Fantasy svět bakterií
Časopis Proceedings of the National Academy of Sciences zveřejnil zprávu, že „přátelské“ bakterie v našem těle by mohly pomoci v boji s virovou infekcí.
Myši, ošeřené antibiotikem neomycinem (který bakterie zabíjí) zvládaly virovou infekci hůře než myši bez antibiotik. Důvodem je zřejmě to, že bakterie jsou prstem na spoušti metabolické dráhy, na jejímž konci je chemikálie pomáhající aktivovat imunitní systém. I když je zpráva považována za průlomovou, je to pravděpodobně jen další z mnoha netušených kousků, který bakterie umí vytáhnout z klobouku. Posuďte sami.
Především, je jich neuvěřitelně mnoho. V hrsti hlíny je víc baktérií než lidí, co kdy žili na Zemi. Na rozdíl od andělů má smysl se ptát, kolik se jich vejde na špičku jehly. Jejich biomasa je desetkrát větší než biomasa všech ostatních organismů na světě. Jsou zde od úsvitu života na Zemi a jako skupina nikdy nevymřely. S trochou filosofické licence můžeme dokonce říct, že konkrétní jedinci jsou nesmrtelní. Pravda, jednu baktérii můžeme zahubit žárem, antibiotiky nebo dlouhodobým nedostatkem vody, avšak za normálního běhu věcí žije baktérie věčně. Je to zvláštní, smrt přišla na svět až s nástupem eukaryot. Zatímco my si umíme předávat DNA pouze vertikálně, z rodičů na děti, bakterie to zvládají i horizontálně, jedna druhé, řekněme kamarád kamarádovi. Dvě jakékoli baktérie jakéhokoli druhu a jakékoli geografické lokality na této Zemi si jsou v principu schopny předat kus DNA, možná přes mnoho a mnoho přestupních stanic, tvořených jinými baktériemi, ale možné to je. V tomto smyslu můžeme všechny baktérie na světě chápat jako jediný druh, nebo podle některých dokonce jako jediného jedince. Ze svého okolí jsou schopny si do sebe vtáhnout nahé kusy DNA – a možná se ukáže, že by se informace mohla k něčemu hodit. Vzhledem k tomu, že máme všichni stejný genetický kód, je pro baktérie mnohem prospěšnější než pro nás být připojeny k internetu stejného genetického jazyka. K horizontálnímu přenosu genů uvádí bakterioložka Lynn Margulisová vtipný příklad. Představme si, že jsem světlovlasá modrooká dívka, která přišla do kavárny, kde obsluhuje servírka se zelenými vlasy. Po opuštění kavárny mám i já zelené vlasy a jdu si zaplavat do místního bazénu. Ve vodě nechtěně polknu doušek vody s mnohem častějším genem pro hnědé oči. V rámci sušení ručníkem do sebe dostanu DNA ze slunečnic a holubů, které jsem potkala vedle na chodníku cestou městem. Z plovárny vyjdu jako zelenovlasá hnědooká dívka, na které začnou růst tyčinky a pestíky a od vchodu odletím pryč, a cestou mě jak parašutisté začne opouštět potomstvo schopné klouzavého letu. Jistěže je tato fantasie trochu přehnaná a úseky DNA, které si bakterie vyměňují, jsou výhodné spíše k metabolickým drahám, které se projevují méně dramaticky, ale v principu to takto nějak může být.
Baktérie nám připomínají, že žít se dá všude. V horkých pramenech, v extrémně slaných prostředí, lze přežít velké hloubky i pronikavou úroveň radioaktivity. Deinococcus radiodurans přežije radioaktivitu 3 000x silnější než co je schopna zabít člověka a Picrophilus oshimae zvládne pH 0,03, což je prostředí natolik kyselé, že rozpouští kovy. S některými archebaktériemi se velmi těžko experimentuje, neboť jejich teplotní optimum je kolem 105 stupňů Celsia, v laboratoři je tedy třeba je neustále pod mírným tlakem vařit, aby nezemřely zimou! Miliardu let zde byly bakterie samy, pak se stalo něco, čemu ještě příliš nerozumíme. Buďto zkusila pohltit jedna druhou, a oběť v těle útočníka přežila, nebo jedna zkusila parazitovat uvnitř druhé, v každém případě se ve výsledku ustanovila docela výhodná spolupráce „baktérie v baktérii“ a vznikly eukaryotické buňky, ze kterých jsme vznikli my. Bakterie nás učí, že evoluce a vznik něčeho nového nemusí nutně vždy postupovat rozštěpením, jako spíše splynutím! A až jednou poletíme na Mars, ve slaném prostředí mikrooceánů našich buněk si tyto baktérie, dnes známé jako mitochondrie poneseme, a ony nám budou připomínat slané prostředí dávných moří, ze kterých vznikly.
