Микробиологија За животот во нечистотија - медицина; Исхрана - FAZ
Длабоко во Јужниот Пацифик, илјадници метри длабоко, дното на океанот се смета за еден од најпријателските региони на нашата планета. Повеќе мртви отколку мртви - тоа е она што биолозите го нарекуваат област помеѓу Јужна Америка и Австралија. Но, тука треба да се прецрта границата меѓу животот. Дури во средината на март, меѓународен тим научници објавија дека пронашле микроби што дишат кислород во глинест талог. Едноклеточните организми не само што успеваат директно на морското дно, туку и до 75 метри подолу.
Без разлика дали е во длабокото море, на планинските врвови високи 3.000 метри, во човечките црева или во вечниот мраз: микроорганизмите се развиваат низ целиот свет. Маси на микроорганизми. Во еден грам шумска почва има до 100 милијарди клетки од над 10.000 различни видови. Некои од нив се чуда за заштеда на енергија, како микробите од дното на океанот, очигледно. Некои, како што се одредени видови на стрептомицес, произведуваат важни антибиотици - околу половина од сите лекови се базираат на метаболички производи на бактерии. Некои распаѓаат токсини, други убиваат штетници од растенија. Може да се претпостави дека тие имаат и други големи способности. Но, ние знаеме само дел од нив, можеби пет проценти - некои микробиолози веруваат помалку од еден процент. Некој може да научи многу од нив, но повеќето од микробите им пркосат на истражувачките методи на научниците, не можат да се детектираат и не можат да се размножуваат во лабораторија.
Тоа сега се менува. Некои нови, некои подобрени методи ја отвораат вратата до одреден степен до универзумот на микроорганизми. „На прашањето кој е таму? Сега може да се пристапи многу поинаку отколку во минатото благодарение на технологијата независна од културата“, вели Пол Илмер, микробиолог од Универзитетот во Инсбрук. Делови од генетски материјал сега можат да се извлечат од примерок од почва, а споредувањето на нив со познатите ДНК секвенци во базите на податоци го означува бројот на присутни видови. На овој начин, истражувачите успеваат да откријат нови видови скоро секоја недела.
Како пребарување во сено
Пред дваесет години, дел од ДНК-редоследот на еден организам беше предмет на докторска теза; денес честопати не е доволно за целосно да се следат стотици нови видови за да се спуштат во угледно научно списание. Сè повеќе чувствителните техники овозможуваат побрза анализа на врската и класификација во семејно стебло. А, откривањето на организмите само на дното на Јужниот Пацифик е мала сензација: Нивното откритие е приближно еквивалентно на откривањето на сто болви во 50-метарски базен. Концентрација што претходно не можеше да се открие. Дишат кислород со незамислива бавност, со проток на помалку од еден електрон во ќелија во секунда - тоа е неколку моќности од десет под стапките на дишење, што се сметаат за исклучително ограничени во лабораторијата за енергија.
„Ние биолозите сме презаситени од разновидноста и големината со која се справуваме“, објаснува Антје Боетиус, екологист на длабокото море во Институтот за морска морска биологија Макс Планк во Бремен. За истражувачите, мрежата на микроорганизми е како загатка со милијарди парчиња. Едноклеточните организми во некои случаи станаа толку специјализирани што можат да постојат само во друштво на други микроби затоа што живеат од нивните отпадни производи.
Со оглед на оваа сложеност, ДНК анализата само ја гребе површината. Како и да е, микробиолозите веќе открија бројни факти кои одговараат на основните прашања. Сепак, загрижувачките работи исто така излегоа на виделина. На пример, на Алцовите Алпи, тие забележале дека климатските промени во изминатите седум години не влијаеле само на флората. На надморска височина од 2700 до 3500 метри, и бројот на микроорганизми во почвата и составот на заедницата се сменија. Микробите кои произведуваат метан - моќен стакленички гас - имаат корист од ова. Овој ефект може дополнително да ги забрза климатските промени.
