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.
Powraca choroba, która zabijała miliony. Naukowcy ostrzegają: ta bakteria zmienia się błyskawicznie
Dur brzuszny wraca w nowej postaci, odpornej na większość znanych antybiotyków. Naukowcy apelują o skuteczniejsze działania – przede wszystkim szczepienia. Bez nich ta zapomniana choroba 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 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.
Naukowcy wykryli gigantyczne DNA w ustach. Jest obecne u większości z nas
Olbrzymie elementy DNA, które znajdują się u większości ludzi, wykryli badacze z Japonii i Indonezji. Do tej pory nikt o nich nie wiedział. A odgrywają kluczową rolę – na przykład pomagają „dobrym” bakteriom, które są naturalnym elementem mikrobiomu jamy ustnej.
Najnowsze badanie opublikowane na łamach „Nature Communications” to dowód na to, że nie tylko morskie głębiny i kosmos nadal są dla nas wielkimi zagadkami. Również współczesną medycynę ciągle mogą czekać rewolucyjne odkrycia. To, dotyczące DNA w ustach, jest jednym z nich. Zagadkowy mikrobiom Ludzie funkcjonują nie tylko dzięki złożonym organom, ale też w wyniku działania mikrobiomu. Tworzą go bakterie, wirusy i grzyby, które zamieszkują ludzki organizm i jego powierzchnię. W ostatnich latach naukowcy przyglądają się mikrobiomowi w różnych częściach ludzkiego organizmu. Częściowo zainspirowani niedawnymi odkryciami „obcego” DNA w mikrobiomie gleby, Yuya Kiguchi, współuczestnik projektu badawczego i jego zespół zwrócili uwagę na duży zbiór próbek śliny zebranych przez laboratorium Yutaka Suzuki z Graduate School of Frontier Sciences na Uniwersytecie Tokijskim. Postanowili się mu przyjrzeć. W ustach odkryto gigantyczne DNA Na potrzeby najnowszych badań przeanalizowano skład śliny blisko 500 osób. Okazało się, że w 74% próbek znajdował się nieznany do tej pory materiał genetyczny. Określono go jako inocles. Jak określili to sami naukowcy, są to gigantyczne elementy DNA, które dotychczas umykały wykryciu. Wykrycie inocles nie było łatwe, ponieważ konwencjonalne metody sekwencjonowania fragmentują dane genetyczne, uniemożliwiając rekonstrukcję dużych elementów. Kluczowy przełom nastąpił po zastosowaniu metody o nazwie preNuc, która pozwala na selektywne usuwanie ludzkiego DNA z próbek śliny. Okazało się, że gospodarzem dla inocles jest głównie bakteria Streptococcus salivariu. – Wiemy, że w mikrobiomie jamy ustnej występuje dużo różnych rodzajów bakterii, ale wiele z ich funkcji i sposobów ich powstawania pozostaje nadal nieznanych – mówi Kiguchi. Jak wyjaśnia, inocles to przykład DNA pozachromosomowego – fragmentów DNA, które występują w komórkach, w tym przypadku bakteriach, ale poza ich głównym DNA. Jak to sobie wyobrazić? – To tak, jakbyśmy znaleźli książkę z dodatkowymi przypisami, które dopiero zaczynamy czytać, aby dowiedzieć się, do czego służą – wyjaśnia obrazowo badacz. Te przypisy to właśnie inocles. Standardowe pozachromosomowe elementy DNA, takie jak plazmidy, zawierają zazwyczaj najwyżej kilkadziesiąt tysięcy „liter” kodu genetycznego. Z kolei inocles mają ich średnio 350–395 tysięcy, zatem są gigantami. Rola inocles w ludzkim organizmie Inocles mogą odgrywać ważną rolę w zapewnieniu ludziom zdrowia. Badacze wskazali kilka funkcji „gigantycznego DNA”: zwiększanie zdolności adaptacyjnych bakterii gospodarza: inocles zawierają geny, które pomagają bakteriom, głównie Streptococcus salivarius, przetrwać w trudnym środowisku jamy ustnej; budowanie odporności na stres oksydacyjny i środowiskowy: chronią bakterie przed uszkodzeniami spowodowanymi stresem oksydacyjnym; naprawa uszkodzeń DNA: posiadają geny związane z naprawą DNA. Innym ważnym ustaleniem jest to, że inocles mogą być potencjalnym biomarkerem dla niektórych nowotworów. Analizując ślinę być może będzie można dokonać diagnostyki pod kątem wykrycia raka głowy i szyi (HNC) oraz raka jelita grubego (CRC). W skrócie: pacjenci bez lub z niewielką liczbą inocles mogą cierpieć na te choroby. Źródło: Nature Communications 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.
DNA bakterii sprzed miliona lat wyizolowano ze szczątków mamuta. To dentystyczna zagadka
Czy mamuty też cierpiały z powodu bólu zębów? Naukowcy twierdzą, że to możliwe – w szczątkach mamutów zidentyfikowano jedne z najstarszych na świecie i bliskich współczesnym drobnoustrojów, które mogły wywoływać choroby jamy ustnej – i nie tylko – u tych wielkich ssaków.
Szwedzcy naukowcy odkryli w skamieniałych zębach mamutów DNA bakterii, które odpowiedzialne były za ich choroby. To jedne z najstarszych pozostałości drobnoustrojów, jakie udało się kiedykolwiek odnaleźć. Co udało się dzięki nim ustalić? Mamucia próchnica Badacze z Centrum Paleogenetyki, będącego efektem współpracy Uniwersytetu Sztokholmskiego i Szwedzkiego Muzeum Historii Naturalnej, przeprowadzili bardzo interesujące badanie na pograniczu archeologii i… stomatologii. Przeanalizowali 483 skamieniałości mamutów – niektóre z nich liczyły sobie ponad milion lat. Skupili się głównie na ich zębach, wykorzystując zaawansowane techniki bioinformatyczne. Dzięki temu udało im się wskazać mikroorganizmy współistniejące z wielkimi ssakami i odróżnić je od tych, które zasiedliły szczątki po śmierci. Wcześniej było to niezwykle trudne. – Wyobraź sobie, że trzymasz w ręku liczący milion lat ząb mamuta. A co, gdybym powiedział ci, że wciąż nosi ślady starożytnych mikrobów, które żyły razem z nim? Nasze wyniki przesuwają badania DNA drobnoustrojów o milion lat wstecz, otwierając nowe możliwości eksploracji tego, jak mikroby związane z żywicielami ewoluowały razem z nimi – mówi Banjamin Guinet z Centrum Paleogenetyki, główny autor badania. Niezwykłe znalezisko w zębach mamutów Naukowców udało się wyróżnić sześć osobnych grup drobnoustrojów stale związanych z mamutami. Były to bakterie spokrewnione m.in. z Actinobacillus, Pasteurella, Streptococcus i Erysipelothrix. Wiele z nich mogło bezpośrednio szkodzić mamutom. Inne, współczesne bakterie spokrewnione z Pasteurella odpowiedzialne są np. z śmiertelne epidemie słoni, które są najbliższymi żyjącymi krewnymi mamutów. Ból zębów mógł być więc najmniejszym wymiarem kary. – Daje nam to wgląd w to, jak mikroorganizmy wpływały na adaptację, choroby i wymieranie w ekosystemach plejstoceńskich – przekazuje Tom van der Valk, badacz z Centrum Paleogenetyki. DNA bakterii wrotami do kolejnych badań – Otwiera to nowy rozdział w zrozumieniu biologii wymarłych gatunków. Możemy teraz nie tylko badać genomy samych mamutów, ale także mikroorganizmów, które w nich żyły – cieszy się Love Dalén, profesor genomiki ewolucyjnej. To bezprecedensowy wgląd w mikrobiomy wymarłej megafauny. Już wstępne badania sugerują, że niektóre linie drobnoustrojów towarzyszyły mamutom przez setki tysięcy lat – od ponad miliona lat temu aż do wyginięcia ostatniej, izolowanej populacji mamutów na arktycznej Wyspie Wrangla. Dzięki badaniom naukowców możemy dowiedzieć się więcej nie tylko o losach samych wielkich ssaków, ale całej plejstoceńskiej fauny. Źródło: Centre for Palaeogentics, phys.org, Cell 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.
Alarmujące wyniki badań: walizki są brudniejsze niż publiczne toalety. „To magnesy na zarazki”
Z pozoru zwykły bagaż może okazać się prawdziwym magazynem drobnoustrojów. Wyniki najnowszych analiz ujawniają, jak wiele zanieczyszczeń przenosimy, często nawet nie zdając sobie z tego sprawy.
Spis treści: Jak brudne są nasze bagaże? Wyniki badania zaskakują Najbardziej zanieczyszczone części walizki według naukowców Jak chronić się przed zarazkami na bagażu? Po pandemii coraz więcej osób zwraca uwagę na higienę – częściej myją ręce w podróży i korzystają z płynów do dezynfekcji. Najnowsze badania ujawniają jednak, że największe skupiska bakterii znajdują się tam, gdzie najmniej się ich spodziewamy. Mikrobiolożka Amy-May Pointer pobrała próbki z różnych twardych i miękkich walizek na zatłoczonym dworcu kolejowym przy londyńskim lotnisku. Wyniki jej analizy mogą zaskoczyć. Jak brudne są nasze bagaże? Wyniki badania zaskakują Niedawno firma InsureandGo postanowiła sprawdzić, jak wiele bakterii gromadzi się na naszych walizkach. W tym celu nawiązała współpracę z mikrobiolożką Amy-May Pointer, która przeprowadziła specjalistyczną analizę. Jej celem było zbadanie, jak bardzo brudne są bagaże i które ich elementy są najbardziej narażone na kontakt z zarazkami. Ekspertka pobrała wymazy z kluczowych zewnętrznych części każdej walizki, aby zbadać, ile zanieczyszczeń możemy nieświadomie przenieść na hotelowe łóżka czy do szaf podczas rozpakowywania. Dla porównania Pointer pobrała również próbki z powierzchni publicznych toalet, m.in. z deski sedesowej i przycisku spłuczki. Wyniki były zdumiewające. Okazało się, że bagaże gromadzą niemal 58 razy więcej bakterii niż deska sedesowa w publicznej toalecie. – Walizki, a szczególnie ich kółka i spody, działają jak magnes na zarazki, przewyższając pod tym względem nawet toaletę. Na szczęście stosowanie podstawowych zasad higieny wystarczy, by zapobiec przenoszeniu tych mikrobów na łóżko czy stół – podkreśliła specjalistka w rozmowie z „Travel + Leisure”. Najbardziej zanieczyszczone części walizki według naukowców Mikrobiolożka zidentyfikowała na powierzchni bagaży szereg bakterii. Wśród nich znalazł się gronkowiec – drobnoustrój powszechnie obecny na ludzkiej skórze, który w przypadku kontaktu z raną może przeniknąć do organizmu, wywołując czyraki, liszajec (wysoce zaraźliwe zakażenie skóry), a w przypadku niektórych szczepów, takich jak S. aureus, nawet zatrucia pokarmowe. W próbkach wykryto także bakterie z rodzaju Serratia, zwykle niegroźne, lecz w warunkach szpitalnych mogące powodować zakażenia dróg moczowych lub ran. Z kolei obecność drobnoustrojów z rodzaju Bacillus (bakterii znanych z wywoływania chorób przenoszonych drogą pokarmową) wskazuje, jak łatwo bagaże stają się nośnikiem mikrobów. Największe nagromadzenie bakterii i grzybów stwierdzono na kółkach walizek. To one, stykając się z podłogami dworców, lotnisk czy chodników, przenoszą setki kolonii drobnoustrojów, co – jak podkreśliła Pointer – powinno być wystarczającym powodem, by nigdy nie kłaść walizki na hotelowym łóżku. Drugim najbardziej zanieczyszczonym elementem okazał się z kolei spód bagażu, gdzie również wykryto zarodniki Bacillus. Ekspertka zaznaczyła, że miękkie walizki są jeszcze bardziej problematyczne, ponieważ ich materiał wchłania wilgoć, tworząc idealne środowisko dla rozwoju grzybów. Co więcej, zwróciła także uwagę na uchwyty – to właśnie one, z racji częstego kontaktu z dłońmi, stanowią najbardziej typowe miejsce dla występowania gronkowca. Jak chronić się przed zarazkami na bagażu? Zamiast żyć w strachu, warto wdrożyć kilka prostych zasad higieny. Jak tłumaczyła Amy-May Pointer, kluczowe jest przechowywanie walizki na półce bagażowej, unikanie wciągania jej do kabin toaletowych czy przeciągania przez kałuże. Dodatkowo po każdym kontakcie z bagażem należy umyć ręce, a po powrocie do domu – dokładnie wyczyścić kółka i spód walizki. – Im mniej zanieczyszczeń osadzi się na kółkach, tym mniej problemów będziesz mieć później. Pamiętaj też, że dotykając walizki, przenosisz na dłonie to, co znajduje się na jej powierzchni. Dlatego tak ważne jest mycie rąk po każdym kontakcie z bagażem – dodała mikrobiolożka. Źródła: InsureandGo, Travel + Leisure 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”.
