakterie, które są oporne na antybiotyki. To na razie tylko badanie na myszach, ale wyniki dają nadzieję na nowe metody walki z infekcjami, które do tej pory były trudne do leczenia.
Superbakterie to bakterie, które stały się odporne na większość antybiotyków, czyli leków, które normalnie je zwalczają. Dzięki temu zwykłe infekcje, które kiedyś były łatwe do wyleczenia, mogą teraz być bardzo groźne, a nawet zagrażać życiu. Superbakterie często rozwijają się w szpitalach lub miejscach, gdzie antybiotyki są nadużywane i stają się źródłem poważnych, trudnych do leczenia chorób. Naukowcy szukają nowych sposobów, by je namierzać i osłabiać, bo tradycyjne leki coraz częściej zawodzą. Jak pokonać superbakterie? Bakterie oporne na antybiotyki to poważne zagrożenie dla ludzi na całym świecie. Największym problemem są bakterie Gram-ujemne. Mikroorganizmy z tej grupy posiadają dodatkową warstwę ochronną (tzw. zewnętrzną błonę komórkową), która sprawia, że ​​są szczególnie trudne do leczenia wieloma istniejącymi lekami. Do tej grupy należą patogeny Acinetobacter baumannii, Helicobacter pylori oraz Campylobacter jejuni. Bakterie te często mają także specyficzne związki cukrowe na swojej powierzchni, które pomagają im „chować się” przed naszym układem odpornościowym. Ta powłoka cukrowa imituje związki chemiczne występujące na powierzchni ludzkich komórek, co sprawia, że ​​układ immunologiczny ignoruje te superbakterie. Nowe badanie wykazało jednak, że te mikroorganizmy również mogą mieć słaby punkt. Zespół badaczy z kilku australijskich uniwersytetów przeprowadził badania na myszach i skupił się na specyficznej cząsteczce cukrowej obecnej na powierzchni niektórych bakterii, zwanej kwasem pseudoaminowym. To właśnie obecność m.in. tego cukru ułatwia bakteriom infekowanie organizmu. Naukowcy opracowali specjalne przeciwciała, które rozpoznają jego obecność, oznaczają konkretną bakterię i ułatwiają układowi odpornościowemu ich zniszczenie. Badanie przeprowadzone na myszach Poprzednie badania wykazały, że kwas pseudoaminowy występuje wyłącznie na zewnątrz komórek bakteryjnych i różni się od cukrów występujących w komórkach ludzkich. Do tej pory jednak badacze mieli problem z wyekstrahowaniem wystarczającej ilości tego cukru, aby skutecznie go zbadać. Udało się to dopiero naukowcom z Australii. Dzięki temu uczeni byli w stanie stworzyć specjalne przeciwciała, które potrafią wyszukać kwas pseudoaminowy i przyczepić się do takiej bakterii. W badaniu laboratoryjnym zespół przetestował te przeciwciała przeciwko H. pylori, C. jejuni i A. baumannii. Okazało się, że działały, nawet gdy cukry u różnych bakterii miały odmienną strukturę. Przełom w walce z antybiotykoopornością? Eksperymenty na myszach pokazały, że przeciwciała nie tylko rozpoznawały bakterie, ale też skutecznie ułatwiały ich eliminację przez układ odpornościowy. Myszy, które otrzymały przeciwciała, szybciej radziły sobie z infekcjami H. pylori, C. jejuni i A. baumannii w porównaniu do myszy, które ich nie miały. 10 zwierząt, które nie otrzymały przeciwciał, zmarło z powodu infekcji w ciągu jednego dnia. Wszystkie myszy leczone przeciwciałami przeżyły. To pokazuje, że nawet najbardziej oporne bakterie mogą mieć „piętę achillesową”, którą można wykorzystać do zwalczania infekcji. Choć wyniki są obiecujące, naukowcy zaznaczają, że to dopiero początek. Badania przeprowadzono jedynie na myszach, a droga do terapii u ludzi jest jeszcze długa – wymaga wielu testów bezpieczeństwa i skuteczności. – Kolejnym etapem rozwoju tej koncepcji jest stworzenie przeciwciała odpowiedniego do stosowania u ludzi – powiedział współautor badania, prof. Ethan Goddard-Borger z Instytutu Badań Medycznych im. Waltera i Elizy Hall w Australii. Odkrycie daje nadzieję, że w przyszłości możliwe będzie opracowanie nowych metod leczenia infekcji, na które tradycyjne antybiotyki przestają działać. Choć droga do opracowania klinicznych zastosowań jest jeszcze daleka, naukowcy wierzą, że podobne strategie mogą stać się kluczem do walki z infekcjami, które dziś są praktycznie nieuleczalne. Źródło: Nature Chemical Biology Nasz autor Jakub Rybski Dziennikarz i reporter, miłośnik kina niezależnego, literatury, ramenu, motocykli i dobrego rocka. Wcześniej związany z telewizją TVN24, obecnie pracuje w RMF FM. W National-Geographic.pl pisze regularnie o historii, nauce i przyrodzie. Publikował m.in. w „Viva! Man” i National Geographic Traveler”.
Eksperci biją na alarm. Niezbędny podczas podróży przedmiot jest siedliskiem bakterii
Lotniska i węzły transportowe należą do miejsc o najwyższym natężeniu kontaktu z bakteriami. Podróżni nieustannie dotykają tych samych powierzchni – od stanowisk odprawy, przez uchwyty na bagaż, po poręcze czy schowki w środkach transportu. Okazuje się jednak, że największe skupiska drobnoustrojów znajdują się nie na tych elementach, lecz na przedmiocie, który niemal każdy zabiera ze sobą w podróż i używa wielokrotnie w ciągu dnia.
To, co uznajemy za najbardziej narażone na zabrudzenia w trakcie podróży, nie zawsze pokrywa się z rzeczywistością. Wyniki kontrolowanego badania laboratoryjnego przeprowadzonego na zlecenie JRPass pokazują, że jeden z podstawowych przedmiotów podróżnych może być znacznie bardziej zanieczyszczony niż buty, walizki czy nawet telefony komórkowe. Analiza wykazała obecność licznych bakterii, w tym takich, które łatwo przenoszą się między powierzchniami i użytkownikami. W kontekście rosnącej mobilności i częstych podróży oznacza to, że codzienne nawyki higieniczne mogą mieć większe znaczenie, niż dotąd sądzono. Co zatem okazuje się najbardziej „zanieczyszczonym” elementem podróżnego ekwipunku? Najbardziej zanieczyszczony przedmiot w podróży – wyniki badań Badanie laboratoryjne przeprowadzone na próbkach pobranych z najczęściej używanych przedmiotów podróżnych pokazuje wyraźnie, że to nie walizki czy obuwie są największym źródłem bakterii. Naukowcy analizowali materiał pod kątem liczby jednostek tworzących kolonie (CFU), które pozwalają określić poziom skażenia mikrobiologicznego. Wyniki okazały się zaskakujące – zdecydowanym „liderem” okazał się paszport, na którym wykryto aż 436 CFU, czyli wielokrotnie więcej niż na innych badanych powierzchniach. Dla porównania bagaż rejestrowany osiągnął wynik 97 CFU, buty – 65, bagaż podręczny – 56, telefony komórkowe – 45, a odzież wierzchnia zaledwie 15. Skala różnicy pokazuje, jak intensywnie eksploatowany jest dokument, który regularnie przechodzi przez ręce wielu osób – od właściciela, przez pracowników lotnisk i kontroli granicznej, aż po obsługę hoteli. Jak wyjaśnia Primrose Freestone, adiunkt mikrobiologii klinicznej na Uniwersytecie w Leicester: „Im częściej paszport trafia w ręce różnych osób, tym więcej bakterii, grzybów, a nawet wirusów gromadzi się na jego powierzchni”. Każdy kontakt z przedmiotami w zatłoczonych miejscach – takich jak lotniska czy środki transportu – zwiększa ryzyko przenoszenia drobnoustrojów, które następnie osadzają się na kolejnych powierzchniach. Eksperci podkreślają jednak, że problem nie ogranicza się wyłącznie do dokumentów. Do szczególnie narażonych miejsc należą również kieszenie w oparciach foteli w samolotach oraz pasy bezpieczeństwa, które rzadko są dezynfekowane, a jednocześnie mają kontakt z wieloma użytkownikami. Wyniki badania stanowią zatem wyraźny sygnał, że w podróży kluczowe znaczenie ma nie tylko ostrożność, ale także regularna higiena. Jak zadbać o higienę w podróży? Eksperci wskazują proste zasady Specjaliści podkreślają, że kluczowe znaczenie mają proste nawyki higieniczne, które można wdrożyć bez większego wysiłku. Primrose Freestone zaznacza: „Dokładne mycie rąk mydłem i wodą lub stosowanie żelu na bazie alkoholu to jeden z najprostszych i najskuteczniejszych sposobów ograniczenia potencjalnego narażenia”. Regularna dezynfekcja dłoni, szczególnie po kontakcie z dokumentami czy przedmiotami używanymi w podróży, znacząco zmniejsza ryzyko przenoszenia drobnoustrojów. Eksperci zalecają również, aby przed i po podróży przecierać najczęściej używane przedmioty – w tym paszport, telefon czy rączki walizek. To niewielki wysiłek, który może znacząco ograniczyć kontakt z bakteriami gromadzącymi się na powierzchniach. Co więcej, warto także zwrócić uwagę na odzież. Jak podkreśla Freestone, ubrania naturalnie zbierają mikroorganizmy z otoczenia, dlatego po powrocie do domu dobrze jest je jak najszybciej zmienić i wyprać, aby uniknąć przenoszenia drobnoustrojów na powierzchnie domowe. Choć obecność bakterii jest nieodłącznym elementem codziennego funkcjonowania, większa świadomość tego, jak łatwo przenoszą się podczas podróży, pozwala skuteczniej ograniczyć niepotrzebne narażenie. W praktyce oznacza to konieczność przestrzegania prostych zasad higieny, co dobrze podsumowuje komunikat JRPass: „Morał z tej historii? Myj ręce. Wytrzyj paszport. I może przestań jeść frytki zaraz po zameldowaniu”. Źródło: Fox News Nasza ekspertka Sabina Zięba Podróżniczka i dziennikarka, wcześniej związana z takimi redakcjami, jak m.in. „Wprost”, „Dzień Dobry TVN” i „Viva”. W „National Geographic” pisze przede wszystkim o ciekawych kierunkach i turystyce. Miłośniczka dobrej lektury i wypraw na koniec świata. Uważa, że Mark Twain miał słuszność, mówiąc: „Za 20 lat bardziej będziesz żałował tego, czego nie zrobiłeś, niż tego, co zrobiłeś. Więc odwiąż liny, opuść bezpieczną przystań. Złap w żagle pomyślne wiatry. Podróżuj, śnij, odkrywaj”.
„Autostrada” do głowy. Bakterie jelitowe mogą być częstymi gośćmi w… mózgu
Badania na myszach dowodzą, że bakterie mogą podróżować z jelit wprost do mózgu przez nerw błędny. To odkrycie może zmienić sposób, w jaki leczymy choroby neurodegeneracyjne i dbamy o dietę.
