Τα βακτήρια είναι μικροσκοπικοί, μονοκύτταροι οργανισμοί που ευδοκιμούν σε ποικίλα περιβάλλοντα. Αυτοί οι οργανισμοί μπορούν να ζουν στο έδαφος, στον ωκεανό και στο ανθρώπινο έντερο.
Η σχέση των ανθρώπων με τα βακτήρια είναι πολύπλοκη. Μερικές φορές τα βακτήρια μας δίνουν ένα χέρι βοηθείας, όπως για παράδειγμα το γάλα σε γιαούρτι ή τη βοήθεια με την πέψη μας. Σε άλλες περιπτώσεις, τα βακτήρια είναι καταστροφικά, προκαλώντας ασθένειες όπως η πνευμονία και η ανθεκτικότητα στη μεθικιλλίνη Η ασθένεια του σταφυλοκοκου (MRSA).
Δομή
Τα βακτήρια (μοναδικά: βακτήρια) ταξινομούνται ως προκαρυωτικά, τα οποία είναι μονοκύτταροι οργανισμοί με απλή εσωτερική δομή που στερείται πυρήνα και περιέχουν ϋΝΑ που είτε επιπλέει ελεύθερα σε μία στριμμένη μάζα τύπου νήματος που ονομάζεται νουκλεοειδές είτε σε ξεχωριστά, κυκλικά τεμάχια που ονομάζονται πλασμίδια. Τα ριβοσώματα είναι οι σφαιρικές μονάδες στο βακτηριακό κύτταρο όπου οι πρωτεΐνες συναρμολογούνται από μεμονωμένα αμινοξέα χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες που κωδικοποιούνται στο ριβοσωμικό RNA.
Τα βακτηριακά κύτταρα περιβάλλονται γενικά από δύο προστατευτικά καλύμματα: ένα εξωτερικό κυτταρικό τοίχωμα και μια εσωτερική κυτταρική μεμβράνη. Ορισμένα βακτήρια, όπως τα μυκοπλάσματα, δεν έχουν καθόλου κυτταρικό τοίχωμα. Ορισμένα βακτήρια μπορεί ακόμη να έχουν ένα τρίτο, εξώτατο προστατευτικό στρώμα που ονομάζεται κάψουλα. Οι επεκτάσεις τύπου μαστίχας συχνά καλύπτουν τις επιφάνειες των βακτηρίων - μακρά που ονομάζονται flagella ή μικρά που ονομάζονται pili - που βοηθούν τα βακτήρια να κινηθούν και να προσκολληθούν σε έναν οικοδεσπότη.
Ταξινόμηση
Χρησιμοποιούνται μερικά διαφορετικά κριτήρια για την ταξινόμηση βακτηρίων. Οι οργανισμοί διακρίνονται από τη φύση των κυτταρικών τοιχωμάτων τους, από το σχήμα τους ή από τις διαφορές στη γενετική τους σύνθεση.
Η χρώση Gram είναι μια δοκιμασία που χρησιμοποιείται για την αναγνώριση των βακτηριδίων από τη σύνθεση των κυτταρικών τοιχωμάτων τους, που ονομάστηκε για τον Hans Christian Gram, ο οποίος ανέπτυξε την τεχνική το 1884. Η δοκιμή λερώνει θετικά κατά Gram βακτήρια ή βακτήρια που δεν έχουν εξωτερική μεμβράνη. Τα Gram-αρνητικά βακτηρίδια δεν λαμβάνουν το λεκέ. Για παράδειγμα, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), που προκαλεί πνευμονία, είναι ένα Gram-θετικό βακτήριο, αλλά Escherichia coli (Ε. Coli) και Vibrio cholerae, η οποία προκαλεί χολέρα, είναι Gram-αρνητικά βακτηρίδια.
Υπάρχουν τρία βασικά βακτηριακά σχήματα: Στρογγυλά βακτηρίδια που ονομάζονται cocci (singular: coccus), κυλινδρικά, κάψουλα που είναι γνωστά ως βακίλλοι (μοναδικός: βακίλος). και σπειροειδή βακτηρίδια, καλώς ονομαζόμενα σπιρίλλα (μοναδικός: σπιρίλλος). Τα σχήματα και οι διαμορφώσεις των βακτηρίων συχνά αντανακλώνται στα ονόματά τους. Για παράδειγμα, η πήξη γάλακτος Lactobacillus acidophilus είναι βακίλλους και προκαλούν πνευμονία S. pneumoniae είναι μια αλυσίδα κοκκίων. Ορισμένα βακτήρια παίρνουν και άλλα σχήματα, όπως βλαστοί, τετράγωνα ή αστέρια.