Na stacji kosmicznej pojawili się „obcy”. To kolonie mikrobów nieznanych naszej planecie
W zamkniętym środowisku ISS naukowcy odkryli szczepy mikrobów. Mutują one w sposób, jakiego nie zaobserwowano wcześniej na Ziemi. Część z nich wykazuje oporność na leki, co budzi obawy o bezpieczeństwo przyszłych misji.
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”.
Zacienione kratery na biegunach Księżyca mogą być siedliskiem mikrobów. Jak tam przetrwały?
Zespół naukowców ze Stanów Zjednoczonych i Kanady zbadał prawdopodobieństwo przetrwania i rozwoju drobnoustrojów w obszarach Księżyca zwanych PSR, czyli takich, które nigdy nie są oświetlane bezpośrednio przez Słońce. Tylko skąd na Księżycu miałyby się wziąć mikroby? Zdaniem badaczy, sami je tam dostarczyliśmy.
Spis treści: Układanka życia Miliardy lat cienia Ziemskie życie pozaziemskie Mikrobiologiczny zrzut Dr John Moores jest profesorem nadzwyczajnym w Centrum Badań Nauk o Ziemi i Kosmosie na Uniwersytecie York. To główny autor badania rozważającego, czy w wiecznie zacienionych kraterach usytuowanych na biegunach Księżyca może istnieć mikro-życie. – W 2019 roku brałem udział w badaniu dotyczącym potencjału Księżyca do zachowania skażenia mikrobiologicznego na statkach kosmicznych, prowadzonym przez badacza z Uniwersytetu Florydy, dr Andrew Schuergera – powiedział w rozmowie z The Universe Today dr Moores. Wyjaśnia, że wówczas nie brano pod uwagę PSR-ów, czyli Permanent Shadow Regions. Tym mianem określa się obszary na Księżycu, które nigdy nie są bezpośrednio oświetlane przez Słońce. Dzieje się tak dlatego, że Księżyc ma niewielkie nachylenie osi obrotu względem płaszczyzny ekliptyki. PSRy znajdują się na księżycowych biegunach. Układanka życia – Postanowiliśmy ponownie przyjrzeć się tym regionom. Zdaliśmy sobie sprawę, że mamy wszystkie elementy układanki, których potrzebowaliśmy, aby zrozumieć ich zdolność do zachowania ziemskiego zanieczyszczenia mikrobiologicznego – powiedział dr Moores. Na potrzeby badania naukowcy wykonali serię modeli pozwalających ustalić, czy zmniejszona ilość promieniowania ultrafioletowego (UV) i podwyższone temperatury w PSR mogą umożliwić przetrwanie mikroorganizmów w dwóch kraterach PSR: Shackleton i Faustini. Naukowcy wybrali właśnie te dwa kratery na podstawie wcześniejszych badań obejmujących modelowanie światła wpadającego do kraterów. Co ważne, oba kratery są również celami lądowania dla nadchodzących misji Artemis. Miliardy lat cienia Shackleton i Faustini nie zaznały światła słonecznego przez miliardy lat. Ponieważ Księżyc nie ma atmosfery i jest wystawiony na działanie próżni kosmicznej, kratery Shackleton i Faustini są jak bardzo zimne kieszenie, które według naukowców mogą przechowywać mikroby przez długi czas. – W przestrzeni kosmicznej mikroby są zazwyczaj zabijane przez wysoką temperaturę i promieniowanie ultrafioletowe. Jednak PSR są bardzo zimne i bardzo ciemne. W efekcie są jednym z najbardziej ochronnych środowisk w Układzie Słonecznym dla tych rodzajów drobnoustrojów, które są zwykle obecne na statkach kosmicznych. Żeby było jasne – mikroby te nie mogą tu metabolizować, replikować się ani rosnąć. Jednak prawdopodobnie pozostaną żywotne przez dziesięciolecia, dopóki ich zarodniki nie zostaną zabite przez działanie próżni. Cząsteczki organiczne, które tworzą ich komórki, prawdopodobnie przetrwałyby znacznie dłużej – twierdzi naukowiec. Tylko po co badać te rejony oraz ich ewentualne zanieczyszczenie mikrobiologiczne, skoro wiemy, że te drobnoustroje nie rozwiną się? Głównie ze względu na lód wodny zalegający w kraterach. Lód, które przyszli astronauci mogliby wykorzystać jako źródło wody, paliwa i tlenu. Ziemskie życie pozaziemskie Poza tym tego typu drobnoustroje przywiezione na Księżyc przez ludzi mogą prowadzić do błędów w kwestii znalezienia życia poza Ziemią. – Ludzie są z natury brudnymi stworzeniami, które przenoszą niezliczoną ilość mikrobów mogących nawet podróżować z nimi na Księżyc. W związku z tym wszelkie mikroby, które mogłyby istnieć w PSR, mogłyby wejść w kontakt z ludzkimi mikrobami, prawdopodobnie je zabijając – twierdzi dr Moores. Aby temu przeciwdziałać, biuro ochrony planetarnej NASA ma za zadanie nadzorować, czy wylatujące statki kosmiczne są sterylizowane i oczyszczane z drobnoustrojów przed startem. Oraz upewnić się, że powracające statki kosmiczne nie przenoszą niepożądanych drobnoustrojów spoza Ziemi. Statki i zrobotyzowane części dość łatwo jest oczyścić. Gorzej ze skafandrami kosmicznymi. Te będą zawierały znacznie więcej zanieczyszczeń, z których część zostanie pozostawiona na Księżycu w trakcie eksploracji kraterów. A przecież lód wodny zalegający w tych miejscach jest bardzo cenny z naukowego punktu widzenia. – Konieczne jest pobranie próbek lodu wodnego z PSR, co pozwoli lepiej zrozumieć jego pochodzenie i sposób, w jaki się tu znalazł. Część tej analizy mogłaby obejmować badanie cząsteczek organicznych obecnych w lodzie, o których wiadomo, że występują w innych miejscach, na przykład w kometach. Analiza ta będzie łatwiejsza, jeśli zminimalizowane zostanie zanieczyszczenie ze źródeł naziemnych – wyjaśnia ekspert. Mikrobiologiczny zrzut Jeśli w księżycowych PSR znajdują się mikroby, pojawia się pytanie, w jaki sposób tam dotarły. Biorąc pod uwagę mocno pokrytą kraterami powierzchnię Księżyca, mogły one przybyć z ciała uderzającego z innego miejsca w Układzie Słonecznym lub spoza niego. Jednak zdaniem cytowanego badacza, równie dobrze mogliśmy je tam umieścić sami. Ludzie wysłali wiele statków kosmicznych, które uderzyły w powierzchnię Księżyca. Ale te statki kosmiczne rozbiły się w pobliżu równika Księżyca, daleko od biegunów. Za to w 2009 roku należąca do NASA misja LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) celowo rozbiła swój górny stopień Centaur w kraterze Cabeus w celu zmierzenia ilości wody wytworzonej z pióropusza wyrzutu. To obszar PSR znajdujący się około 100 kilometrów od południowego bieguna Księżyca. – Kilka statków kosmicznych uderzyło w PSR lub w ich pobliżu. Chociaż wszystkie one zrobiły to z dużą prędkością, wcześniejsze badania innych osób sugerowały, że niewielka liczba zarodników może przetrwać symulowane uderzenia w materiały podobne do regolitu. Jeśli jakieś mikroby przetrwały te uderzenia, zostałyby szeroko rozproszone – przekonuje naukowiec. Może się okazać, że pierwszym kosmicznym życiem, jakie odnajdziemy, będzie to, które rozprzestrzeniliśmy sami. Źródło: ScienceAlert 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”.
Conan bakteria nie przejmuje się promieniowaniem. Ten mikrob może pomóc w rozwoju medycyny
Deinococcus radiodurans to bakteria, która wytrzymuje dawki promieniowania 28 tys. razy większe od tych śmiertelnych dla człowieka. Badania nad mikrobem mają pomóc m.in. astronautom.