Nauka od dawna bada fascynującą zależność między układem pokarmowym a ośrodkowym układem nerwowym, znaną jako oś jelitowo-mózgowa. Do tej pory większość naukowców skupiała się na „wędrówkach” hormonów, cząsteczek zapalnych czy produktów bakteryjnej przemiany materii. Jednak najnowsze badania przeprowadzone na Uniwersytecie Emory w USA dostarczają zdumiewających dowodów na to, że relacja ta może być znacznie bardziej dosłowna. Zaobserwowano, że w określonych warunkach żywe bakterie jelitowe mogą przedostać się bezpośrednio do mózgu. Choć badanie przeprowadzono na myszach, analogiczny mechanizm z dużym prawdopodobieństwem zostanie potwierdzony także u ludzi. Nerw błędny jako autostrada do mózgu Do tej pory sądzono, że jeśli mikroogranizmy opuszczają jelita, dzieje się to głównie poprzez krew, jak np. w przypadku zagrażającej życiu sepsy (posocznicy). Jednak zespół naukowców z Emory zauważył, że bakterie obecne w mózgach myszy nie były wykrywalne w ich krwi. Jak zatem dostały się do mózgu? Doprowadziło to badaczy do postawienia hipotezy, że bakterie jelitowe „podróżują” przez nerw błędny, który jest najdłuższym i najważniejszym połączeniem nerwowym między jamą brzuszną a mózgiem. Aby ją potwierdzić, przeprowadzili testy z blokadą tego nerwu. Wyniki były jednoznaczne: u myszy z przerwaniem ciągłości nerwu błędnego obecność bakterii w mózgu znacząco się zmniejszyła. Najwyraźniej mikroorganizmy wykorzystują włókna nerwowe jako fizyczny pomost i przemieszczają się po nich. To odkrycie tyleż niespodziewane, co zdumiewające. Co wpływa na „nieszczelność” jelit? Przenikanie bakterii do układu nerwowego nie jest zjawiskiem powszechnym u zdrowych osobników. Wymaga specyficznych okoliczności, które osłabiają barierę jelitową. W eksperymencie brały udział myszy na diecie wysokotłuszczowej (sprzyjającej miażdżycy) oraz osobniki genetycznie zmodyfikowane w celu symulacji chorób Alzheimera i Parkinsona. W obu przypadkach doszło do powstania tzw. „nieszczelnego jelita”. Uszkodzenie naturalnej zapory sprawiło, że bakterie, które zazwyczaj wspomagają trawienie, zaczęły „przeciekać” do innych części ciała. Obecność śladów bakterii w mózgach osób zmarłych na Alzheimera sugerowano już wcześniej, jednak badanie na Emory jako jedno z pierwszych pokazało ten proces „na żywo” u zwierząt. Choć liczba wykrytych mikrobów była niewielka, naukowcy ostrzegają, że nawet śladowa ich ilość może wystarczyć do wywołania przewlekłego stanu zapalnego. Ten jest z kolei „paliwem” dla chorób mózgu. Nowa era terapii: leczenie mózgu przez jelita? Jednym z najciekawszych wniosków z tego badania jest możliwość odwrócenia szkodliwych zmian w mózgu. Gdy myszy wracały do zbilansowanej, zdrowej diety, poziom bakterii w ich mózgach spadał do niemal niewykrywalnego poziomu. Zatem poprawa stanu jelit może bezpośrednio chronić ośrodkowy układ nerwowy przed bakteryjną inwazją. Innymi słowy: zdrowie mózgu zaczyna się w brzuchu. Jeśli badania na ludziach potwierdzą te mechanizmy, lekarze zyskają zupełnie nowe narzędzia do walki z zaburzeniami nastroju i demencją. Być może już całkiem niedługo na choroby neurologiczne będą przepisywać nie tylko probiotyki – ale i określoną dietę. Źródło: PLOS Biology Nasza autorka Magdalena Rudzka Redaktorka i wydawczyni National-Geographic.pl. Wcześniej związana m.in. z National Geographic Traveler i magazynem pokładowym PLL LOT Kaleidoscope. Z wykształcenia humanistka (MISH i SNS PAN), ale to przyroda stanowi jej największą pasję. Szczególnie bliskie są jej ekosystemy słodkowodne, a prawdziwym „konikiem” są ryby. W National-Geographic.pl pisze o swoich przyrodniczych pasjach, nauce i medycynie. Prywatnie ceni sobie podróże po nieoczywistych kierunkach, ze szczególnym sentymentem do Europy Środkowej i Wschodniej.
Odkryto „drużynę” współpracujących bakterii. Rozłożyły plastik w 24 godziny
Plastik jest już wszędzie, od Rowu Mariańskiego po Mount Everest. Niemieccy naukowcy odkryli jednak bakteryjne „konsorcjum”, które dzięki współpracy trzech gatunków potrafi skutecznie i szybko neutralizować toksyczne ftalany.
Choć w ciągu ostatnich 25 lat zidentyfikowano setki mikroorganizmów zdolnych do degradacji tworzyw sztucznych, ich praktyczne zastosowanie pozostawało w sferze marzeń. Większość bakterii działa zbyt wolno, wymaga nienaturalnie wysokich temperatur lub radzi sobie tylko z jednym typem plastiku. Pojawiła się jednak nowa nadzieja. Naukowcy z Helmholtz Centre for Environmental Research w Lipsku dokonali przełomowego odkrycia: zidentyfikowali współdziałającą „drużynę” bakterii, które dzięki ścisłej współpracy są w stanie rozkładać estry kwasu ftalowego. To powszechnie stosowane plastyfikatory, obecne m.in. w materiałach budowlanych, opakowaniach i kosmetykach. Są szczególnie groźne dla zdrowia: sprzyjają rozwojowi nowotworów oraz zaburzeń metabolicznych i hormonalnych. Sztama trzech gatunków bakterii Badacze, pod kierownictwem dr. Christiana Eberleina, znaleźli rozwiązanie dosłownie „za rogiem” – a konkretnie wewnątrz bioreaktora w swoim laboratorium. Próbka pobrana z biofilmu osadzonego na poliuretanowych rurkach stała się bazą do wyhodowania kolonii mikroorganizmów. W jej składzie były trzy gatunki bakterii: Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescens oraz nieopisany wcześniej gatunek z rodzaju Microbacterium. Żadna z tych bakterii nie była w stanie samodzielnie strawić ftalanów. Dopiero ich współpraca, sprawdzona w testach z ftalanem dietylu (DEP), pozwoliła na skuteczną biologiczną utylizację. W temperaturze 30 st. Celsjusza bakterie potrzebowały zaledwie 24 godzin, aby całkowicie „pożreć” DEP w stężeniach sięgających 900 miligramów na litr. Bakteryjny „łańcuch żywieniowy” Fundamentalny był tu mechanizm tzw. cross-feedingu (wzajemnego żywienia). Jest on cechą naturalnych społeczności mikroorganizmów, której jednak nigdy wcześniej nie zaobserwowano u bakterii zjadających plastik. W tym procesie jeden gatunek rozkłada złożoną substancję na prostsze, które z kolei stają się pożywieniem dla kolejnego gatunku. „Resztki ze stołu” stają się posiłkiem dla kolejnych gości. W badanym przypadku tymi „resztkami” okazały się ftalan monometylu oraz kwas ftalowy. To nie koniec sensacji: okazało się jeszcze, że bakterie używają nieznanych nauce enzymów. Czy bakteryjna „drużyna” zmieni gospodarkę? Zdolności badanego zespołu bakterii nie ograniczają się do jednego związku chemicznego. Potrafią trawić: ftalan dietylu (DEP), a także ftalan dipropylu oraz dibutylu – wszystkie są powszechnymi zanieczyszczeniami. Dzięki tak szerokiemu spektrum działania, mikroby te mogą w stać się fundamentem biotechnologicznych metod oczyszczania ścieków i rekultywacji terenów skażonych odpadami przemysłowymi. Zamiast czekać stulecia na naturalny rozkład plastiku, może kiedyś będziemy mogli wysłać do pracy bakteryjne ekipy, które zrobią to w jedną dobę. Źródło: Frontiers in Microbiology Nasza autorka Magdalena Rudzka Redaktorka i wydawczyni National-Geographic.pl. Wcześniej związana m.in. z National Geographic Traveler i magazynem pokładowym PLL LOT Kaleidoscope. Z wykształcenia humanistka (MISH i SNS PAN), ale to przyroda stanowi jej największą pasję. Szczególnie bliskie są jej ekosystemy słodkowodne, a prawdziwym „konikiem” są ryby. W National-Geographic.pl pisze o swoich przyrodniczych pasjach, nauce i medycynie. Prywatnie ceni sobie podróże po nieoczywistych kierunkach, ze szczególnym sentymentem do Europy Środkowej i Wschodniej.
Medyczny „Święty Graal” staje się faktem? Amerykańscy naukowcy pokazali szczepionkę, która działa na bakterie, wirusy, a nawet… alergie
Szczepienia to jeden z najważniejszych wynalazków medycyny, ale mają poważną wadę: są selektywne. Środek, który zapewni odporność na wiele mikroorganizmów był dotychczas w sferze marzeń. Teraz jednak jesteśmy o krok bliżej od realizacji tego marzenia: w USA opracowano środek o uniwersalnej skuteczności.
Czy czeka nas medyczna rewolucja? Bardzo możliwe. Amerykańskie instytucje badawcze opracowały właśnie nową, uniwersalną szczepionkę. Preparat o nazwie GLA-3M-052-LS+OVA wykazuje zdumiewającą skuteczność nie tylko w walce z szerokim spektrum wirusów, ale także z bakteriami oraz alergiami. A to nie koniec – jego użycie nie wymaga zastrzyków, może być podany w formie sprayu do nosa. Jak naukowcy to zrobili? Kluczem było nowatorskie wykorzystanie mechanizmów obronnych naszych organizmów. Dwa filary odporności, jeden preparat Tradycyjne szczepionki bazują na tzw. odporności adaptacyjnej: uczą ciało rozpoznawania konkretnych patogenów. To proces precyzyjny, ale czasochłonny i ograniczony do jednego gatunku lub szczepu bakterii lub wirusa. Nowy środek także wykorzystuje ten mechanizm, ale łączy go z odpornością wrodzoną – naszą pierwszą, lecz krótkotrwałą linią obrony. Dzięki sztucznemu naśladowaniu sygnałów wysyłanych przez limfocyty T (jeden z rodzajów komórek odpornościowych), badaczom udało się utrzymać komórki odporności wrodzonej w stanie aktywności przez wiele miesięcy. W testach na myszach zaowocowało to skróceniem czasu reakcji na wirusa COVID z 14 do zaledwie 3 dni. Ilość wirusów w płucach udało się jednocześnie zmniejszyć aż 700 razy. Superszczepionka na superbakterie Wyjątkowość preparatu GLA-3M-052-LS+OVA polega na jego niespotykanej dotąd wszechstronności. Badaniach potwierdziły, że nowa szczepionka skutecznie chroniła zwierzęta przed groźnymi bakteriami, np. gronkowcem złocistym (Staphylococcus aureus) i Acinetobacter baumannii. W szpitalach to właśnie te gatunki często wykazują oporność na antybiotyki. Co najbardziej zaskakujące, naukowcy odnotowali również terapeutyczny wpływ na reakcje alergiczne. U zaszczepionych myszy wystawionych na kontakt z roztoczami kurzu domowego zaobserwowano znaczną redukcję objawów astmy, w tym mniejszą produkcję śluzu w płucach. To niezwykle obiecujące wyniki, dające nadzieję na prawdziwie uniwersalny środek. Wyzwania przed testami na ludziach Zespół naukowców, kierowany przez Bali Pulendrana ze Stanfordu, trochę studzi optymizm. Badacze podkreślają, że droga do wprowadzenia preparatu preparatu na rynek jest jeszcze daleka. Eksperci, m.in. Jonathan Ball z Liverpool School of Tropical Medicine, wskazują na konieczność potwierdzenia zarówno działania, jak i bezpieczeństwa szczepionki u ludzi. Kluczowym wyzwaniem będzie sprawdzenie, czy utrzymywanie układu odpornościowego w stanie ciągłej gotowości nie doprowadzi do niepożądanych reakcji autoimmunologicznych. Naukowcy przewidują, że jeśli kolejne etapy badań zakończą się sukcesami, uniwersalna szczepionka mogłaby trafić do użytku w ciągu 5–7 lat. Źródło: Science Nasza autorka Magdalena Rudzka Redaktorka i wydawczyni National-Geographic.pl. Wcześniej związana m.in. z National Geographic Traveler i magazynem pokładowym PLL LOT Kaleidoscope. Z wykształcenia humanistka (MISH i SNS PAN), ale to przyroda stanowi jej największą pasję. Szczególnie bliskie są jej ekosystemy słodkowodne, a prawdziwym „konikiem” są ryby. W National-Geographic.pl pisze o swoich przyrodniczych pasjach, nauce i medycynie. Prywatnie ceni sobie podróże po nieoczywistych kierunkach, ze szczególnym sentymentem do Europy Środkowej i Wschodniej.
