Bakterije su mikroskopski jednostanični organizmi koji uspijevaju u različitim okruženjima. Ti organizmi mogu živjeti u tlu, oceanu i unutar ljudskog crijeva.
Odnos ljudi s bakterijama je složen. Ponekad nam bakterije pružaju ruku pomoći, poput ubacivanja mlijeka u jogurt ili pomaganja u našoj probavi. U drugim slučajevima, bakterije su destruktivne, uzrokujući bolesti poput upale pluća i meticilina Staphylococcus aureus (MRSA).
Struktura
Bakterije (pojedinačno: bakterija) klasificiraju se kao prokarioti, to su jednocelični organizmi jednostavne unutarnje strukture kojima nedostaje jezgra, a sadrže DNK koji ili slobodno lebdi u upletenoj niti, nalik na nit, nazvanoj nukleoid, ili u odvojenom, kružni komadi nazvani plazmidi. Ribosomi su sferne jedinice u bakterijskoj stanici gdje se proteini sakupljaju iz pojedinačnih aminokiselina koristeći informacije kodirane u ribosomalnoj RNA.
Bakterijske stanice općenito su okružene dvama zaštitnim oblogama: vanjskom staničnom stijenkom i unutarnjom staničnom membranom. Određene bakterije, poput mikoplazmi, uopće nemaju staničnu stijenku. Neke bakterije mogu imati čak i treći, najudaljeniji zaštitni sloj koji se naziva kapsula. Nastavak koji se širi poput šipka prekriva površine bakterija - duge se nazivaju flagella ili kratke piliće - koje pomažu bakterijama da se kreću i prikače za domaćina.
Klasifikacija
Za razvrstavanje bakterija koristi se nekoliko različitih kriterija. Organizmi se mogu razlikovati po prirodi njihovih staničnih stijenki, prema obliku ili razlikama u njihovoj genetskoj formi.
Mrlja po Gramu je test koji se koristi za identificiranje bakterija po sastavu njihovih staničnih zidova, nazvan po Hans Christian Gram, koji je tehniku razvio 1884. Test mrlja Gram-pozitivne bakterije, odnosno bakterije koje nemaju vanjsku membranu. Gram-negativne bakterije ne skupljaju mrlju. Na primjer, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), koja uzrokuje upalu pluća, gram je pozitivna bakterija, ali Escherichia coli (E coli) i Vibrio kolere, koji uzrokuje koleru, su gram-negativne bakterije.
Postoje tri osnovna bakterijska oblika: okrugle bakterije zvane koki (jednine: kokci), cilindrične, u obliku kapsula poznate kao bacile (jednine: bacila); i spiralne bakterije, prikladno nazvane spirilla (jednina: spirillum). Oblici i konfiguracije bakterija često se odražavaju na njihova imena. Na primjer, prokuhavanje mlijeka Lactobacillus acidophilus su bacili i pneumonija S. pneumoniae su lanac koka. Neke bakterije poprimaju druge oblike, poput stabljika, kvadrata ili zvijezda.
Reprodukcija
Većina bakterija množi se procesom zvanim binarna fisija, prema Sveučilištu za poljoprivredu i znanost o životu na Sveučilištu Cornell. U tom procesu, jedna bakterijska stanica, nazvana "roditelj", stvara kopiju svoje DNK i povećava se udvostručujući svoj stanični sadržaj. Stanica se zatim dijeli, potiskujući duplicirani materijal van i stvarajući dvije identične "kćeri" stanice.
Neke se bakterijske vrste, kao što su cijanobakterije i čestice, razmnožavaju pupoljkom. U ovom slučaju kćerna ćelija raste kao rodbina iz izdanaka. Započinje kao mala matica, raste sve dok nije iste veličine kao roditelj i odvoji se.
DNK pronađen u roditelja i potomstva nakon binarne fisije ili pupoljka sasvim je isti. Stoga bakterijske stanice unose varijacije u svoj genetski materijal integrirajući dodatnu DNK, često iz svoje okoline, u svoj genom. To je poznato kao horizontalni prijenos gena; rezultirajuća genetska varijacija osigurava da se bakterije mogu prilagoditi i preživjeti kako se mijenja njihovo okruženje.
Postoje tri načina na koji se događa horizontalni prijenos gena: transformacija, transdukcija i konjugacija.