Spis treści: Czym są ekstremofile? Sekret wytrzymałości bakterii Badania nad MDP „Conan the Bacterium” – taki przydomek nosi mikrob Deinococcus radiodurans. To niezwykły mikroorganizm znany z wyjątkowej odporności na ekstremalne warunki środowiskowe. Bez większej szkody może przetrwać ekspozycję na toksyczne chemikalia, promieniowanie UV i ekstremalne temperatury. Ale to nie wszystko. Conan-bakteria może przyjąć nawet do 140 tys. Gy (grejów) promieniowania jonizującego, podczas gdy dawka 10 Gy jest śmiertelna dla ludzi. I tę właściwość chce teraz wykorzystać medycyna. Czym są ekstremofile? D. radiourans to ekstremofil. Tak nazywamy mikroorganizmy zdolne przetrwać w najbardziej niesprzyjającym życiu środowisku, jakie tylko możemy sobie wyobrazić. Można je znaleźć w wiecznej zmarzlinie, w głębokich rowach oceanicznych, przy podwodnych, gorących kominach geotermalnych, w kwasowym środowisku obszarów wulkanicznych. I wszędzie tam gdzie my, ludzie, bardzo nie chcielibyśmy mieszkać. Jest też gatunek bakterii, który żyje, rośnie i rozwija się np. w wodzie chłodzącej reaktory jądrowe. Mowa właśnie o Deinococcus radiodurans. Czyli bakterii odkrytej w 1956 roku przez amerykańskiego mikrobiologa Arthura Andersona i jego współpracowników z Narodowej Administracji ds. Żywności i Leków (FDA) w USA. Bakterię wyizolowano podczas eksperymentów mających na celu sterylizację żywności promieniowaniem gamma. Naukowcy próbowali ustalić dawkę promieniowania potrzebną do zabicia wszystkich mikroorganizmów w puszkowanej żywności. Ku ich zaskoczeniu, niektóre puszki zawierały bakterie, które przetrwały bardzo wysokie dawki promieniowania. Jednym z tych organizmów był właśnie Deinococcus radiodurans. Nazwa „deinococcus” pochodzi z greckiego i oznacza „straszliwa jagoda”. Natomiast „radiodurans” oznacza „odporny na promieniowanie”. Badania sugerują m.in., że taka bakteria mogłaby przeżyć nawet pod powierzchnią Marsa. Nazywany Conanem mikrob posiada zdolność do szybkiej i efektywnej naprawy uszkodzeń DNA. Po rozpadzie genomu w wyniku promieniowania, Deinococcus radiodurans potrafi go odbudować dzięki unikatowym mechanizmom. Jego genom zawiera wiele kopii DNA w każdej komórce, co wspiera mechanizmy naprawy i redundancję informacji genetycznej. Sekret wytrzymałości bakterii Nic dziwnego, że tak mocarny, choć niewielki przejaw życia, budzi zainteresowanie naukowców. Niedawno nowe analizy przeprowadzili uczeni z Northwestern University i Uniformed Services University (USU) w USA. Ich odkrycia podważają wcześniejsze założenia dotyczące tego, w jaki sposób ten ekstremofil radzi sobie z dawkami zabójczego promieniowania. Zacznijmy od tego, że promieniowanie jonizujące powoduje uszkodzenia i rozpad związków chemicznych tworzących nasze komórki. Większość żywych istot posiada skuteczne mechanizmy naprawcze, które uruchamiają się, aby cofnąć uszkodzenia w najbardziej krytycznych systemach, takich jak materiał genetyczny. Jednak napromieniowane komórki szybko wypełniają się toksyczną formą cząsteczki tlenu powstającą w procesach metabolicznych. Bez natychmiastowej interwencji te tzw. rodniki ponadtlenkowe szybko poradzą sobie z wszelkimi mechanizmami naprawczymi i doprowadzą do narastania uszkodzeń. Ale D. radiodurans wykształcił biologiczną polisę ubezpieczeniową od takich uszkodzeń tlenowych w postaci mieszanki przeciwutleniaczy. Niektóre z nich są oparte na manganie, który w połączeniu z różnymi innymi związkami – takimi jak fosforany – usuwa toksyczne wolne rodniki z niezwykłą skutecznością. Badania nad MDP Badania nad D. radiourans doprowadziły do powstania syntetycznego przeciwutleniacza o nazwie MDP. Zespół kierowany przez chemika Briana Hoffmana i patologa Michaela Daly’ego postanowił zmierzyć aktywność składników tej substancji. Badania wykazały, że najsilniej działa połącznie manganu, fosforanu i peptydu DP1, czyli krótkiego łańcucha białkowego. – Od dawna wiemy, że jony manganu i fosforan razem tworzą silny przeciwutleniacz. Zrozumienie „magicznej” mocy zapewnianej przez dodanie trzeciego składnika jest przełomem – mówi Hoffman. Peptyd DP1 to specjalnie zaprojektowana cząsteczka złożona z 10 aminokwasów. Dzięki tym badaniom mogą powstać nowe, jeszcze skuteczniejsze przeciwutleniacze. Do czego się przydadzą? Na Ziemi m.in. jako konserwanty żywności oraz substancje zwiększające trwałość szczepionek. Astronautom mogą pomóc ochronić się przed promieniowaniem kosmicznym podczas długich wypraw np. na Marsa. A wszystko to dzięki specyficznym mikroorganizmom. Źródło: ScienceAlert 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”.
Życie na Ziemi ustanowiło nowy rekord. Mikroby znaleziono wewnątrz skał mających aż 2 miliardy lat
Proste jednokomórkowe organizmy znaleziono w skałach wulkanicznych, których wiek szacowany jest na 2 mld lat. Są to najstarsze żywe mikroby, jakie kiedykolwiek odkryto na Ziemi. Dzięki temu możemy dowiedzieć się więcej o ewolucji ziemskich mikroorganizmów. A także lepiej przygotować się do szukania życia w próbkach skał z Marsa.
Nowy rekord: mikroorganizmy w skałach sprzed 2 mld lat Gdzie znaleziono najstarsze mikroby na Ziemi? Nowa technika badania próbek Co wiemy o bakteriach sprzed 2 mld lat? Jak długo mogą przetrwać ziemskie mikroorganizmy? Jedenaście lata temu naukowcy odkryli żywe bakterie w skałach oceanicznych mających 100 mln lat. Skały znajdowały się 2,5 km pod dnem i – jak się okazało – stanowiły dom również dla wirusów oraz grzybów. Doniesienie wzbudziło sensację. Potwierdzały, że najprostsze formy ziemskiego życia są niezwykle odporne. Znalezione wówczas bakterie okazały się długowieczne – rozmnażały się tylko raz na 10 tys. lat. Było też ich stosunkowo mało. Gdyby skały, które stanowiły ich środowisko, dało się nabierać łyżeczką, w jednej znajdowałoby się zaledwie ok. tysiąc bakterii. W łyżeczce gleby z powierzchni ziemi żyją miliardy i biliardy mikrobów. Nowy rekord: mikroorganizmy w skałach sprzed 2 mld lat Tamto odkrycie naukowców z Integrated Ocean Drilling Program na nowo rozbudziło dyskusje nad definicją życia. Czy jednokomórkowy organizm, który ożywia się raz na dziesięć mileniów, można uznać za żywy? A także dało nadzieję na znalezienie odpornych, prostych jednokomórkowców na Marsie. Te nadzieje właśnie się wzmocniły. Na początku października w czasopiśmie „Microbial Ecology” ukazała się przełomowa praca międzynarodowego zespołu naukowców. Grupa badaczy kierowana przez Yuheya Suzuki z Uniwersytetu Tokijskiego donosi w niej o znalezieniu żywych mikroorganizmów w skałach mających aż 2 miliardy lat. Są to najstarsze znane mikroby, jakie kiedykolwiek odkryto. Gdzie znaleziono najstarsze mikroby na Ziemi? Naukowcy znaleźli rekordowe mikroorganizmy w Republice Południowej Afryki. Badali 30-centymetrowe rdzenie skalne, które pochodziły z formacji skalnej nazywanej Bushveld Igneous Complex (BIC). To największa warstwowa magmowa intruzja w skorupie ziemskiej. Ma 66 tys. km kw – czyli jest wielkości niedużego państwa. Leży na północ od Johannesburga. Co istotne, ta kolosalna pozostałość po magmie sprzed eonów przez setki milionów lat nie uległa żadnym przemianom. Dlatego właśnie tak interesuje geologów. Cokolwiek w niej żyje, znajduje się w niezwykle stabilnym środowisku, swoistej kapsule czasu. Jej otworzenie daje wgląd w przeszłość i w życie na Ziemi takie, jakim było 2 mld lat temu. Nowa technika badania próbek Odkrycie nie byłoby jednak możliwe bez opracowania nowej metody badawczej. Pozwoliła ona uniknąć pomylenia dawnych mikroorganizmów ze współczesnymi, które znalazły się w próbce na skutek jej przypadkowego zanieczyszczenia. Naukowcy wpierw cięli pozyskane skały na niewielkie plasterki. Następnie zastosowali trzy połączone techniki – spektroskopię w podczerwieni, mikroskopię elektronową i mikroskopię fluorescencyjną. Porównali starożytny materiał genetyczny z DNA współczesnych mikrobów, które mogły zanieczyścić próbki, i wykluczyli ich pomylenie. Potwierdzili także, że znalezione jednokomórkowce były faktycznie nienaruszone i żywe. Co wiemy o bakteriach sprzed 2 mld lat? Jednokomórkowe mikroorganizmy zostały znalezione w skupiskach ukrytych w skalnych pęknięciach, które otaczała glina. Glina ściśle oddzielała je od sąsiadujących skał, tworząc mikroskopijne, ściśle izolowane środowiska. To właśnie w nich mikroby przetrwały tak niezwykle długi czas. Naukowcy przypuszczają, że te prymitywne jednokomórkowce dostały się do skał wraz z wodą niedługo po ich uformowaniu. Później szczeliny skalne zostały szczelnie zatkane gliną, która mogła również dostarczyć niezbędnych składników odżywczych. Naukowcy zamierzają teraz szczegółowo analizować znalezione DNA dawnych mikrobów. Są także przekonani, że ich odkrycie rzuca nowe światło na poszukiwanie życia na Marsie. Łazik Perseverance bada obecnie skały marsjańskie podobne do formacji BIC. Próbki, które zbiera łazik i które mają ostatecznie trafić na Ziemię, również mają kilka miliardów lat. Prawdopodobieństwo, że mogą się w nich znajdować ciągle żywe marsjański mikroby, właśnie znacząco wzrosło. Źródło: BBC, New Scientist, University of Tokyo, Microbial Ecology. Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Co żyje na naszych szczoteczkach do zębów? Naukowcy znaleźli na nich aż 600 różnych wirusów
Sekwencjonowanie DNA wirusów żyjących w naszych łazienkach przyniosło zaskakujące wyniki. Na szczoteczkach do zębów oraz główkach pryszniców naukowcy znaleźli aż kilkaset różnych wirusów. Niektóre z nich odkryto po raz pierwszy. Na szczęście te wirusy to bakteriofagi, czyli naturalni wrogowie bakterii.