Odporna na antybiotyki superbakteria sprzed 5000 lat odkryta w rumuńskiej jaskinii. I to nie jest zła wiadomość
Starożytna bakteria była uwięziona w lodzie, w rumuńskiej jaskini Scărișoara. Najnowsze badanie wykazało, że potrafi przeciwstawić się wielu współczesnym antybiotykom, mimo że nie mogła mieć z nimi styczności. Ale – wbrew pozorom – to może być dobra wiadomość.
W najgłębszych zakamarkach naszej planety wciąż kryje się wiele tajemnic. Tam, gdzie lód zalega od tysięcy lat, skrywa się mikroświat o zadziwiających właściwościach. W rumuńskiej jaskini Scărișoara naukowcy wydobyli bakterię, która przez około 5 000 lat spoczywała w wiecznym lodzie, odseparowana od reszty życia na Ziemi. Badanie wykazało, że szczep ten jest odporny na 10 antybiotyków. Naukowcy twierdzą jednak, że może być to szansa na opracowanie nowych strategii zapobiegania antybiotykooporności oraz zbadania, jak oporność ta naturalnie ewoluuje i się rozprzestrzenia. Lekoodporna bakteria sprzed cywilizacji Praca rumuńskich uczonych została opublikowana na łamach czasopisma „Frontiers in Microbiology”. – Bakterie ewoluowały, aby przystosować się do najbardziej ekstremalnych warunków na Ziemi, od palącego upału po temperatury znacznie poniżej zera. Jaskinie lodowe to tylko jedno ze środowisk, w których żyją różnorodne mikroorganizmy. Stanowią one bogate, ale wciąż słabo poznane źródło różnorodności genetycznej – podkreślają autorzy. Chodzi o szczep bakterii Psychrobacter SC65A.3. Naukowcy ustalili, że posiada ponad 100 genów związanych z opornością. – Ta bakteria może również hamować wzrost kilku głównych, opornych na antybiotyki „superbakterii” i wykazuje aktywność enzymatyczną o istotnym potencjale biotechnologicznym – wskazuje główna autorka dr Cristina Purcarea, z Instytutu Biologii Akademii Rumuńskiej w Bukareszcie. Psychrobacter to rodzaj bakterii przystosowanych do życia w bardzo niskich temperaturach. Należą do tzw. bakterii psychrofilnych lub psychrotolerancyjnych. Żyją m.in. w: wodach i lodach polarnych Arktyki i Antarktydy, głębinach oceanicznych, wiecznej zmarzlinie, a nawet w chłodniach i przechowywanej żywności. Oporność bez antybiotyków: jak to się stało? Naukowcy twierdzą, że ich odkrycie dowodzi, że oporność bakterii nie wytworzyła się tylko poprzez stosowanie antybiotyków współcześnie. – Badanie drobnoustrojów, takich jak Psychrobacter SC65A.3, ujawnia, jak oporność na antybiotyki ewoluowała naturalnie w środowisku, na długo przed wprowadzeniem współczesnych leków – powiedziała dr Purcarea. Badacze sprawdzili, jak szczep SC65A reaguje na 28 antybiotyków z 10 różnych klas — zarówno powszechnie stosowanych, jak i tych zarezerwowanych do leczenia ciężkich zakażeń bakteryjnych. – Dziesięć antybiotyków, wobec których wykazaliśmy oporność, jest powszechnie używanych w leczeniu poważnych zakażeń bakteryjnych – zarówno w terapii doustnej, jak i dożylnej – podkreśliła Purcarea. To m.in. medykamenty wykorzystywane do leczenia gruźlicy, zapalenia jelita grubego i zakażeń układu moczowego. Superbakteria to szansa czy zagrożenie? Naukowcy podkreślają, że SC65A.3 to pierwszy szczep Psychrobacter, u którego stwierdzono oporność na antybiotyki – w tym trimetoprim, klindamycynę i metronidazol. W jego DNA naukowcy odkryli też prawie 600 genów o nieznanych funkcjach. Sugeruje to zagadkowe źródło nowych mechanizmów biologicznych. Analiza tego genomu ujawniła także 11 genów, które potencjalnie mogą zabijać lub hamować wzrost innych bakterii, grzybów i wirusów. – Jeśli topniejący lód uwolni te mikroby, geny te mogą rozprzestrzenić się na współczesne bakterie, pogłębiając globalne wyzwanie, jakim jest oporność na antybiotyki – powiedziała dr Purcarea. – Z drugiej strony, produkują one unikalne enzymy i związki przeciwdrobnoustrojowe, które mogą zainspirować nowe antybiotyki, enzymy przemysłowe i inne innowacje biotechnologiczne – dodaje rumuńska badaczka. - Te starożytne bakterie są niezbędne dla rozwoju nauki i medycyny. Jednak należy się z nimi obchodzić ostrożnie i z zachowaniem środków bezpieczeństwa w laboratoriach, aby zminimalizować ryzyko niekontrolowanego rozprzestrzeniania się – podsumowała Purcarea. Źródło: Frontiers in Microbiology Nasz ekspert Jakub Rybski Dziennikarz, miłośnik kina niezależnego, literatury, ramenu, gier wideo i dobrego rocka. Wcześniej związany z telewizją TVN24 i Canal+, obecnie pracuje w RMF FM. Zawodowo nie boi się podejmować żadnego tematu. Pisze przede wszystkim o archeologii i przyrodzie. Prywatnie bardzo zainteresowany polityką.
Grzyby na diecie z węgla drzewnego. Swoje unikatowe możliwości pozyskał od bakterii
Pożar to niszczycielski żywioł pozostawiający po sobie głównie śmierć. Jednak dla niektórych gatunków zgliszcza są niczym szwedzki stół pełen przysmaków. Nowe badania uczonych z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside pokazują, że sekret rozkwitu tych gatunków po pożarze ukryty jest w genach.
W styczniu ubiegłego roku Kalifornię ogarnęły ogromne pożary, które doprowadziły do zniszczenia ponad 2000 tysiące kilometrów kwadratowych ziemi, 16 500 budynków i śmierci 30 osób. Spaliły się też siedliska dzikich zwierząt, a wiele gatunków lokalnych zostało wypłoszonych lub zabitych. Pożary zniszczyły fragmenty ekosystemów leśnych, co wpływa na przyszłość regeneracji lasów. Chociaż ubiegłoroczny żywioł był wyjątkowo silny, to same pożary często dotykają Kalifornii. Dochodzi do nich niemal co roku. Między śmiercią a rozkwitem Jednak, jak przekonują biolodzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside (UCR), pożary pozwoliły gwałtownie rozmnożyć się grzybom, które przed kataklizmem były ledwie wykrywalne w glebie. Analizy tego zjawiska zostały opublikowane w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences”. — Wiedzieliśmy, że niektóre grzyby wykazują znaczną odporność na wysoką temperaturę, a także, że część z nich potrafi szybko rosnąć w miejscach, gdzie konkurencja została wypalona. A jeszcze inne mogą wykorzystywać składniki odżywcze zawarte w węglu drzewnym. Teraz znamy genetyczne podstawy tych niespotykanych zdolności — powiedziała Sydney Glassman, profesor nadzwyczajna mikrobiologii i patologii roślin na UCR oraz współautorka publikacji. Geny ognio-lubne Prowadzona przez prof. Glassman grupa przez pięć lat pozyskiwała grzyby z siedmiu różnych obszarów dotkniętych pożarami w Kalifornii. Naukowcy zsekwencjonowali ich geny i wystawili część z nich na działanie węgla drzewnego. Pozwoliło to na odkrycie trzech głównych mechanizmów ewolucji genów grzybów ognio-lubnych, lub bardziej profesjonalnie – pirofilnych. Jak wyjaśniają eksperci w swoim artykule, aby wytwarzać więcej enzymów potrzebnych do trawienia węgla drzewnego niektóre grzyby wykorzystują tzw. duplikację genów, czyli biologiczny mechanizm „kopiuj-wklej.” Na przykład Aspergillus, zielona pleśń spotykana m.in. na chlebie, rozmnaża się bezpłciowo właśnie w ten sposób. Im więcej kopii genów odpowiedzialnych za rozkład węgla posiada, tym więcej enzymów może produkować, by wykorzystywać spalone, bogate w węgiel resztki. Z kolei Basidiomycota, duża grupa obejmująca klasyczne grzyby kapeluszowe, polega na rozmnażaniu płciowym. Strategia ta umożliwia rekombinację genów podczas kojarzenia i szybkie wykształcanie zdolności metabolizowania węgla drzewnego. Jednak największym zaskoczeniem był grzyb Coniochaeta hoffmannii, zdolny pozyskiwać swoje ognio-lubne geny od bakterii. Oznacza to, że „pożycza” narzędzia genetyczne z innego królestwa życia! Jak to możliwe? Pionowe i horyzontalne przekazywanie genów Zacznijmy od tego, że geny są zwykle przekazywane pionowo. Przechodzą od rodzica, do potomstwa. Natomiast bakterie potrafią wymieniać się genami horyzontalnie. – Horyzontalny transfer genów jest jak dzielenie się genami z przyjacielem albo rodzeństwem. To dzięki niemu bakterie są tak różnorodne — przekonuje prof. Glassman. Jednak horyzontalna wymiana genów między bakteriami a innymi formami życia zachodzi wyjątkowo rzadko. W omawianym przypadku geny bakterii dają grzybowi zdolność rozkładu zwęglonego drewna. Jak przetrwać pożar? Badacze z UCR zidentyfikowali również mechanizmy pozwalające niektórym grzybom przetrwać sam pożar. Okazuje się, że część z nich wytwarza sklerocjum — odporne na wysoką temperaturę podziemne struktury mogące przetrwać w uśpieniu przez dziesięciolecia. Struktury ożywają, gdy pojawiają się odpowiednie warunki do rozwoju. Inne przetrwają głębiej w glebie, a następnie wynurzają się, by skolonizować bogaty w składniki odżywcze teren pozbawiony konkurencji po przejściu ognia. Przykładowo Pyronema nie posiada tak rozbudowanego zestawu genów do rozkładu węgla drzewnego. Zamiast tego szybko tworzy drobne, pomarańczowe, kielichowate owocniki w środowisku wolnym od rywali. Zdaniem ekspertów badania wspomnianych grzybów mogą przynieść znaczny postęp w kwestii usuwania wycieków ropy, rozkładu rud czy odbudowy spalonych krajobrazów. Źródło: Phys.org Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Mikroorganizmy w Fukushimie zachowują się zaskakująco, bo… nie mutują. Czemu więc nadal żyją?