Αναπαραγωγή
Τα περισσότερα βακτήρια πολλαπλασιάζονται με μια διαδικασία που ονομάζεται δυαδική σχάση, σύμφωνα με το Cornell University College of Agriculture and Life Sciences. Σε αυτή τη διαδικασία, ένα μόνο βακτηριακό κύτταρο, που ονομάζεται "γονέας", κάνει ένα αντίγραφο του DNA του και μεγαλώνει μεγαλώνοντας διπλασιάζοντας το κυτταρικό του περιεχόμενο. Το κύτταρο στη συνέχεια χωρίζεται, πιέζοντας το διπλό υλικό έξω και δημιουργώντας δύο ταυτόσημα "κόρη" κελιά.
Ορισμένα βακτηριακά είδη, όπως τα κυανοβακτήρια και τα σταθερά, αναπαράγονται με εκβλάστηση. Σε αυτή την περίπτωση, το θυγατρικό κύτταρο μεγαλώνει ως παρακλάδι του γονέα. Ξεκινάει σαν ένα μικρό γόνατο, μεγαλώνει μέχρι να έχει το ίδιο μέγεθος με τον γονέα του και να αποσυνδεθεί.
Το DNA που βρίσκεται στους γονείς και στους απογόνους μετά από δυαδική σχάση ή εκβλάστηση είναι ακριβώς το ίδιο. Επομένως, τα βακτηριακά κύτταρα εισάγουν παραλλαγές στο γενετικό τους υλικό με την ενσωμάτωση επιπλέον DNA, συχνά από το περιβάλλον τους, στο γονιδίωμα τους. Αυτό είναι γνωστό ως οριζόντια μεταφορά γονιδίων. η προκύπτουσα γενετική ποικιλία εξασφαλίζει ότι τα βακτηρίδια μπορούν να προσαρμοστούν και να επιβιώσουν καθώς το περιβάλλον τους αλλάζει.
Υπάρχουν τρεις τρόποι μεταφοράς οριζόντιου γονιδίου: μετασχηματισμός, μεταγωγή και σύζευξη.
Ο μετασχηματισμός είναι η πιο συνηθισμένη διαδικασία οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων και συμβαίνει όταν ανταλλάσσονται σύντομα θραύσματα DNA μεταξύ δοτών και παραληπτών. Η μεταγωγή, η οποία συνήθως συμβαίνει μόνο μεταξύ στενά συγγενών βακτηρίων, απαιτεί από τον δότη και τον λήπτη να μεταφέρει το DNA με τη διανομή των υποδοχέων κυτταρικής επιφάνειας. Η σύζευξη απαιτεί φυσική επαφή μεταξύ των κυτταρικών τοιχωμάτων των βακτηρίων. το DNA μεταφέρεται από το κύτταρο δότη στον παραλήπτη. Μέσω της σύζευξης, ένα βακτηριακό κύτταρο μπορεί να μεταφέρει το DNA σε ευκαρυωτικά κύτταρα (μικροκυτταρικοί οργανισμοί). Η σύζευξη βοηθά στην εξάπλωση γονιδίων ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά.
Βακτήρια στην ανθρώπινη υγεία και ασθένεια
Τα βακτήρια μπορούν να είναι ευεργετικά και επιζήμια για την ανθρώπινη υγεία. Συμματικά, ή "φιλικά" βακτήρια, μοιράζονται χώρο και πόρους στο σώμα μας και τείνουν να είναι χρήσιμα. Υπάρχουν περίπου 10 φορές περισσότερα μικροβιακά κύτταρα από τα ανθρώπινα κύτταρα στο σώμα μας. ο μεγαλύτερος αριθμός μικροβιακών ειδών βρίσκεται στο έντερο, σύμφωνα με το άρθρο του μικροβιολόγου David A. Relman του 2012 στη Φύση.
Το ανθρώπινο έντερο είναι ένα άνετο περιβάλλον για τα βακτήρια, με πολλά θρεπτικά συστατικά διαθέσιμα για τη διατροφή τους. Σε ένα άρθρο ανασκόπησης του 2014 που δημοσιεύτηκε στην Αμερικανική Εφημερίδα της Γαστρεντερολογίας, οι συγγραφείς αναφέρουν ότι τα βακτήρια του εντέρου και άλλοι μικροοργανισμοί, όπως χρήσιμα στελέχη Ε. Coli και Στρεπτόκοκκος, βοηθούν στην πέψη, αποτρέπουν τον αποικισμό από επιβλαβείς παθογόνους παράγοντες και βοηθούν στην ανάπτυξη του ανοσοποιητικού συστήματος. Επιπλέον, η διάσπαση των βακτηρίων του εντέρου έχει συνδεθεί με ορισμένες ασθένειες. Για παράδειγμα, οι ασθενείς με νόσο του Crohn έχουν αυξημένη ανοσοαπόκριση έναντι βακτηρίων του εντέρου, σύμφωνα με μια επισκόπηση του 2003 που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό The Lancet.
