Bakterier er mikroskopiske, encellede organismer som trives i forskjellige miljøer. Disse organismene kan leve i jord, hav og inne i menneskets tarm.
Menneskenes forhold til bakterier er sammensatt. Noen ganger gir bakterier oss en hjelpende hånd, for eksempel ved å melke melk i yoghurt eller hjelpe med fordøyelsen. I andre tilfeller er bakterier ødeleggende og forårsaker sykdommer som lungebetennelse og meticillinresistent Staphylococcus aureus (MRSA).
Struktur
Bakterier (entall: bakterie) er klassifisert som prokaryoter, som er encellede organismer med en enkel indre struktur som mangler en kjerne, og inneholder DNA som enten flyter fritt i en vridd, trådlignende masse kalt nukleoid, eller i separate, sirkulære stykker kalt plasmider. Ribosomer er de sfæriske enhetene i bakteriecellen der proteiner settes sammen fra individuelle aminosyrer ved å bruke informasjonen som er kodet i ribosomalt RNA.
Bakterieceller er vanligvis omgitt av to beskyttende belegg: en ytre cellevegg og en indre cellemembran. Visse bakterier, som mycoplasmas, har ikke en cellevegg i det hele tatt. Noen bakterier kan til og med ha et tredje, ytterste beskyttende lag som kalles kapsel. Pisklignende forlengelser dekker ofte overflatene til bakterier - lange som kalles flagella eller korte som kalles pili - som hjelper bakterier å bevege seg rundt og feste seg til en vert.
Klassifisering
Noen få forskjellige kriterier brukes til å klassifisere bakterier. Organismene kan skille seg ut fra arten av celleveggene, deres form, eller av forskjeller i deres genetiske sammensetning.
Gram-flekken er en test som ble brukt til å identifisere bakterier etter sammensetningen av celleveggene deres, oppkalt etter Hans Christian Gram, som utviklet teknikken i 1884. Testflekkene Gram-positive bakterier, eller bakterier som ikke har en ytre membran. Gram-negative bakterier plukker ikke opp flekken. For eksempel, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), som forårsaker lungebetennelse, er en Gram-positiv bakterie, men Escherichia coli (E coli) og Vibrio cholerae, som forårsaker kolera, er gramnegative bakterier.
Det er tre grunnleggende bakterielle former: Runde bakterier kalt cocci (entall: coccus), sylindriske, kapselformede som er kjent som bacilli (entall: bacillus); og spiralbakterier, treffende kalt spirilla (entall: spirillum). Formene og konfigurasjonene av bakterier gjenspeiles ofte i navnene deres. For eksempel melkesnurringen Lactobacillus acidophilus er baciller, og forårsaker lungebetennelse S. pneumoniae er en kjede av kokker. Noen bakterier har andre former, for eksempel stilket, firkantet eller stjerne.
Reproduksjon
De fleste bakterier multipliserer seg med en prosess som kalles binær fisjon, ifølge Cornell University College of Agriculture and Life Sciences. I denne prosessen lager en enkelt bakteriecelle, kalt "overordnede", en kopi av DNA-en og vokser seg større ved å doble celleinnholdet. Cellen deles deretter fra hverandre, skyver det dupliserte materialet ut og lager to identiske "datter" -celler.
Noen bakterier, som cyanobakterier og firmicutes, reproduserer via knoppskyting. I dette tilfellet vokser dattercellen ut som en avlegger av foreldrene. Den starter som en liten nubb, vokser til den har samme størrelse som foreldrene, og deler seg av.
DNAet som er funnet hos foreldre og avkom etter binær fisjon eller spiring er nøyaktig det samme. Derfor introduserer bakterieceller variasjon i genetisk materiale ved å integrere ytterligere DNA, ofte fra omgivelsene, i genomet. Dette er kjent som horisontal genoverføring; den resulterende genetiske variasjonen sikrer at bakterier kan tilpasse seg og overleve når miljøet endres.
Det er tre måter horisontal genoverføring skjer: transformasjon, transduksjon og konjugering.