Promieniowanie nie zawsze jest przeszkodą. W wysoce radioaktywnych miejscach na Ziemi życie nie tylko się rozwija, ale także przybiera dziwne formy – jak np. w Czarnobylu. Spodziewano się, że po katastrofie elektrowni w Fukushimie będzie tak samo, jednak… żyjące tam mikroby zdają się zupełnie niedotknięte promieniowaniem. Jak to możliwe?
Naukowcy z Japonii odkryli, że mikroby żyjące w torusie – części systemu bezpieczeństwa elektrowni atomowej w Fukushimie –przeżyły skrajnie radioaktywne warunki bez żadnych adaptacji do promieniowania. Ich istnienie może utrudnić oczyszczenie reaktora. Katastrofa jądrowa w Fukushimie W marcu 2011 roku, w wyniku potężnego trzęsienia ziemi, w reaktory elektrowni jądrowej Fukushima Daiichi uderzyło tsunami, które spowodowało uszkodzenie systemów chłodzenia i w efekcie stopienie rdzeni reaktorów. Wydostające się z nich substancje promieniotwórcze spowodowały długotrwałe skażenie dużego obszaru wokół elektrowni. Miasto Ōkuma zostało niemal całkowicie opuszczone, a region stał się obiektem intensywnych badań naukowych dotyczących wpływu promieniowania na życie. Okazuje się, że nie tylko ono przetrwało, ale także nie wykazuje szczególnych zmian. Jakie mikroorganizmy przetrwały w radioaktywnym środowisku? Badacze z Keio University w elektrowni w Fukushimie spodziewali się znaleźć organizmy znane ze swojej odporności na promieniowanie – np. bakterie Deinococcus radiodurans czy Methylobacterium radiotolerans. Ku ich zaskoczeniu, dominujące okazały się jednak mikoorganizmy z rodzajów Limnobacter i Brevirhabdus, typowo występujące w środowiskach morskich. Co więcej, nie wykazują one szczególnej odporności na promieniowanie jonizujące. Jak w takim razie przeżyły? Jak to możliwe, że bakterie zabezpieczyły się przed promieniowaniem? Analiza próbek pobranych z radioaktywnej wody torusa wykazała, że mikroorganizmy prawdopodobnie stworzyły biofilmy – śluzowate warstwy ochronne złożone z wielu komórek. Biofilm pełni rolę tarczy, która ogranicza bezpośredni wpływ promieniowania na mikroorganizm. Dzięki tej osłonie bakterie mogą przeżyć w wodzie o wysokim poziomie promieniowania bez konieczności posiadania wyspecjalizowanych mechanizmów molekularnych. Zagrożenie dla procesu dekontaminacji Obecność mikroorganizmów w torusie może poważnie skomplikować proces dekontaminacji elektrowni – czyli „sprzątania” budynku i jego okolicy oraz usuwania skutków promieniowania. Biofilmy mogą przyspieszać korozję metalowych elementów infrastruktury, co zagraża integralności konstrukcji budynku. Obecność biofilmów w wodzie może pogarszać widoczność, utrudniając pracę ekip sprzątających i inżynierów zajmujących się demontażem reaktora. Naukowcy ostrzegają, że mikroorganizmy – mimo że wydają się nieszkodliwe – mogą znacznie wpłynąć na harmonogram i koszty usuwania skutków katastrofy. W Czarnobylu sprawa wygląda nieco inaczej – mutacje na Ukrainie Katastrofa w Czarnobylu w 1986 roku przyniosła nieco inne efekty. W reaktorze zamieszkały specyficzne, czarne grzyby – aż 37 różnych gatunków. Okazało się, że rozwijały się one w obecności promieniowania jonizującego, a naukowcy teoretyzują, że melanina (przez którą są czarne) pozwala im na wykorzystanie radioaktywności w taki sposób, w jaki rośliny wykorzystują słońce. Zamiast fotosyntezy przeprowadzają radiosyntezę. To jednak teoria, którą ciężko udowodnić. Zwierzęta w strefie wykluczenia Poza elektrownią sprawa ma się inaczej – nawet w „Czerwonym Lesie”, czyli obszarze silnie dotkniętym promieniowaniem, w którym sosny obumarły natychmiast, a wszystkie liście poczerwieniały, obecnie rozkwita życie. Strefę wykluczenia wokół Czarnobyla zamieszkują obecnie – kompletnie „niezmutowane” – niedźwiedzie, żubry, wilki, rysie, konie czy ponad 200 gatunków ptaków. Badania potwierdziły ogólny brak znaczących negatywnych skutków obecnego poziomu promieniowania dla populacji zwierząt i roślin żyjących w Czarnobylu. Niektóre żaby są tam po prostu… ciemniejsze. Dzikie zwierzęta mogą być znacznie bardziej odporne na promieniowanie, niż wcześniej sądzono. Źródło: Applied and Environmental Microbiology, ScienceAlert Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Nie pili, a zachowują się jak po kilku głębszych. Jak działa zespół autobrowaru i co mają z nim wspólnego bakterie w jelitach?
Wielu z nas słyszało historie o ludziach niesłusznie podejrzewanych o nadużywanie alkoholu, podczas gdy nie tknęli oni ani lampki wina czy piwa – często przez wiele lat. Za stan upojenia odpowiadał u nich rzadki zespół autobrowaru, przez który… alkohol sam jest produkowany w jelitach. Naukowcy zidentyfikowali jego przyczynę.
Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego i Mass General Brigham zidentyfikowali bakterie jelitowe, które powodują zadziwiającą produkcję alkoholu u pacjentów z zespołem autobrowaru. Rzadka i źle rozumiana przypadłość powoduje, że ludzie doświadczają stanu upojenia alkoholowego bez jego spożycia. O największym do tej pory badaniu nad powodującymi go bakteriami i nowych metodach leczenia czytamy w czasopiśmie „Nature Microbiology”. Czym jest zespół autobrowaru? Zespół autobrowaru to rzadka choroba metaboliczna. Prowadzi ona do niecodziennych – i bardzo niejednoznacznych – objawów. U jej podstaw leży nieprawidłowa fermentacja cukrów przez mikroorganizmy w jelitach, która prowadzi do produkcji etanolu. W warunkach fizjologicznych niewielka ilość etanolu może powstać w przewodzie pokarmowym każdego człowieka, jednak osoby z zespołem autobrowaru doświadczają jego patologicznego nagromadzenia. Jakie są objawy choroby? Do najczęstszych objawów zespołu autobrowaru zalicza się nagłą nietrzeźwość (zaburzenia świadomości, dezorientacja), bóle głowy, nudności, zaburzenia koordynacji, zaburzenia pamięci, wzdęcia, biegunki czy uszkodzenia wątroby. Pojawiają się także problemy odstawienne. Warto podkreślić, że poziom alkoholu we krwi takich osób może być na tyle wysoki, że spełnia kryteria stanu nietrzeźwości – i to mimo, że nie spożywały one alkoholu. U wielu pacjentów prowadzi to do problemów prawnych, społecznych czy stygmatyzacji przez otoczenie. Czy zespołem autobrowaru można się zarazić? Nie, choroba nie jest zaraźliwa. Powoduje ją zaburzenie równowagi mikrobioty jelitowej. Jest to proces wewnętrzny, który nie przenosi się z człowieka na człowieka. Co wywołuje zespół autobrowaru? Nowe badania Początkowo sądzono, że głównymi odpowiedzialnymi za chorobą są drożdżaki z rodzaju Candida, jednak nowe wnioski naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego wykazały, że najistotniejsze są konkretne szczepy bakterii. Ich badanie objęło ono 22 pacjentów z chorobą, 21 ich partnerów-współmieszkańców oraz 22 zdrowych uczestników kontrolnych. Okazało się, że chodzi szczególnie o Escherichia coli – bakterię występującą powszechnie w jelitach człowieka, ale w pewnych warunkach zdolną do intensywnej fermentacji cukrów – oraz Klebsiella pneumoniae – bakterię patogenną, której niektóre szczepy mają zdolność wzmożonej produkcji alkoholu. Te mikroorganizmy wykorzystują złożone szlaki fermentacji, przekształcając węglowodany obecne w diecie w etanol, który wchłania się do krwiobiegu. Co jednak ważniejsze, u osób z zespołem autobrowaru (w porównaniu do osób zdrowych) po raz pierwszy zaobserwowano także podwyższone poziomy enzymów odpowiedzialnych za fermentację, takich jak dehydrogenaza alkoholowa i pirogronianowa. Obecność tych mikroorganizmów w przewodzie pokarmowym nie zawsze prowadzi do choroby – decydują o tym także czynniki genetyczne, odporność, przebieg wcześniejszych infekcji, przyjmowane leki i ogólny skład mikrobiomu jelitowego. W nim może kryć się klucz do leczenia. Czy leczenie zespołu autobrowaru jest możliwe? Autorzy badania sugerują, że zamiast skupiać się na konkretnych gatunkach mikroorganizmów, skuteczniejsze może być celowanie w enzymy odpowiedzialne za fermentację. To podejście może znacząco przyspieszyć diagnozowanie oraz otworzyć drogę do skutecznych terapii. W badaniu opisano przypadek pacjenta, którego terapia polegała na przeszczepie mikrobioty jelitowej za pośrednictwem kału. Doświadczył on znacznej poprawy – po drugim przeszczepie objawy ustąpiły na ponad 16 miesięcy. Wciąż jednak doświadczał nawrotów i znajduje się pod stałą obserwacją. Jedna z najbardziej tajemniczych chorób świata – Zespół autobrowaru to niezrozumiała choroba, nad którą nie ma zbyt wielu badań i metod leczenia. Nasze badanie pokazuje potencjał przeszczepu kału – mówi dr Elizabeth Hohmann, współautorka badania z Oddziału Chorób Zakaźnych w Katedrze Medycyny Mass General Brigham. Autorzy przekonują, że ich badanie może przyczynić się do łatwiejszej diagnostyki, skuteczniejszego leczenia i poprawy jakości życia osób żyjących z tą rzadką chorobą. Źródło: Nature Microbiology Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Ta bakteria to cytrusowy terrorysta – „porywa” drzewa owocowe i zmusza je, by wydały jej cukier. Dzięki temu rośnie 100 razy szybciej
Wymuszenia i rozboje nie są wyłącznie domeną ludzi. Okazuje się, że podobne taktyki mogą stosować także bakterie – np. postrach sadowników, Xanthomonas citri. Badacze odkryli, że mikrob „przejmuje stery” drzew cytrusowych i zmusza je do wydawania sobie cukru, który umożliwia mu wzrost. Nie spodziewaliśmy się, że bakterie mogą działać w tak przemyślany sposób.
