De vraag is niet, "Waar zijn bacteriën?" maar liever, "Waar zijn geen bacteriën?"
Ze zijn vrijwel overal op aarde te vinden. Het is onmogelijk om in één keer een volledig beeld te hebben van het aantal bacteriën op de planeet, maar sommige schattingen wijzen op zo'n 5 octiljoen microben zoals bacteriën en archaea - dat is 10 tot de 28e macht! [bron:Whitman et al.]
Een getal vastzetten op hoeveel soorten, of classificeerbare typen, van bacteriën die er zijn blijft ook moeilijk. Een schatting wijst op ongeveer 30, 000 formeel geïdentificeerde soorten, maar wetenschappers leren voortdurend en voegen hun kennisbasis toe en denken dat we nog niet het oppervlak hebben bekrast voor het werkelijke aantal soorten dat er is [bron:Dykhuizen].
De waarheid is dat bacteriën al heel lang bestaan, lange tijd. In feite, ze gaven aanleiding tot enkele van de vroegst bekende fossielen, daterend van 3,5 miljard jaar [bron:University of California Museum of Paleontology]. Wetenschappelijk bewijs suggereert dat cyanobacteriën tussen 2,5 en 2,3 miljard jaar geleden zuurstof begonnen te creëren in de oceanen van de wereld. die aanleiding gaf tot de atmosfeer van de aarde en overvloedige zuurstof voor ons om te ademen [bron:Konhauser et al.].
Bacteriën kunnen overleven in de lucht, water, bodem, ijs en extreme hitte; op planten; en zelfs in onze darmen, op onze huid en op de huid van andere dieren.
Maar het plezier reikt verder dan de onderzoekers in het veld. Toeristen zijn gefascineerd door de mooiere natuurlijke schoonheid van bacteriën in plaatsen zoals Opalescent Pool in Yellowstone National Park, met felgekleurde thermofiele (warmteminnende) bacteriën die het oriëntatiepunt kleuren.
Houston, we hebben bacteriën. Bacteriën die normaal gesproken geen negatief effect hebben op de menselijke gezondheid, hebben een voorsprong bij het vormen van infecties bij astronauten in de ruimte. Om de effecten van ruimtevluchten op bacteriën beter te bestuderen, NASA stuurde microben die doorgaans behandelbare infecties op aarde veroorzaken naar de ruimte met de Atlantis-missies in 2010 en 2011. De groep ontdekte dat gemeenschappen van deze bacteriën zich konden vormen op manieren die ze niet op aarde deden. onderzoekers inzicht geven in hoe de gezondheidsresultaten voor astronauten in de ruimte kunnen worden verbeterd, naast de mensen op aarde.
" " Meticilline-resistent Staphylococcus aureus (MRSA) kan wondinfecties veroorzaken, longontsteking en bloedvergiftiging bij kwetsbare mensen. PASIEKA/Science Photo Library/Thinkstock
Hoewel bacteriën een dappere bijdrage leveren aan de gezondheid van mens en planeet, ze hebben ook een donkere kant. Bepaalde bacteriën hebben het potentieel om ziekmakend , wat betekent dat ze ziekte en ziekte kunnen veroorzaken.
Door de hele menselijke geschiedenis heen, sommige bacteriën hebben (begrijpelijkerwijs) een slechte reputatie gekregen, veroorzaakt publieke angst en hysterie. Neem de pest, bijvoorbeeld. De bacteriën die de pest veroorzaken, Yersinia pestis , heeft niet alleen meer dan 100 miljoen mensen gedood, maar er wordt ook gesuggereerd dat het de geschiedenis heeft gevormd, zelfs bijdragen aan de ineenstorting van het Romeinse rijk [bron:Centers for Disease Control and Prevention]. Voor de komst van antibiotica, of medicijnen die bacteriële infecties kunnen behandelen, infecties waren moeilijk te stoppen.
Zelfs vandaag, deze pathogene bacteriën wegen nog steeds zwaar op onze geest. Bacteriën die een reeks ziekten veroorzaken - van miltvuur, longontsteking, meningitis, cholera, salmonella en keelontsteking E coli en stafylokokbesmettingen — kunnen onze behandelingen trotseren dankzij resistentie tegen antibiotica .
