TEMA MESECA
Mikrobna revolucija

Pred slabimi štirimi milijardami let so mikroskopsko majhni organizmi začeli preoblikovati Zemljo in življenje na njej. Takrat so bili ti enocelični mikroorganizmi, ki so živeli v oceanih, edina živa bitja na Zemlji. Koncentraciji ogljikovega dioksida in metana sta bili izredno visoki, kisika pa praktično ni bilo. Sčasoma so nekateri mikrobi začeli pridobivati energijo s sonca s fotosintezo ter polniti atmosfero s kisikom. Povečevanje koncentracije kisika je takrat povzročilo množično izumiranje, saj je bil kisik strupen za več kot devetdeset odstotkov vseh živih bitij. Mali mikrobi pa so, mehurček za mehurčkom, pred okoli 650 milijoni let proizvedli dovolj kisika, da so se lahko začeli razvijati večcelični organizmi, katerih potomci smo danes ljudje in vsa druga živa bitja.

Živimo v svetu mikrobov
Šele pred desetletjem so nam napredne raziskovalne tehnike omogočile spoznanje, da smo pravzaprav le gostje v zapletenem svetu mikroorganizmov. »It's a microbial world,« so pred kratkim zapisali v vodilni znanstveni reviji Nature, potem ko so se več kot desetletje čudili neverjetnemu številu novih mikroorganizmov in osupljivemu številu novih genov, ki jih vsebujejo. Nova raziskovalna tehnologija je povzročila pravo revolucijo v razumevanju življenja na Zemlji. Postalo je namreč jasno, da če nas vse živali in rastline ta trenutek »vzame vrag« in izginemo s površja Zemlje, mikrobi tega sploh ne bodo opazili. Če pa izginejo mikrobi, jim v dobrem tednu dni sledimo tudi vsa »višje razvita« bitja.

Z mikrobi pridemo v stik že ob rojstvu. Potrebno odpornost proti boleznim si pridobimo predvsem v najnežnejših letih, zato preveč čisto življenje ni zdravo.

Sliši se res neverjetno. Zakaj naj bi bila ta drobcena bitja pomembnejša od nas? Odgovor je preprost. Mikroorganizmi so gonilo vsega življenja na Zemlji, saj vzpostavljajo razmere, v katerih lahko živimo. So pomemben sestavni del naših ekosistemov in kroženja snovi na našem planetu. Živijo povsod okrog nas, na nas in celo v našem telesu. Ljudje pridemo v stik z njimi že ob rojstvu in od njih je odvisno delovanje mnogih naših življenjskih procesov. Ljudem in živalim pomagajo prebavljati hrano, razgrajevati strupe in preganjati zdravju nevarne mikrobe. Podobno omogočajo rastlinam dostop do pomembnih hranil. Izjemna vpletenost v številne procese pa ni le posledica njihovega števila, ampak predvsem njihove raznolikosti (biodiverzitete).

Človeško telo
V telesu živijo mikroorganizmi predvsem na površinah in sluznicah. Človeško telo sestavlja približno sto milijard celic, v človeških prebavilih pa živi še desetkrat več mikroorganizmov. Pred nekaj meseci je znanstvenikom uspelo določiti večino mikrobnih genov v človeških prebavilih, ki jih je skupaj stopetdesetkrat več kot v človeškem genomu. Devetindevetdeset odstotkov mikrobov je bakterij. Bakterij je med tristo do tisoč različnih vrst, prevladuje pa jih trideset do štirideset. Od vseh bakterij si ljudje delimo verjetno le okrog šestdeset vrst. Poleg bakterij so v črevesu našli tudi nekaj gliv in praživali, vendar njihova vloga še ni znana.

Mikrobi lahko živijo v jezerih, ki imajo skoraj desetkrat večjo slanost kot naše morje. V tem slanem jezeru v Izraelu smo izmerili precej raznoliko mikrobno združbo in celo fotosintezo.

Funkcije, ki jih opravlja mikrobna flora, so po obsežnosti in zapletenosti podobne delovanju organa. Odnos med nami in našo črevesno floro je koristen za oba partnerja. Čeprav bi ljudje lahko v nadzorovanih razmerah preživeli tudi brez črevesne flore, pa nam ta omogoča pridobivanje hranil in energije iz drugače neprebavljivih snovi ter proizvajanje življenjsko pomembnih vitaminov (biotin, vitamin K), aminokislin in hormonov, ki uravnavajo shranjevanje maščob. Kritično vlogo ima tudi pri obrambi pred okužbami, saj preprečuje rast škodljivih patogenih bakterij in pomaga imunskemu sistemu.

Patogeni mikroorganizmi in antibiotiki
O patogenih mikrobih bi lahko napisali povsem samostojno temo meseca. Pravzaprav ob omembi mikrobov pomislimo najprej prav na te, zdravju škodljive mikroorganizme, čeprav sestavljajo izredno majhen odstotek vseh mikrobov. A vsakoletni strah pred novo nevarnostjo epidemije gripe naredi svoje.
Patogeni mikrobi povzročajo bolezni svojemu gostitelju. Z njimi se lahko okužimo prek zraka, stika z obolelimi, z onesnaženo zemljo ali vodo. Kadar nam pade odpornost, pa nas lahko ogrozijo tudi bakterije, ki živijo v našem telesu in nas drugače branijo pred okužbami. Če se pretirano namnožijo ali skozi poškodovano sluznico vdrejo v kri ali notranje organe, lahko tudi same povzročijo vnetje.