Naukowcy odkryli, że bakteria Xanthomonas citri przejmuje kontrolę nad drzewami cytrusowymi i wywołuje w ich liściach program dojrzewania typowy dla owoców. Dzięki temu może ona rosnąć nawet 100 razy szybciej niż dotychczas, ale dla drzewa oznacza to wyrok śmierci – choruje na tzw. raka owoców cytrusowych. Jak Xanthomonas citri manipuluje cytrusami od środka Groźną strategię bakterii odkrył międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez prof. Thomasa Lahayea z Centrum Biologii Molekularnej Roślin Uniwersytetu w Tybindze. Patogen ten infekuje liście drzew cytrusowych i wykorzystuje mechanizmy molekularne do uzyskania dostępu do składników odżywczych. Bakteria ta, za pomocą struktury przypominającej strzykawkę, wstrzykuje do komórek roślinnych specjalne białka. Jedno z nich przenika do jądra komórkowego, gdzie aktywuje część rośliny odpowiedzialną za dojrzewanie owoców. Uruchamia to „program”, który produkuje gargantuiczną ilość cukru. To sytuacja jak przy napadzie na bank. Jak liście mogą produkować cukier? Badania wykazały, że w zainfekowanych liściach cytrusów aktywowane są te same geny, które odpowiadają za dojrzewanie owoców. Dzięki temu dochodzi do rozkładu cukrów powiązanych ze ścianą komórkową, które stają się dostępne dla bakterii jako źródło energii. Jak podkreślił prof. Lahaye, daje to Xanthomonas citri ogromną przewagę żywieniową – bakteria może rosnąć nawet stukrotnie szybciej niż w normalnych warunkach. Rak owoców cytrusowych powoduje ogromne straty Rak owoców cytrusowych jest jednym z największych zagrożeń dla upraw cytrusów – narażone są pomarańcze, mandarynki czy cytryny. Zakażone rośliny pokrywają się brunatnymi plamami i pęcherzami. Skutkiem jest przedwczesne opadanie liści i owoców. Zrozumienie mechanizmu, który wykorzystuje powodująca raka bakteria, przybliża nas do obrony upraw przed chorobą. Czy „terroryzm” bakterii można przekuć w coś dobrego? Praca naukowców opublikowana w czasopiśmie „Science” pozwala lepiej zrozumieć interakcje pomiędzy patogenami a roślinami. Dowiedzieliśmy się dzięki temu, w jaki dokładnie sposób bakterie potrafią przejąć kontrolę nad złożonymi programami roślin… i jak możemy to wykorzystać. – Nasze odkrycia mogą posłużyć jako punkt wyjścia do modyfikowania procesu dojrzewania owoców metodami genetycznymi – zaznacza prof. Lahaye. Jego zdaniem możliwe będzie w przyszłości nie tylko zwiększenie odporności roślin na choroby, ale także kontrola takich cech owoców, jak słodycz czy konsystencja. Tylko czy to my wtedy nie staniemy się „terrorystami”? Źródła: Science, National Library of Medicine Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Mikrobiota jelitowa jest ważna - ale która dokładnie? Powstał ranking najzdrowszych bakterii
Mikroorganizmy w naszych jelitach to klucz do zdrowia – ale które gatunki najsilniej działają na naszą korzyść? Naukowcy zbadali ponad 34 tysiące osób, 661 gatunków bakterii i stworzyli wyczerpujący ranking.
Nowe, gruntowne badanie, opublikowane właśnie w prestiżowym „Nature” znacząco poszerza wiedzę o ludzkim mikrobiomie jelitowym. Naukowcy przeanalizowali dane ponad 34 500 osób z USA i Wielkiej Brytanii. Powiązali skład ich mikrobiomu z dietą oraz szeregiem markerów zdrowotnych, takich jak BMI, poziom trójglicerydów, glukozy i hemoglobiny glikowanej (HbA1c). Dane pochodziły z programu Zoe PREDICT, jednego z największych projektów badających zależności między dietą, mikrobiomem a zdrowiem. Udało się z nich wyczytać, które gatunki bakterii jelitowych najbardziej nam służą. Jak tworzono ranking bakterii? Przebadano aż 661 gatunków bakterii jelitowych z użyciem technik AI. Na tej podstawie stworzono dwa rankingi: „ZOE Microbiome Health Ranking 2025” oraz „Diet Ranking 2025”, oceniające każdy z gatunków w skali od 0 do 1. Wynik bliższy zeru oznacza korzystny związek z dobrymi wskaźnikami zdrowotnymi, natomiast bliższy jedności – związek niekorzystny. Autorzy badania stworzyli ranking 50 najbardziej „zdrowych” i 50 najbardziej „niezdrowych” gatunków bakterii. Mikrobiom to lustro naszego zdrowia Analiza wykazała, że osoby o prawidłowej masie ciała miały średnio o 5,2 więcej korzystnych gatunków w jelitach niż osoby z otyłością. U osób zdrowych stwierdzano więcej mikroorganizmów korzystnych i mniej niekorzystnych. Oznacza to, że profil mikrobioty silnie koreluje z kondycją metaboliczną i ogólnym stanem zdrowia. Badacze powiązali też zmiany w mikrobiomie z dietą. W dwóch eksperymentach wchodzących w skład obszernego badania, uczestnicy stosowali spersonalizowany program żywieniowy lub przyjmowali mieszankę prebiotyków. W obu grupach doszło do wyraźnego wzrostu liczby korzystnych bakterii oraz spadku udziału niekorzystnych. Gwiazdy zdrowia: które bakterie są najkorzystniejsze? U osób z powyższych eksperymentów najbardziej zwiększały się populacje m.in. Bifidobacterium animalis – bakterii obecnej w produktach mlecznych. Rosły w siłę także niektóre bakterie z rodziny Lachnospiraceae i gatunek Ruminococcus hominis. Te mikroorganizmy wcześniej kojarzono głównie z dietą roślinną. Najsilniejszy związek z dobrymi wskaźnikami zdrowotnymi miały między innymi bakterie z rodzajów Ruminococcus i Clostridium, rodziny Lachnospiraceae i gatunku Faecalibacterium prausnitzii. Nowe gatunki bakterii i dalsze badania Ważnym wynikiem badania jest też odkrycie wielu gatunków dotąd niezidentyfikowanych, które okazały się silnie powiązane ze zdrowiem lub dietą. Ich bliższe poznanie będzie wymagało dalszych badań. Choć badanie wykazuje jedynie korelację i nie pozwala ustalić jednoznacznych zależności przyczynowo-skutkowych, ranking może być podstawą dla kolejnych badań. Autorzy podkreślają potrzebę przebadania kolejnych populacji oraz badań interwencyjnych, które mogłyby potwierdzić, czy manipulowanie mikrobiomem faktycznie może poprawiać stan zdrowia. Źródło: Nature Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Armia wirusów w walce z superbakteriami. Polscy naukowcy na tropie terapii przyszłości
Bakteriofagi mogą stać się realną alternatywą dla antybiotyków. Polscy naukowcy udowadniają, że te wirusy potrafią osłabić nawet najbardziej oporne bakterie, a terapia z ich udziałem może zmienić sposób leczenia ciężkich zakażeń. Szczególnie obiecująco wygląda zwalczanie tzw. biofilmu.
Problem superbakterii, czyli szczepów opornych na większość dostępnych antybiotyków, narasta na całym świecie. WHO wskazuje, że rozwój nowych klas antybiotyków praktycznie się zatrzymał, a większość powstających preparatów to modyfikacje istniejących. Terapie bakteriofagami (wirusami atakującymi bakterie) stają się więc coraz ważniejszą alternatywą. Mogą pomóc także w walce z najtrudniejszymi zakażeniami, na przykład takimi, w których doszło do wytworzenia biofilmu. Dr Bartłomiej Grygorcewicz z Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego prowadzi badania nad zastosowaniem bakteriofagów w leczeniu trudnych zakażeń z biofilmem. Oporny biofilm: broń bakterii przed antybiotykami Biofilm to swego rodzaju bariera ochronna, wytwarzana przez bakterie na zainfekowanej powierzchni. To wielowarstwowa struktura mikroorganizmów, wytwarzająca się m.in. na implantach, cewnikach, ranach czy w drogach oddechowych. Są szczególnie odporne na leczenie, gdyż część mikrobów w ich wnętrzu przechodzi w stan uśpienia i pozostaje niewrażliwa na antybiotyki. Zespół dr. Grygorcewicza zbadał biofilmy mieszane, tworzone przez dwa groźne patogeny: gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus) i grzyb Candida albicans. Okazało się, że same fagi zwalczają bakterie, lecz nie dają rady usunąć całego biofilmu mieszanego. Ale ich pomoc i tak jest bezcenna w tzw. terapii skojarzonej (fagi plus antybiotyki i leki przeciwgrzybicze). Bakteriofagi pokonują biofilm Polscy naukowcy wykazali, że znaczenie ma także kolejność podawania: w modelu płynnym (zakażeniu rozwijającym się np. we krwi czy limfie) najskuteczniejsze było zastosowanie fagów, potem leku przeciwgrzybiczego, a na końcu antybiotyku. Na biofilmie najlepiej zadziałało jednoczesne podanie wszystkich trzech środków albo połączenie fagów z antybiotykiem przed włączeniem leku przeciwgrzybiczego. Same fagi nie przenoszą leków, ale osłabiają bakterie – naruszają ich strukturę, zwiększając wnikanie leków; bywa też, że antybiotyk ułatwia namnażanie fagów. Z tego właśnie powodu właściwa kolejność jest w tej terapii kluczowa. Gdy fagi podaje się na początku, rozluźniają biofilm i umożliwiają lepsze działanie kolejnych środków. Fagoterapia w Polsce i na świecie Mimo rosnącego zainteresowania nauki, fagoterapia wciąż nie została szeroko wprowadzona. Jest testowana m.in. w Gruzji, Belgii, Australii i USA. W UE brakuje jasnych zasad dotyczących preparatów fagowych. W nielicznych krajach, (m.in. w Belgii), funkcjonuje model „magistral phage”, pozwalający na indywidualne przygotowanie koktajlu fagowego na podstawie próbki od pacjenta. Terapia ta wymaga precyzji i ostrożności, ponieważ każdy fag atakuje tylko określony szczep bakterii. To zarówno zaleta (nie niszczą mikroflory), jak i wada (konieczność personalizacji). W Polsce prowadzi się terapie eksperymentalne, np. w Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN. Dr Grygorcewicz, współzałożyciel Polskiego Towarzystwa Badań nad Wirusami Mikroorganizmów, podkreśla potrzebę współpracy między ośrodkami i rozwoju krajowych badań. Jego zdaniem postępy naukowe wymagają pilnego dostosowania przepisów, ponieważ antybiotykooporność staje się jednym z największych globalnych zagrożeń zdrowotnych. Źródło: Nauka w Polsce Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Rdza pomoże odnaleźć życie w kosmosie. Pierwszym przystankiem Mars
Na Ziemi bakterie „pożerają” żelazo, a śladem po nich pozostaje rdza. Naukowcy udowodnili, że minerały powstające w wyniku działania mikroorganizmów mogą przechowywać ich ślady przez miliardy lat – działa to także na innych planetach. Jak efekty metabolizmu żelaza mogą stać się najlepszym sposobem poszukiwania życia na Marsie i lodowych księżycach zewnętrznego Układu Słonecznego?