Co żyje na naszych szczoteczkach? Każda szczoteczka jest oddzielną wyspą Mikrobiologiczne skarby z łazienek? Duża wilgotność i wysoka temperatura – życie na Ziemi uwielbia takie warunki. Dlatego to właśnie tropikalne lasy deszczowe są skarbnicami bioróżnorodności. Jednak środowiska pełne zróżnicowanych mikroorganizmów znajdują się również o wiele bliżej nas. By odkryć najbogatsze z nim, wystarczy pójść do łazienki. Do takich wniosków doszli mikrobiolodzy z Northwestern University. Grupa naukowców z tego ośrodka skupiła się na dwóch przedmiotach, które znajdują się w każdym mieszkaniu: szczoteczkach do zębów i główkach prysznicowych. Jak się okazało, jedne i drugie są domem dla niezwykle zróżnicowanego zestawu wirusów. Większość z nich naukowcy zobaczyli po raz pierwszy. To brzmi groźnie, jednak nie ma powodu do niepokoju. Z badań opublikowanych na łamach czasopisma „Frontiers of Microbiomes” wynika, że nasze łazienki upodobały sobie bakteriofagi. Tak nazywa się wirusy, które atakują bakterie. Od dawna interesują one badaczy, ponieważ mogą być naszymi sprzymierzeńcami w zwalczaniu najgroźniejszych, antybiotykoopornych szczepów bakterii. Co żyje na naszych szczoteczkach? Badania przeprowadziła Erica Hartmann wraz z zespołem. We wcześniejszych badaniach – sprzed trzech lat – naukowcy ci zajmowali się identyfikacją bakterii rozwijających się na szczoteczkach do zębów i prysznicach. Teraz przeprowadzili nowe analizy. Ich celem było ustalenie, czy nasze łazienki upodobały sobie również wirusy. W badaniach wykorzystano 36 szczoteczek do zębów oraz 92 główki od prysznica pochodzące z amerykańskich domów. W próbkach naukowcy wpierw szukali, a następnie analizowali znajdowany materiał genetyczny. Do pozwoliło im zidentyfikować aż 600 różnych wirusów. Co ciekawe, część z nich była dotychczas nieznana nauce. – Liczba wirusów, które znaleźliśmy, jest naprawdę ogromna – opowiada Erica Hartmann. – Znaleźliśmy sporo wirusów, o których wiemy bardzo mało, i wiele takich, które widzieliśmy po raz pierwszy. To zdumiewające, ile wokół nas jest nienaruszonej bioróżnorodności – dodała badaczka. Każda szczoteczka jest oddzielną wyspą Kolejną rzeczą, która zaskoczyła badaczy, była odmienność poszczególnych próbek. Na każdej szczoteczce i główce od prysznica rozwijał się szczególny, unikatowy zestaw wirusów. – Każda główka od prysznica i każda szczoteczka jest jak oddzielna mała wyspa – plastycznie opisuje Hartmann. Wśród znalezionych wirusów wyróżniała się jedna grupa – bakteriofagi atakujące bakterie z rodzaju prątków (Mycobacterium). Prątki to tlenowe bakterie mające charakterystyczny kształt pałeczek. Są dobrze znane lekarzom – do tej grupy drobnoustrojów należą bakterie wywołujące gruźlicę, trąd i groźne infekcje płuc. Erica Hartmann ma nadzieję, że w przyszłości naukowcy nauczą się wykorzystywać bakteriofagi do zwalczania prątków. Mikrobiologiczne skarby z łazienek? To nie koniec możliwych zastosowań nowo odkrytych wirusów. – Można wyobrazić sobie używanie ich do oczyszczania naszych instalacji wodno-kanalizacyjnych z patogenów – mówi naukowczyni. – Chcemy przyjrzeć się wszystkim funkcjom, jakie mogą pełnić te wirusy i dowiedzieć się, jak możemy je wykorzystać – dodaje. A co powinni zrobić użytkownicy łazienek spoza świata naukowego? Informacja, że na każdej szczoteczce do zębów rozwija się cały ekosystem mikroorganizmów, nie jest zbyt komfortowa. Hartmann zaleca regularną wymianę szczoteczek, jednak przestrzega przed używaniem szczoteczek antybakteryjnych. Nie zachęca również do czyszczenia pryszniców silnymi środkami czyszczącymi. Poleca za to zwykłą wodę z mydłem oraz ocet do usuwania osadu. – Mikroby są wszędzie, a zdecydowana większość z nich nie wywołuje chorób – wyjaśnia badaczka. – Im bardziej atakujesz je środkami dezynfekującymi, tym większe jest prawdopodobieństwo, że staną się na nie odporne i że będzie znacznie trudniej się ich pozbyć. Powinniśmy wszyscy pogodzić się z ich istnieniem. Źródła: Phys.org, Frontiers of Microbiomes, New Scientist. Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Doczekaliśmy się przełomu. Ta bakteria produkuje biodegradowalny plastik. Jak to możliwe?
Naukowcy wyhodowali bakterie zdolne do produkcji polimerów z aromatycznymi łańcuchami bocznymi. To otwiera drzwi do tworzenia biodegradowalnego plastiku o zwiększonej sztywności i stabilności termicznej. To dobra wiadomość dla naszej planety.
W tym artykule: Biodegradowalny plastik uratuje świat? Nowa generacja tworzyw sztucznych Dużo mówi się o szkodliwym wpływie plastiku na środowisko. Problem jest złożony, a na czym dokładnie polega? Przede wszystkim produkcja tworzyw sztucznych opiera się na surowcach ropopochodnych, co wiąże się z emisją dużej ilości gazów cieplarnianych. Procesy te prowadzą do zmian klimatu i zanieczyszczenia powietrza. Ponadto odpady plastikowe rozkładają się bardzo powoli. To powoduje gromadzenie się ogromnych ilości odpadów na lądzie i w oceanach, gdzie stanowią zagrożenie dla życia morskiego i całego ekosystemu. Plastik otacza nas nie tylko w sytuacjach codziennych, ale również wtedy, kiedy byśmy sobie tego nie życzyli. Szkodliwe mikodrobiny są już obecne w wodzie pitnej, a nawet naszych płucach. Jak temu zapobiec? Odpowiedzią na negatywny wpływ tworzyw sztucznych na środowisko i życie ludzkie mają być biodegradowalne plastiki. To takie tworzywa, które mogą się rozkładać w naturalnych warunkach. Najnowsze odkrycie bioinżynierów, opisane na łamach czasopisma naukowego „Trends in Biotechnology”, przybliża nas do tej wizji. Biodegradowalny plastik uratuje świat? Naukowcy z Korei dokonali przełomowego odkrycia. Udało im się zmodyfikować bakterie E. coli tak, aby produkowały polimery zawierające struktury pierścieniowe. Dzięki nim tworzywa sztuczne są bardziej sztywne i stabilne termicznie. To z kolei zwiększa ich potencjalne zastosowania w różnych branżach. Wyzwanie badawcze polegało na tym, że te pierścieniowe cząsteczki są zazwyczaj toksyczne dla mikroorganizmów. Naukowcy musieli więc stworzyć nową ścieżkę metaboliczną, która pozwalała bakteriom zarówno na produkcję, jak i tolerowanie tych związków. Postępu w produkcji tworzyw sztucznych był możliwy dzięki zastosowaniu mikroorganizmów do wytwarzania polimerów o strukturach aromatycznych. Są one kluczowe dla wielu przemysłowych materiałów, takich jak PET i polistyren. Wcześniejsze badania umożliwiły mikroorganizmom tworzenie polimerów z naprzemiennymi monomerami aromatycznymi i alifatycznymi. Jednak po raz pierwszy udało się uzyskać polimery składające się wyłącznie z monomerów o aromatycznych łańcuchach bocznych. Aby tego dokonać, naukowcy najpierw zrekombinowali enzymy pochodzące z innych mikroorganizmów, tworząc nową ścieżkę metaboliczną, która pozwoliła bakteriom na produkcję aromatycznego monomeru, fenylomleczanu. Następnie, przy pomocy symulacji komputerowych, zaprojektowali specjalny enzym polimerazy, zdolny do efektywnego łączenia tych monomerów w stabilny polimer. – Myślę, że bioprodukcja będzie kluczem do sukcesu w łagodzeniu zmian klimatycznych i globalnego kryzysu plastiku – mówi starszy autor Sang Yup Lee, inżynier chemik i biomolekularny w Korea Advanced Institute of Science and Technology. „Musimy współpracować na arenie międzynarodowej, aby promować produkcję opartą na biotechnologii, abyśmy mogli zapewnić lepsze środowisko dla naszej przyszłości. Mikroplastik zamiast plemników? Naukowcy wykryli go nawet w jądrach ludzi i psów Naukowcy wykryli znaczne ilości wielu rodzajów mikroplastiku w jądrach zarówno ludzi, jak i psów. Może to stanowić jedną z przyczyn spadku płodności. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/mikroplastik-zamiast-plemnikow-naukowcy-wykryli-go-nawet-w-jadrach-ludzi-i-psow-fot-charnsitr-shutterstock-2d02e53.jpg" width="938" height="626" alt="Mikroplastik zamiast plemników? Naukowcy wykryli go nawet w jądrach ludzi i psów / fot. charnsitr/Shutterstock" title="Mikroplastik zamiast plemników? Naukowcy wykryli go nawet w jądrach ludzi i psów / fot. charnsitr/Shutterstock" /> Nowa generacja tworzyw sztucznych Otrzymany polimer jest biodegradowalny. Co więcej, ze względu na swoje wyjątkowe właściwości fizyczne, mógłby znaleźć zastosowanie w biomedycynie. Aby jednak w pełni ocenić jego potencjał, konieczne są dalsze badania. Kolejnym etapem prac badawczych ma być również opracowanie dodatkowych rodzajów aromatycznych monomerów i polimerów o zróżnicowanych właściwościach chemicznych i fizycznych. Dzięki wyższej masie cząsteczkowej mają one być odpowiednie do zastosowań przemysłowych, gdzie wymagana jest większa wytrzymałość i stabilność. Równocześnie naukowcy pracują nad dalszą optymalizacją opracowanej metody produkcji, aby umożliwić jej stosowanie na większą skalę. Nie wiadomo jednak, kiedy biodegradowalne tworzywa sztuczne miałyby zastąpić wszechobecny plastik. Można się jednak spodziewać, że zmiana nie obejmie w tym samym czasie wszystkich państw. Źródła: Trends in Biotechnology, EurekAlert. Nasz ekspert Mateusz Łysiak Dziennikarz zakręcony na punkcie podróżowania. Pierwsze kroki w mediach stawiał w redakcjach internetowej i papierowej magazynu „Podróże”. Redagował i wydawał m.in. w gazeta.pl i dziendobrytvn.pl. O odległych miejscach (czasem i tych bliższych) lubi pisać nie tylko w kontekście turystycznym, ale też przyrodniczym i społecznym. Marzy o tym, żeby zobaczyć zorzę polarną oraz Machu Picchu. Co poza szlakiem? Kuchnia włoska, reportaże i pływanie.
Co zamieszkuje twoją mikrofalówkę? Obecność tych mikroorganizmów może zaskakiwać
Po raz pierwszy naukowcy zbadali, jakie bakterie żyją wewnątrz mikrofalówek. Okazuje się, że w warunkach panujących w tych urządzeniach dobrze rozwijają się całe grupy mikroorganizmów znanych z innych powierzchni kuchennych.
