Baktērijas ir mikroskopiski vienšūnas organismi, kas plaukst dažādās vidēs. Šie organismi var dzīvot augsnē, okeānā un cilvēka zarnās.
Cilvēka attiecības ar baktērijām ir sarežģītas. Dažreiz baktērijas mums sniedz palīdzīgu roku, piemēram, sablendējot pienu jogurtā vai palīdzot mūsu gremošanai. Citos gadījumos baktērijas ir iznīcinošas, izraisot tādas slimības kā pneimonija un izturīgas pret meticilīnu Staphylococcus aureus (MRSA).
Uzbūve
Baktērijas (vienskaitlī: baktērija) klasificē kā prokariotus, kas ir vienšūnas organismi ar vienkāršu iekšējo struktūru, kam nav kodola, un satur DNS, kas vai nu brīvi peld savīti, pavedienam līdzīgā masā, ko sauc par nukleoīdu, vai atsevišķā veidā, apļveida gabali, ko sauc par plazmīdām. Ribosomas ir sfēriskas vienības baktēriju šūnā, kur olbaltumvielas tiek saliktas no atsevišķām aminoskābēm, izmantojot informāciju, kas kodēta ribosomālajā RNS.
Baktēriju šūnas parasti ieskauj divi aizsargājoši apvalki: ārējā šūnas siena un iekšējā šūnas membrāna. Dažām baktērijām, piemēram, mikoplazmām, vispār nav šūnu sienas. Dažām baktērijām var būt pat trešais, visattālākais aizsargslānis, ko sauc par kapsulu. Pātagai līdzīgi pagarinājumi bieži pārklāj baktēriju virsmas - garās, ko sauc par flagella, vai īsās, ko sauc par pili -, kas palīdz baktērijām pārvietoties un piestiprināties pie saimnieka.
Klasifikācija
Lai klasificētu baktērijas, tiek izmantoti daži dažādi kritēriji. Organismus var atšķirt pēc šūnu sienām, to formas vai ar ģenētiskās struktūras atšķirībām.
Gram traips ir tests, ko izmanto baktēriju identificēšanai pēc to šūnu sienu sastāva, kas nosaukts par Hans Christian Gram, kurš šo metodi izstrādāja 1884. gadā. Tests krāso grampozitīvās baktērijas vai baktērijas, kurām nav ārējās membrānas. Gramnegatīvās baktērijas neuzņem traipu. Piemēram, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), kas izraisa pneimoniju, ir grampozitīva baktērija, bet Escherichia coli (E. coli) un Vibrio holēras, kas izraisa holēru, ir gramnegatīvas baktērijas.
Pastāv trīs baktēriju pamatformas: apaļas baktērijas, kuras sauc par cocci (vienskaitlī: coccus), cilindriskas, kapsulas formas, pazīstamas kā bacilli (vienskaitlī: bacillus); un spirālveida baktērijas, ko pareizi sauc par spirilla (vienskaitlis: spirillum). Baktēriju formas un konfigurācija bieži tiek atspoguļota to nosaukumos. Piemēram, piena rūgušpiena Lactobacillus acidophilus ir baktērijas un pneimoniju izraisošas S. pneumoniae ir cocci ķēde. Dažas baktērijas iegūst citas formas, piemēram, kātiņus, kvadrātveida vai zvaigznītes.
Pavairošana
Saskaņā ar Kornellas Universitātes Lauksaimniecības un dzīvības zinātņu koledžu lielākā daļa baktēriju vairojas ar procesu, ko sauc par bināru dalīšanos. Šajā procesā atsevišķa baktēriju šūna, saukta par “vecāku”, veido savas DNS kopiju un palielinās, dubultojot šūnu saturu. Tad šūna sadalās, izspiežot dublēto materiālu un izveidojot divas identiskas "meitas" šūnas.
Dažas baktēriju sugas, piemēram, zilaļģes un firmicutes, vairoties ar pumpuru palīdzību. Šajā gadījumā meitas šūna aug kā vecāka atvase. Tas sākas kā mazs rumbulis, aug, līdz tas ir tāda paša izmēra kā vecāks, un sadalās.
Vecākiem un pēcnācējiem pēc bināras dalīšanās vai pumpuru atrašanas DNS ir tieši tāds pats. Tāpēc baktēriju šūnas ievieš variācijas savā ģenētiskajā materiālā, integrējot savā genomā papildu DNS, bieži vien no apkārtnes. To sauc par horizontālo gēnu pārnesi; iegūtā ģenētiskā variācija nodrošina baktēriju spēju pielāgoties un izdzīvot mainoties viņu videi.
Ir trīs veidi, kā notiek gēnu horizontāla pārnešana: transformācija, transdukcija un konjugācija.