Нови антибиотици
Подеднакво е тешко да се карактеризираат функционалните својства на новооткриениот вид. Екстремно бавниот раст на многу едноклеточни организми ја прави нивната анализа со вообичаени методи толку досадна што тие го надминуваат опсегот на докторски тези или временските ограничувања на истражувачките проекти. Досега, 90 до 99 проценти од организмите воопшто не биле во можност да се одгледуваат во лабораторија. Тие едноставно не растат во садови од Петри, без оглед со која комбинација на хранливи материи истражувачите се обидуваат да ги дојат. „Заради метежот и средствата за публикации, пациентот, бавната микробиологија на одгледување и набудување на микроорганизми во животната средина скоро изумре“, вели Антје Боетиус.
Но, има и напредок во оваа област кои зависат од, на пример, медицината. На почетокот на годината, Ким Луис и Слава Епштајн од североисточниот универзитет во Бостон и нивниот тим предизвикаа сензација кога презентираа антибиотик од потполно нова класа активни состојки: тексобактин. Доколку оваа супстанца се покаже ефикасна и безбедна кај луѓето во претстојните студии, тоа би бил првиот нов антибиотик од 1987. Сензација, сепак, извештаите главно само споменувале дека тексобактинот потекнува од претходно необработена бактерија на почвата. Сега може да се добие со помош на неверојатно едноставна метода развиена во Бостон; истражувачите го именувале малечкиот производител Eleftheria terrae.
Пред повеќе од десет години, Епштајн започна специјални експерименти за одгледување во лабораторија, бидејќи очигледно не беше можно да се произведе хранлив медиум кој ќе ги задоволи потребите на непослушните микроби. Затоа, научниците решија да ја испробаат природната средина. Тие ги разредуваа своите примероци од почва сè додека, од чисто статистичка гледна точка, во нив остана само една единствена клетка и ги наполни во мала комора ограничена со мембрани. Микробите не можеа да избегаат низ порите на мембраната, но сите видови на хранливи материи може да влезат внатре. Истражувачите ја ставаат комората назад во почвата од која е добиена мострата. „Кога откривме дека можеме да размножиме четириесет проценти од сите клетки во оригиналниот примерок на овој начин, не сакавме да веруваме во тоа долго време. Затоа што беше многу едноставно “, вели Слава Епштајн. Другите беа исто така скептични; Предлозите за истражување на Епштајн честопати беа одбивани со образложение дека „не може да работи толку лесно“, дури и откако веќе објави неколку трудови на оваа тема.
Припитомувањето на паметникот
Во меѓувреме, Епштајн ги разви едноставните комори за дифузија во „iChip“, приближно со големина на кутија цигари, со 384 примероци садови. Неговите вработени забележаа дека околу една четвртина од микробите кои растат во iChip одеднаш напредуваат и во вештачки хранлив медиум. Ако ги подложите преостанатите 75 проценти на понатамошен циклус на раст во iChip, една четвртина од него може да се одгледува. „Проверивме дали тоа се должи на мутации, не е така“, вели Епштајн. Неговата досега - недокажана - хипотеза за работа е дека многу од микробите што се сметаат за некултурни едноставно се во состојба на сон за подолг временски период. Целосно независна од влијанијата врз животната средина, клетката понекогаш се буди за да ги тестира условите како извидник и, доколку е потребно, да се размножи - тогаш доста брзо, па дури и во хранлив медиум. „Без оглед како на крајот работи, откритието нè прави навистина оптимисти дека имаме огромна количина организми, од кои некои може да произведат други фармацевтски интересни соединенија“, вели Епштајн.
Другите истражувачки групи сега користат такви скоро природни медиуми; Во мали, делумно пропустливи агарозни рефјури, се чини дека одгледувањето има успех. Капиларите на нано скалата исто така покажуваат успех, па дури и културата на меѓусебно зависни микроби сега понекогаш се чини дека е успешна.
По микробите на почвата, Слава Епштајн сега сака да скроти и други непослушни бактерии. Тој е заинтересиран за таканаречениот микробиом, бактерискиот свет во човечкото тело. Епштајн веќе тестирал минијатура на iChip на забната глеѓ на волонтери и веќе открил три претходно непознати типови на бактерии. Сега тој развива уред што треба да работи сам што е можно повеќе и да испитува микроби - било да е тоа во вселената, во длабокото море или во цревата. Епштајн е оптимист дека ќе успее.