Koszmar handlarzy samochodów stał się właśnie błogosławieństwem naukowców zajmujących się kosmosem. Rdza, a wraz z nią minerały powstające w wyniku działania mikroorganizmów utleniających żelazo, to trwały ślad świadczący o obecności bakterii. Dzięki najnowszym technologiom i odkryciom naukowcy są coraz bliżej zidentyfikowania takich sygnatur poza Ziemią. Mikroorganizmy utleniające żelazo i ich znaczenie dla astrobiologów Na Ziemi wiele gatunków bakterii potrafi wykorzystywać żelazo jako źródło energii. Mikroorganizmy utleniające żelazo (tzw. bakterie żelazowe) są niezwykle istotne, gdyż ich metabolizm prowadzi do powstawania trwałych minerałów, takich jak hematyt czy goethyt. Tworzą rdzawe struktury o specyficznym kształcie (skręcone włókna, osłonki rurkowate, sieci filamentów). W przeciwieństwie do cząsteczek organicznych, które szybko ulegają degradacji pod wpływem promieniowania i chemicznych procesów utleniających, minerały żelaza są na tyle stabilne, że „przeżywają” ekstremalne warunki. Dzięki temu stanowią wiarygodne oznaki życia sprzed miliardów lat. Dodatkowo ich unikatowe struktury morfologiczne i chemiczne pozwalają na ich jednoznaczną identyfikację – co ma ogromne znaczenie w misjach eksploracyjnych w kosmosie. Jak bakterie żywią się żelazem? Niektóre bakterie potrafią utleniać żelazo (II) lub redukować żelazo (III), wykorzystując je jako źródło energii – odpowiednio tak, jak ludzie używają tlenu. Bakterie utleniające żelazo przekształcają żelazo (II) w żelazo (III), co prowadzi do powstania charakterystycznych, rdzawych osadów. Z kolei mikroorganizmy redukujące żelazo wykorzystują żelazo (III) jako akceptor elektronów, przekształcając je w żelazo (II). Oba te procesy wiążą metabolizm żelaza z cyklem węgla, azotu, a nawet fotosyntezą. Odkrycia minerałów żelaza na Marsie, Księżycu i lodowych księżycach Jowisza Mars, lodowa Europa (księżyc Jowisza) i Enceladus (księżyc Saturna) to trzy główne cele dla przyszłych misji astrobiologicznych. Każde z tych miejsc oferuje warunki sprzyjające aktywności mikroorganizmów metabolizujących żelazo. Mars, dzięki swojej czerwonej powierzchni bogatej w utlenione żelazo i dowodom na obecność płynnej wody w przeszłości, jest idealnym kandydatem do poszukiwań biosygnatur. Jeżeli życie mikrobiologiczne tam istniało, to mogło wykorzystywać żelazo jako źródło energii, a ślady jego ucztowania mogłyby przetrwać do dziś w osadach skalnych. Na Europie i Enceladusie naukowcy spodziewają się obecności podpowierzchniowych oceanów w kontakcie z bogatymi w żelazo skałami dna. Enceladus wyrzuca cząstki lodowe w przestrzeń przez gejzery na biegunie południowym. Planowane misje kosmiczne mogą analizować te próbki pod kątem obecności biosygnatur żelaza. Nie mniej intrygujące są odkrycia na Księżycu, gdzie zaobserwowano obecność hematytu –pomimo braku tlenu w atmosferze. Wstępna hipoteza zakłada, że tlen przenoszony z Ziemi przez wiatr słoneczny umożliwił utlenienie żelaza na jego biegunach, więc w tym kontekście szansa na znalezienie śladów życia jest znikoma. Nowe podejście do badania kosmosu, czyli AI na ratunek Zastosowanie sztucznej inteligencji w astrobiologii pozwala na szybkie i skuteczne rozpoznawanie charakterystycznych form geologicznych mogących zawierać biosygnatury żelaza. Naukowcy uczą algorytmy na podstawie zdjęć i próbek z ekstremalnych środowisk Ziemi. W ten sposób AI identyfikuje kształty i tekstury typowe dla działalności bakterii żelazowych, odróżniając je od śladów procesów niebiologicznych. Stawka jest wysoka. System badań opracowany przez zespół badawczy prowadzony przez Laurę Teneladę-Osorio z Uniwersytetu w Tybindzie w Niemczech może pozwolić nie tylko na potwierdzenie życia poza naszą planetą, ale także udowodnić, że ta sama chemia, która odpowiada za biosferę Ziemi, działa w całym Układzie Słonecznym. Źródło: Earth-Science Reviews Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
HOBI-WAN ma generować białko z powietrza, by nakarmić nim astronautów. Czy to przełom w eksploracji kosmosu?
Jak astronauci przetrwają długotrwałe misje na Księżycu lub Marsie bez dostaw z Ziemi? To pytanie nurtuje ekspertów od lat. Trudno wyobrazić sobie, by załoganci byli w stanie zabrać ze sobą zapasy na wiele lat podróży, a z drugiej strony rozwój kosmicznej botaniki nie zapewnia jeszcze odpowiedniego wsparcia. Eksperci ESA uruchomili pilotażowy program pozyskiwania pożywienia z powietrza.
HOBI-WAN (Hydrogen Oxidizing Bacteria In Weightlessness As a source of Nutrition – bakterie utleniające wodór w stanie nieważkości jako źródło pożywienia) to wspólny projekt jednej z kluczowych europejskich firm z branży kosmicznej OHB System AG oraz fińskiego przedsiębiorstwa Solar Foods. Celem kooperacji jest zapewnienie zróżnicowanego, energetycznego źródła pożywienia dla astronautów odległych misji załogowych. Bo chociaż pilotażowa część projektu będzie prowadzona całkiem blisko, bo na znajdującej się około 400 kilometrów nad Ziemią Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), to docelowo ma służyć astronautom eksplorującym Księżyc, Marsa, a w przyszłości też dalsze obszary Układu Słonecznego. Tortilla za 135 dolarów Konieczność wytwarzania własnego pożywienia jest widoczna już na przykładzie działającej od ćwierćwiecza Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Załoganci polegają na zaopatrzeniu z Ziemi. Jeśli przyjąć, że obecnie koszt wyniesienia jednego kilograma na niską orbitę ziemską to ponad 2,7 tysiąca dolarów, to każdy placek tortilli, używanych przez astronautów zamiast chleba, kosztuje 135 dolarów. Zaopatrzenie w bardziej oddalonych miejscach będzie jeszcze kosztowniejsze i jeszcze mniej praktyczne. Musimy nauczyć się pozyskiwać pożywienie na miejscu. I wygląda na to, że pomocne w tym mogą być bakterie. Według założeń HOBI-WAN, może się to udać dzięki technologii fermentacji gazowej opracowanej przez Solar Foods. Na potrzeby testów na ISS ma ona zostać przekształcona w kompaktowy, autonomiczny system działający niezawodnie w przestrzeni kosmicznej. Specjalne kartridże muszą wprowadzać gazy bez wycieku płynów – co jest kluczowe ze względu na wybuchowy charakter mieszanin wodoru i tlenu. W module eksperymentalnym znajdą się trzy oddzielne eksperymenty, z których próbki będą pobierane przez astronautów. Wynikiem eksperymentu powinien być bogaty w białko proszek. Wysokobiałkowy proszek Pierwsza faza projektu ma trwać osiem miesięcy i koncentrować się na opracowaniu naziemnego modelu naukowego technologii produkcji Solein. Jest to białkowy proszek, którego produkcja nie wymaga ani ziemi uprawnej, ani światła słonecznego – powstaje w wyniku fermentacji przez bakterie Xanthobacter. Kolejna faza zakłada budowę, testowanie i przygotowanie do wystrzelenia właściwego urządzenia. Ten demonstrator technologii ma zawierać bioreaktor z roztworem odżywczym i kulturą bakterii. Ma być zasilany wodorem, tlenem i dwutlenkiem węgla pochodzącymi ze zbiorników magazynowych. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/finska-firma-stawia-fabryke-w-ktorej-bedzie-produkowac-zielona-zywnosc-z-dwutlenku-wegla-jak-to-dziala-fot-solar-foods-0f6d338.jpg" width="1725" height="970" alt="Fińska firma stawia fabrykę, w której będzie produkować zieloną żywność z dwutlenku węgla. Jak to działa? (fot. Solar Foods)" title="Fińska firma stawia fabrykę, w której będzie produkować zieloną żywność z dwutlenku węgla. Jak to działa? (fot. Solar Foods)" /> W przyszłości proces ten może zostać rozszerzony i zintegrowany z systemami podtrzymywania życia w habitatacie kosmicznym, wykorzystującymi wodór, tlen i CO₂ produkowane przez załogę. Jednocześnie mogłoby to zwiększyć efektywność recyklingu na misjach kosmicznych. W przeciwieństwie do warunków ziemskich, gdzie źródłem azotu jest niewielka ilość amoniaku, w przestrzeni kosmicznej rolę tę pełniłby mocznik, wykorzystywany do syntezy białek. Na Marsa i dalej – Aby ludzie mogli realizować długotrwałe misje na Księżycu, a w przyszłości także na Marsie, potrzebne są innowacyjne i zrównoważone rozwiązania umożliwiające przetrwanie przy ograniczonych zasobach. Dzięki temu projektowi ESA rozwija kluczową technologię dla przyszłości eksploracji kosmosu – mówi Angelique Van Ombergen, główna badaczka ds. eksploracji ESA. Natomiast Jürgen Kempf, kierownik projektu HOBI-WAN w OHB dodaje, że misja wykracza daleko poza testowanie nowego źródła białka. – Badamy, jak w sposób zrównoważony podtrzymywać życie ludzkie w przestrzeni kosmicznej. Wiedza zdobyta w tym projekcie może również pomóc w rozwiązaniu globalnych problemów na Ziemi – takich jak niedobór zasobów czy bezpieczeństwo żywnościowe. Jesteśmy dumni, że możemy wnieść naszą wiedzę do projektu łączącego innowacje kosmiczne ze zrównoważonym rozwojem planety – podkreśla. Projekt HOBI-Wan prowadzony jest w ramach szeroko zakrojonego programu Terrae Novae Exploration Programme. Obejmuje on wszystkie misje ESA w zakresie eksploracji niskiej orbity okołoziemskiej, Księżyca i Marsa, integrując je w jeden spójny program. Źródło: ESA Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Nieznane bakterie odkryte w halach NASA. Czy poleciały „na gapę” na Marsa?
