Bakterie są super, sprawdź dlaczego!
Życie na naszej planecie nie mogłoby istnieć bez bakterii. Były one jednymi z pierwszych organizmów na Ziemi. Życie jednokomórkowe pojawiło się na naszej planecie 4 miliardy lat temu [1], podczas, gdy np. dinozaury dopiero ~250 milionów lat temu [2]. Naczelne (do których należą ludzie) są na błękitnej planecie dopiero od 63-74 milionów lat [3]. Sprawdź, czemu bakterie są super – zapraszamy do lektury.
Czym w ogóle są bakterie..?
Bakterie to grupa mikroorganizmów, uznawana za osobne królestwo (jak np. rośliny i zwierzęta). Bakterie są organizmami jednokomórkowymi, choć niektóre z nich potrafią się ze sobą łączyć w różnych celach. Mają rozmiary od 0.2 do 750 mikrometrów (1,000,000 mikrometrów to jeden metr). Występują w każdym środowisku na Ziemi, nawet wysoce radioaktywnym, gorącym, lub zimnym, gdzie nie mogłyby przetrwać zwierzęta. Dość łatwo ulegają modyfikacjom genetycznym, dzięki czemu można ich użyć do tysięcy różnych zastosowań. Były z nami od zawsze, były tu przed nami.
Na Ziemi jest około 5,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 bakterii [4]. Życie, jakie znamy, jest w pełni od nich zależne i tylko nieliczne organizmy umiałyby sobie bez nich poradzić. Są niezbędne nie tylko wewnątrz innych organizmów (w tym ludzi), ale także na zewnątrz. Wykonują świetną robotę i są bardzo wydajne. Nasz gatunek ostatnimi czasy coraz częściej wykorzystuje bakterie m.in. do produkcji różnych chemikaliów. W gruncie rzeczy, jesteśmy gośćmi na planecie bakterii i wirusów. Jest ich tu niesłychanie więcej, niż wszystkich zwierząt, roślin i grzybów razem wziętych. Jesteśmy o wiele więksi, jednak w starciu z nimi bywamy bezbronni.
Ludzkie ciało
Szacuje się, że w ludzkim organizmie żyje nawet do tysiąca różnych gatunków bakterii [5]. Na każdą komórkę człowieka przypada przynajmniej jedna komórka bakterii [6]. Wcześniej uważano, że współczynnik wynosi 3:1, a nawet 10:1, co znaczyłoby, że „jesteśmy” w ponad 90% bakteriami. Z obecnie uznawanym współczynnikiem 1:1 możemy stwierdzić, że liczba bakterii w człowieku to około… 30,000,000,000,000! 30 bilionów bakterii w Tobie, 30 bilionów bakterii we mnie. Około dwa kilogramy masy dorosłego człowieka stanowią właśnie bakterie. Choć jest ich tak dużo, nie występują w każdym miejscu ludzkiego ciała. Nie znajdziemy ich np. w dolnych drogach oddechowych i krwi.
Człowiek nie mógłby przetrwać bez bakterii, a spora część z nich nie przetrwała by bez człowieka. W tym artykule skupiamy się głównie na człowieku, jednak bakterie są obecne również we wszystkich innych organizmach. W jaki sposób bakterie nam pomagają? Co dla nas robią? Bakterie pomagają nam metabolizować pożywienie i neutralizować toksyny. Potrafią także zabijać niektóre patogeny, a więc pełnią dla nas także funkcje ochronną. Pomagają także w produkcji witamin: K i B12 [7].
Wiele rzeczy, które obecnie są neutralne dla organizmu człowieka, byłoby śmiertelne, gdyby nie flora bakteryjna. Oczywiście bakterie również odnoszą korzyści z obecności w nas wszystkich. Nie są przecież zaprogramowane na ślepe służenie ludzkości, lecz tak jak pozostałe organizmy, dążą po prostu do przetrwania i reprodukcji. Nasza flora bakteryjna przypomina pod pewnymi względami pełnoprawne organy i narządy, a wszelkie zaburzenia ludzkiego mikrobiomu skutkują chorobami i infekcjami.
Oczywiście pozytywny wpływ bakterii na człowieka nie kończy się w samym jego wnętrzu. Krąg życia jest o wiele bardziej skomplikowany, a wszystko jest ze sobą powiązane.
