Prvi biološki dokaz supernove

Cassiopeia A - ostaci supernove koja se dogodila u sazvežđu Kasioperia, udaljena oko 11.000 svetlosnih godina. Procenjuje se da se eksplozija dogodila pre 330 godina.

Cassiopeia A – ostaci supernove koja se dogodila u sazvežđu Kasioperia, udaljena oko 11.000 svetlosnih godina. Procenjuje se da se eksplozija dogodila pre 330 godina.

U fosilnim ostacima bakterija nađenih u gvožđu, naučnici sa Tehničkog univerziteta u Minhenu, smer Skup odlika porekla i strukture univerzuma (Cluster of Excellence Origin and Structure of the Universe, Technische Universitaet Muenchen – TUM), pronašli su radioaktivni izotop gvožđa, koji datira još iz vremena supernove u našem komsičkom komšiluku. Ovo je prvi biološki dokaz takve supernove na našoj planeti. Određivanjem starosti duboke bušotine Pacifičkog okeana, utvrđeno je da se supernova dogodila pre 2.2 miliona godina, što je otprilike vreme kada se pojavljuje današnji čovek.

Većina hemijskih elemenata poseduje svoje poreklo u jezgru pucanja ove supernove. Kada zvezda završi život velikom eksplozijom, ona odbacuje svoju masu u svemir. Radioaktivni izotop gvožđa Fe-60 ekskluzivno je nastao u ovakvom prasku. Zbog toga što se njegova starost procenjuje na 2.62 miliona godina, nemoguće je da se prasak dogodio u našem Solarnom sistemu i ne bismo trebali da pronađemo gvožđe koje vodi poreklo iz supernove na našoj planeti. Dakle, svako pronalaženje Fe-60 implicira da se prasak dogodio u našem kosmičkom komšiluku. U 2004. godini, naučnici sa TUM su po prvi put pronašli Fe-60 na našoj planeti. Bio je u feromanganskoj kori prikupljen sa dna ekvatorijalnog pacfičkog okeana. Procenjuje se da je star oko 2.2 miliona godina.

Takozvane „magnetotaktične“ bakterije žive u sedimentima naših okeana. One, unutar svojih ćelija prave na hiljade sitnih kristala magnetita (Fe3O4), svaki u proseku 80 nanometara prečnika. Magnetotaktičke bakterije sakupljaju gvožđe sa atmosferske prašine koja pada na okean. Nuklearni astrofizičar Šon Bišop (Shawn Bishop) sa TUM predpostavlja da bi Fe-60 takođe trebao biti deo ovih kristala nastalih od magnetotaktičnih bakterija koje su postojale u vremenu interakcije praska sa našom planetom. Ovi kristali nastali od bakterija kada se pronađu u sedimentima dugo nakon smrti bakterije nazivaju se „magnetofosili“.

Narukvica od kristala magnetita nastalih od magnetotaktičnih bakterija.  Cena jednog grama ovog kristala iznosi 6.5 američkih dolara.

Narukvica od kristala magnetita nastalih od magnetotaktičnih bakterija.
Cena jednog grama ovog kristala iznosi 6.5 američkih dolara.

Bišop i njegove kolege analizirali su delove kore sedimenata Pacifika sakupljanih u programu bušenja okeana (Ocean Drilling Program). Sedimenti datiraju između 1.7 i 3.3 miliona godina. Bišop je zajedno sa svojim kolegama sakupio sedimente koji korespondiraju u intervalima od oko 100.000 godina i tretirali su ih hemijskim reakcijama kako bi selektivno izolovali magnetofosile – i tako sakupili što je moguće više Fe-60.

Konačno, korišćenjem ultra osetljivog spektrometarskog sistema za ubrzanje mase pri Maier Laibnic laboratoriji u Garčingu – Minhen, pronašli su trag Fe-60 koji datira od pre 2.2 miliona godina, što se poklapa sa očekivanim vremenom iz istraživanja feromangana. „Deluje razumno da pretpostavimo da su nagoveštaji Fe-60 zapravo ostaci lanaca magnetita formiranih od strane bakterije na dnu okeana koje je prasak „tuširao“ iz atmosfere“, izjavio je Bišop. On i njegov tim trenutno se spremaju da analiziraju drugo bušenje sedimenata iz kore, koje sadrži deset puta više materijala od prvog bušenja. Oni hoće da vide da li sedimenti i iz drugog bušenja sadrže Fe-60, i ako je odgovor da, onda bi hteli da naprave mapu u funkciji vremena.