Transformasjon er den vanligste prosessen med horisontal genoverføring og oppstår når det utveksles korte DNA-fragmenter mellom givere og mottakere. Transduksjon, som typisk bare skjer mellom nært beslektede bakterier, krever at giveren og mottakeren overfører DNA ved å dele celleoverflatreseptorer. Konjugering krever fysisk kontakt mellom celleveggene til bakterier; DNA overføres fra givercellen til mottakeren. Gjennom konjugering kan en bakteriecelle overføre DNA til eukaryote celler (flercellede organismer). Konjugering hjelper spredningen av antibiotikaresistensgener.
Bakterier i menneskers helse og sykdom
Bakterier kan være gunstige så vel som skadelige for menneskers helse. Kommensale, eller "vennlige" bakterier, deler rom og ressurser i kroppene våre og har en tendens til å være nyttige. Det er omtrent 10 ganger mer mikrobielle celler enn menneskelige celler i kroppene våre; det høyeste antallet mikrobielle arter finnes i tarmen, ifølge mikrobiolog David A. Relmans artikkel fra 2012 i Nature.
Den menneskelige tarmen er et behagelig miljø for bakterier, med rikelig med næringsstoffer tilgjengelig for deres næring. I en oversiktsartikkel fra 2014 publisert i American Journal of Gastroenterology, nevner forfatterne at tarmbakterier og andre mikroorganismer, for eksempel nyttige stammer av E coli og Streptococcus, hjelp til fordøyelsen, avverge kolonisering av skadelige patogener og bidra til å utvikle immunforsvaret. Dessuten har forstyrrelsen av tarmbakterier blitt koblet til visse sykdomsforhold. For eksempel har pasienter med Crohns sykdom økt immunrespons mot tarmbakterier, ifølge en anmeldelse fra 2003 publisert i tidsskriftet The Lancet.
Andre bakterier kan forårsake infeksjoner. Flere bakterier - alt fra såkalt gruppe A Streptococcus, Clostridium perfringens (C. perfringens), E coli og S. aureus kan forårsake en sjelden, men alvorlig bløtvevsinfeksjon kalt nekrotiserende fasciitt (noen ganger kalt kjøttspisende bakterier). I følge Centers for Disease Control and Prevention (CDC) påvirker denne infeksjonen vevene som omgir muskler, nerver, fett og blodkar; det kan behandles, spesielt når det fanges tidlig.
Antibiotikaresistens
Antibiotika brukes vanligvis til å behandle bakterielle infeksjoner. De siste årene har imidlertid ukorrekt og unødvendig bruk av antibiotika fremmet spredningen av flere stammer av antibiotikaresistente bakterier.
I tilfeller av antibiotikaresistens er de smittsomme bakteriene ikke lenger utsatt for tidligere effektive antibiotika. I følge CDC smittes minst 2 millioner mennesker i USA med antibiotikaresistente bakterier hvert år, noe som fører til at minst 23 000 mennesker dør.
"Stort sett enhver infeksjon du kan tenke på nå, er blitt identifisert som assosiert med et visst motstandsnivå," sier Dr. Christopher Crnich, en lege for infeksjonssykdommer og sykehusepidemiologer ved University of Wisconsin sykehus og Madison Veterans Affairs Hospital. "Det er veldig få infeksjoner som vi nå behandler der infeksjoner forårsaket av resistente bakterier ikke er et klinisk problem."
MRSA er for eksempel en av de mer beryktede antibiotikaresistente bakteriestammene; den motstår methicillin og andre antibiotika som brukes til å behandle Staphylococcus infeksjoner, som først og fremst erverves gjennom hudkontakt. MRSA-infeksjoner forekommer i helsevesenet som sykehus og sykehjem, hvor det kan føre til lungebetennelse eller infeksjoner i blodet. MRSA sprer seg også i samfunnet, spesielt i situasjoner der det er mye utsatt hud, annen fysisk kontakt og bruk av delt utstyr - for eksempel blant idrettsutøvere, i tatoveringssentre og i barnehager og skoler. MRSA fra lokalsamfunn anskaffet forårsaker ofte alvorlige hudinfeksjoner.
En viktig fasit for å bekjempe antibiotikaresistens er å være forsiktig med bruken av dem. "Det er så viktig for oss å bruke antibiotika på en intelligent måte," sa Crnich til LiveScience. "Du vil bare bruke et antibiotikum når du har en tydelig bakterieinfeksjon."
Denne artikkelen ble oppdatert 25. april 2019 av Live Science-bidragsyter Rachel Ross.