W tym artykule: Bakterie wokół nas Gdzie jeszcze mogą żyć bakterie? Co żyje w mikrofalówkach Myj kuchenkę! Nie od dziś wiadomo, jak wszędobylskie i odporne na trudne warunki są bakterie. Te jednokomórkowe mikroorganizmy, obecne na Ziemi od kilku miliardów lat, potrafią szybko zaadoptować się do każdego nowego środowiska. Szczególnie widać to w ostatnich stuleciach rewolucji przemysłowej i technologicznej. Jej efektem – często ubocznym – jest powstawanie takich habitatów jak rozległe plamy ropy naftowej wyciekającej z podwodnych odwiertów, zbiorniki napromieniowanej wody używanej do chłodzenia reaktorów jądrowych, składowiska odpadów przemysłu jądrowego czy góry plastiku unoszące się na powierzchni oceanów. Na pozór wszystkie te miejsca nie powinny w ogóle nadawać się do życia. A jednak. Prędzej czy później naukowcy znajdują bakterie, które umieją przetrwać nawet na składowiskach odpadów nuklearnych. Mikroorganizmy występują również na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (i to poza szalkami Petriego). Można więc zaryzykować stwierdzenie – czegokolwiek nie zbudujemy, prędzej czy później pojawi się tam jakiś gatunek bakterii poszukujący ekologicznej niszy. Bakterie wokół nas Oczywiście dotyczy to nie tylko ekstremalnych habitatów związanych z przemysłem wydobywczym czy energetyką. Od czasu do czasu naukowcy wybierają się na poszukiwania mikroorganizmów w naszym najbliższym otoczeniu. I nigdy się nie rozczarowują. Sztuczne czy nie, nie ma miejsca, w którym nie znalazłaby się jakaś bakteria. Oczywiście, czym częściej takie miejsce jest odwiedzane przez ludzi, tym lepiej dla mikroorganizmów. Ludzki pot i naskórek są dla wielu bakterii smakowitym posiłkiem. Nic dziwnego, że znajdowano je w dużych ilościach np. na przyciskach wind szpitalnych. Albo w wagonach metra. O smartfonach, gąbkach do mycia naczyń czy ogólnie blatach kuchennych nie wspominając. Co ciekawe, pewne miejsca są na tyle szczególne, jeśli chodzi o panujące w nich warunki, że żyjące tam bakterie podlegają silnej presji ewolucyjnej. Ekspresy do kawy i zmywarki mają własne mikroekosystemy z bakteriami specjalnie przystosowanymi do życia w ich wnętrzach. Gdzie jeszcze mogą żyć bakterie? Dziwne, że nikt wcześniej nie wpadł na to, by bliżej przyjrzeć się kuchenkom mikrofalowym. Zrobiła to dopiero czwórka hiszpańskich naukowców, która opublikowała wyniki swoich badań w czasopiśmie „Frontiers in Microbiology”. Zauważają oni, że co prawda promieniowanie mikrofalowe jest od dawna stosowane do likwidacji pewnych rodzajów mikroorganizmów rozwijających się w żywności (takich jak choćby E. coli), nikt do tej pory nie sprawdził, czy zwykłe domowe mikrofalówki nie stały się przypadkiem niszą dla wyspecjalizowanych bakterii. Takich, które byłyby zdolne poradzić sobie z mikrofalami, brakiem wilgoci i częstymi zmianami temperatur. Wnioski, do jakich doszli badacze, są łatwe do przewidzenia – nasze mikrofalówki są domem zróżnicowanej i bogatej grupy bakterii. Znaleziono bakterie, które „rozpuszczają” pewne rodzaje raka. Wszyscy mamy je w ustach Pewien rodzaj bakterii sprzyja pokonaniu nowotworów głowy i szyi. Ludzie, którzy na nie chorują, mają większe szanse wyzdrowienia, jeśli w ich guzach znajdują się mikroby z rodzaju Fusobac... Co żyje w mikrofalówkach Naukowcy zbadali mikrobiom z 30 kuchenek mikrofalowych. Pierwsze 10 pochodziło z jednoosobowych gospodarstw domowych, drugie 10 z publicznych kuchni w biurach, ośrodkach badawczych czy kafeteriach, a trzecie 10 z laboratoriów mikrobiologicznych i biologii molekularnej. Co się okazało? W sumie naukowcy znaleźli 747 rodzajów bakterii należących do 25 typów. Najczęściej spotykane typy były to pospolite Firmicutes, Actinobacteria i Proteobacteria. W domach i firmach często występowały te same bakterie. Nie różniły się specjalnie o mikrobów znajdowanych na rękach ludzi czy na kuchennych blatach. Były wśród nich bakterie niebezpieczne dla zdrowia (jak te z rodzaju Klebsiella). Jednak naukowcy podkreślają, że nie można powiedzieć, iż zestaw mikroorganizmów żyjących wewnątrz mikrofalówek był groźniejszych od tych spotykanych na innych powierzchniach kuchennych. Myj kuchenkę! Natomiast bakterie znalezione w laboratoriach różniły się od pozostałych. Bardziej przypominały mikroorganizmy żyjące w innych suchych i gorących miejscach, takich jak panele słoneczne. Okazały się również bardziej zróżnicowane. Wniosek z badań jest łatwy do przewidzenia. – Zarówno ogółowi społeczeństwa, jak i personelowi laboratorium zalecamy regularną dezynfekcję kuchenek mikrofalowych rozcieńczonym roztworem wybielacza lub środkami dezynfekującymi w spraju – mówi Daniel Torrent, jeden z autorów pracy. Ważne jest również, by po każdym użyciu usuwać z kuchenek wszystkie zabrudzenia. Źródła: Phys.org, Frontiers in Microbiology, New Scientist. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Znaleziono bakterie, które „rozpuszczają” pewne rodzaje raka. Wszyscy mamy je w ustach
Pewien rodzaj bakterii sprzyja pokonaniu nowotworów głowy i szyi. Ludzie, którzy na nie chorują, mają większe szanse wyzdrowienia, jeśli w ich guzach znajdują się mikroby z rodzaju Fusobacterium. Bakterie te „rozpuszczają” raka.
W tym artykule: Szósta najgroźniejsza grupa nowotworów Bakterie, które rozpuszczają raka Złożona relacja bakterii i raka Bakterie z rodzaju Fusobacterium to beztlenowe, gram-ujemne drobnoustroje występujące u ludzi m.in. w jamie ustnej. Długo uznawane były za naturalny składnik flory ludzkiego gardła. Jednak już od pewnego czasu traktowane są wyłącznie jako patogen. Czyli czynnik chorobotwórczy, którego obecność może skutkować dla nas mniej lub bardziej poważnymi schorzeniami. Jakimi? Najczęściej występujący u ludzi szczep – F. nucleatum – może wywołać choroby przyzębia. Z kolei F. necrophorum powodują zakażenia górnych dróg oddechowych, które mogą przerodzić się w zespół Lemierre’a, groźną chorobę zakaźną. W poprzedniej dekadzie naukowcy natrafili na trop łączący Fusobacterium z rakiem jelita grubego. Dziś wiadomo już, że ten rodzaj bakterii sprzyja nowotworowi tego narządu. Z powyższego mogłoby wynikać, że Fusobacterium to nasz bezwzględny wróg. A jednak związek tych bakterii z naszym stanem zdrowia okazuje się znacznie bardziej złożony. Naukowcy odkryli właśnie coś zaskakującego. Otóż istnieją rodzaje nowotworów, które Fusobacterium wydaje się aktywnie zwalczać. Szósta najgroźniejsza grupa nowotworów Do takich wniosków doszli badacze z fundacji NHS Guy's and St Thomas' oraz King’s College London. Jak podaje „Guardian”, międzynarodowy zespół kierowany przez Miguela Reisa Ferreirę był „brutalnie zaskoczony”, kiedy okazało się, że Fusobacterium mają zdolność zabijania nowotworów głowy i szyi. Nowotwory ust, gardła, krtani, nosa, zatok to szósta najczęściej atakująca ludzi grupa nowotworów. Rokowania dla chorych są bardzo różne – zależnie od zaawansowania choroby i rodzaju raka. Przez ostatnie dwadzieścia lat pojawiło się niewiele nowych terapii. Stąd cały czas trwają poszukiwania sposobów, które mogłyby pomóc chorym. Bakterie, które rozpuszczają raka Fusobacterium zgotowały badaczom niespodziankę. Naukowcy wzięli je pod lupę, spodziewając się, że ich rola w rozwoju nowotworów głowy i szyi jest podobna, jak w przypadku raka jelita grubego. Czyli że bakterie sprzyjają rozwojowi tych guzów. Jednak już badania kultur komórkowych wykazały, iż jest przeciwnie. Naukowcy wpierw wyhodowali Fusobacterium, a następnie umieścili je na szalkach Petriego razem z komórkami nowotworowymi. Gdy po dwóch sprawdzili, jakie były efekty tego „spotkania”, okazało się, że komórki raka niemal zniknęły. A dokładniej – na skutek kontaktu z Fusobacterium liczba komórek nowotworowych zmniejszyła się o 70–99 proc. Następnym krokiem była analiza danych pacjentów. Naukowcy sięgnęli po dane 155 chorych z nowotworami głowy i szyi zgromadzonych w bazie Cancer Genome Atlas. Okazało się, że pacjenci, w których guzach wykryto obecność Fusobacterium, mieli większe szanse przeżycia. Naukowcy policzyli, że obecność Fusobacterium w guzach była związana z 65 proc. zmniejszeniem ryzyka zgonu w porównaniu z pacjentami, u których bakterii nie wykryto. Bakterie mogą przechowywać „wspomnienia” i przekazywać je następnym pokoleniom. Jak to możliwe? Chociaż nie mają ani mózgu, ani układu nerwowego, bakterie rozwinęły system, który służy im jako pamięć. To, co w nim przechowują, może zostać przekazane następnym pokoleniom. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/bakterie-moga-przechowywac-wspomnienia-i-przekazywac-je-nastepnym-pokoleniom-jak-to-mozliwe-fot-shutterstock-9fdd15c.jpg" width="875" height="700" alt="Bakterie mogą przechowywać „wspomnienia” i przekazywać je następnym pokoleniom. Jak to możliwe? ( fot. Shutterstock)" title="Bakterie mogą przechowywać „wspomnienia” i przekazywać je następnym pokoleniom. Jak to możliwe? ( fot. Shutterstock)" /> Złożona relacja bakterii i raka – Nasze wyniki są niezwykłe i bardzo zaskakujące. Mieliśmy moment euforii, gdy okazało się, że nasi międzynarodowi koledzy również znaleźli potwierdzające je dane – powiedziała dr Anjali Chander. Chandler jest główną autorką pracy opublikowanej w czasopiśmie naukowym „Cancer Communications”. Kierowała badaniami laboratoryjnymi analizującymi wpływ bakterii na komórki nowotworowe. – Nasze badanie pokazuje, że związek bakterii i raka jest bardziej złożony, niż wcześniej sądzono – dodaje Miguel Reis Ferreira. – Fusobacterium zasadniczo „rozpuszczają” komórki nowotworowe głowy i szyi – dodaje naukowiec. Jaki mechanizm odpowiada za ten efekt? Tego jeszcze nie wiadomo. – Odkryliśmy, że ten mały mikrob zapewnia chorym lepsze rokowania w oparciu o coś, co robi wewnątrz nowotworu. Obecnie szukamy tego mechanizmu. Powinien on być tematem nowego artykułu w najbliższej przyszłości – zapowiada Ferreira. Źródło: Cancer Communications, NHS Guy's and St Thomas', Guardian. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
LUCA, najstarszy wspólny przodek wszystkich istot żywych jest starszy niż sądziliśmy. Kiedy się pojawił?
Naukowcy podejrzewają, że ostatni wspólny przodek całego życia na Ziemi – drzew, bakterii czy ludzi – pojawił się na Ziemi już 4,2 mld lat temu. Żył w zróżnicowanym biologicznie środowisku. Źródłem energii był dla niego wodór i umiał radzić sobie z wirusami.