Mnohé osidlují prostředí bez přístupu kyslíku, jako je dno oceánu, žaludky krav nebo odpadní vody. Vedou nás tak k myšlence, že původní atmosféra na Zemi byla bez kyslíku. A nejlepší na konec. Dávno předtím, než nastaly prvohory došlo k nejděsivějšímu globálnímu vymírání, které nemá v dějinách planety obdoby. Určitý typ cyanobaktérií začal při fotosyntéze využívat jako zdroj elektronů vodu, a jako odpadní produkt se začal do atmosféry uvolňovat kyslík. Postupem času bylo kyslíku stále víc a snad nějakou dobu kyslík reagoval se sloučeninami železa v mořské vodě a, jak říkáme na přednáškách, planeta „zrezivěla“, pak jej ale bylo čím dál víc a došlo ke genocidě všeho živého. Některé bakterie prchly do bezkyslíkatého útočiště, jiné zahynuly v největším vymírání v dějinách. Díky baktériím je dnes atmosféra Země hořlavá a škrtnutá sirka vzplane, to vše v příkrém kontrastu se složením atmosféry na jiných planetách. Pak ale, jako už tolikrát, si jeden typ baktérií udělal z nouze ctnost a místo toho, aby jej kyslík zahubil, jej začal naopak využívat pro metabolické reakce. Z těchto alfa proteobaktérií vzniknou mitochondrie člověka a díky nim můžeme i my s výhodou kyslík dýchat. Bakterie tedy umí zareagovat na novou situaci a z nepřítele si udělat přítele, z jedu nepostradatelnou součást metabolismu.
Zjištění, že bakterie nejenom osidlují naše tělo, ale možná nás navíc ještě aktivně chrání je možná jen dalším trikem, který bakterie zvládají. Zbývá filosofická otázka: pomáhají nám bakterie v bitvě s viry „úmyslně“ proto, aby nás, své hostitele ochránily nebo se jedná o náhodný a nezamýšlený efekt jejich metabolismu? Ať je to jakkoliv, ukazuje se, že komunikace mezi imunitním systémem a bakteriemi, které osidlují naše útroby je mnohem zajímavější, než bychom si kdy pomysleli.
Myši, ošeřené antibiotikem neomycinem (který bakterie zabíjí) zvládaly virovou infekci hůře než myši bez antibiotik. Důvodem je zřejmě to, že bakterie jsou prstem na spoušti metabolické dráhy, na jejímž konci je chemikálie pomáhající aktivovat imunitní systém. I když je zpráva považována za průlomovou, je to pravděpodobně jen další z mnoha netušených kousků, který bakterie umí vytáhnout z klobouku. Posuďte sami.
Především, je jich neuvěřitelně mnoho. V hrsti hlíny je víc baktérií než lidí, co kdy žili na Zemi. Na rozdíl od andělů má smysl se ptát, kolik se jich vejde na špičku jehly. Jejich biomasa je desetkrát větší než biomasa všech ostatních organismů na světě. Jsou zde od úsvitu života na Zemi a jako skupina nikdy nevymřely. S trochou filosofické licence můžeme dokonce říct, že konkrétní jedinci jsou nesmrtelní. Pravda, jednu baktérii můžeme zahubit žárem, antibiotiky nebo dlouhodobým nedostatkem vody, avšak za normálního běhu věcí žije baktérie věčně. Je to zvláštní, smrt přišla na svět až s nástupem eukaryot. Zatímco my si umíme předávat DNA pouze vertikálně, z rodičů na děti, bakterie to zvládají i horizontálně, jedna druhé, řekněme kamarád kamarádovi. Dvě jakékoli baktérie jakéhokoli druhu a jakékoli geografické lokality na této Zemi si jsou v principu schopny předat kus DNA, možná přes mnoho a mnoho přestupních stanic, tvořených jinými baktériemi, ale možné to je. V tomto smyslu můžeme všechny baktérie na světě chápat jako jediný druh, nebo podle některých dokonce jako jediného jedince. Ze svého okolí jsou schopny si do sebe vtáhnout nahé kusy DNA – a možná se ukáže, že by se informace mohla k něčemu hodit. Vzhledem k tomu, že máme všichni stejný genetický kód, je pro baktérie mnohem prospěšnější než pro nás být připojeny k internetu stejného genetického jazyka. K horizontálnímu přenosu genů uvádí bakterioložka Lynn Margulisová vtipný příklad. Představme si, že jsem světlovlasá modrooká dívka, která přišla do kavárny, kde obsluhuje servírka se zelenými vlasy. Po opuštění kavárny mám i já zelené vlasy a jdu si zaplavat do místního bazénu. Ve vodě nechtěně polknu doušek vody s mnohem častějším genem pro hnědé oči. V rámci sušení ručníkem do sebe dostanu DNA ze slunečnic a holubů, které jsem potkala vedle na chodníku cestou městem. Z plovárny vyjdu jako zelenovlasá hnědooká dívka, na které začnou růst tyčinky a pestíky a od vchodu odletím pryč, a cestou mě jak parašutisté začne opouštět potomstvo schopné klouzavého letu. Jistěže je tato fantasie trochu přehnaná a úseky DNA, které si bakterie vyměňují, jsou výhodné spíše k metabolickým drahám, které se projevují méně dramaticky, ale v principu to takto nějak může být.
