Bakterie pomagają nam trawić sushi

Wbrew temu, co mówiła babcia, a co powtarzają w reklamach producenci substancji bakteriobójczych, większości bakterii wcale nie zależy na tym, by zrobić nam krzywdę. Ktoś zauważył, że rodzimy się w 100% ludźmi, a umieramy będąc w 90% bakteriami. Liczba bakterii w organizmie człowieka jest około dziesięciu razy większa od liczby ludzkich komórek. Ponieważ typowe bakterie są dużo mniejsze od komórek ludzkich, to ich przewaga liczebna nie przekłada się na wagową, ale i tak przeciętny dorosły człowiek nosi w sobie około trzech kilogramów bakterii, większość z nich w jelitach, a resztę na skórze i w różnych otworach i zagłębieniach ciała. Bakterie oraz inne mikroskopijne stworzenia żyjące w i na człowieku określa się mianem „ludzkiego mikrobiomu”. Ciekawy wpis o badaniach mikrobiomu pojawił się parę dni temu na Nic prostszego.

Większość bakterii żyjących w człowieku jest nieszkodliwa, a wiele jest niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Wytwarzane przez nie enzymy pozwalają ludziom trawić pewne substancje, z którymi „czysto” ludzka biochemia sobie nie radzi. W zamian bakterie te dostają bezpieczne schronienie, choć od kilkudziesięciu zdarza nam się sprawiać im rzeź, gdy zażywamy antybiotyki.

Bakterie istnieją na Ziemi od ponad trzech miliardów lat, ludzie od dwustu tysięcy. Historia bakterii jest paręnaście tysięcy razy dłuższa od historii ludzi. Gdy przeliczy się to na pokolenia, to stosunek pokoleń ludzkich do pokoleń bakterii przypomina stosunek cząsteczek substancji aktywnej do cząsteczek wody w specyfiku homeopatycznym. Przez te wszystkie pokolenia bakterie i skolonializowane przez nie organizmy, takie jak nasze, utworzyły niezliczone metody współpracy.

Bakterie są specjalistami w horyzontalnym transferze genów. Pojęciowo o wiele bliższy nam jest transfer pionowy, w którym organizmy dziedziczą geny od rodziców. Przy transferze horyzontalnym geny mogą przeskakiwać miedzy gatunkami. To ten mechanizm jest jednym z powodów zachowywania dużej ostrożności przy pracy z organizmami modyfikowanymi genetycznie (GMO). Znane są już przypadki, w których dziko rosnące rośliny przejmowały geny, a przez to zdolności, od zmodyfikowanych roślin uprawianych w pobliżu przez człowieka. Nie oznacza to oczywiście, że modyfikacje genetyczne są złe. Są po prostu częścią naszej historii biologicznej i musimy sobie z nimi radzić, raz lepiej, raz gorzej.

Wodorosty z rodzaju Porphyra mogą być pyszne, o czym wie każdy miłośnik kuchni japońskiej. Poszatkowane, sprasowane, i wysuszone, lądują w kuchni jako nori, którym owija się wiele rodzajów sushi. Nori znane jest co najmniej od 8 wieku n.e. Jest bogate w białko, błonnik, i witaminy. Zawiera też porfiran, złożony polisacharyd z licznymi grupami siarczanowymi. Przyroda jest w stanie zjeść prawie wszystko, nic więc dziwnego, że istnieją bakterie, które rozkładają porfiran. Nic też dziwnego, że występują tam, gdzie wodorosty, czyli w morzach i oceanach.

Farma nori w prefekturze Mie w Japonii. Fot. H. Grobe na licencji CC-BY-3.0

Poszukując enzymów rozkładających polisacharydy wodorostów Jan-Hendrik Hehemann z Uniwersity of Victoria trafił na Zobellia galactanivorans — bakterię, która posiada pięć takich enzymów, nazwanych porifiranazami, i pięć kodujących je genów. Szukając podobnych genów w innych bakteriach znalazł ich sześć, z czego pięć w innych bakteriach morskich i jeden w Bacteroides plebeius, w ludzkim jelicie (Abstrakt pracy w Nature (en)). Co ciekawe, geny te występowały tylko w szczepach B. plebeius pobranych od Japończyków. Nikt nie spodziewał się takiego wyniku, ale jak powiedziała Mirjam Czjzek, współautorka pracy, „w nauce przypadek jest często dobrym współpracownikiem”.

Nową i wielce obiecującą metoda badań genetycznych jest metagenomika. Polega ona na wykrywaniu genów wszystkich organizmów w próbce ze środowiska, nie zwracając uwagi na to, z których organizmów pochodzą. Wygląda to trochę tak, jak uzyskiwanie informacji o ludziach nie poprzez wywiady i ankiety, a poprzez analizę noszonych przez nich ubrań i przedmiotów. Taki sposób jest bardziej automatyczny i mniej szczegółowy, ale ilość znalezionych kijów baseballowych może powiedzieć o wiele więcej o populacji osiedla niż analiza ankiet odpytujących o stosunek do pokojowego rozwiązywania sporów. Wyniki badań metagenomicznych pozwalają wskazać ciekawe obszary, które następnie można badać bardziej precyzyjnymi metodami.

Wiele przesłanek wskazuje na to, że występujące naturalnie w ludzkim jelicie bakterie przejęły geny od swoich morskich krewnych, z którymi miały okazje się wielokrotnie spotykać, gdy ich posiadacz zjadał wodorosty. W badaniach metagenomicznych Japończyków znaleziono już kilkanaście genów pozwalających trawić złożone węglowodany wodorostów. U badanych Amerykanów nie znaleziono żadnego. Nadal nie wiadomo kiedy te geny zadomowiły się w ludzkich jelitach. Nie wiadomo też, czy się utrzymają, bo od wielu lat w procesie produkcji nori pojawił się dodatkowy element — prażenie, które zabija bakterie. A biorąc pod uwagę, że tylko jeden gatunek bakterii przejął geny porfiranaz, transfer poziomy nie jest aż tak częsty.

O ludzkim mikrobiomie nie wiemy jeszcze prawie nic. Na pewno warto przeczytać „Wprowadzenie do mikrobiomu” na Not Exactly Rocket Science (en). Wstępne doniesienia wskazują, że pożyczanie bakterii jelitowych od bliskich (technicznie to się nazywa, fuj, transfuzja kałowa (en)) może pomóc przy niektórych schorzeniach jelit. Wydaje się też, że mikrobiom może mieć wpływ na otyłość. Dowiadywać się będziemy coraz więcej. Dbajmy więc o swoje bakterie, bo one dbają o nas.

Tagi: ania rysuje, bakterie, biologia, ewolucja, gotowanie i jedzenie, nauka