Vi i vaše bakterije – sve što treba da znate o njima

Koordinator Nacionalnog Instituta koji se bavi izučavanjem ljudskog mikrobioma i njegovog uticaja na opšte zdravlje (National Institutes of Health’s Human Microbiome Project), Lita Proktor (Lita Proctor) kaže sledeće: U ljudskom organizmu ima oko 2,5 kg bakterija.

Više znate o životinjama koje žive u Australiji, nego onim koji žive na vašem pupku.

Ostale činjenice:

– Odnos broja ćelija organizma i broja bakterijskih ćelija u našem organizmu je 1:10.

– Zbog svoje veličine, uprkos svojoj mnogobrojnosti, one čine od 1-2 % ukupne mase našeg organizma.

– Međutim, one su odgovorne za 50% materijala koje izbacimo iz sebe.

– Mnoge bakterije koje se nalaze u našem organizmu nisu bile istražene niti popisane, sve do skora. Tokom jula meseca, ove godine na državnom  Univerzitetu Severne Karoline u Americi (North Carolina), istraživanje nazvano the Belly Button Biodiversitym (biološka raznolikost pupka) je pokazalo da se kod 95% ispitanika može naći oko 1400 različitih bakterijskih tragova u predelu pupka.

Od tog broja, 662 vrste su prvi put identifikovane.

Na nekim mestima čovek može svašta naći, a ovo je tek početak istraživanja. Priznajte, posle ovih podataka, pregeldaćete pupak, barem da utvrdite u kakvom je stanju. 🙂

 

Antibiotici: ubice dobrih bakterija?

Od septembra pa sve do kraja jeseni, skoro svake godine vlada neka vrsta manje ili veće epidemije gripa ili nekog drugog virusa. Većina nas se jednostavno oporavi koristeći standardne metode lečenja među kojima je i konzumiranje antibiotika.

Prva rečenica na stranici na koju vodi prethodni link glasi:

Antibiotici su hemijski agensi koji mogu potpuno uništiti patogene mikroorganizme ili zaustaviti njihov rast ili razmnožavanje bez pričinjavanja značajnije štete organizmu domaćinu.

Da li je baš tako?

Priznato je, već duže vreme,  da uzimanje antibiotika remeti ličnu mikro floru korisnika. Populacija te flore (bakterija) može, čak, premašiti broj ćelija koje sačinjavaju naš organizam. Ova spoznaja pomaže u razumevanju bolesti koju prouzrokuje bakterija Clostridium difficile. Ubijanjem dobrih bakterija (antibioticima) mi stvaramo prostor pomenutoj bakteriji da se razvija i da proizvodi ogromnu količinu otrova. Sledeća posledica je potreba za postavljanjem istraživačkog programa koji bi mogao eksperimentalno potvrditi da probiotički proizvodi (proizvodi koji sadrže u sebi mikro organizme koji su korisni za korisnika samih proizvoda) zaista obavljaju svoju ulogu.

Podrazumeva se, nakon uticaja antibiotika, da će se flora u našoj unutrašnjosti vrati u prirodno i normalno stanje (i po broju, i po kvalitetu).

Prema pomalo provokativnom radu publikovanom u časopisu Nature, Martin Blazer (Martin Blaser) sa univerziteta u Nju Jorku (Langone Medical Center) uticaj antibiotika na dobroćudne bakterije u našoj utrobi nije privremen, ostaju trajne poledice. Ozbiljnost ovih posledica je tolika da rad razmatra mogućnost da se primena antibiotika ograniči samo na trudnice i na vrlo malu decu.

Prema istraživanjima, moje i još nekih laboratorija, ponekad, naša, prijateljska flora se ne oporavlja do kraja. Zbog ovoga, ljudski organizmi bivaju u poziciji da lakše potpadnu uticaju infekcija i bolesti. Preterano korišćenje antibiotika može dramatično pogoršati obesnost (preterani višak kilograma), dijabetes tip 1, bolesti upale creva, alergije i astmu. Procenjuje se da je broj ovi simptoma u stalnom porastu.

Među njegovima nalazima ima i sledeće primećivanje: Tokom posmatranja populacije uticaj infekcije koju prouzrokuje H. pylori (bakterija koja prouzrokuje pojavu čireva u probavnom traktu) se smanjio sa povećanjem pojave esofagealnog raka. Ovo ukazuje na povezanost ove bakterije sa pojavom raka, kao takvog. Sem toga, Martin nudi rezultate istraživanja njegovog tima koji ukazuju na još jednu uzročno-posledičnu vezu. Kod dece koja nemaju u sebi određeni broj bakterije H. pylori pojavljuje se veći rizik za razvijanje alergija i astme, a prema njihovim nalazima potpuno eliminisanje ove bakterije utiče na proizvodnju dva hormona: grelin i leptin. Oni imaju svoju značajnu ulogu u regulisanju telesne težine, da ne kažemo u dobijanju dodatne težine.

