Ze świata nauki

Roślinne tratwy wdzięcznie wkomponowują się w krajobraz i na pierwszy rzut oka niewiele różni je od innych roślin wyrastających wokół zbiornika wodnego. Ten kamuflaż skrywa jednak niezwykle pracowitych czyścicieli, których w wysiłkach wspierają mikroskopijni sprzymierzeńcy. Czy ta współpraca może być skutecznym sposobem na walkę z zanieczyszczeniem wody?

Chemicy z Texas A&M University stworzyli polimery, które są w stanie uszkodzić błonę komórkową bakterii. To obiecująca odpowiedź na rosnący problem antybiotykoodporności wielu rodzajów bakterii. Zanim jednak wprowadzi się takie polimery do leczenia, badacze muszą się upewnić, czy nie są one szkodliwe dla człowieka.

Zniszczyliśmy środowisko i wiemy o tym. Stosujemy m.in. ogromne ilości pestycydów, aby pozbyć się grzybów czy bakterii chorobotwórczych. Długotrwałe ich stosowanie ma jednak negatywny wpływ nie tylko na środowisko, lecz również na człowieka. Dlatego naukowcy szukają naturalnych, skutecznych sposobów ochrony plonów. Takie badania prowadzimy także my – mówi prof. dr hab. Zofia Piotrowska-Seget z Wydziału Nauk Przyrodniczych UŚ, która wraz z dr Katarzyną Kasperkiewicz ze swojego zespołu, opowiada o bakteriach mogących się przyczynić do powstania biologicznej szczepionki dla roślin. 

Biolodzy z Uniwersytetu Śląskiego od kilkunastu lat projektują i testują różne rozwiązania dla oczyszczalni, wspomagające proces oczyszczania ścieków właśnie z niesteroidowych leków przeciwzapalnych. Przebadali wiele szczepów bakterii, które mogłyby w naturalny sposób rozkładać substancje z grupy NLPZ.

Wiele razy słyszeliśmy o tak zwanych dobrych bakteriach. Niektóre z nich utrzymują w niezłej kondycji nasz organizm, inne przyczyniają się do oczyszczania skażonych gleb i wody. Różne rozwiązania z tego zakresu badają w swoich projektach biolodzy z Uniwersytetu Śląskiego pod kierunkiem dr hab. Danuty Wojcieszyńskiej, prof. UŚ oraz dr hab. Urszuli Guzik, prof. UŚ, które mówią o tym, w jaki sposób mikroorganizmy mogą wspomóc pracę oczyszczalni ścieków w usuwaniu niesteroidowych leków przeciwzapalnych.

O bakteriach, ich roli w środowisku i życiu człowieka, a także o popularyzacji nauki opowiada mikrobiolog dr hab. Aleksandra Ziembińska-Buczyńska, prof. Politechniki Śląskiej, dyrektor Centrum Popularyzacji Nauki Politechniki Śląskiej, absolwentka Uniwersytetu Śląskiego. W 2021 roku zdobyła Nagrodę POP Science w kategorii "myśl globalnie, działaj lokalnie" podczas 5. Śląskiego Festiwalu Nauki KATOWICE.

Bakterie, archeony, grzyby i wirusy razem stanowią mikrobiom żywych organizmów, takich jak ludzie. Bez nich nasze życie nie byłoby w ogóle możliwe. Zamieszkują naszą skórę, organy wewnętrzne i inne części ciała. Wspierają jego najważniejsze procesy, ale bywają też szkodliwe. Zdecydowanie najwięcej wiemy o bakteriach, ale także pozostała część mikrobiomu zdecydowanie warta jest naszego zainteresowania.

Antybiotykooporność jest narastającym problemem, z którym musi zmagać się współczesna medycyna. Wraz z początkiem pandemii powszechne stało się używanie środków dezynfekcyjnych, które podobnie jak antybiotyki mają działanie bakteriobójcze lub hamują wzrost bakterii. Substancje te łączy również to, że wpływają na nabywanie przez bakterie oporności.

Nanocząstki stworzone w laboratoriach Politechniki Federalnej w Zurichu i instytutu badawczego Empa są w stanie wykryć i zabić bakterię ukrywającą się w naszych komórkach. Celem badań jest opracowanie takiego środka antybakteryjnego, który jest skuteczny tam, gdzie zawodzą antybiotyki i inne konwencjonalne metody.