Baktérie nám připomínají, že žít se dá všude. V horkých pramenech, v extrémně slaných prostředí, lze přežít velké hloubky i pronikavou úroveň radioaktivity. Deinococcus radiodurans přežije radioaktivitu 3 000x silnější než co je schopna zabít člověka a Picrophilus oshimae zvládne pH 0,03, což je prostředí natolik kyselé, že rozpouští kovy. S některými archebaktériemi se velmi těžko experimentuje, neboť jejich teplotní optimum je kolem 105 stupňů Celsia, v laboratoři je tedy třeba je neustále pod mírným tlakem vařit, aby nezemřely zimou! Miliardu let zde byly bakterie samy, pak se stalo něco, čemu ještě příliš nerozumíme. Buďto zkusila pohltit jedna druhou, a oběť v těle útočníka přežila, nebo jedna zkusila parazitovat uvnitř druhé, v každém případě se ve výsledku ustanovila docela výhodná spolupráce „baktérie v baktérii“ a vznikly eukaryotické buňky, ze kterých jsme vznikli my. Bakterie nás učí, že evoluce a vznik něčeho nového nemusí nutně vždy postupovat rozštěpením, jako spíše splynutím! A až jednou poletíme na Mars, ve slaném prostředí mikrooceánů našich buněk si tyto baktérie, dnes známé jako mitochondrie poneseme, a ony nám budou připomínat slané prostředí dávných moří, ze kterých vznikly.
Mnohé osidlují prostředí bez přístupu kyslíku, jako je dno oceánu, žaludky krav nebo odpadní vody. Vedou nás tak k myšlence, že původní atmosféra na Zemi byla bez kyslíku. A nejlepší na konec. Dávno předtím, než nastaly prvohory došlo k nejděsivějšímu globálnímu vymírání, které nemá v dějinách planety obdoby. Určitý typ cyanobaktérií začal při fotosyntéze využívat jako zdroj elektronů vodu, a jako odpadní produkt se začal do atmosféry uvolňovat kyslík. Postupem času bylo kyslíku stále víc a snad nějakou dobu kyslík reagoval se sloučeninami železa v mořské vodě a, jak říkáme na přednáškách, planeta „zrezivěla“, pak jej ale bylo čím dál víc a došlo ke genocidě všeho živého. Některé bakterie prchly do bezkyslíkatého útočiště, jiné zahynuly v největším vymírání v dějinách. Díky baktériím je dnes atmosféra Země hořlavá a škrtnutá sirka vzplane, to vše v příkrém kontrastu se složením atmosféry na jiných planetách. Pak ale, jako už tolikrát, si jeden typ baktérií udělal z nouze ctnost a místo toho, aby jej kyslík zahubil, jej začal naopak využívat pro metabolické reakce. Z těchto alfa proteobaktérií vzniknou mitochondrie člověka a díky nim můžeme i my s výhodou kyslík dýchat. Bakterie tedy umí zareagovat na novou situaci a z nepřítele si udělat přítele, z jedu nepostradatelnou součást metabolismu.
Zjištění, že bakterie nejenom osidlují naše tělo, ale možná nás navíc ještě aktivně chrání je možná jen dalším trikem, který bakterie zvládají. Zbývá filosofická otázka: pomáhají nám bakterie v bitvě s viry „úmyslně“ proto, aby nás, své hostitele ochránily nebo se jedná o náhodný a nezamýšlený efekt jejich metabolismu? Ať je to jakkoliv, ukazuje se, že komunikace mezi imunitním systémem a bakteriemi, které osidlují naše útroby je mnohem zajímavější, než bychom si kdy pomysleli.