W tym artykule: Na tropie praprzodka LUCA W jakim środowisku żył LUCA Kontrowersyjna hipoteza Wszystkie żyjące obecnie na Ziemi organizmy można podzielić na trzy grupy, formalnie nazywane domenami. To bakterie, archeony i eukarionty. Ludzie wraz z innymi zwierzętami, roślinami i grzybami należą do trzeciej z nich: eukariontów. Grupy te rozdzieliły się bardzo dawno temu. Jednak nasze genomy nadal zawierają podobieństwa, ślady wspólnej przeszłości – takie same geny. Ich obecność wskazuje, że bakterie, archeony i eukarionty musiały mieć wspólnego przodka. Naukowcy nazywają go ostatnim uniwersalnym wspólnym przodkiem, w skrócie LUCA (od ang. last universal common ancestor). LUCA był jednokomórkowcem. Kiedy żył na Ziemi? Dotychczas przypuszczano, że pojawił się po tzw. Wielkim Bombardowaniu. Czyli ok. 3,8–3,5 mld lat temu, po okresie, kiedy planety wewnętrzne Układu Słonecznego były intensywnie bombardowane przez planetoidy. W najnowszym wydaniu czasopisma naukowego „Nature Ecology & Evolution” pojawiła się jednak praca, która znacząco postarza LUCA. Jej autorzy stawiają kontrowersyjną tezę, że organizm ten pojawił się na Ziemi już ok. 4,2 mld lat temu. A więc zaledwie czterysta milionów lat po powstaniu naszej planety. Na tropie praprzodka LUCA Co mamy wspólnego z organizmami takimi jak bakterie czy archeony? Na poziomie komórkowym całkiem sporo. Nasze białka zbudowane są z takich samych aminokwasów. Nośnikiem energii chemicznej jest ten sam związek – ATP. W komórkach występują takie same organelle (np. rybosomy), a informację genetyczną koduje kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA). Wszystkie te informacje zapisane są w genach. Wspólne geny bakterii, acheonów i eukariontów pochodzą prosto od LUCA. Od czasu rozdzielenia się domen przeszły liczne mutacje, które naukowcy policzyli. Porównanie uzyskanego wyniku ze średnim tempem pojawiania się mutacji pozwoliło szacować, kiedy mniej więcej LUCA żył. Uzyskany wynik – 4,2 mld lat temu – to zaskoczenie. – Nie spodziewaliśmy się, że LUCA będzie tak stary – mówi Sandra Álvarez-Carretero z University of Bristol. – Jednak nasze wyniki pasują do współczesnych poglądów na temat zamieszkiwalności młodej Ziemi – dodaje badaczka. Wskazują też, że ewolucja życia może być znacznie łatwiejsza niż dotychczas przypuszczaliśmy. W jakim środowisku żył LUCA Naukowcy twierdzą, że LUCA miał genom składający się przynajmniej z 2,5 miliona par zasad (dla porównania: ludzki genom składa się z 3,2 mld par zasad). Organizm ten był w stanie wyprodukować aż 2600 różnych białek. Z najnowszej analizy wynika, że miał też geny chroniące go przed szkodliwym promieniowaniem UV. To wskazuje, że mógł żyć na powierzchni oceanów. Inne geny potwierdzają istniejącą już hipotezę, że odżywiał się wodorem. Co ciekawe, najprawdopodobniej stanowił część bogatego i różnorodnego ekosystemu. Istniał obok wielu innych prymitywnych mikroorganizmów, które mogły konsumować jego produkty przemiany materii. Miał też naturalnych wrogów: wirusy. By się przed nimi bronić, dysponował prymitywną wersją CRISPR. To system ochrony komórki, który dziś mają bakterie i archeony, a który ostatnio robi wielką karierę w biotechnologii jak metoda precyzyjnej edycji genów. Znaleziono ślady najstarszych drapieżców, jacy pojawili się na Ziemi. Kto polował ponad 1 mld lat temu? W skałach mających 1,64 mld lat wykryto ślady związków chemicznych pozostawionych przez dotychczas nieznane, dawno wymarłe mikroorganizmy. Naukowcy nazwali je „utraconym światem złożoneg... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/znaleziono-slady-najstarszych-drapiezcow-jacy-pojawili-sie-na-ziemi-kto-polowal-ponad-1-mld-lat-temu-ryc-orchestrated-in-midjourney-by-ta-2023-6c25f8b.jpg" width="938" height="469" alt="Znaleziono ślady najstarszych drapieżców, jacy pojawili się na Ziemi. Kto polował ponad 1 mld lat temu? (ryc. Orchestrated in MidJourney by TA 2023)" title="Znaleziono ślady najstarszych drapieżców, jacy pojawili się na Ziemi. Kto polował ponad 1 mld lat temu? (ryc. Orchestrated in MidJourney by TA 2023)" /> Kontrowersyjna hipoteza Ile z powyższego potwierdzą kolejne badania? Autorzy pracy – jak Philip Donoghue – zastrzegają, że to dopiero pierwsza próba holistycznej analizy wszystkich dostępnych danych dotyczących LUCA. Donoghue otwarcie przyznaje, że jako taka może być obarczona masą błędów. – To nie będzie nasze ostatnie słowo na ten temat – mówi „New Scientistowi” naukowiec. – Jednak sądzimy, że to dobry początek. Suchej nitki na wnioskach badaczy nie zostawia za to Patrick Forterre z paryskiego Instytutu Pasteura, pomysłodawca określenia LUCA. Forterre zgadza się jedynie z twierdzeniem, że LUCA nie żył w izolacji. – Jednak uznanie, że LUCA istniał przed Wielkim Bombardowaniem 3,9 miliarda lat temu, jest dla mnie całkowicie nierealne – mówi „New Scientistowi” Forterre. – Jestem całkiem pewien, że zastosowana w tej pracy strategia określania wieku i zawartości genomu LUCA ma jakieś wady – dodaje naukowiec. Źródła: EurekAlert, New Scientist, Nature Ecology & Evolution. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Prawie cztery metry pod pustynią znaleziono ukryty świat. Co żyje pod Atakamą?
Nawet na najsuchszej pustyni świata może istnieć bujne życie. Ukryty świat bakterii został właśnie znaleziony pod powierzchnią chilijskiej pustyni Atakama.
W tym artykule: Życie w pyle i w soli Ukryty świat pod Atakamą Prehistoryczne bakterie Atakama – najsuchsze miejsce na Ziemi Czy na Marsie może być życie? Czy w warunkach panujących na Czerwonej Planecie przetrwałyby jakiekolwiek mikroorganizmy? Podpowiedzi dostarczają badania prowadzone na Ziemi. A zwłaszcza na ultrasuchej pustyni Atakama, uważanej za ziemską analogię środowisk Marsa. Najnowsze odkrycie potwierdza, że mikroorganizmy na naszej planecie są o wiele bardziej wszędobylskie i wytrzymałe niż można sobie wyobrazić. Zespół naukowców znalazł na Atakamie zupełnie nowy, nieznany dotychczas mikrobiologiczny świat. Co ciekawe, znajduje się nie na powierzchni pustyni, ale głęboko pod nią. Jak donoszą autorzy pracy opublikowanej w „PNAS Nexus”, aż cztery metry w głąb Atakamy żyją kolonie bakterii należące głównie do typu promieniowców. Organizmy te są całkowicie odizolowane od powierzchni. Życie w pyle i w soli Nową biosferę znaleziono w regionie Atakamy zwanym Yungay Valley. Nawet jak na tę pustynię jest to wyjątkowo suche miejsce. Pod sam koniec zeszłego wieku szczegółowo badał je zespół naukowców kierowany przez Christophera P. McKaya z NASA. Przez cztery lata badań deszcz spadł tam tylko raz – i to zaledwie 2,3 mm. Rezultat? – Z powodu trudnych warunków środowiskowych, w których prawie nie występuje wietrzenie chemiczne, erozja i aktywność biologiczna, procesy powstawania gleby różnią się znacznie od obserwowanych w innych regionach planety – piszą autorzy najnowszej pracy. Na Atakamie gromadzi się głównie sól i pył. W glebie zaś akumulują się różne związki soli. Ukryty świat pod Atakamą W takim środowisku są w stanie przetrwać tylko bakterie. I to wyłącznie przystosowane do radzenia sobie w glebie pozbawionej wody, za to bardzo słonej. Już wcześniej było wiadomo, że występują w zewnętrznej warstwie powierzchniowej na Atakamie. Do głębokości 80 cm bakterii było sporo. Należały głównie do typu Fimicutes, radzącego sobie w warunkach beztlenowych. Później jednak w osadach pojawiła się zastanawiająca luka. Między 80 cm a 2 m w glebie praktycznie nie znaleziono żadnych mikroorganizmów. Naukowcy przypuszczają, że stężenie soli w tym rejonie okazało się zbyt wysokie nawet dla najbardziej wytrzymałych ziemskich mikrobów. Głębiej – między 2 a 4 m – znajdowała się strefa przejściowa. W niej właśnie naukowcy natrafili na stabilną biosferę zawierającą kolonie promieniowców. Niezwykłe odkrycie w Peru. Andy skrywały prawie 5000-letni megalityczny ceremonialny plac Naukowcy z Uniwersytetu Wyoming dokonali spektakularnego odkrycia. W Andach odnaleźli prehistoryczny ceremonialny plac, który powstał prawie 5000 lat temu. Kto go wybudował? Prehistoryczne bakterie Skąd się wzięły tak głęboko pod powierzchnią pustyni? Naukowcy przypuszczają, że bakterie skolonizowały osady rzeczne około 19 tys. lat temu. Następnie wraz z nimi osuwały się coraz głębiej – pod playę, czyli spękane dno okresowego bezodpływowego jeziora. Przetrwały na głębokościach, ponieważ potrafiły pozyskiwać wodę ze złóż gipsu, czyli uwodnionego siarczanu wapnia. Minerał ten tworzy się, gdy anhydryt – inny minerał – wchłonie wodę. Proces jest odwracalny w wysokiej temperaturze. Może więc zachodzić w glebach Atakamy. Co ciekawe, złoża gipsu występują również na Marsie. Jeśli więc na Ziemi istnieją bakterie, będące w stanie pozyskiwać z nich wodę, podobny proces mógłby zachodzić na Czerwonej Planecie. Atakama – najsuchsze miejsce na Ziemi Atakama uznawana jest za najsuchsze miejsce na Ziemi. Ilość opadów rocznie nie przekracza 1 mm. Akatama jest też najstarszą pustynią na Ziemi: naukowcy szacują, że jej środek jest supersuchy od 15 mln lat. Jedną z przyczyn kompletnego braku deszczów w tej części Ameryki Południowej jest podwójny cień opadowy. Najsuchsze rejony Atakamy znajdują się pomiędzy dwoma łańcuchami górskimi – Andami a Kordylierą Nadbrzeżną. Skutecznie blokują one masy powietrza niosące wilgoć, jakie napływają zarówno znad Pacyfiku, jak i Atlantyku. Co ciekawe, pustynia ta wcale nie jest bardzo gorąca. Średnie temperatury na niej wynoszą tylko 18 st. C. W połączeniu z suchym klimatem tworzy to jednak wyjątkowo wymagające warunki do życia. Ze ssaków radzą sobie z nimi m.in. liściouch Darwina – gryzoń o nocnym trybie życia – czy nibylis argentyński, zwany też argentyńskim lisem szarym. Źródła: Live Science, PNAS Nexus, Astrobiology. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
W ludzkim układzie pokarmowym znaleziono zupełnie nową klasę obiektów. Czym są obeliski?
W mikrobach, które żyją w naszych jelitach i jamie ustnej, znaleziono nowy rodzaj wirusopodobnych tworów. Nie wiadomo jeszcze, czy obeliski w jakikolwiek sposób wpływają na nasze zdrowie.