Άλλα βακτήρια μπορεί να προκαλέσουν λοιμώξεις. Αρκετά βακτήρια - που κυμαίνονται από τη λεγόμενη ομάδα Α Στρεπτόκοκκος, Clostridium perfringens (C. perfringens), Ε. Coli και ΜΙΚΡΟ. aureus μπορεί να προκαλέσει μια σπάνια, αλλά σοβαρή λοίμωξη μαλακών μορίων που ονομάζεται νεκρωτική γαστρεντερίτιδα (μερικές φορές αποκαλείται βακτήριο που τρώει τη σάρκα). Σύμφωνα με τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC), αυτή η μόλυνση επηρεάζει τους ιστούς που περιβάλλουν τους μύες, τα νεύρα, τα λίπη και τα αιμοφόρα αγγεία. μπορεί να αντιμετωπιστεί, ειδικά όταν παγιδευτεί νωρίς.
Αντιβιοτική αντίσταση
Τα αντιβιοτικά χρησιμοποιούνται συνήθως για τη θεραπεία βακτηριακών λοιμώξεων. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, η ακατάλληλη και περιττή χρήση των αντιβιοτικών έχει προωθήσει την εξάπλωση αρκετών στελεχών ανθεκτικών στα αντιβιοτικά βακτήρια.
Σε περιπτώσεις ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά, τα μολυσματικά βακτήρια δεν είναι πλέον ευαίσθητα σε προηγούμενα αποτελεσματικά αντιβιοτικά. Σύμφωνα με το CDC, τουλάχιστον 2 εκατομμύρια άνθρωποι στις Η.Π.Α. μολύνονται ετησίως με ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτηρίδια, με αποτέλεσμα τον θάνατο τουλάχιστον 23.000 ανθρώπων.
"Πολύ κάθε λοίμωξη που μπορείτε να σκεφτείτε τώρα έχει αναγνωριστεί ότι σχετίζεται με κάποιο επίπεδο αντίστασης", δήλωσε ο Δρ. Christopher Crnich, ένας γιατρός μολυσματικών ασθενειών και ένας επιδημιολόγος νοσοκομείου στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin Hospitals και στο Madison Veterans Affairs Hospital. «Υπάρχουν πολύ λίγες λοιμώξεις που αντιμετωπίζουμε τώρα όπου οι λοιμώξεις που προκαλούνται από ανθεκτικά βακτήρια δεν αποτελούν κλινική ανησυχία».
Το MRSA, για παράδειγμα, είναι ένα από τα πιο διαβόητα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτηριακά στελέχη. αντιστέκεται στη μεθικιλλίνη και σε άλλα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία Staphylococcus μολύνσεις, οι οποίες αποκτούνται κυρίως μέσω επαφής με το δέρμα. Οι λοιμώξεις από MRSA εμφανίζονται σε χώρους υγειονομικής περίθαλψης, όπως νοσοκομεία και νοσοκομεία, όπου μπορεί να οδηγήσει σε λοιμώξεις από πνευμονία ή αίμα. Το MRSA επίσης εξαπλώνεται στην κοινότητα, ειδικά σε περιπτώσεις όπου υπάρχει εκτεταμένο δέρμα, άλλη φυσική επαφή και χρήση κοινόχρηστου εξοπλισμού - για παράδειγμα, στους αθλητές, στα τατουάζ, στις εγκαταστάσεις ημερήσιας φροντίδας και στα σχολεία. Το MRSA που λαμβάνεται από την Κοινότητα προκαλεί συχνές σοβαρές λοιμώξεις του δέρματος.
Μια σημαντική πτυχή της καταπολέμησης της ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά είναι να είστε προσεκτικοί σχετικά με τη χρήση τους. "Είναι τόσο σημαντικό για εμάς να χρησιμοποιούμε τα αντιβιοτικά έξυπνα", δήλωσε ο Crnich στο LiveScience. "Θέλετε να χρησιμοποιήσετε μόνο ένα αντιβιοτικό όταν έχετε μια σαφή βακτηριακή λοίμωξη."
Αυτό το άρθρο ενημερώθηκε στις 25 Απριλίου 2019 από τον ζωγράφο επιστήμονα Rachel Ross.