Dit geldt vooral voor Staphylococcus aureus , de bacterie die verantwoordelijk is voor stafylokokbesmettingen. De "superbug" heeft enorme problemen veroorzaakt voor ziekenhuizen en gezondheidsklinieken, waar de kans groter is dat patiënten eraan worden blootgesteld tijdens medische implantaten en het inbrengen van een katheter.
In een vorige sectie, we hadden het over natuurlijke selectie en hoe sommige bacteriën meer diverse genen hebben om te helpen omgaan met wat hun omgeving hen op de hals haalt. Als u een infectie heeft, en sommige bacteriën in uw lichaam zijn anders dan andere, antibiotica kunnen zorgen voor de meerderheid van de bacteriële populatie. Maar dit geeft ook de microben die niet door uw antibiotica worden aangetast, de ruimte om zich voort te planten en vast te houden. Dit is de reden waarom artsen aanbevelen om weg te blijven van antibiotica, tenzij je ze echt nodig hebt.
Biologische wapens zijn een ander angstaanjagend aspect van dit gesprek. Bacteriën kunnen in sommige gevallen als wapens worden gebruikt, inclusief worden ingezet in anthrax-angst en ingebed in spuitbussen.
En het zijn niet alleen mensen die een klap krijgen van bacteriën. Inderdaad, bacteriën hebben zelfs trek in de gezonken oceaanstomer Titanic, ook [bron:Kaufman]. De soorten, genaamd Halomonas titanicae , vreet aan het metaal van het historische schip.
We hebben geleerd hoe bacteriën schadelijk kunnen zijn. In de volgende sectie, we zullen kijken hoe ze ons kunnen helpen.
Bacteriën en tandheelkundige gezondheid Zie, de slijmerige substantie die we tandplak noemen, is eigenlijk van bacteriën. Indien vrij spel, deze bacteriën kunnen het glazuur van onze tanden aantasten, uiteindelijk geeft ons gaatjes. Archeologen hebben kennis uit het verleden geplukt door menselijke schedels en tanden te bestuderen om op verschillende tijdstippen meer te weten te komen over het dieet en de vatbaarheid voor ziekten van mensen [bron:Watson].
Bacteriën als helden " " mijnheer Alexander Fleming, een bacterioloog, ontdekte bij toeval penicilline in 1928. Peter Purdy/Hulton Archive/Getty Images
Laten we even de tijd nemen om de goede kant van bacteriën te onderzoeken. Ten slotte, dit zijn de microben die ons smakelijk voedsel brengen, zoals kaas, bier, zuurdesem en andere gefermenteerde producten. Ze zijn ook de onbezongen helden achter de geneeskunde en het bevorderen van de menselijke gezondheid.
We hebben ook bacteriën te danken voor het vormgeven van de menselijke evolutie. De wetenschap haalt meer informatie uit de microbiota , of de micro-organismen die zich in ons eigen lichaam bevinden, vooral in ons spijsverteringsstelsel en darmen. Onderzoek suggereert dat bacteriën, en de diversiteit en nieuwe genetische materialen die ze in ons lichaam brengen, hebben mensen in staat gesteld zich aan te passen aan en nieuwe voedselbronnen te exploiteren die ze voorheen niet konden gebruiken [bron:Backhed et al.].
Bekijk het op deze manier:het bekleden van de oppervlakken van uw maag en darm, bacteriën "werken" voor je. Als je eet, bacteriën en andere microben helpen u voedingsstoffen af te breken en uit voedsel te halen, vooral koolhydraten zoals maïs, aardappelen, brood en rijst. De meer diverse bacteriën die we consumeren en worden blootgesteld om bij te dragen aan deze diverse gemeenschap in ons lichaam.
Hoewel onze kennis van onze eigen microbiële gemeenschappen op zijn best in de kinderschoenen staat, er zijn aanwijzingen dat een gebrek aan bepaalde microben en bacteriën in het lichaam de gezondheid van een persoon kan beïnvloeden, metabolisme, en gevoeligheid voor allergenen en ziekten. Voorlopige studies bij muizen suggereren dat metabole ziekten zoals obesitas verband houden met diversiteit en gezondheid van het microbioom in plaats van onze overheersende kijk op de "calorieën in, calorieën uit"-benadering [bron:Cox].
