Bakterie – wrogowie czy przyjaciele?

Bakterie – wrogowie czy przyjaciele?

Większości z nas wydaje się, że wszystkie bakterie to nasi wrogowie numer jeden i najlepiej byłoby, gdyby wszystkie je zniszczyć. O dziwo jednak jest wiele bakterii, które są zupełnie nieszkodliwe, a nawet takich, bez których nie byłoby możliwe nasze życie.

Wystarczy wspomnieć słynną bakterię  Helicobacter pylori, uznawaną za jedną z głównych przyczyn wrzodów i raka żołądka  Każdy wrzodowiec oprócz leków, które zobojętniają kwasy żołądkowe, dostawał także antybiotyk, którego głównym celem było niszczenie H. pylori. Okazuje się jednak, że cena za zmniejszenie się częstotliwości wrzodów żołądka i raka jest wysoka – zwiększyła się częstość raka przełyku. Zniszczenie jednych bakterii zwiększyło więc podatność na ataki kolejnych – i wcale nie są to ataki tak łagodne, jak w przypadku osób, które antybiotyków nie brały. Warto też wiedzieć, że bez mikrobów nasz organizm staje się bardziej podatny na schorzenia autoimmunologiczne, takie jak wrzodziejące zapalenie jelit, choroba Crohna czy nawet cukrzyca.

Pałeczka okrężnicy

Sztandarowym przykładem bakterii współżyjących z człowiekiem od tysięcy lat jest Escherichia coli, czyli pałeczka okrężnicy. Zasiedla nasze jelito grube już od pierwszych godzin życia i korzysta z niestrawionych resztek pokarmowych, jakie się tam znajdują. Nie czyni naszemu organizmowi żadnej szkody, wręcz przynosi pożytek, chroniąc przed atakiem mniej przyjaznych drobnoustrojów. Jeżeli jednak zdecydujemy się na kurację antybiotykową, pałeczka okrężnicy może się zmienić w sposób nieprzewidywalny.

Generalnie jednak jest niegroźna, rodzi się więc pytanie, dlaczego wykrycie jej w wodzie powoduje powoduje zamykanie ujęć i energiczne akcje dezynfekcyjne? Otóż pałeczka jest wysoce czułym wskaźnikiem zanieczyszczenia wody kałem. Skoro jest E. coli, to z pewnością doszło do skażenia innymi, groźniejszymi drobnoustrojami.

Badania nad pałeczką okrężnicy

Pałeczki okrężnicy to mikroby niegroźne, łatwo dostępne i nieskomplikowane w hodowli. Nic więc dziwnego, że wzbudziły zainteresowanie badaczy na początku XX wieku i z klozetu trafiły do laboratorium. Największą popularność zdobył wyizolowany w 1922 roku szczep K12. Jego odkrywcy mieli mnóstwo szczęścia. Zupełnie przypadkiem trafili na jeden z nielicznych szczepów zdolnych do czyli wymiany materiału genetycznego, a do tego całkiem bezpieczny, gdyż w toku ewolucji utracił powierzchniowy antygen O, przez co nie potrafi wytwarzać niebezpiecznej dla zdrowia gospodarza endotoksyny.

Dzięki Escherichia coli naukowcy odkryli między innymi, jak przebiegają reakcje w komórce, zbadali strukturę i zasady powielania DNA, wyjaśnili, czym jest gen i jak kontrolować jego działanie. To ona stała się nauczycielką życia i pierwszym królikiem doświadczalnym inżynierów genetycznych. W 1973 roku grupa uczonych ze Stanfordu sklonowała w jej komórkach pierwszy działający gen. Dziś przemysł farmaceutyczny wykorzystujący pałeczki okrężnicy wart jest ponad dziesięć miliardów dolarów. Dzięki nim mamy tanią insulinę, hormon wzrostu, białko TPA stosowane w rozpuszczaniu skrzepów krwi w naczyniach, czy erytropoetynę pobudzającą tworzenie nowych czerwonych krwinek.

E. coli jest nie tylko niewymagającym, ale i wyjątkowo wydajnym pracownikiem. Dowiedziono, że „zamówione” białka mogą stanowić nawet 50% całej produkcji komórki. Zachęceni powodzeniem naukowcy próbują dziś wprowadzać do niej nie tylko pojedyncze geny, ale całe kompleksy kodujące skomplikowane szlaki metaboliczne. Takim projektem jest „namówienie” pałeczek okrężnicy do wytwarzania roślinnego białka zwanego artemizyną – jednego z najskuteczniejszych leków przedwmalarycznych.

Pałeczka okrężnicy nadal potrafi zaskakiwać i ciągle jest obiektem badań budzącym fascynację. Podziw budzi także jej ekonomika. Jeśli np. w pożywce znajduje się glukoza, bakteria nie traci sił na produkcję enzymów rozkładających skrobię czy celulozę. Gdy znajdzie sprzyjające otoczenie, zmienia rzęski na wypustki, którymi przytwierdza się do podłoża. Potrafi też zmieniać wielkość kanałów prowadzących do i z komórki i dzięki temu przyswajać cząsteczki różnej wielkości oraz wydalać toksyny.