Transformacija je najčešći proces horizontalnog prijenosa gena i događa se kad se kratki fragmenti DNA razmjene između davatelja i primatelja. Transdukcija, koja se obično događa samo između usko povezanih bakterija, zahtijeva davaoca i primatelja za prijenos DNA dijeljenjem receptora stanične površine. Konjugacija zahtijeva fizički kontakt između staničnih zidova bakterija; DNA se prenosi iz stanice donora u primatelja. Konjugacijom, bakterijska stanica može prenijeti DNK u eukariotske stanice (višećelijski organizmi). Konjugacija pomaže u širenju gena otpornosti na antibiotike.
Bakterije u ljudskom zdravlju i bolesti
Bakterije mogu biti korisne kao i štetne za ljudsko zdravlje. Komenzalne, ili „prijateljske“ bakterije, dijele prostor i resurse u našim tijelima i obično su od pomoći. U našim tijelima postoji oko 10 puta više mikrobnih stanica nego ljudskih stanica; najveći broj mikrobnih vrsta nalazi se u crijevima, prema mikrobiologu Davida A. Relmana iz 2012. iz Nature.
Ljudsko crijevo je ugodno okruženje za bakterije, s puno hranjivih sastojaka koji su dostupni za njihovu prehranu. U preglednom članku iz 2014. objavljenom u American Journal of Gastroenterology, autori spominju bakterije crijeva i druge mikroorganizme, poput korisnih sojeva E coli i Streptococcus, pomažu u probavi, sprečavaju kolonizaciju štetnim patogenima i pomažu u razvoju imunološkog sustava. Štoviše, poremećaj rada crijevnih bakterija povezan je s određenim bolestima. Na primjer, pacijenti s Crohnovom bolešću imaju povećan imunološki odgovor protiv bakterija u crijevima, prema pregledu iz 2003. objavljenom u časopisu The Lancet.
Ostale bakterije mogu izazvati infekcije. Nekoliko bakterija - u rasponu od takozvane skupine A Streptococcus, Clostridium perfringens (C. perfringens), E coli i S. aureus može izazvati rijetku, ali tešku infekciju mekog tkiva koja se naziva nekrotizirajući fasciitis (ponekad se naziva i mesnatim bakterijama). Prema centrima za kontrolu i prevenciju bolesti (CDC), ova infekcija utječe na tkiva koja okružuju mišiće, živce, masti i krvne žile; može se liječiti, posebno ako se uhvati rano.
Otpornost na antibiotike
Antibiotici se obično koriste za liječenje bakterijskih infekcija. Međutim, posljednjih godina, nepravilna i nepotrebna upotreba antibiotika potaknula je širenje nekoliko sojeva bakterija otpornih na antibiotike.
U slučajevima rezistencije na antibiotike, zarazne bakterije više nisu osjetljive na prethodno učinkovite antibiotike. Prema CDC-u, najmanje 2 milijuna ljudi u SAD-u zarazi se bakterijama otpornim na antibiotike svake godine, što dovodi do smrti najmanje 23.000 ljudi.
"Otprilike svaka infekcija o kojoj sada možete razmišljati identificirana je kao povezana s nekom razinom otpornosti", rekao je dr. Christopher Crnich, liječnik zaraznih bolesti i bolnički epidemiolog sa bolnice na Sveučilištu Wisconsin, bolnice i bolnice Madison. "Postoji vrlo malo infekcija koje sada liječimo gdje infekcije uzrokovane rezistentnim bakterijama nisu klinička briga."
Na primjer, MRSA je jedan od ozloglašenih bakterijskih sojeva otpornih na antibiotike; odupire se meticilinu i drugim antibioticima koji se koriste u liječenju Staphylococcus infekcije, koje se stječu prvenstveno kontaktom s kožom. Infekcije MRSA javljaju se u zdravstvenim ustanovama kao što su bolnice i starački domovi, gdje mogu dovesti do upale pluća ili krvožilnog sustava. MRSA se također širi u zajednici, posebno u situacijama kada je puno izložene kože, drugih fizičkih dodira i uporabe zajedničke opreme - na primjer, među sportašima, u salonima za tetoviranje i u dnevnim ustanovama i školama. MRSA koja je stekla u zajednici najčešće uzrokuje ozbiljne kožne infekcije.
Važna strana u borbi protiv otpornosti na antibiotike je opreznost njihove uporabe. "Toliko nam je važno da pametno koristimo antibiotike", rekao je Crnich za LiveScience. "Antibiotik želite koristiti samo kad imate jasno izrezanu bakterijsku infekciju."
Ovaj je članak ažurirao 25. travnja 2019. godine od strane znanstvene suradnice uživo Rachel Ross.
