Bakteerit ovat mikroskooppisia, yksisoluisia organismeja, jotka viihtyvät monissa ympäristöissä. Nämä organismit voivat elää maaperässä, valtameressä ja ihmisen suolistossa.
Ihmisten suhde bakteereihin on monimutkainen. Joskus bakteerit antavat meille auttava käden, esimerkiksi sokeristamalla maitoa jogurttiin tai auttamalla ruuansulatuksessamme. Muissa tapauksissa bakteerit ovat tuhoisia, aiheuttaen sellaisia sairauksia kuin keuhkokuume ja metisilliiniresistenttejä Staphylococcus aureus (MRSA).
Rakenne
Bakteerit (yksikkö: bakteeri) luokitellaan prokaryooteiksi, jotka ovat yksisoluisia organismeja, joilla on yksinkertainen sisäinen rakenne, josta puuttuu ydin, ja jotka sisältävät DNA: ta, joka joko kelluu vapaasti kiertyneessä, säiemäisessä massassa, jota kutsutaan nukleoidiksi, tai erillisenä, pyöreät kappaleet, joita kutsutaan plasmideiksi. Ribosomit ovat bakteerisolun pallomaisia yksiköitä, joissa proteiinit kootaan yksittäisistä aminohapoista käyttämällä ribosomaaliseen RNA: han koodattua tietoa.
Bakteerisolut ympäröivät yleensä kaksi suojaavaa peitettä: solun ulkoseinä ja sisempi solukalvo. Tietyillä bakteereilla, kuten mykoplasmoilla, ei ole lainkaan soluseinää. Joillakin bakteereilla voi olla jopa kolmas, uloin suojakerros, nimeltään kapseli. Piiskamaiset pidennykset peittävät usein bakteerien pinnat - pitkät, joita kutsutaan flagellaksi tai lyhyet, joita kutsutaan piliksi -, jotka auttavat bakteereja liikkumaan ja kiinnittymään isäntään.
Luokitus
Bakteerien luokittelussa käytetään muutamia erilaisia perusteita. Organismit voidaan erottaa soluseinien luonteen, muodon tai geneettisen rakenteen erojen perusteella.
Gram-tahra on testi, jota käytetään identifioimaan bakteerit niiden soluseinämien koostumuksen perusteella, nimeltään Hans Christian Gramille, joka kehitti tekniikan vuonna 1884. Testissä värjätään gram-positiivisia bakteereja tai bakteereja, joilla ei ole ulkokalvoa. Gramnegatiiviset bakteerit eivät ota tahraa. Esimerkiksi, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), joka aiheuttaa keuhkokuumeen, on gram-positiivinen bakteeri, mutta Escherichia coli (E. coli) ja Vibrio kolera, joka aiheuttaa koleraa, ovat gramnegatiivisia bakteereja.
Perusbakteerimuotoja on kolme: Pyöreät bakteerit, nimeltään cocci (singular: coccus), sylinterimäiset, kapselin muotoiset, jotka tunnetaan nimellä bacilli (singular: bacillus); ja spiraalbakteerit, joita kutsutaan asianmukaisesti spirillaksi (yksikössä: spirillum). Bakteerien muodot ja kokoonpanot heijastuvat usein niiden nimissä. Esimerkiksi maidon juustot Lactobacillus acidophilus ovat baciileja ja keuhkokuumetta aiheuttavia S. pneumoniae ovat cocci-ketju. Jotkut bakteerit ovat muun muotoisia, kuten varretut, neliömäiset tai tähdet.
Jäljentäminen
Cornellin yliopiston maatalouden ja biotieteiden korkeakoulun mukaan useimmat bakteerit lisääntyvät binaarifissiolla. Tässä prosessissa yksi bakteerisolu, nimeltään "emo", tekee kopion DNA: sta ja kasvaa suurempana kaksinkertaistamalla sen solupitoisuuden. Sitten solu jakaa toisistaan, työntäen kopioidun materiaalin ulos ja luomalla kaksi identtistä "tytär" -solua.
Jotkut bakteerilajit, kuten syanobakteerit ja firmicutit, lisääntyvät orastuksen kautta. Tässä tapauksessa tytärsolu kasvaa vanhemman sivupisteenä. Se alkaa pienenä nauruna, kasvaa, kunnes se on samankokoinen kuin vanhempi, ja halkeilee.
Vanhemmista ja jälkeläisistä löytyvä DNA on binaarifission tai orastuksen jälkeen täsmälleen sama. Siksi bakteerisolut tuovat variaatiota geneettiseen materiaaliinsa integroimalla ylimääräistä DNA: ta, usein ympäristöstä, genomiinsa. Tätä kutsutaan horisontaaliseksi geeninsiirtoksi; tuloksena oleva geneettinen variaatio varmistaa, että bakteerit voivat mukautua ja selviytyä ympäristönsä muuttuessa.
Horisontaalinen geeninsiirto tapahtuu kolmella tavalla: transformaatio, transduktio ja konjugaatio.
