Hittið nýju vinnufélagana: Bakteríur bretta upp ermarnar

Þær bæta holur í götunni, hreinsa sýkla úr líkamanum og taka til á jarðsprengjusvæðum. Vísindamenn hafa tamið heilan her baktería og kennt þessum þrautþjálfuðu örsmáu lífverum að taka að sér störf sem engin mannshönd gæti nokkru sinni gert.

– IÐNAÐARMENN – LÆKNAR – ÖSKUKALLAR – KOKKAR – RANNSÓKNARLÖGREGLA

LESTÍMI: 7 MÍNÚTUR

IÐNAÐARMENN

Bakteríukúlur laga skemmda steypu

Vegir, brýr, göng og stíflur eru gerð úr steypu sem verða stöðugt fyrir veðrun, en hún brýtur niður með tímanum styrk þeirra.

 

Þegar sprungur myndast getur vatn og önnur skaðleg efni þrengt sér langt inn í steypuna og eyðilagt bygginguna innan frá og því er mikilvægt að sinna viðhaldi tímanlega.

 

Þess vegna hafa vísindamenn kennt teymi örsmárra iðnaðarmanna að taka að sér viðhaldið og þeir eru ætíð á vakt.

 


 Í svokallaðri lífsteypu er byggingarefnið auðgað með bakteríum sem liggja í dvala og náttúrulegu köfnunarefnisríku efni sem nefnist þvagefni (e. urea), en það er m.a. að finna í hlandi.

 

Bakteríurnar vakna til lífsins þegar það myndast sprunga eða vatn smýgur inn og þær rjúfa hylki sem þær liggja í.

 

Bakteríur liggja í dvala í örsmáum hylkjum sem rofna og sleppa litlu iðnaðarmönnunum lausum þegar sprunga myndast.

Þessu næst hefjast þær strax handa við að fylla upp í sprunguna með hverju kalklaginu af öðru með því að nýta þvagefni og kalsíum sem að fyrirfinnast í steypunni sem bæði fæðu og byggingarefni.

 

Eina aukaafurð þessa ferlis er ammoníak sem er hér skaðlaust. Þegar sprungan er horfin leggjast örverurnar aftur í dvala, mynda gró og bíða eftir því að hefjast aftur handa þegar þörf krefur.

 

 Margar mismunandi bakteríutegundir geta sinnt þessu verkefni hafi þær efnaskipti sem geta umbreytt þvagefni og jafnframt geta þær lifað í hundruði ára í afar basísku umhverfi steypunnar.

 

Tilraunir með bakteríuna Bachillus subtilis hafa auk þess sýnt að úrfellingarnar gera ekki einungis við sprungurnar heldur eykur þetta jafnframt styrk hennar.

 

Þetta gera bakeríurnar 

Sprungur í steypu gætu heyrt sögunni til ef að litlu hylki með bakteríum er blandað saman í byggingarefnið.

Sprunga vekur bakteríu

Örsmá hylki með bakteríum í dvala og kalsíum eru hvarvetna í steypunni sem er auk þess auðguð með þvagefni sem inniheldur köfnunarefni. Þegar sprunga myndast og vatn smýgur inn leysast hylkin upp og bakteríurnar losna.

Bakteríur skapa efnahvörf

Bakteríur binda kalsíum á yfirborði sínu og taka upp þvagefni sem efnaskipti þeirra kljúfa og seyta út sem kolefnisríku karbónati. Kalsíum og karbónat hvarfast og mynda kalsíumkarbónat – kalk.

Kalk fyllir upp í holur

Svo lengi sem bakteríurnar fá loft og vatn fjölga þær sér og mynda kalk. Þegar sprungan er orðin full leggjast bakteríurnar í dvala aftur á ný. Með þessum hætti getur lífsteypan sparað mönnum gríðarlegar upphæðir í viðhald.

LÆKNAR

Húðbakteríur geta meðhöndlað sykursjúka

Bakteríur djúpt niðri í húðinni geta tekið við starfi brisins og framleitt lífsnauðsynlegt insúlín fyrir sykursjúka.

 

Insúlíndæla gæti heyrt fortíðinni til fyrir fólk sem er með sykursýki 1, þökk sé nýuppgötvuðum stafýlókokkum sem geta lifað lengra niður í húðinni en áður var talið.

 

Þetta djúpa húðlag inniheldur smáæðar og þess vegna má breyta genum bakteríanna þannig að þær nemi það þegar magn glúkósa í blóði er orðið of hátt.

 

Bakteríurnar bregðast þá við ástandinu með því að framleiða insúlín sem fer beint út í blóðrásina og flytur sykurinn út til þeirra vöðva og líffæra sem þurfa á honum að halda.