Bakteria odkryta w clean roomach NASA przetrwała najbardziej zaawansowane metody sterylizacji. Naukowcy właśnie ujawnili, jak jej się to udało i dlaczego może to być problem nie tylko dla misji kosmicznych, ale i na Ziemi.
Spis treści: Nieznane bakterie w halach NASA Zabójcze clean roomy Jak bakterie oszukują naukowców? Historia odkrycia „niewidzialnej” bakterii Czy wysłaliśmy mikroby na Marsa? Jak walczyć ze sprytnymi mikrobami? Aby zbudować statek kosmiczny, potrzeba sterylnie czystej strefy montażowej. To kluczowe, jeśli mamy zamiar szukać śladów życia pozaziemskiego. Nikt nie chciałby pomylić ziemskiego „pasażera na gapę” z pierwszym dowodem na istnienie obcych. Sterylność jest równia ważna dla zdrowia astronautów. Nieznane bakterie w halach NASA Dlatego załogowe i bezzałogowe statki kosmiczne powstają w tzw. clean roomach – najbardziej sterylnych środowiskach na Ziemi. Dekadę temu pewna bakteria zaskoczyła naukowców. Przetrwała w dwóch clean roomach, oddalonych od siebie o tysiące mil. Był to gatunek Tersicoccus phoenicis. Choć okazał się nieszkodliwy, wzbudził niepokój. Najwyraźniej był gościem w clean roomach na długo przed swoim odkryciem. Jak zdołał uniknąć wykrycia i przetrwać rygorystyczne protokoły sterylizacji? W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie „Microbiology Spectrum” naukowcy wreszcie rozszyfrowali jego sekret. Okazuje się, że T. phoenicis potrafi wejść w stan głębokiej hibernacji, który uniemożliwia naukowcom wykrycie jej obecności. – Ona nie jest martwa. Ona tylko udawała martwą – mówi Madhan Tirumalai, mikrobiolog z Uniwersytetu w Houston (USA) i współautor badania. Od czasu wykrycia T. phoenicis, w clean roomach agencji kosmicznych stwierdzono kolejne tajemnicze drobnoustroje. – Cała masa z nich może być problematyczna – mówi William Widger, biolog i biochemik z Uniwersytetu w Houston, współautor pracy. Zabójcze clean roomy Wiele statków kosmicznych nie musi być sterylnych, np. teleskop do badania odległych planet czy poszukiwania planetoid powstaje w halach, gdzie inżynierowie noszą kombinezony („bunny suits”). Jeden zabłąkany pyłek czy kilka bakterii nie zniweczy takich misji. Jeśli jednak chcemy zbudować łazik, który ma szukać pozaziemskich mikrobów, clean room musi być idealnie sterylny. Astronauci również nie powinni latać w kosmos z bakteriami, grzybami czy wirusami. Są na to różne sposoby: filtry powietrza nieustannie wychwytują brud i kurz, a nieco wyższe ciśnienie sprawia, że powietrze zawsze wypływa na zewnątrz, a nie napływa do środka clean roomu. Do sterylizacji używa się: płynów biobójczych, promieniowania UV, promieniowania radioaktywnego i toksycznych gazów. Długie okresy podgrzewania do temperatury powyżej 100 st. Celsjusza usuwają mikroskopijne siedliska wilgoci. Mimo tych wysiłków, część mikrobów wciąż potrafi uniknąć śmierci. Jak bakterie oszukują naukowców? Środowisko clean roomów może wręcz zachęcać mikroby do wykształcania nowych sposobów przetrwania. Dlatego agencje kosmiczne regularnie to monitorują, umieszczając próbki w pożywkach, by sprawdzić, czy jakiekolwiek organizmy zaczną się namnażać. Próbki sprawdza się też pod kątem nieaktywnych lub martwych mikroorganizmów. W ostatnich latach w halach NASA i ESA znaleziono setki gatunków bakterii, w tym wiele wcześniej nieznanych nauce. Tylko w tym roku naukowcy zidentyfikowali 26 nowych bakterii. Mikroby znaleziono nawet na zewnętrznej powierzchni Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, wystawione na ekstremalne środowisko kosmosu. Niektóre bakterie przetrwały żywiąc się środkami, które miały je niszczyć. Inne wytwarzają przetrwalniki – twarde struktury działające jak pancerze. W formie przetrwalników bakterie mogą trwać przez miliony lat, dopóki nie znajdą odpowiednich warunków do przebudzenia. Ale niektóre „uśpione” bakterie pozostają nieaktywne nawet po podaniu im pożywki. Taki wariant uśpienia sprawia, że pozostają niewykryte – nie namnażają się w szalkach Petriego. A to poważny problem. T. phoenicis należy właśnie do tej kategorii. Historia odkrycia „niewidzialnej” bakterii W 2007 roku inżynierowie przygotowujący lądownik Mars Phoenix pobrali próbki z podłogi sali montażowej w Centrum Kosmicznym Kennedy’ego na Florydzie. Dzięki tym wymazom wykryli T. phoenicis. Nie tylko w ośrodku Kennedy’ego – także w clean roomie Europejskiej Agencji Kosmicznej w Gujanie Francuskiej, oddalonym o tysiące kilometrów. Był to pierwszy taki przypadek. Naukowcy najpierw zbadali genom bakterii w poszukiwaniu wskazówek, jak przeżyła procedury sterylizacji. Odkryli, że posiada gen kodujący tzw. białko Rpf, odpowiedzialne za „wybudzanie” drobnoustrojów z uśpienia. Ale samo posiadanie tego genu nie znaczy, że bakteria z niego korzysta. Aby to sprawdzić, naukowcy pozbawili T. phoenicis wszelkich składników odżywczych i odwodnili ją aż do wysuszenia. Błyskawicznie weszła w stan uśpienia. W wielu przypadkach bakterie nie wychodziły z uśpienia i nie odrastały po podaniu pożywki. Czasem komórki w końcu rosły w pożywkach, ale zajmowało to kilka dni. Wszystko zmieniało się w obecności białka Rpf – bakterie budziły się. Rpf wydziela wiele bakterii, w tym jeden powszechny gatunek żyjący na ludzkiej skórze. Ponieważ Rpf jest tak wszechobecny, każda T. phoenicis przyczepiona do superczystego statku kosmicznego nie miałaby problemu z przebudzeniem się i ucztowaniem po długim okresie uśpienia. Czy wysłaliśmy mikroby na Marsa? Czy uśpienie pozwoliłoby przetrwać T. phoenicis w kosmosie? To możliwe, choć mało prawdopodobne. Lądownik Phoenix już dawno opuścił Ziemię, by szukać śladów dawnej wody i związków organicznych na Marsie. Szanse bakterii na przetrwanie na powierzchni Czerwonej Planety są mniejsze niż w kosmosie i clean roomach. T. Phoenicis to ostrzeżenie nie tylko dla sektora kosmicznego, ale dla wszelkich clean roomów – od laboratoriów rolniczych i związanych z produkcją żywności, po zakłady farmaceutyczne i szpitale. – Uśpienie ma konsekwencje nie tylko dla kosmosu, ale też dla ludzi tu, na Ziemi – mówi Tirumalai. Bakterie chorobotwórcze zdolne wejść w tryb uśpienia, mogłyby narobić ogromnych szkód. Na razie naukowcy ich nie wykryli – ale przecież one słyną właśnie z niewykrywalności! Jak walczyć ze sprytnymi mikrobami? Badanie wskazuje na konieczność częstszego testowania pod kątem śladów zamaskowanych mikrobów. Innym, bardziej przewrotnym sposobem namierzenia podstępnych bakterii jest niedopuszczenie, by w ogóle zasnęły. Białko Rpf wybudza T. phoenicis, co pozwala ją wykryć i łatwo zabić. Trzeba teraz odkryć „klucze” do wybudzania kolejnych gatunków bakterii. Krótkie loty w kosmos raczej nie są zagrożone; w końcu astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej nie zapadali dotąd na poważne choroby zakaźne. Podczas długotrwałych misji załogowych na Księżyc lub Marsa astronauci przejdą długie okresy kwarantanny. To pozwoli wykryć wszelkie ukryte choroby zakaźne. Nie oznacza to jednak, że w samych statkach nie będą na nich czekać poukrywane mikroby. Uśpienie to też nie jedyny sposób, w jaki mikroorganizmy mogą unikać wykrycia. Naukowcy niedawno poddali niektóre bakterie warunkom podobnym do marsjańskich i odkryli, że zmienia to ich kształty i zachowania. Wykazano również, że podróże kosmiczne potrafią zdezorientować układ odpornościowy astronautów. A połączenie tych dwóch zjawisk może być bardzo groźne. Każdy, kto liczy na trwałą ludzką obecność na Księżycu czy Marsie, powinien liczyć się z bakteriami. Pozaziemska baza będzie potrzebowała jedzenia – A jeśli przywieziesz rośliny, przywieziesz całą masę mikrobów – mówą naukowcy. Oby były to te „przyjazne”. Źródło: National Geographic
Mikroby w kosmosie – czy bakterie z ludzkiego ciała przetrwają przeciążenie 30 g?
Ludzkość wysłała w kosmos mnóstwo bakterii. Mikroby znajdują się na rakietach, sondach kosmicznych, lądownikach i łazikach. Ale po raz pierwszy wysłaliśmy je celowo, by sprawdzić, czy szczepy niezbędne dla człowieka poradzą sobie w ekstremalnym środowisku.