Postavlja se pitanje: Da li su antibiotici krivi za smanjenje broja bakterije H. pylori?

Antibiotici ne rade protiv prehlade!

Martin Blazer ističe da je organizam ranjiv na uticaj antibiotika koji se preporučuju deci kada imaju upalu uha ili prehladu. Dok ne izrastu u odrasle osobe, deca dobiju i do 20 terapija koje se baziraju na ovim antibioticima. Kao dodatak svemu tome, ističe on, od 30%-50% žena u industrijalizovanom delu sveta primaju antibiotike tokom trudnoće. Spojite to sa činjenicom da je broj porođaja učinjen carskim rezom u porastu. To znači, da beba na taj način preskače svoj prvi kontakt sa prijateljskim bakterijama, je ne izlazi iz majke kroz tzv. porođajni kanal.

Konačni rezultat: „Svaka generacija bi mogla započinjati svoj život sa manjim brojem dobrih bakterija na sebi nego što je imala ona prethodna.

Na posletku, on ističe dokaze koji ukazuju na to da antibiotici trajno menjaju sastav ljudskog mikrobioma, menjajući ravnotežu baterijskih vrsta i održavanja prisutnih bakterija u utrobi.

Istraživanje suštine i funkcije mikrobioma (utroba, koža i bilo gde na telu) je trenutno predmet istraživanja, što potvrđuje razvoj projekta nazvanog Human Microbiome Project. Sem toga, nastavlja se debata oko valjanosti „higijenske hipoteze“ (hygiene hypothesis). Takođe, u toku je špekulisanje, da li promene u našoj mikro flori mogu imati uticaja na široki opseg stanja – od obesnosti, pa sve do depresije.

Jasno je da je u opticaju preterana upotreba antibiotika i kod odraslih, i kod dece; kontrolisati ovu pojavu će biti jedan od najtežih zadataka. Istraživanja i nove hipoteze koje proizilaze iz njih nas teraju da uložimo dodatnu energiju u pravcu kontrolisanja prekomerne upotrebe antibiotika, pogotovo u ranim fazama života:

Mi hitno moramo istražiti ovu mogućnost. Sem toga, i pre nego što tačno spoznamo celu situaciju (oko mikrobioma), trebalo bi nešto preduzeti.

***

Već duže vreme u naučnoj javnosti se koristi pojam superbug (super buba), koji u stvari objedinjuje sve mikro organizme koji su otporni na dejstvo antibiotika. Broj mikro organizama koji može poneti ovu „titulu“ je sve veći i to predstavlja još jedan od argumenata za preispitivanje efikasnosti antibiotika.

***

Naravno, sledi poslednji komentar samo za one koji svuda vole da vide neku vrstu zavere ili manipulacije.

Zašto baš sada sprovodimo istraživanja i postavljamo ovakva pitanja na račun antibiotika?

Ma to mora da smo, nesvesno, uleteli u neki farmaceutski rat, gde svaka kompanija pokušava, ne samo da preživi konkurenciju, nego i da je eliminiše. Verovatno antibiotici nemaju veze sa svime time, nego neki zli farmaceuti iz senke ne žele da gledaju kako se drugi bogate na antibioticima. Zašto drugi, kada oni mogu držati tržište sa nekim, još boljim proizvodom…?

Citati su preuzeti iz: Stop the killing of beneficial bacteria. Nature 476, 393–394 (25 August 2011). doi:10.1038/476393a

Mikro fosili na Zemlji ukazuju na mogućnost postojanja mikro života na Marsu

Pre 3,4 milijarde godina situacija na planeti Zemlji je bila znatno drugačija. Mora i okeani su bili mnogo topliji, kopno je bilo relativno malo prisutno – grupacije ostrva, tu i tamo. Nije bilo ni kiseonika (O2),  a nebo je bilo tamnije nego danas. Bez obzira na pomalo apokaliptički izgled, na planeti se, već, tada desio život. To je bila nedokazana tvrdnja naučnika, sve do sada. Konačno, deluje da imaju i prvi pravi dokaz koji potvrđuje njihovu hipotezu.