Transformācija ir visizplatītākais horizontālā gēnu pārnešanas process, un tā notiek, apmainoties ar īsiem DNS fragmentiem starp donoriem un saņēmējiem. Transdukcijai, kas parasti notiek tikai starp cieši saistītām baktērijām, donoram un saņēmējam ir jāpārnes DNS, daloties šūnu virsmas receptoros. Konjugācijai nepieciešams fizisks kontakts starp baktēriju šūnu sienām; DNS pāriet no donora šūnas uz saņēmēju. Konjugācijas ceļā baktēriju šūna var pārnest DNS uz eikariotu šūnām (daudzšūnu organismiem). Konjugācijas līdzekļi antibiotiku rezistences gēnu izplatībā.
Baktērijas cilvēku veselībā un slimībās
Baktērijas var būt labvēlīgas, kā arī kaitīgas cilvēku veselībai. Commensal jeb “draudzīgās” baktērijas dalās telpā un resursos mūsu ķermenī un mēdz būt noderīgas. Mūsu ķermenī ir apmēram 10 reizes vairāk mikrobu šūnu nekā cilvēka šūnas; saskaņā ar mikrobiologa Deivida A. Relmana 2012. gada rakstu žurnālā Nature ir atrodams lielākais mikrobu sugu skaits zarnās.
Cilvēka zarnas ir ērts baktēriju klāsts, un to uzturēšanai ir pieejams daudz barības vielu. 2014. gada pārskata rakstā, kas publicēts American Journal of Gastroenterology, autori piemin, ka zarnu baktērijas un citi mikroorganismi, piemēram, noderīgi celmi E.coli un Streptokoku, palīdz gremošanā, novērš kaitīgo patogēnu kolonizāciju un palīdz attīstīt imūnsistēmu. Turklāt zarnu baktēriju darbības pārtraukšana ir saistīta ar noteiktiem slimības apstākļiem. Piemēram, saskaņā ar 2003. gada pārskatu, kas publicēts žurnālā The Lancet, pacientiem ar Krona slimību ir paaugstināta imūnreakcija pret zarnu baktērijām.
Citas baktērijas var izraisīt infekcijas. Vairākas baktērijas - sākot no tā saucamās A grupas Streptokoku, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli un S. aureus var izraisīt reti sastopamu, bet smagu mīksto audu infekciju, ko sauc par nekrotizējošu fascītu (dažreiz sauktu par miesu ēšanas baktērijām). Saskaņā ar Slimību kontroles un profilakses centriem (CDC) šī infekcija ietekmē audus, kas apņem muskuļus, nervus, taukus un asinsvadus; to var ārstēt, it īpaši, ja agri noķerti.
Izturība pret antibiotikām
Antibiotikas parasti lieto baktēriju infekciju ārstēšanai. Tomēr pēdējos gados nepareiza un nevajadzīga antibiotiku lietošana ir veicinājusi vairāku pret antibiotikām izturīgu baktēriju celmu izplatīšanos.
Antibiotiku rezistences gadījumos infekcijas baktērijas vairs nav uzņēmīgas pret iepriekš iedarbīgām antibiotikām. Saskaņā ar CDC datiem vismaz 2 miljoni ASV iedzīvotāju katru gadu tiek inficēti ar baktērijām, kas izturīgas pret antibiotikām, izraisot vismaz 23 000 cilvēku nāvi.
"Gandrīz jebkura infekcija, par kuru jūs tagad varat iedomāties, ir identificēta kā saistīta ar zināmu pretestības līmeni," sacīja Dr Christopher Crnich, infekcijas slimību ārsts un slimnīcas epidemiologs Viskonsinas universitātes slimnīcās un Medisonas veterānu lietu slimnīcā. "Ir ļoti maz infekciju, kuras mēs tagad ārstējam, ja infekcijas, ko izraisa rezistentas baktērijas, nav klīniska problēma."
MRSA, piemēram, ir viens no bēdīgi slavenākajiem pret antibiotikām izturīgiem baktēriju celmiem; tas pretojas meticilīnam un citām antibiotikām, kuras lieto ārstēšanai Stafilokoku infekcijas, kuras galvenokārt iegūst, nonākot saskarē ar ādu. MRSA infekcijas rodas veselības aprūpes iestādēs, piemēram, slimnīcās un pansionātos, kur tas var izraisīt pneimoniju vai asinsrites infekcijas. MRSA izplatās arī sabiedrībā, īpaši situācijās, kad ir daudz pakļautas ādas, ir cits fizisks kontakts un tiek izmantots kopīgs aprīkojums - piemēram, sportistu vidū, tetovēšanas salonos, kā arī dienas aprūpes iestādēs un skolās. Kopienā iegūta MRSA visbiežāk izraisa nopietnas ādas infekcijas.
Svarīgs aspekts cīņā pret rezistenci pret antibiotikām ir jābūt uzmanīgiem to lietošanā. "Mums ir tik svarīgi saprātīgi lietot antibiotikas," Crnich stāstīja LiveScience. "Jūs vēlaties lietot antibiotiku tikai tad, ja jums ir skaidra baktēriju infekcija."
Šo rakstu 2019. gada 25. aprīlī atjaunināja Live Science līdzautore Rachel Ross.