W tym artykule: Obelisk – mniej niż wirus Więcej niż wiroid Nowy mieszkaniec człowieka? Nie jesteśmy sami. Kluczowym elementem naszego układu pokarmowego jest mikroflora jelitowa, zwana też mikrobiotą czy mikrobiomem. To miliardy mikroorganizmów wspierających trawienie oraz utrzymujących cały organizm w równowadze. Nasze jelita zasiedlają przede wszystkim bakterie, ale też grzyby i wirusy. Czym dalej w układzie pokarmowym, tym jest ich więcej. „Większość z 10–100 bilionów mikroorganizmów występujących w ludzkim przewodzie pokarmowym żyje w okrężnicy” – pisali autorzy artykułu „The Human Microbiome Project” opublikowanego w „Nature” w 2007 r. Bakterie stanowią większość masy naszego kału. Wszystko wskazuje jednak, że znajdują się one w sytuacji podobnej do naszej – są gospodarzami dla innych, mniejszych od nich bytów. W serwisie bioRxiv ukazał się preprint artykułu naukowego, którego autorzy donoszą o odkryciu tzw. obelisków. Obeliski to unikatowe nici RNA, „żyjące” wewnątrz bakterii występujących w naszych jelitach i ustach. Nie wiadomo jeszcze, w jaki sposób wpływają na naszą mikroflorę jelitową ani – pośrednio − na nas. Obelisk – mniej niż wirus Obeliski wyglądają na zupełnie nową klasę „bytów”. Nie są wirusami. Wirusy składają się z materiału genetycznego – w przypadku grypy, Eboli czy SARS-CoV-2 to tylko nić RNA – zamkniętego w kapsydzie, czyli powłoce białkowej. RNA zawiera przepis m.in. na białka tworzące kapsyd. Dzięki niemu wirus może przetrwać poza komórkami, wewnątrz których się rozmnaża. Wirusy zombie z wieloletniej zmarzliny mogą wywołać nową pandemię. Tak twierdzi jeden z ich odkrywców W zmarzniętej ziemi na północy Ziemi mogą kryć się śmiertelnie niebezpieczne patogeny sprzed tysięcy lat. Możliwe jest, że to one staną się przyczyną następnej globalnej pandemii, ost... Długo zastanawiano się, czy wirusy można nazwać organizmami żywymi. Ta dyskusja skomplikowała się, kiedy patolodzy roślin natrafili na jeszcze prostsze „istoty”. Tzw. wiroidy to patogeny roślin, atakujące ziemniaki czy lucernę. Składają się zaledwie z jednej kolistej pętli RNA zbudowanej z maksimum 400 zasad. Nie mają kapsydu i nie kodują żadnych białek. Mimo to potrafią się samoreplikować. Więcej niż wiroid Naukowcy przypuszczali, że wiroidy występują tylko wewnątrz komórek roślin. Jednak w bazach danych zbierających zsekwencjonowane geny zwierząt i bakterii też zaczęły pojawiać się inne zamknięte, koliste nici RNA. To skłoniło naukowców z Uniwersytetu Stanforda do przeszukania katalogów aktywnych genów bakterii żyjących wewnątrz ludzkiego organizmu. Specjalnie napisane oprogramowanie szukało fragmentów RNA, które tworzyłyby pętle podobne do tych, jakie występują w wiroidach i wirusach. Poszukiwania zakończyły się sukcesem. Naukowcy znaleźli aż 30 tys. pętli RNA układających się w symetryczne, przypominające pręt struktury. Nazwali je obeliskami. Obeliski znaleziono w 10 proc. mikrobiomu, który przebadano. Nowy mieszkaniec człowieka? Każdy obelisk składa się z około 1000 zasad – czyli jest ponad dwa razy większy od wiroidu. Inaczej niż wirusy nie ma płaszcza białkowego. Jednak RNA niektórych obelisków zawierało sekwencje kodujące białka związane z replikacją kwasu rybonukleinowego. Najwyraźniej twory te stanowią ogniwo pośrednie między wirusami a jeszcze prostszymi formami. Obeliski występowały aż w 50 proc. bakterii żyjących wewnątrz jamy ustnej. Znaleziono je również w 7 proc. bakterii jelitowych. Naukowcy wytropili jedną konkretną bakterię-gospodarza. Była to bakteria Streptococcus sanguinis, wchodząca w skład flory jamy ustnej. Zasiedlający ją obelisk składał się z 1137 zasad. Naukowcy stwierdzili, że obeliski zawierają unikatowe geny, niepodobne do jakichkolwiek znalezionych dotychczas w żywych organizmach. Jak napisali badacze: „[Obeliski – przyp. red.] stanowią klasę różnorodnego RNA, które skolonizowało, i pozostało niezauważone, w ludzkich i globalnych mikrobiomach”. Jak skolonizowało? Tego jeszcze nie wiadomo. Nie odkryto bowiem żadnego mechanizmu, który pozwoliłby obeliskom przenosić się między komórkami bakterii. Źródła: Science.org, bioRxiv, ScienceAlert, Nature Szukasz więcej fascynujących informacji na temat świata roślin i zwierząt, odkryć archeologicznych i nieskończonego Wszechświata? Zaprenumeruj magazyn „National Geographic Polska". Najnowszą ofertę znajdziesz na tej stronie. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Sztuczna inteligencja odkrywa nową klasę antybiotyków. Będą bronią przeciwko lekoopornym bakteriom
Model uczenia maszynowego spośród milionów związków chemicznych wybrał kandydatów na leki. Mają działać przeciwko najgroźniejszym lekoopornym bakteriom atakującym chorych w szpitalach.
W tym artykule: Sposób na bakterie Nowe antybiotyki, nowa inteligencja Nowe klasy antybiotyków 1,27 mln – tylu ludzi zmarło w 2019 r. z powodu zakażenia bakteriami, które rozwinęły oporność na używane obecnie antybiotyki. Tylko w Stanach Zjednoczonych infekcje patogenami opornymi na leki co roku dotykają prawie 3 mln ludzi. Ta liczba rośnie, i to na całym świecie. Powód? Nadmierne lub niepotrzebne stosowanie antybiotyków. Sprawiło ono, że niektóre bakterie nauczyły się przed nimi bronić. To ogromny problem, szczególnie dający się we znaki w szpitalach. Tam często dochodzi do zakażeń, z którymi nie radzą sobie nawet antybiotyki ostatniej szansy. Szczególnie groźne dla osłabionych pacjentów są dwie bakterie. Pierwsza to gronkowiec złocisty oporny na metycylinę (ang. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA). Druga – enterokoki oporne na wankomycynę (ang. Vancomycin-resistant Enterococcus, VRE). W najnowszym numerze „Nature” ukazał się artykuł, który opisuje poszukiwanie nowych broni przeciwko MRSA i VRE. Naukowcom pomogła w tym sztuczna inteligencja. Dzięki niej udało się wytypować kandydatów na nowe antybiotyki. Jeśli okażą się skuteczne, będzie to ogromne osiągnięcie. Nowe antybiotyki odkrywane są bowiem bardzo rzadko. Sposób na bakterie Po raz pierwszy dokonał tego w 1928 r. Alexander Fleming. Ten szkocki naukowiec spostrzegł, że znajdująca się w jego laboratorium pleśń Penicillium chrysogenum hamowała wzrost gronkowców. Odkrycie penicyliny było początkiem wielkiego sukcesu tego rodzaju leków. Wkrótce pojawiły się kolejne antybiotyki – naturalne i syntetyczne. Niestety ogłoszenie zwycięstwa w walce z chorobami z pomocą antybiotyków okazało się przedwczesne. Z czasem okazało się, że niektóre patogeny – nie tylko bakterie, ale i grzyby – w wyniku mutacji nabywają oporność na antybiotyki. Czyli – mimo ich obecności, nie przestają się namnażać. Powstrzymanie tego rodzaju infekcji czasami jest niemożliwe. 1000-letnia mikstura odtworzona w laboratorium. Niszczy lekooporne bakterie „Antyczbiotyczna” warzywna pasta przyrządzona według 1000-letniej receptury dała radę tam, gdzie współczesne antybiotyki nie mogły już pomóc. „Maść wzrok naprawiającą” odkryto ... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/cyfrowa-wersje-medicinale-anglicum-mozna-znalezc-na-stronach-british-library-fot-the-british-library-board-royal-12-d-xvii-8fa5bee.jpeg" width="938" height="677" alt="Cyfrową wersję Medicinale Anglicum można znaleźć na stronach British Library (fot. The British Library Board (Royal 12 D xvii))" title="Cyfrową wersję Medicinale Anglicum można znaleźć na stronach British Library (fot. The British Library Board (Royal 12 D xvii))" /> Nowe antybiotyki, nowa inteligencja Stąd biorą się poszukiwania nowych antybiotyków, bardzo trudne. W naturze istnieją miliony związków chemicznych wytwarzanych przez rośliny czy zwierzęta. Jak spośród nich wyłowić te, które mogą zwalczać konkretne bakterie? Sprawdzanie jednej substancji po drugiej wymagałoby mnóstwa czasu i generowałoby gigantyczne koszty. Dlatego naukowcy sięgają po pomoc sztucznej inteligencji. Czyli modeli uczenia głębokiego, których zastosowanie przyspiesza proces selekcji potencjalnych zabójców bakterii. W opisanym w „Nature” przypadku badacze zaczęli od treningu sztucznej inteligencji. Najpierw przetestowali 39 tys. związków chemicznych i ich wpływ na gronkowca złocistego oraz ludzkie komórki wątroby, mięśni szkieletowych i płuc. Te dane zostały następnie wykorzystane do dostrojenia AI. Sztuczna inteligencja „uczyła się” nie tylko, jaki efekt poszczególne związki wywierały na bakterie i komórki, ale również jak wpływała na nie ich struktura chemiczna. Dzięki temu model mógł przewidywać potencjalne antybakteryjne działanie cząsteczki chemicznej i jej toksyczność dla ludzkich komórek. Nowe klasy antybiotyków W kolejnym etapie wytrenowane modele AI dostały dane o 12 mln związków chemicznych dostępnych komercyjnie. Z nich wybrały prawie 4 tys. substancji o potencjalnych właściwościach leczniczych. Następnie naukowcy określili, w jaki sposób struktura chemiczna tych substancji – np. ułożenie ich atomów − może odpowiadać za ich działanie lecznicze. Oceniając te informacje, badacze wytypowali nową potencjalną klasę antybiotyków. Co ważne, znaleziono dwa nietoksyczne związki zdolne do zwalczania zarówno MRSA, jak i VRE. Na koniec nowych kandydatów na lekarstwa przetestowano na myszach. Okazały się skuteczne przeciwko infekcjom skóry wywołanym przez MRSA. − Zidentyfikowaliśmy nową klasę antybiotyków, jedną z niewielu od 60 lat, która uzupełnia inne antybiotyki – mówi James Collins, jeden z współautorów pracy, na łamach „New Scientista”. Collins stoi na czele projektu Atibiotics-AI Project realizowanego na MIT. Jego celem jest znalezienie nowych klas antybiotyków przeciwko siedmiu największym bakteriom-zabójcom w ciągu siedmiu lat. Ma w tym pomóc sztuczna inteligencja. Źródła: CDC Nature New Scientist Phys.org Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Czy nasze mózgi urosły dzięki spożywaniu fermentowanej żywności? Nowa, zaskakująca hipoteza badaczy
Neurobiolodzy ewolucyjni sugerują, że zamiłowanie do jedzenia poddanego procesowi fermentacji mogło wywołać skokowy wzrost wielkości mózgów u naszych przodków. Przejście z surowej diety na taką, która zawierała produkty spożywcze już częściowo rozłożone przez mikroby, mogło być kluczowym wydarzeniem w ewolucji naszego mózgu.