Ook in de beginfase fecale transplantaties waarbij fecale micro-organismen van een gezond individu naar een andere persoon worden gedeeld, zijn veelbelovend. Ja, dit is misschien niet het beste mentale beeld, maar de wetenschap en mogelijkheden om bepaalde gastro-intestinale aandoeningen te behandelen zien er veelbelovend uit. Er wordt onderzoek gedaan naar probiotica, microben waarvan wordt gedacht dat ze toegevoegde gezondheidsvoordelen hebben, maar algemene aanbevelingen over het gebruik ervan zijn nog niet vastgesteld vanaf november 2014.
In aanvulling, bacteriën zijn game-changers geweest in de ontwikkeling van wetenschappelijk denken en menselijke geneeskunde. Bacteriën speelden een hoofdrol in de ontwikkeling van Koch's postulaten in 1884, een reeks overwegingen die een bepaalde microbe met een ziekte verbinden.
Onder andere bijdragen, onderzoekers die bacteriën bestudeerden, ontdekten bij toeval penicilline - een antibioticum dat talloze levens heeft gered - en, recenter, een eenvoudigere manier om de genomen van organismen te bewerken die een revolutie teweeg kunnen brengen in de geneeskunde [bron:Marraffini]. Onderzoekers hebben bacteriën gemodificeerd om de menselijke gezondheid op vele manieren ten goede te komen, waaronder de productie van insuline voor de behandeling van diabetes.
We zijn pas begonnen alles te begrijpen wat we kunnen leren van onze bacteriële vrienden.
Veel meer informatie Notitie van de auteur:Hoe bacteriën werken
Ondanks hun status als "hersenloze" microben, bacteriën gedragen zich op verbazingwekkende manieren. Geef ze een obstakel, en ze zullen er meer dan waarschijnlijk een manier omheen vinden. Antibiotica op het thuisveld? Ze wisselen genen uit om beter te overleven. Niet genoeg eten? Geen zorgen, ze kunnen wat Zzz's vangen en inactief worden. We beginnen pas de geheimen van bacteriën te leren, en het grote plaatje wordt duidelijk:een breed scala aan complex leven krioelt onder onze neuzen (en ook in hen).
gerelateerde artikelen Hoe communiceren bacteriën?
Hoe cellen werken
Hoe virussen werken
Hoe het Human Microbiome-project werkt
Veroorzaken bacteriën lichaamsgeur?
bronnen Vereniging RUVID. "Bacteriën die kunst reinigen." AlphaGalileo. 7 juni 2011. (29 okt. 2014) http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=104831&CultureCode=en
achtergebleven, Frederik et al. "Host-bacteriële mutualisme in de menselijke darm." Wetenschap. Vol. 307. Pagina's 1915-1919. 2005.
Centrum voor ziektecontrole en Preventie. "Vragen en antwoorden over antibioticaresistentie." 18 december 2013. (11 november, 2014) http://www.cdc.gov/getsmart/antibiotic-use/antibiotic-resistance-faqs.html
Centrum voor ziektecontrole en Preventie. "Pestgeschiedenis." 13 juni 2012. (16 november, 2014) http://www.cdc.gov/plague/history/index.html
Cornell University Afdeling Microbiologie. "Bacteriële endosporen." (16 november, 2014) https://micro.cornell.edu/research/epulopiscium/bacteriële-endosporen
Cornell University Afdeling Microbiologie. "Binaire splitsing en andere vormen van reproductie in bacteriën." (28 okt. 2014) https://micro.cornell.edu/research/epulopiscium/binary-fission-and-other-forms-reproduction-bacteria
Kox, Laura M. et al. "Het veranderen van de darmmicrobiota tijdens een kritisch ontwikkelingsvenster heeft blijvende metabolische gevolgen." Cel. Vol. 158. Pagina's 705-721. 2014.
Dobel, Clifford (red.). "Antony van Leeuwenhoek en zijn 'Kleine dieren.'" Dover Publications. 1960.