 Þar sem bakteríurnar lifa náttúrulega djúpt í húðinni munu þær ekki valda sjúklingnum nokkrum sýkingum. Ólíkt insúlíndælu eða ígræðslu á heilbrigðu brisi veita bakteríurnar engin óþægindi né vekja þær viðbrögð ónæmiskerfis.

 

Frekari rannsóknir munu nú skera úr um hversu margar bakteríur þarf til að framleiða nægjanlegt magn af insúlíni.

 

Salmonella sprengir krabbaæxli

Vísindamenn nýta genabættar salmonellubakteríur í sjálfsmorðsárásir gegn krabbaæxlum.

 

Ný krabbameðferð fær óvænta hjálp: frá hinni alræmdu salmonellabakteríu. Vísindamenn hafa genabreytt bakteríunum svo að þær virka eins og sjálfsmorðssprengjur sem fórna sjálfum sér en taka krabbafrumur með sér í fallinu.

 

Tilraunir hafa sýnt umtalsverðan árangur í músum með æxli í lifur.
 Mýsnar voru fóðraðar með bakteríum sem náðu síðan til þess hluta æxlanna þar sem engar æðar né súrefnisupptaka var til staðar.

 

Salmonellabakteríur geta dafnað ágætlega í súrefnissnauðu umhverfi þar sem lyfjameðferð virkar ekki.

 

Bakteríurnar eru búnar heilu vopnabúri af mismunandi vopnum sem t.d. brjóta niður verndandi himnu krabbafrumnanna og virkja ónæmisviðbrögð líkamans.

 

1. Bakteríur leynast í æxli

Frá maganum fara óskaðlegar salmonellubakteríur og dreifast um líkamann með blóðinu. Bakteríurnar finna súrefnissnauð svæði krabbaæxla og leynast þar gegn ónæmiskerfinu. Yfir tíma safnast þær saman.

2. Þrengsli valda sprengingu

Bakteríur eru genabættar til að springa þegar þær hafa safnast saman í nægjanlegu magni í æxlum. Þegar bakteríurnar deyja losa þær efni sem eitra krabbameinsfrumur, eða virkja ónæmiskerfið.

3. Sprengingar hefjast á ný

Um tíundi hluti bakteríanna lifir af árásina og byggir upp á ný herskara sjálfsmorðssprengja fyrir næstu árás. Æxlið dregst saman um þriðjung. Þetta ásamt lyfjameðferð eykur líftíma sjúklinga.

 

Bakteríurnar fara fyrir sameiginlegri árás þegar nægjanlegur fjöldi baktería hefur náð til sama svæðis.

 


 Í tilraun með músum stöðvuðu bakteríurnar ásamt lyfjameðferð vöxt æxlanna og þau skruppu saman þannig að lífstími músanna jókst um helming miðað við aðrar mýs sem enga meðferð hlutu.

 

Sjálfsmorðsbakteríurnar sjá jafnframt um að halda fjölda baktería niðri í líkamanum.

 

RUSLAKALLAR

Stökkbreyttar bakteríur éta plast

Nýuppgötvuð baktería hefur lært að brjóta niður og lifa á plasti. Nú hafa þessar litlu örverur rutt brautina til þróunar nýrra aðferða við að fjarlægja plast úr náttúrunni.

 

Plastrusl í náttúrunni er mikið umhverfisvandamál. En lausnin gæti verið agnarsmá.

 

Vísindamenn hafa upptövað bakteríu sem nefnist Ideononella sakaiensis sem seytir ensíminu PETase, en það brýtur niður efnið PET úr t.d. plastflöskum.

 

I. sakaiensis getur fest sig við t.d. plastflösku og seytt ensíminu PETase sem brýtur plast niður í svonefnt MHET. Þetta efni getur bakterían tekið upp og brotið niður í styttri en skaðlausari sameindakeðjur eins og koltvísýring og sykrur.

Með því að einangra ensímið bjuggu vísindamenn til stökkbreytt afbrigði sem brýtur niður PET á fáeinum dögum – um fimmtungi hraðar en venjuleg ensím.

 

Vísindamenn áætla að það taki milli 450 og 1000 ár fyrir plastflösku úr PET að brotna niður í hafinu eða á skógarbotni.


Bakteríurnar hafa á einungis 60 árum stökkbreytt sér á ruslahaugum þar sem þær höfðu ekki aðra fæðu en plast.

 

Með því að draga fram leyndarmál þeirra varðandi niðurbrot PETase vonast vísindamenn til að efnahvatarnir og bakteríurnar muni skipta sköpum við að fjarlægja fleiri gerðir plasts úr náttúrunni.