Historia załogowych lotów kosmicznych rozpoczęła się 9 czerwca 1946 roku, gdy zdobyta przez Amerykanów w hitlerowskich Niemczech rakieta V-2 wyniosła poza umowną granicę kosmosu pierwszy żywy organizm. Tym żywym organizmem, a raczej całą chmarą, były muszki owocówki. Zasobnika nie udało się odzyskać, ale rok później powtórzono test. Okazało się, że muszki po podróży w kosmos mają się świetnie, a przeciążenia nie wywołały u nich żadnych znaczących zmian. Kosmiczny zwierzyniec Potem wysyłano w kosmos różnorodne zwierzęta: pająki, myszy, makaki, szympansy, psy, a nawet kota i żółwie. Oczywiście w międzyczasie wysłano też człowieka. Jednak na tym nie skończyło się badanie żywych organizmów, szczególnie tych najdrobniejszych. W 1960 roku Związek Radziecki wysłał na orbitę satelitę z bakteriami E.coli, Staphylococcus i Enterobacter/Aerobacter aerogenes. W 1992 roku wahadłowce pozwoliły na zbadanie pełnego cyklu rozwoju nicieni. 15 lat później w kosmos poleciały niesporczaki, a w ostatnich latach drożdże i archeony. A w 2022 roku australijscy badacze z Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) wysłali w kosmos spory bakterii Bacillus subtilis – mikroorganizmu wspierającego układ odpornościowy, zdrowie jelit oraz krążenie krwi. Wyniki długotrwałych analiz tego eksperymentu zostały właśnie opublikowane na łamach „Microgravity”. Co badano w najnowszym eksperymencie? Celem eksperymentu było sprawdzenie, jak bakterie poradzą sobie w warunkach startu, mikrograwitacji oraz ponownego wejścia w atmosferę. Jest to szczególnie ważne, ponieważ bakterie takie, jak B. subtilis, mogą okazać się niezbędne do długotrwałego podtrzymywania życia poza Ziemią, np. w przyszłych koloniach na Marsie. Dlaczego? Bo w naszych ciałach jest porównywalna liczba komórek ludzkich i tych bakteryjnych. Bez wielu z nich po prostu nie jesteśmy w stanie sprawnie funkcjonować, o czym przekonał się każdy, kto długo przyjmował antybiotyki. Bakterie niczym kierowcy Formuły 1 Australijscy badacze zapakowali szczepy B. subtilis do specjalnego pojemnika, który został zainstalowany na rakiecie. W trakcie startu bakterie były narażone na przeciążenia sięgające 13 g, sześciominutowy stan nieważkości na wysokości około 260 km oraz przeciążenia do 30 g przy ponownym wejściu w atmosferę, gdy rakieta obracała się z prędkością około 220 obrotów na sekundę. Dla porównania: kierowca Formuły 1 w szczycie zakrętu musi zmierzyć się z przeciążeniem 5 g, a na pilota myśliwca chwilami działa nawet 9 g. Innymi słowy 13 g, na jakie narażone były bakterie, to naprawdę dużo. Nie wspominając o 30 g, czyli przeciążeniu, przy którym wyłącza się elektronika, a ważący 70 kg na Ziemi człowiek zwiększa swój ciężar pozorny do dwóch ton… Co wykazał eksperyment? Mimo to po odzyskaniu próbek naukowcy stwierdzili, że struktura spor nie uległa uszkodzeniu, a bakterie rosły tak samo jak na Ziemi. – Nasze badania pokazały, że ten ważny dla ludzkiego zdrowia typ bakterii potrafi wytrzymać gwałtowne zmiany grawitacji, przyspieszenie i hamowanie – powiedziała profesor Elena Ivanova z RMIT, współautorka badania. – Poszerza to nasze zrozumienie wpływu lotów kosmicznych na mikroorganizmy zamieszkujące nasze ciała. Dzięki temu możemy projektować lepsze systemy podtrzymywania życia dla astronautów w czasie długich misji – kwituje badaczka. Niezawodne latające bakterie To pierwsze badanie, w którym mikroorganizmy faktycznie sprawdzono podczas lotu kosmicznego, a nie w symulacji laboratoryjnej. Wyniki mogą pomóc w opracowaniu niezawodnych systemów podtrzymywania życia – obejmujących recykling odpadów, produkcję żywności i uprawę roślin – podczas długoterminowych misji. Wcześniej mikroby badano na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), gdzie spory przetrwały miesiące w próżni i pod wpływem promieniowania. Jednak ten eksperyment był pierwszym, który uwzględnił pełen cykl stresów rakietowych – od startu po lądowanie. Choć spory B. subtilis są wyjątkowo odporne, badanie stanowi punkt odniesienia dla testowania innych mikroorganizmów, bardziej bezpośrednio powiązanych z ludzkim zdrowiem i rolnictwem. – Nasze odkrycia mogą pomóc w opracowaniu skuteczniejszych misji poszukujących życia, umożliwiając identyfikację i badanie mikroorganizmów zdolnych do przetrwania w środowiskach, które dotychczas uważano za niegościnne — podsumowuje badaczka. Źródło: Nature Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Naukowcy budzą mikroby uwięzione pod lodem. „W żadnym wypadku nie są martwe”
To nie scenariusz filmu sci-fi, a rzeczywistość. Naukowcy naprawdę budzą do życia starożytne organizmy, które od 40 000 lat uwięzione były w lodzie. Wykorzystali zamarznięte cmentarzysko, na którym szczątki bakterii, zwierząt i roślin utknęły w czasie.
Geolodzy i biolodzy z Uniwersytetu Kolorado w Boulder wskrzesili do życia starożytne mikroby, które utknęły w lodzie około 40 000 lat temu. Niegdyś spokojnie śpiące organizmy wydobyli z wiecznej zmarzliny, czyli mieszanki gleby, lodu i skał, która pokrywa niemal jedną czwartą lądu na półkuli północnej. Niegdyś, bo wróciły do życia. Życie wydobyte z lodu Naukowcy odkryli, że chociaż mikroby po rozmrożeniu z wiecznej zmarzliny potrzebują odrobiny czasu, to po kilku miesiącach zaczynają tworzyć kwitnące kolonie. Swoje odkrycie opublikowali w czasopiśmie „Journal of Geophysical Research: Biogeosciences”. – To w żadnym wypadku nie są martwe próbki – mówi Tristan Caro, były student geologii i główny autor badania. Opisuje, że są w stanie wrócić do sprawności i stworzyć bujne środowisko, które rozkłada materię organiczną i uwalnia jej składniki w postaci dwutlenku węgla. Uwolnione mikroby mogą niszczyć planetę Cud życia to jedno, ale badacze przejmują się czymś innym – uwolnione spod lodu mikroby zaczną uwalniać do atmosfery tony dwutlenku węgla i metanu, dwóch silnych gazów cieplarnianych. Obawiają się, jak rozmrożenie zamarzniętej ziemi, w której zmagazynowane są tony węgla, wpłynie na ekologię tych regionów i tempo zmian klimatycznych. Jak naukowcy tego dokonali? Żeby sprawdzić, czy mikroby rozmrożone z wiecznej zmarzliny mogą wrócić do życia, naukowcy udali się do wyjątkowego tunelu Permafrost Tunnel, należącego do Korpusu Inżynieryjnego Armii Stanów Zjednoczonych. To placówka w centrum Alaski, pozwalająca zejść 107 metrów w głąb zamarzniętego gruntu. W środku można zobaczyć wystające z lodu kości starożytnych bizonów i mamutów, ale nie na tym zależało badaczom. Pobrali próbki wiecznej zmarzliny sprzed dziesiątek tysięcy lat ze ścian tunelu a następnie poddali je inkubacji w wodzie o temperaturach około 4 i 12 stopni Celsjusza. Może się to wydawać mało, ale dla Arktyki to wrzątek. Nie była to zwykła woda: wykorzystali tzw. ciężką wodę, złożoną z ciężkich atomów izotopu wodoru (deuteru). To pozwoliło dokładnie śledzić, jak mikroby wracały do życia. Wskrzeszenie starożytnych organizmów W pierwszych miesiącach inkubacji kolonie rosły niezwykle powoli – jakby nie mogąc obudzić się ze snu. Dla porównania, w warunkach laboratoryjnych większość bakterii może całkowicie odrodzić się w ciągu kilku godzin. Nie dawało to więc owocnych rezultatów. Wszystko zmieniło się po pół roku. Nastąpiło nagłe przebudzenie, a niektóre kolonie bakterii wytworzyły nawet lepkie struktury, które można było zobaczyć gołym okiem. Zdawały się budzić znacznie szybciej w wyższych temperaturach. Oznacza to, że w rzeczywistych warunkach po fali upałów może minąć kilka miesięcy, nim mikroby spod wiecznej zmarzliny zaczną emitować do powietrza duże ilości gazów cieplarnianych. A my możemy to przegapić. Mimo tego, że badane bakterie prawdopodobnie nie mogłyby zarażać ludzi, zespół naukowców trzymał je w szczelnych komorach. Też jesteśmy zdania, że lepiej dmuchać na zimne. Źródło: JGR Biogeosciences Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Sen pod lupą naukowców. Jelita mają w tej historii zaskakującą rolę
Sen jest jednym z najbardziej zagadkowych procesów biologicznych ciała. Z najnowszych badań naukowców wynika, że za tę formę wypoczynku odpowiada nie tylko mózg, ale też mikroorganizmy rozmnażające się w naszych jelitach.
Zdrowy sen jest kluczową sprawą dla zachowania naszego zdrowia. Naukowcy zalecają 7–8 godzin nieprzerwanego snu. W dzisiejszych czasach dla wielu osób stało się to nieosiągalnym luksusem. Co powoduje, że śpimy? Otóż okazuje się, że odpowiedź może leżeć nie tylko w naszych mózgach, ale także w ich złożonej interakcji z mikroorganizmami pochodzącymi z naszych jelit. Usypiające jelita Badacze z Uniwersytetu Stanowego w Waszyngtonie (USA) skupili się na cząsteczkach zwanych peptydoglikanami (PG). Są to fragmenty ścian komórkowych bakterii, które dostają się do organizmu z jelit. Już w latach 80. odkryto, że te cząsteczki wpływają na chęć snu. Z najnowszych badań opublikowanych na łamach „Frontiers in Neuroscience” wynika, że poziomy „usypiających sygnałów” z PG w mózgu: Są zależne od pory dnia (wzrastają i opadają wraz z cyklem snu i czuwania). Różnią się w zależności od miejsca w mózgu. Gwałtownie zmieniają się w czasie snu. W dużym uproszczeniu oznacza to, że bakterie (mikrobiom) wysyłają wiadomości do mózgu, informując go, kiedy należy położyć się do łóżka. Co ciekawe, takie wnioski wyciągnięto na podstawie analiz próbek pobranych z mózgów… myszy. Mikrobom to kontroler organizmu Wnioski amerykańskich badaczy każą sądzić, że bakterie są aktywnymi współregulatorami jednej z najważniejszych funkcji życiowych, jaką z pewnością jest sen. – To dodało nowy wymiar do tego, co już wiemy – powiedziała Erika English, doktorantka na Uniwersytecie Stanowym w Waszyngtonie, która jest też współautorką artykułu. Taki wniosek poszerza naszą wiedzę na temat jelitowego mikrobiomu. Jest bowiem coraz więcej dowodów na to, że bakterie te odgrywają ważną rolę w procesach poznawczych, apetycie, popędzie seksualnym i innych aktywnościach. Ten pogląd wywraca do góry nogami tradycyjne modele poznawcze, w których mózg stał w centrum. Dwie teorie snu połączone w jedną Do tej pory wśród badaczy snu popularne są dwie koncepcje na jego temat. Jedna z nich zakłada, że ​​sen jest regulowany przez mózg i układy neurologiczne. Druga koncentruje się na „śnie lokalnym” – ma być to wynik akumulacji stanów przypominających sen w małych sieciach komórkowych w całym ciele. Nowa hipoteza łączy te teorie, sugerując, że sen jest wynikiem interakcji między ciałem a zamieszkującymi je mikroorganizmami – dwoma autonomicznymi systemami, które oddziałują i zachodzą na siebie. – Sen to tak naprawdę proces. Zachodzi z różną prędkością na różnych poziomach organizacji komórkowej i tkankowej. Powstaje dzięki rozległej koordynacji – opisuje Erika English. W jej ocenie nadeszła pora, aby zacząć poszerzać naszą wiedzę na temat tego, jak „komunikujemy się z naszymi drobnoustrojami i jak nasze drobnoustroje komunikują się z nami”. Źródło: Frontiers in Neuroscience Nasz autor Szymon Zdziebłowski Dziennikarz naukowy i podróżniczy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. dwa przewodniki turystyczne po Egipcie, a ostatnio – popularnonaukową książkę „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” o największej egipskiej piramidzie. Miłośnik niewielkich, lokalnych muzeów. Uwielbia długie trasy rowerowe, szczególnie te prowadzące wzdłuż rzek. Lubi poznawać nieznane zakamarki Niemiec, zarówno na dwóch kółkach, jak i w czasie górskiego trekkingu.