Dijkhuizen, Daniël. "Soortgetallen in bacteriën." Proceedings van de California Academy of Sciences. Vol. 56. 62-71. 2005.
lust, Ronnie N. et al. "Hoge percentages microbiële koolstofomzet in sedimenten in de diepste oceanische greppel op aarde." Natuur Geowetenschappen. Vol. 6. Pagina's 284-288. 2013.
Kaufman, Rachel. "Nieuwe bacteriën gevonden op Titanic; eet metaal." National Geographic-nieuws. 10 december 2010. (29 oktober, 2014) http://news.nationalgeographic.com/news/2010/12/101210-new-species-bacteria-metal-titanic-wreck-science/
Konhauser, Kurt O. et al. "Aërobe bacteriële pyrietoxidatie en de drainage van zure gesteenten tijdens de Great Oxidation Event." Natuur. Vol. 478. Pagina's 369-374. 2011.
Marraffin, Luciano. Overzicht van bacteriën. Persoonlijk interview. 4 november 2014.
Merck handleidingen. "Overzicht van bacteriën." september 2008. (21 okt. 2014) http://www.merckmanuals.com/home/infections/bacteriële_infecties/overview_of_bacteria.html
Midlands Technische Hogeschool. "De grootte, Vorm en rangschikking van bacteriële cellen." (27 oktober, 2014) http://classes.midlandstech.edu/carterp/courses/bio225/chap04/lecture2.htm
National Aeronautics and Space Administration. "Bacteriën die de ruimte in worden gestuurd, gedragen zich op mysterieuze manieren." 24 juni 2013. (15 november, 2014) http://www.nasa.gov/centers/ames/news/2013/bacteria-sent-into-space.html
Nationaal centrum voor complementaire en alternatieve geneeskunde. "Orale probiotica:een inleiding." december 2012. (21 okt. 2014) http://nccam.nih.gov/health/probiotics/introduction.htm
Nationaal Instituut voor Allergie en Infectieziekten. "Gram-negatieve bacteriën." 30 april 2012. (28 oktober, 2014) http://www.niaid.nih.gov/topics/antimicrobialresistance/examples/gramnegative/Pages/default.aspx
Pollan, Michaël. "Sommige van mijn beste vrienden zijn ziektekiemen." De New York Times. 15 mei 2013. (28 okt. 2014). http://www.nytimes.com/2013/05/19/magazine/say-hello-to-the-100-trillion-bacteria-that-make-up-your-microbiome.html?pagewanted=all
Wild, Dwane C. "Microbiële ecologie van het maag-darmkanaal." Jaaroverzicht van de microbiologie. Vol. 31. Pagina's 107-133. 1977.
Zilverman, Alex. "Timecapsule met meer dan 100 jaar oude ziektekiemen gevonden in voormalig Bellevue Hospital Medical College." CBS New York. 7 okt. 2011. (29 okt. 2014) http://newyork.cbslocal.com/2011/10/07/time-capsule-found-at-former-bellevue-hospital-medical-college/
De Canadese Fytopathologische Vereniging. "Wat zijn de postulaten van Koch?" (15 november, 2014) http://phytopath.ca/education/kochspostulates.html
Universiteit van Californië Museum voor paleontologie. "Bacteriën:fossielenrecord." 15 okt. 1996. (29 okt. 2014) http://www.ucmp.berkeley.edu/bacteria/bacteriafr.html
Vreeland, Russell H. et al. "Isolatie van een 250 miljoen jaar oude halotolerante bacterie uit een primair zoutkristal." Natuur. Vol. 407. Pagina's 897-900. 2000.
Watson, Traci. "Tandbederf eerst geteisterde menselijke samenleving 15, 000 jaar geleden." USA Today. 9 januari 2014. (15 november, 2014) http://www.usatoday.com/story/news/nation/2014/01/06/tooth-decay-archaeology/4307319/
Whitaker, Rachel. "Hulpbronnen voor bacteriën." Persoonlijke correspondentie. 11 november 2014.
Whitman, William B. et al. "Prokaryoten:de onzichtbare meerderheid." Proceedings van de National Academy of Sciences. Vol. 95. Pagina's 6578-6583. 1998.