Transformaatio on yleisin horisontaalisen geeninsiirron prosessi ja tapahtuu, kun lyhyet DNA-fragmentit vaihdetaan luovuttajien ja vastaanottajien välillä. Transduktio, joka tapahtuu tyypillisesti vain läheisesti sukulaisten välillä, vaatii luovuttajan ja vastaanottajan siirtämään DNA: ta jakamalla solun pintareseptoreita. Konjugaatio vaatii fyysistä kosketusta bakteerien soluseinien välillä; DNA siirtyy luovuttajasolusta vastaanottajalle. Konjugaation avulla bakteerisolu voi siirtää DNA: ta eukaryoottisoluihin (monisoluiset organismit). Konjugaatio auttaa antibioottiresistenssigeenien leviämisessä.
Bakteerit ihmisten terveydessä ja sairauksissa
Bakteerit voivat olla hyödyllisiä ja vahingollisia ihmisten terveydelle. Commensal eli "ystävälliset" bakteerit jakavat tilaa ja resursseja kehossamme ja ovat yleensä hyödyllisiä. Kehossamme on noin 10 kertaa enemmän mikrobisoluja kuin ihmisen soluja; mikrobiologin David A. Relmanin vuoden 2012 Nature-artikkelissa todetaan, että eniten mikrobilajeja löytyy suolistosta.
Ihmisen suolisto on mukava ympäristö bakteereille, ja niiden ravintoa varten on käytettävissä runsaasti ravintoaineita. American Journal of Gastroenterology -lehdessä julkaistussa vuoden 2014 arvosteluartikkelissa kirjoittajat mainitsivat, että suolen bakteerit ja muut mikro-organismit, kuten hyödylliset E. coli ja Streptococcus, auttavat ruuansulatuksessa, estävät haitallisten patogeenien aiheuttamaa kolonisaatiota ja auttavat kehittämään immuunijärjestelmää. Lisäksi suolen bakteerien hajoaminen on liitetty tiettyihin sairaustiloihin. Esimerkiksi Crohnin tautia sairastavilla potilailla on lisääntynyt immuunivaste suolen bakteereja vastaan, todetaan The Lancet -lehdessä julkaistun vuoden 2003 katsauksen mukaan.
Muut bakteerit voivat aiheuttaa infektioita. Useita bakteereja - aina niin kutsutusta ryhmästä A Streptococcus, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli ja S. aureus voi aiheuttaa harvinaisen mutta vaikean pehmytkudosinfektion, jota kutsutaan nekrotisoivaksi fassiitiksi (joskus kutsutaan lihaa syövistä bakteereista). Sairauksien torjunta- ja ehkäisykeskusten (CDC) mukaan tämä infektio vaikuttaa lihaksia, hermoja, rasvaa ja verisuonia ympäröiviin kudoksiin; sitä voidaan hoitaa, varsinkin kun se on varhain kiinni.
Antibioottinen vastustuskyky
Antibiootteja käytetään tyypillisesti bakteeri-infektioiden hoitamiseen. Antibioottien epäasianmukainen ja tarpeeton käyttö on kuitenkin viime vuosina edistänyt useiden antibioottiresistenttien bakteerikantojen leviämistä.
Antibioottiresistenssitapauksissa tarttuvat bakteerit eivät ole enää alttiita aiemmin tehokkaille antibiooteille. CDC: n mukaan vähintään 2 miljoonaa ihmistä Yhdysvalloissa tarttuu vuosittain antibioottiresistentteihin bakteereihin, mikä johtaa vähintään 23 000 ihmisen kuolemaan.
"Melkein kaikki infektiot, joista voit ajatella, on todettu liittyvän jonkin verran vastustuskykyä", kertoi tohtori Christopher Crnich, tartuntatautilääkäri ja sairaalan epidemiologi Wisconsinin yliopiston sairaaloissa ja Madisonin veteraaniasioiden sairaalassa. "On hyvin vähän infektioita, joita nyt hoitamme, jos resistenttien bakteerien aiheuttamat infektiot eivät ole kliinisiä huolenaiheita."
Esimerkiksi MRSA on yksi kuuluisimmista antibioottiresistenteistä bakteerikannoista; se vastustaa metisilliinia ja muita hoitoon käytettäviä antibiootteja stafylokokki infektiot, jotka hankitaan pääasiassa ihokosketuksessa. MRSA-tartuntoja esiintyy terveydenhuoltoympäristöissä, kuten sairaaloissa ja hoitokodeissa, joissa se voi johtaa keuhkokuumeeseen tai verenkiertoinfektioihin. MRSA leviää myös yhteisössä, etenkin tilanteissa, joissa ihoa on paljon, fyysinen kosketus on paljon ja yhteisiä välineitä käytetään - esimerkiksi urheilijoiden keskuudessa, tatuointihuoneissa sekä päivähoitolaitoksissa ja kouluissa. Yhteisöstä hankittu MRSA aiheuttaa useimmiten vakavia ihoinfektioita.
Tärkeä näkökohta antibioottiresistenssin torjunnassa on oltava varovainen niiden käytössä. "Meille on niin tärkeää käyttää antibiootteja älykkäästi", Crnich kertoi LiveSciencelle. "Haluat käyttää antibioottia vain, kun sinulla on selkeä bakteeri-infektio."
Live Science Contributor Rachel Ross päivitti tämän artikkelin 25. huhtikuuta 2019.