 

Fleiri milljarðar af plasthlutum fljóta um í heimsálfunum en á einungis 60 árum hefur bakterían lært að brjóta niður plastefni.

KOKKAR

Bakteríur bæta næringu matar

Rannsóknir hafa afhjúpað ný og holl áhrif með því að laða bakteríur inn í eldhúsið.

 

Ólífur, súrkál, brauð, bjór og jógúrt eru fæðuvörur sem byggja á gerjun. Bakteríur setja í gang gerjun – efnaferli sem bakteríur og gerlar setja í gang og breyta þannig bragði og næringarinnihaldi fæðu.

 

Mannkyn hefur nýtt sér gerjun í meira en 8.000 ár. Nýjar rannsóknir sýna að gerjun brýtur niður efni sem hindra upptöku næringarefna og varðveita vítamín sem aðrar eldunaraðferðir brjóta niður.

 

Nattó eru gerjaðar sojabaunir sem innihalda ensímið nattókínase en það virðist draga úr blóðþrýstingi.

Bakteríur í sultuðum gúrkum, nattó og súrkáli framleiða vítamínið K2 sem menn geta ekki sjálfir myndað en þurfa að taka inn með fæðu.

 

Gerlarnir geta einnig gagnast hjarta – og æðakerfinu, ónæmiskerfinu og efnaskiptum.


 Mjólkursýrubakteríur eru algengustu bakteríurnar í matvælaframleiðslu og eru m.a. nýttar til að búa til jógúrt og osta með því að umbreyta sykurefninu í laktósa í mjólkursýru sem bindur mjólkurprótínin saman í þéttan klump.

 

RANNSÓKNARLÖGREGLA

Kolibakteríur verða jarðsprengjuþefarar

Yfirleitt tengir maður matareitrun við hana en e. coli – bakterían getur einnig verið glúrin rannsóknarlögregla. Með genabreytingum hafa vísindamenn þjálfað hana til að finna jarðsprengjur.

 

Meira en 100 milljón jarðsprengjur liggja víðsvegar um hnöttinn og valda mikilli vá fyrir íbúa á stríðshrjáðum svæðum. Þess vegna hafa vísindamenn umbreytt e. coli – bakteríunni til að varpa ljósi á þessa duldu dauðagildrur.

 

Bakteríur benda á jarðsprengjur

Bakteríukúlur dreifast

Á nóttunni er kúlum með þörungum fullum af genabreyttum e. coli – bakteríum dreift yfir staði þar sem jarðsprengjur eru taldar vera.

Sprengiefni kveikir ljós

Eftir þrjá tíma hafa bakteríurnar þefað uppi angan af sprengiefninu TNT. Lyktin fær þær til að mynda prótínið GFP sem sendir flúrljómandi ljós þegar kúlan er lýst með leysigeislum, t.d. frá dróna.

Ljós afhjúpar jarðsprengjur

Myndavélar á drónunum kortleggja lýsandi perlur sem benda til þess að jarðsprengju sé að finna innan tveggja metra. Þessu næst fjarlægja sprengjusérfræðingar gripinn.

 

Sprengiefnið í jarðsprengjum, TNT, gefur frá sér gufu sem safnast upp í jörðinni. Bakteríurnar eru búnar genum sem mynda sjálfslýsandi prótín þegar þær komast í snertingu við TNT og aðalniðurbrotsefni þess, DNT.

 

Með því að dreifa kúlum með lífrænu þörungaefni fullu af bakteríum á svæði með jarðsprengjum getur skönnunarkerfi greint ljós frá kúlum sem liggja nærri jarðsprengjum.

 

Vísindamenn hafa afhjúpað jarðsprengju með því að dreifa bakteríum sem lýsa upp nærri TNT.

Vísindamennirnir að baki þessum genabreyttu sprengisérfræðingum vinna ennþá að því að betrumbæta tæknina.

 

Þannig hyggjast þeir leita uppi aðrar gerðir sprengiefna og jafnframt að víkka út drægni leysigeislakerfa með því að tengja þau saman við dróna þannig að skanna megi stór svæði með skjótum hætti.

 

Auk þess vilja þeir takmarka líftíma örveranna svo að þær deyi fljótlega eftir að árangri er náð til að hindra að genabættar lífverur setjist að í umhverfinu.

 

 

 

Birt:11.102021

 

 

 

 

 JONAS GROSEN MELDAL

 

Lestu einnig:

(Visited 214 times, 1 visits today)

Tengdar Greinar

FULLUR AÐGANGUR AÐ VEFNUM Í 14 DAGA FYRIR 0 KRÓNUR

PRÓFAÐU 14 DAGA FYRIR 0 KRÓNUR