Bakterije živijo v črevesu organizmov, tudi pri tem kopenskem izopodnem rakcu. S tem omogočajo pridobivanje hranil in energije iz drugače neprebavljivih snovi (na primer rastlinskega materiala) ter proizvajanje življensko pomembnih vitaminov, aminokislin in hormonov. 

Pri zdravljenju okužb nam izredna prilagodljivost bakterij lahko povzroča hude preglavice. Zdravljenje z antibiotiki zna biti neuspešno, saj bakterije hitro postanejo odporne proti njim. Gene za odpornost lahko dobijo tudi od drugih bakterij iste ali druge vrste. Zato ni važno, katera bakterija je odporna proti antibiotiku, saj se gen za odpornost kmalu prenese tudi na vse druge, mi pa ne moremo ozdraveti.

Nove raziskovalne tehnike omogočajo izreden napredek
Tehnike molekularne biologije, kot so verižna reakcija s polimerazo (PCR), sekveniranje, gelska elektroforeza, kloniranje in bioinformatika, so šele v tem desetletju resnično prodrle v svet mikrobov. Z metagenomskimi analizami smo končno začeli dobivati vpogled v raznolikost mikrobne združbe v okolju in njihov zapleteni svet. V tem trenutku se znanstveniki trudijo z vzorci oceanov, človeškega črevesa in kože, čaka pa jih še ves preostali svet.
Seveda se radi vprašamo, kaj vsa ta odkritja pomenijo za nas. Razumevanje procesov in naše povezanosti z mikroorganizmi nam takoj pomaga k boljšemu zdravju. Poznavanje mikrobne flore naših prebavil nam omogoča boljše in hitrejše odkrivanje in preprečevanje bolezni ter primerno zdravljenje. Razumevanje sodelovanja mikrobov v globalnih ciklih in spremembah atmosfere lahko pripelje k učinkovitim predvidevanjem in morda k rešitvam globalnega segrevanja. Neverjetna raznolikost genov je lahko vir neštetih zdravil, prehranskih izdelkov in zdravju prijaznih učinkovin. Upoštevanje delovanja mikrobov v kmetijstvu, industriji, čistilnih napravah in okoljsko prijaznem pridobivanju energije lahko bistveno poveča učinkovitost procesov in zmanjša onesnaževanje okolja. Če bomo pametni, se bomo poglobili v svet mikrobov, ga poskusili razumeti in se mu prilagoditi. S pomočjo novih raziskovalnih tehnik nas čaka prava mikrobna revolucija, vpogled v prvo mikro-vesolje na naši Zemlji.

_____________________________________________

EKSTREMNA OKOLJA
Bakterije živijo v okoljih, ki včasih presegajo našo domišljijo: v oblakih na nebu, v ledu na Antarktiki, v puščavskem pesku, pri sto stopinjah v žveplenih vrelcih, na dnu oceana ali v skalah kilometre pod površjem. Nedavno tega so raziskovalci našli žive bakterije celo osemsto metrov pod morskim dnom, v sedimentih, starih več kot šestnajst milijonov let. Ne samo, da je neverjetno, da so bakterije tam žive, možno je celo, da prispevajo h globalnemu nastajanju metana. Verjetno je celo, da se je življenje razvilo prav v takem okolju, daleč stran od nemirnega površja Zemlje. Še danes naj bi tako globoko pod površjem živelo kar 60 do 70 odstotkov vseh bakterij.
______________________________________________

POSAMEZNE SKUPINE MIKROORGANIZMOV
Vírusi so zelo majhni patogeni , ki se lahko razmnožujejo le v živih celicah, saj nimajo celičnih mehanizmov, potrebnih za lastno razmnoževanje. Poznanih je nekaj več kot 5000 vrst. Večina virusov je premajhna, da bi jih videli neposredno s svetlobnim mikroskopom.
Bakterije so enocelični mikroorganizmi brez jedra in celičnih organelov (prokarionti). Velike so nekaj mikrometrov in različnih oblik: okrogle, podolgovate ali spiralaste. Pojavljajo se v vseh okoljih na Zemlji. Cianobakterije so bakterije s fotosintezo, ki so prve začele proizvajati kisik in spremenile atmosferske razmere na Zemlji.
Arheje so enocelični mikrooganizmi brez jedra in celičnih organelov. Nedolgo tega so jih imeli za posebno skupino bakterij, vendar se od njih bistveno razlikujejo po evoluciji in samih biokemičnih procesih. Danes vsa živa bitja delimo na tri skupine: bakterije, arheje in evkarionte.
Med evkariontske mikroorganizme (celice imajo jedro in organele) uvrščamo mikroskopske alge (navadno enocelične planktonske alge), enocelične praživali in nekatere druge mikroskopske organizme (nižje glive, kot so plesni in kvasovke, mikroskopske živali).

BESEDILO: Maja Berden Zrimec, Alexis Zrimec in Aleš Lapanje