Nove metode u istraživanju bakterija

Bakterije žive svuda, na njivi, u vodi, u vazduhu, kao i u želucu krave, na glečeru ili u vrelim izvorima. Pre gotovo 350 godina, Holanđanin Antoni van Luvenhuk otkrio je majušne žive organizme uz pomoć jednostavnog mikroskopa koji je sam napravio. Od tada su se istraživači pre svega bavili mikroorganizmima koji izazivaju bolesti. A tek pre nekoliko daleko veći značaj pridobila je uloga mikroorganizama u ekologiji.

Život buja u - kantici

Istraživački brod „Diker“ plovi do mesta sa kojeg se uzima uzorak vode za probe.Ta lokacija nalazi se nedaleko od luke na ostrvu Helgoland na Severnom moru. Brod se zanosi na jakom vetru i visokim talasima. Kristine Klokov, obučena u nepromočivu odeću, zahvata vodu kofom iz mora i puni plastične kante. Predmet istraživanja naučnice sa instituta za mikrobiologiju „Maks Plank“ su - nevidljive bakterije. „Ja sam sada napunila jednu malu kanticu kako bi se videlo da je voda jako bistra. Voda je ovde stvarno potpuno bistra, a ipak sadrži u sebi jako mnogo mikroorganizama koji se ne mogu videti“, kaže Kristina. Ona procenjuje da u jednom litru morske vode ima oko milijardu bakterija i drugih jednoćelijskih organizama.

„Mikroorganizmi su glavni akteri“

“Istina, uvek se zamišlja slika kako na pučini plivaju kitovi. I kako je sve lepo, ali stvarnost je drugačija, mikro organizmi će na kraju razgraditi kitove“, kaže bio-informatičar Frank-Oliver Glekner sa Plankovog instituta. On objašnjava koliki je značaj bakterija za prirodu. „Bakterije aktivno razgrađuju svaku vrstu organske materije i onda opet za sebe grade organsku supstancu, koja služi kao hrana za male jednoćelijske organizme. Ovi organizmi grade biomasu kojom se onda hrane ribe. Tim ribama se hrane druge ribe i tako dalje. Znači, mikroorganizmi su karika u lancu ishrane sistema u moru, ali oni na kraju razgrađuju i mrtve kitove. Zbog toga su mikroorganizmi zapravo glavni akteri u morskom sistemu.“

Traži se metagenom

Do sada je naučnicima teško uspevalo da osvetle tamni svet bakterija, jer većina bakterija živi u kompleksnoj zajednici sa okruženjem. Izvan svoje prirodne sredine bakterije umiru i ne mogu se uzgajati u laboratoriji. Poslednjih godina činjeni su pokušaji da se dođe do naslednih informacija - i to u prirodnoj sredini mikroorganizama. Znači uzimaju se probe iz kojih se određuju nasledne osobine kako bi se videlo šta se sve nalazi u njima. Uz pomoć takozvane metagenomičke metode ispituju se sve nasledne informacije bez uzgajanja mikroorganizama u laboratoriji i njihovog pojedinačnog izdvajanja. Iza toga je se ideja dobijanja genetskog materijala čitave zajednice, zajedničkog genoma - metagenoma. Više se ne brinemo samo o pojedinačnom, već o celini. Na primer, uzmemo 100 litara vode, zatim je filtriramo i konačno iz nje izdvojimo DNK - znači nasledne informacije.

Sklapanje mozaika uz pomoć računara

Kristine Klokov je u laboratoriju donela 170 litara morske vode koju je sakupila ispred obale Helgolanda. U sud je ubacila uređaj za filtriranje koji ima pore veličine 0,2 mikrometra. Mikroorganizmi ostaju na filteru iako čovečije oko to ne primećuje, filter i dalje izgleda čist i beo. Iako ih ima mnogo, još su mali nemaju mnogo naslednih informacija u sebi - DNK i RNK. Na kraju ostaje malo mikrograma - jedan mikrogram je hiljaditi deo miligrama,i to je materijal za probu dobijen iz 170 litara morske vode! Za Frank-Olivera Gleknera pravi posao počinje tek kada se genetski materijal izoluje. On tada pokušava da pronađe kakve gene probni materijal sadrži i i kojem mikrobu pripada određeni gen. Da bi se to odredilo vrši se sekvenciranje delova DNK: „To je posao na parče koji zahteva mnogo rada na računaru jer se tu nalazi važna banka podataka gde se informacije upoređuju; sve to iziskuje prilično mnogo rada.“

Polovina nađenih gena je - nepoznata

Naučnici istražuju podudarnost i sličnost u senkvencama gena, jer one daju objašnjenje o mogućoj rodbinskoj vezi bakterija. Ali pošto probni materijal većim delom sadrži nepoznate mikroorganizme, istraživači stalno nailaze na - potpuno nepoznate gene. „To je posebno veliki problem u prirodnoj sredini. Mi sada ne možemo da odredimo funkciju za 40 do 50 odsto gena koje nalazimo i za koje ne znamo kakav kod imaju“, kaže Glekner, „ono što mi sada pokušavamo, jeste da sakupimo što je moguče više informacija o mestu, temperaturi, koncentraciji soli, i vremenu kada se ovi geni pojavljuju.“

Proučavanje faktora sredine

Naučnici nameravaju da tri godine posmatraju, kako utiču temperatura vode, koncentracija soli i drugi faktori prirodne sredine na zajednicu bakterija pred obalom Helgolanda. Njihova saznanja treba da posluže kao osnova za dugoročnije prognoze. Na primer, kako će se povećanje temperature vode, koje se dovodi u vezu sa promenom klime, odraziti na zajednicu bakterija, a time i na ekološki sistem Severnog mora.