Bakterie, a łańcuch pokarmowy i środowisko
Bakterie są reducentami, odpowiadają za rozkład i metabolizm biomasy. Są szczególnie potrzebne na samym końcu łańcucha pokarmowego, przetwarzając wszelkie resztki materii organicznej. Rozkładają ją na związki organiczne i nieorganiczne, zużywając energię i pozwalając na ponowne użycie materii w przyrodzie. Na samym końcu tego wielkiego i skomplikowanego łańcucha, jakim jest życie, pozwalają związkom nieorganicznym być wykorzystanymi jeszcze raz. Splatają koniec i początek w jedno, tworząc krąg życia. W wyniku ich działania powstaje dwutlenek węgla, woda i związki azotu, które są niezbędne innym organizmom do życia. Bakterie (a także grzyby) tworzą najbardziej wydajny i korzystny dla nas wszystkich system recyklingu, bez którego życie nie mogłoby dłużej istnieć. Bez reducentów, materia raz zużyta byłaby bezpowrotnie bezużyteczna.
Ponadto, to bakterie pomagają roślinom wiązać azot i tworzyć bardziej skomplikowane związki azotu [8]. Jest to główny sposób przekształcania azotu z atmosfery do postaci dających się używać biologicznie. Podobnie jak zwierzęta, tak i rośliny nie mogłyby istnieć bez niektórych bakterii. Również i w królestwie roślin pełnią one funkcję ochronną, nie pozwalając innym (bardziej szkodliwym) mikroorganizmom (w tym innym bakteriom) pasożytować na roślinach i zwierzętach.
Bakterie w przemyśle
Bakterii używa się od tysięcy lat przy produkcji wielu produktów spożywczych, np. kefiru, wina, serów, czy kiszonej kapusty. Jest to tylko jedno z setek zastosowań bakterii, bowiem jako dające się łatwo manipulować genetycznie organizmy, mogą być używane wręcz jako maszyny do zadań specjalnych.
Życie samo w sobie jest genialną maszyną i swego rodzaju perpetuum mobile. Mechanizmy komórkowe, synteza i metabolizm cząsteczek chemicznych są niedoścignionym wzorem i sztuczne mechanizmy nie mogą się z nimi równać. Bakterie są najlepsze do tego celu, bowiem nie są samoświadome, nie cierpią (jak zwierzęta) i łatwo można zmieniać ich geny. Do czego zatem używa się tych prokariontów?
Przede wszystkim, można wykorzystać ich naturalne właściwości, o których pisaliśmy w poprzednim podrozdziale. Jako destruenci (reducenci), bakterie rozkładają związki organiczne do prostej materii nieorganicznej. Można zatem użyć ich do usuwania zanieczyszczeń, np. przy wyciekach ropy naftowej. Paliwa kopalne, będące przecież węglowodorami (związkami organicznymi) można zredukować do m.in. dwutlenku węgla i wody [9][10].
Ponadto, wykorzystujemy właściwości bakterii do produkcji różnych związków chemicznych, w tym leków i ich prekursorów [11]. Mogą także zastąpić pestycydy i inne środki ochrony roślin [12]. Jako maszynerie komórkowe, jako życie, są one niezwykle wydajne i skuteczne, a w dodatku bezpieczne.
Ludzkość używa także bakterii do badań per se, coraz lepiej rozumiejąc mechanizmy komórkowe, białka, enzymy i kod genetyczny. Pozwala nam to ulepszać inne żywe organizmy i poszerzać wiedzę, bez potrzeby testowania wszystkiego na zwierzętach. Lepiej rozumiemy życie i to, jak powstało.
Teraz wiesz już, że bakterie są super!
Oczywiście, potrafią także powodować śmierć i choroby. Wszyscy to wiemy i raczej nie trzeba o tym pisać. Warto jednak zobaczyć drugą stronę medalu i docenić ich cudowne dla człowieka właściwości. Bakterie pozwalały nam żyć przez miliony lat, a my nawet nie wiedzieliśmy o ich istnieniu. Dziś już to wiemy i możemy uczyć się, jak w pełni wykorzystać ich potencjał. W przyszłości będziemy mogli „produkować” własne bakterie z autorskim kodem genetycznym, aby pozwolić tym istotom jeszcze bardziej usprawniać nasz świat.
Być może następnym razem, gdy usłyszymy słowo „bakteria”, nie będziemy już reagować tylko negatywnie. Bez nich nic nie byłoby takie samo, a my nie moglibyśmy istnieć. Bakterie są super, a to były tylko niektóre z dowodów na poparcie tej tezy. Dziękujemy za uwagę!
Źródła
[1] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19580865
[2] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21594020
[3] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20212104
[4] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9618454
[5] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23435359
[6] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26824647/
[7] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24892638
[8] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15911555
[9] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12497184
[10] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16915636
[11] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10600695
[12] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11166987