Dr Magdalena Pacwa-Płociniczak oraz dr Tomasz Płociniczak z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach interesują się możliwościami wykorzystania bakterii i roślin w remediacji. Poszukują możliwie najbezpieczniejszej dla środowiska naturalnego drogi, która w sposób nieinwazyjny pozwoli oczyścić dany obszar z różnego rodzaju zanieczyszczeń.

Bakterie posiadają geny, które umożliwiają im dostosowanie się do dobowego cyklu światła i temperatury. Badacze, którym udało się tego dowieść, chcą teraz to wykorzystać do lepszego zrozumienia tego powszechnie występującego wśród istot zjawiska, które nazywamy czasem zegarem biologicznym.

Nikt nie ma wątpliwości, że zamrożenie człowieka z nadzieją, że po powrocie do normalnej temperatury ożyje, ma niewielki sens. Jednak postępujemy tak z bakteriami w laboratoriach, by przechować je przez długi czas niezmienione.  Czy jeśli całkowicie zamrozimy komórki bakterii, tak, że ustaną w nich wszelkie procesy metaboliczne to znaczy, że je zabiliśmy? A jeśli tak, to jak wracają one do życia?

Liczne wirusy są utrapieniem ludzkości, lecz również bakterie nie zawsze żyją z tymi tworami w komitywie. Istnieją wirusy atakujące i niszczące bakterie. Zwane są bakteriofagami. Nie rozpoznano jeszcze jakie jest kryterium „wyboru” danej bakterii przez takiego wirusa, lecz wysunięto kilka propozycji, jakby to mogło wyglądać. Wiadomo natomiast, że bakteria broni się przed atakami wirusowymi i opisano sposoby tej obrony.

Mikroorganizmy nie myślą tak, jak ludzie - nikt nie ma co do tego wątpliwości. Jednak mimo tego są w stanie sabotować nasze leczenie na różne sposoby - wzajemnie sobie pomagając w swoich małych, bakteryjnych "mafiach", ukrywając się przed nami oraz przed lekami, którymi chcemy je zwalczyć, czy też celowo zmieniając zachowanie – swoje, a być może również i nasze...

Bakterie żywiące się metanem potrafią także rozkładać jon amonowy. Bakterie, które żyją w ekstremalnych wulkanicznych warunkach, odgrywają istotną rolę w redukcji gazów cieplarnianych emitowanych w wulkanach. Ta zdolność była już znana w stosunku do metanu. Najnowsza publikacja mikrobiologów z holenderskiego Universytetu Radbouda odkrywa przed nami ich dodatkową zdolność dotyczącą jonu amonowego.

Toksyna, której prątek gruźlicy używa, by zaadoptować się do środowiska może być dla tej bakterii śmiertelnie niebezpieczna, jeżeli tylko uda się sztucznie utrzymać dłużej jej działanie.  Gruźlica, choć w Europie prawie nie występuje, globalnie wciąż zabiera ze sobą około półtora miliona ofiar rocznie. Ponieważ coraz częściej terapia antybiotykowa okazuje się nieskuteczna, badacze szukają nowych rozwiązań.

Mikrobiolodzy zauważyli zależność między pewnymi szczepami bakterii a chorobą nowotworową. Są takie bakterie, które wspierają lub nawet umożliwiają rozwój nowotworu (98 procent chorych na raka żołądka było zakażonych Helicobacter pylori) albo niwelują działanie leków antynowotworowych. Ale są też takie, których pojawienie się w naszym organizmie przyczynia się do regresji nowotworu albo wzmocnienia naszego układu immunologicznego.

Bakterie są wyjątkowe. Obecne praktycznie w każdym środowisku wytrzymują warunki, które uśmierciłby inne organizmy. Za tą szczególną umiejętność przetrwania w niekorzystnym środowisku odpowiadają mechanizmy oporności. Jest ich wiele, jednak jeden z nich szczególnie przykuwa uwagę badaczy. Chodzi o białka należące do systemu efflux, który warunkuje aktywnie wypompowywanie różnych szkodliwych czynników na zewnątrz komórki.

W toku ewolucji rośliny nauczyły się wykorzystywać bakterie do wydobywania z gleby wartości odżywczych. Rośliny rozpoznają środowisko i jeżeli uznają to za potrzebne – wydzielają floawonidy, które zachęcają bakterie do przetwarzania węgla i azotu. Na zainfekowanych korzeniach rosną azotowe guzki, które stają się dla roślin pokarmem.