Ova grupacija ćelija je jedan primer sfernih i eliptičnih mikro organizama koji su nađeni u kamenju starom 3,4 milijarde godina u zapadnoj Australiji. Izvor: David Wacey

U tom vremenskom trenutku (pre 3,4 milijarde godina), nisu postojale, ni alge, ni proces fotosinteze, koji je direktno odgovoran za proizvodnju kiseonika. Prema istraživačima, mikrobi (koji se računaju kao živi organizmi) su koristili sumpor (S) kao izvor energije i rasta. Mikro fosili tih najranijih mikroba su pomerili našu spoznaju o početku života za nekih 300 milina godina.

„Mogućnost da ‘udisanja’ sumpornih jedinjenja se smatra jednom od najranijih faza koje predstavljaju prelaz sa ne-biološkog na biološki svet.“ kaže David Vacej (David Wacey), post doktorski istraživač na univerzitetu zapadne Australije (University of Western Australia – UWA), koji je vodio istraživanje o najranijim oblicima života.

Bakterije koje žive od sumpora postoje i danas, na mestima kao što su hidro termalni izvori. Kamenje sa početka Arkianskog (nekada Arkiazoik) perioda nose u sebi tragove antičkih metabolizama koji su se bazirali na korišćenju sumpora. Ovi tragovi su stari 3,5 milijardi godina. Međutim, naći ove mikro fosile je dosta teško i još teže potvrditi njihovu verodostojnost. Sada, istraživači sa UWA i oksfordskog univerziteta veruju da su njihova najnovija otkrića prošla test.

Fosili se sastoje od ugljeničkih ćelija i zaštitnog pokrivača koji ih obavija. Ovi fosili su pronađeni na geografskoj lokaciji koja se zove Strelley Pool Formation, i nalazi se na severozapadu australijskog kontinenta blizu grada Marble Bar. To su sedimentne stene koje predstavljaju najstariju obalu na planeti. Fosili su bili dobro očuvani između sloja kvarca i peska stare plaže.

Strelley Pool Formation. Izvor: David Wacey

Pronađeni fosili liče na prethodno, detaljno proučene, mikro fosile čija je starost procenjena na 2 milijarde godina. Nađeni su grupisani uz pesak, u odgovarajućem staništu. Sem toga, pronađeni su, čak, tragovi pirita, koji bi mogao biti proizvod njihovog sumporastog metabolizma.

Istraživači su koristili Ramanovu spektroskopiju, spektroskopiju sa transmisijom elektrona i geo termalnu analizu da bi pokazali da fosili, zaista, sadrže materijale od ugljenika i da to nije posledica kasnije kontaminacije (da nije nastalo nekim drugim procesima u kasnijem periodu). U časopisu Nature Geoscinece, oni su priznali da je očigledno teško dokazati biološku prirodu fosila iz Arkianskog  perioda – ali u ovom slučaju, imaju nekoliko različitih dokaza, uključujući morfologiju i mineralogiju fosila.

Uzgredno, tim sa oksfordskog univerziteta je proučavao druge prastare fosile sa nalazišta koje je udaljeno nekih 36 kilometara od onog koji su iskopavali istraživači iz Australije. Međutim, te fosile nađene u kamencu kompleksa Apeks (Apex) u Australiji, naučnici nisu smatrali dovoljno dobrim. Nisu imali odgovarajuću mineralogiju i oblik da bi bili biološkog porekla.

Sada, razmišljajući, o najnovijim dokazima koje nude novi fosili, postavlja se pitanje kakav uticaj bi u mogli imati na razvoj astro biologije. Ako život postoji – ili je postojao – negde u Sunčevom sistemu (sem na Zemlji, naravno), mogao bi izgledati, baš kao što ovi fosili sugerišu. Na osnovu potonjih testova i istraživanja može se doći do novih saznanja, a možda, i do potvrde da se život dešava i negde drugde.

Mikro fosil bakterije čiji se metabolizam bazira na sumporu: ćelija u sredini slike ima polomljeni ćelijski zid. Izvor: David Wacey

„Da li bi ovakvi organizmi mogli postojati na Marsu? Sasvim moguće“, kaže Martin Brazier (Martin Braiser), profesor palobiologije na Oksfordskom univerzitetu. „Međutim, potreban je baš ovakav pristup istraživanju: mapiranje svih mikro fosila do najsitnijih detalja i ubedljive trodimenzionalne slike. Samo tako možemo imati pravi dokaz o postojanju života na Marsu.“