W tym artykule: Czym jest fermentacja zewnętrzna Ludzki mikrobiom jelitowy Trzykrotnie większy mózg Przypadkowo odkryta fermentacja Wytworzenie tkanki mózgowej jest kosztowne metabolicznie. W związku z tym – zdaniem neurobiolożki ewolucyjnej Katherine Bryant z Uniwersytetu Aix-Marseille we Francji i dwóch amerykańskich kolegów – ewolucja dużych mózgów ludzkich musiała nastąpić poprzez jednoczesne zmiany w wydatkowaniu i przyjmowaniu energii. Od dawna mówi się, że kluczowe było przejście z pożywienia surowego na takie poddane obróbce cieplnej. Czyli po prostu ugotowane lub upieczone. Ale zdaje się, że konieczne było coś jeszcze. Coś, co badacze określają mianem fermentacji zewnętrznej. Czym jest fermentacja zewnętrzna – Definiujemy fermentację zewnętrzną jako zachodzącą poza organizmem, w przeciwieństwie do fermentacji wewnętrznej w jelitach. Fermentacja zewnętrzna może zwiększyć biodostępność makro- i mikroelementów przy jednoczesnym zmniejszeniu wydatku energetycznego układu trawiennego. Doprowadziła do względnej redukcji długości jelita grubego u człowieka – napisali badacze w artykule opublikowanym w czasopiśmie naukowym „Communications Biology”. Autorzy badania pokazują, że warunki metaboliczne niezbędne do selektywnej ekspansji mózgu mogły zostać wprawione w ruch przez przeniesienie fermentacji jelitowej do zewnętrznego procesu. Naturalnie mogło to być wynikiem eksperymentu z konserwowaną żywnością podobną do jogurtu, kimchi, kiszonej kapusty, ogórków kiszonych i innych produktów sfermentowanych, które jemy do dziś. Ludzki mikrobiom jelitowy Ludzki mikrobiom jelitowy działa jak maszyna do wewnętrznej fermentacji. Zwiększa ona wchłanianie składników odżywczych podczas trawienia. Związki organiczne są rozkładane do alkoholu i kwasów przez enzymy, zwykle wytwarzane przez bakterie i mikroskopijne grzyby żyjące w naszym układzie pokarmowym. Czy mózg się zmienia wraz z wiekiem? Ten narząd fascynuje naukę najbardziej Czy to możliwe, że dziecko na niedługo przed urodzeniem ma najwięcej komórek mózgowych? Czy mózg może się zmienić u osoby dorosłej? Jeden z najbardziej tajemniczych narządów odsłania ... Sam proces fermentacji nie wymaga tlenu. Oznacza to, że równie dobrze jak w naszych jelitach, może zachodzić w szczelnie zamkniętym pojemniku. Proces ten wytwarza energię w postaci adenozynotrójfosforanu, będącego niezbędnym źródłem energii chemicznej zasilającej nasz metabolizm. Naukowcy sugerują, że wiedza o fermentowaniu żywności i jej pozytywnym wpływie była przekazywana między pokoleniami naszych odległych przodków. Dokładnie w taki sposób, w jaki do dziś przekazujemy sobie domowe przepisy. Ale w tym wypadku nie chodziło tylko o smak, ale przede wszystkim o łatwiejsze przyswojenie pokarmu i pochodzących z niego składników odżywczych. Trzykrotnie większy mózg Ale jak mogło dojść do tego, że fermentacja żywności wywołała rozrost mózgu u wczesnych hominidów? To dość proste. Okrężnica została odciążona, co z czasem spowodowało jej zmniejszenie się. A energia niegdyś potrzebna na trawienie pokarmów mogła zostać spożytkowana inaczej. Właśnie do „zasilania” kosztownej tkanki mózgu. Ludzkie mózgi potroiły swój rozmiar w ciągu ostatnich dwóch milionów lat ewolucji. Tymczasem ludzkie okrężnice skurczyły się o około 74 procent. To sugeruje zmniejszoną potrzebę wewnętrznego rozkładu żywności pochodzenia roślinnego. Rozmiary mózgów naszych przodków, australopiteków, były podobne do mózgów szympansów i bonobo. Ekspansja mózgu ludzkiej linii przyspieszyła wraz z pojawieniem się Homo i była kontynuowana przez Homo sapiens i Homo neanderthalensis. Przypadkowo odkryta fermentacja Bryant i jej zespół sugerują, że hominidy o niższych zdolnościach poznawczych i mniejszych mózgach mogły przystosować się do fermentacji znacznie wcześniej niż proponowane alternatywne wyjaśnienia. Czyli przekierowanie energii z jelit do mózgu wskutek polowań na zwierzęta i pieczenia ich mięsa. – Polowanie, spożywanie padliny i używanie ognia niosą ze sobą ryzyko – podkreślają w artykule Bryant i jej współpracownicy. – Być może ryzyko związane z fermentacją było bardziej przewidywalne, a tym samym łatwiejsze do wyeliminowania poprzez indywidualne i kulturowe uczenie się. Oprócz zwiększenia biodostępności składników odżywczych, fermentacja zewnętrzna może również sprawić, że trująca żywność stanie się jadalna. Przykładem może być usunięcie cyjanku z popularnego manioku. Badacze jednak nie twierdzą, że nasi wcześni przodkowie zapoczątkowali proces fermentacji zewnętrznej w sposób celowy. Sądzą, że doszło do tego przypadkiem, gdy wczesne hominidy po prostu składowały znalezioną żywność w pobliżu schronienia. Drobnoustroje z poprzednich produktów spożywczych mogły zaszczepić nowe produkty spożywcze, prowadząc do fermentacji. W miarę jak mózgi stawały się coraz większe, ludzie mogli lepiej zrozumieć fermentację. – Przeniesienie fermentacji jelitowej do zewnętrznej praktyki kulturowej mogło być ważną innowacją hominidów. Określiła ona warunki metaboliczne niezbędne do selekcji w kierunku ekspansji mózgu – podsumowują naukowcy. Źródło: Communications Biology. 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”.
Bakterie mogą przechowywać „wspomnienia” i przekazywać je następnym pokoleniom. Jak to możliwe?
Chociaż nie mają ani mózgu, ani układu nerwowego, bakterie rozwinęły system, który służy im jako pamięć. To, co w nim przechowują, może zostać przekazane następnym pokoleniom.
W tym artykule: Co pamięta bakteria? Żelazo w komórkach bakterii Pierwiastkowa pamięć Nowy sposób na groźne bakterie? Bakteria Escherichia coli, czyli pałeczka okrężnicy, to jeden z najlepiej przebadanych organizmów, jakie żyją na Ziemi. A jednak nawet o niej naukowcy nie wiedzą jeszcze wszystkiego. Badacze z Uniwersytetu Teksańskiego i Uniwersytetu Delaware ustalili właśnie, że E.coli ma pewien rodzaj systemu pamięciowego. Pozwala on bakteriom przechowywać wspomnienia oraz wykorzystywać je, kiedy są potrzebne. A nawet – przekazywać kilku następnym generacjom. Praca na ten temat ukazała się w najnowszym numerze czasopisma naukowego „PNAS”. Co pamięta bakteria? Oczywiście, mówienie o wspomnieniach w przypadku bakterii jest daleką metaforą. Bakterie to proste organizmy jednokomórkowe. Nie mają ani mózgu, ani systemu nerwowego, ani komórek nerwowych. W ich przypadku nie może być więc mowy o tworzeniu jakichkolwiek psychicznych reprezentacji miejsc czy zdarzeń. Ich „pamięć” to coś jak informacje przechowywane na komputerze. Mikrobiom: jak drobnoustroje wpływają na każdy etap naszego życia – od narodzin do starości Im dłużej naukowcy badają żyjące w nas drobnoustroje, tym więcej dowiadują się o zaskakującym wpływie jaki te mikroorganizmy wywierają na nasz wygląd, działania, myśli i uczucia. Skut... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/escherichia-coli-zolte-preciki-skupione-na-fioletowym-podlozu-moga-powodowac-zatrucia-pokarmowe-ale-wiekszosc-szczepow-jest-nie-tylko-nieszkodliwa-ale-takze-pozyteczna-photographs-by-martin-oeggerli-fcabc20.jpeg" width="938" height="528" alt="Escherichia coli, żółte pręciki skupione na fioletowym podłożu, mogą powodować zatrucia pokarmowe, ale większość szczepów jest nie tylko nieszkodliwa, ale także pożyteczna (Photographs by Martin Oeggerli)" title="Escherichia coli, żółte pręciki skupione na fioletowym podłożu, mogą powodować zatrucia pokarmowe, ale większość szczepów jest nie tylko nieszkodliwa, ale także pożyteczna (Photographs by Martin Oeggerli)" /> – Bakterie mogą gromadzić informacje pochodzące z otoczenia. A jeśli znajdują się w danym otoczeniu odpowiednio często, mogą zebrać o nim dane i przechować je do późniejszego wykorzystania – tłumaczy Souvik Bhattacharyya, główny autor pracy z Uniwersytetu Teksańskiego. Żelazo w komórkach bakterii Jak to możliwe? Kluczowe jest żelazo, jeden z najpowszechniejszych pierwiastków na Ziemi. Żelazo znajduje się wewnątrz komórek bakteryjnych. – Zanim w atmosferze pojawił się tlen, wczesne życie komórkowe na Ziemi wykorzystywało żelazo do różnych wewnętrznych procesów – mówi Bhattacharyya. – Jest kluczowe nie tylko do powstania życia na naszej planecie, ale również do jego ewolucji – dodaje badacz. To właśnie żelazo może pomagać bakteriom zbierać dane o otoczeniu. Naukowcy umieszczali bakterie E.coli w różnych środowiskach. Następnie sprawdzali, kiedy bakterie tworzyły poruszające się skupiska, szukając sobie nowego miejsca do życia. Okazało się, że zachowanie bakterii zależało od poziomu żelaza w ich komórkach. W swobodnie tworzących się skupiskach bakterii żelaza było mniej. Z kolei biofilm – czyli warstwy bakterii przytwierdzone do stałego podłoża – miał wysokie poziomy żelaza. Pierwiastkowa pamięć Jak to się ma do zapamiętywania? Badacze podejrzewają, że kiedy poziom żelaza w komórkach bakteryjnych maleje, „pamięć” skłania je to utworzenia przemieszczającej się kolonii. Taka kolonia wykorzystuje wici, by poruszać się z miejsca na miejsce. Gdy zaś bakterie mają dużo żelaza, środowisko zostaje rozpoznane jako bogate w ten ważny pierwiastek. Bakterie osiedlają się w nim, tworząc biofilm. Jak ustalili naukowcy, pierwsze pokolenie bakterii reaguje na otoczenie ubogie w żelazo automatycznie. Jednak kolejne generacje szybciej tworzyły skupiska, jeśli ich „rodzice” doświadczyli braku żelaza. Jak wykazali badacze, taki system informacyjny przekazywany jest przez cztery kolejne generacje bakterii. Później „wspomnienia” słabną, a w siódmym pokoleniu całkowicie zanikają. Nowy sposób na groźne bakterie? Jaki dokładnie mechanizm molekularny odpowiada za opisany wyżej efekt, jeszcze nie wiadomo. Jednak odkrycie może w przyszłości pomóc zapobiegać infekcjom. A także opracować środki zwalczające bakterie oporne na antybiotyki. Te tworzące biofilm często nie reagują na standardowe leczenie. Żelazo jest związane z wirulencją patogenów, a więc jego poziomy mogą być istotne podczas opracowywania środków przeciwbakteryjnych, uważa Bhattacharyya. – Ostatecznie im więcej wiemy o zachowaniu bakterii, tym łatwiej będzie nam sobie z nimi radzić – dodaje badacz. Źródła: PNAS, Phys.org, ScienceAlert. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com