Tutustu uusiin työkavereihisi: Bakteerit tarttuvat toimeen

Bakteerirakkulat paikkaavat betonia

Siltoja, tunneleita, patoja ja perustuksia tehdään betonista, koska se kestää, mutta sää ja muut ympäristötekijät voivat vähitellen hajottaa rakenteita. Kun halkeamia syntyy, vesi ja haitta-aineet pääsevät betonin sisään ja aiheuttavat lisää vahinkoa.

Siksi vauriot on hyvä korjata pikimmiten. Tutkijat ovat kouluttaneet tähän tehtävään mikroskooppisia rakentajia, jotka ovat aina valmiina huolehtimaan betonirakenteiden huollosta ja korjauksesta.

Biobetonina tunnettu rakennusmateriaali sisältää lepotilaisia bakteereja ja luonnollista orgaanista yhdistettä ureaa, jota esiintyy virtsassa. Bakteerit aktivoituvat, kun betoniin syntyy halkeama tai siihen tihkuu vettä, sillä silloin niitä ympäröivät kapselit hajoavat.

Bakteerit alkavat hetimmiten täyttää aukkoa kerrostamalla siihen kalkkia. Ne käyttävät täytteeseen ja ravinnokseen sekä ureaa että betonissa luontaisesti esiintyvää kalsiumia.

Toiminnan ainoa sivutuote on ammoniakki, joka on tässä yhteydessä harmiton aine. Halkeaman korjanneet bakteerit jättävät jälkeensä lepomuotoja, itiöitä, jotka heräävät, kun kunnostusta tarvitaan.

Tehtävään sopivat monenlaiset bakteerit, jotka pystyvät hajottamaan ureaa ja kestävät jopa useita vuosisatoja betonin voimakkaasti emäksistä ympäristöä. Bacillus subtilis -lajilla tehtyjen kokeiden mukaan kerrostumat paitsi korjaavat vaurioita myös vahvistavat betonia.

Ihobakteeri osaa säädellä verensokeria

Syvällä ihossa viihtyvät bakteerit voivat ottaa hoitaakseen riittämättömästi insuliinia erittävien haimasolujen tehtävän.

Insuliinipumput voivat pian kuulua menneisyyteen ykkös-tyypin diabetesta sairastavilla stafylokokkien ansiosta. Bakteerit voivat elää oletettua syvemmällä ihossa eli verinahassa. Muuntogeeniset stafylokokit pystyvät havaitsemaan liiallisen verensokerin nousun ja tuottamaan reaktiona insuliinia.

Tämä sokeriaineenvaihdunnan säätelyhormoni siirtyy suoraan verenkiertoon verinahan suonien kautta ja kulkeutuu veren mukana kudoksiin. Koska bakteerit elävät luonnostaan syvällä ihossa, ne eivät ole terveysriski.

Toisin kuin insuliinipumpusta tai haimansiirrosta potilaalle ei aiheudu ärsytystä, arpia eikä immuunireaktioita. Vielä pitää kuitenkin tutkia, kuinka paljon bakteereja tarvitaan insuliinintarpeen tyydyttämiseen.

Salmonella pommittaa syöpäkasvainta

Tutkijat värväävät muuntogeenisiä salmonellabakteereja itsemurhapommittajiksi, jotka tuhoavat sairaita soluja.

Uusi syöpähoito tukeutuu tuttuun suolistomikrobiin: salmonellabakteeriin. Tutkijat ovat muuntaneet sen perimää niin, että se uhraa itsensä taistellessaan syöpää vastaan. Kokeissa, jotka on tehty maksasyöpää sairastavilla hiirillä, on saatu lupaavia tuloksia. Kun hiirille syötettiin bakteereja, nämä hakeutuivat niihin kasvainten osiin, joissa ei ole verisuonia eikä siten happeakaan.

Salmonellabakteerit voivat elää myös siinä vähähappisessa ympäristössä, johon syöpälääkkeet eivät vaikuta. Bakteerien arsenaali sisältää erilaisia aseita, joilla ne muun muassa hajottavat syöpäsoluja suojaavia kalvoja ja aktivoivat immuunijärjestelmän.

Bakteerit osoittavat joukkovoimaa sitten, kun niitä on kertynyt runsaasti paikalle. Hiirikokeissa bakteereihin ja syöpälääkkeisiin perustuva yhdistelmähoito esti kasvainta kasvamasta tai pienensi sen kokoa. Sen ansiosta sairaat hiiret saivat jopa 50 prosenttia enemmän elinpäiviä. Koska bakteerit tekevät itsemurhan, kanta pysyy jatkuvasti kurissa.

Mutanttibakteerit syövät muovia

Vasta vähän aikaa tunnettu bakteeri on oppinut hajottamaan muovia ravinnokseen. Pieneliöstä saattaa olla apua luonnon puhdistamisessa.

Muovisaaste on vakava ympäristöongelma. Sen ratkaisu voi olla mikroskooppinen. Tutkijat ovat todenneet, että Ideonella sakaiensis -bakteerilaji erittää pakkausteollisuuden suosimaa kestomuovia hajottavaa entsyymiä, PETaasia.

Sittemmin on luotu bakteerin mutanttiversioita, jotka hajottavat PET-muovin parissa päivässä, eli entsyymi vaikuttaa 20 prosenttia ärhäkämmin. PET-muovinen juomapullo hajoaa normaalisti meressä tai metsässä 450–1 000 vuodessa.

Ideonella sakaiensis on kehittänyt 60:n viime vuoden aikana jätteenkäsittelylaitoksissa ja kaatopaikoilla kantoja, jotka eivät tarvitse muita ravinnonlähteitä kuin muoveja. Tutkimalla niiden PETaasin tuotantoa pyritään löytämään tehokkaita keinoja hävittää muovijätettä luonnosta. Muun muassa vesistöjen mikromuovia pidetään terveysuhkana.

Bakteeri parantaa ravintoarvoa

Monet bakteerit on päästetty keittiöön niiden terveyttä edistävien ominaisuuksien vuoksi.

Oliivi, hapankaali, soijakastike ja jogurtti ovat bakteerien jalostamia elintarvikkeita. Bakteerit hoitavat myös fermentointina tunnetun käymisen, joka on ruoan makuun ja ravintokoostumukseen vaikuttava kemiallinen prosessi.

Juuston valmistukseen käymistä alettiin käyttää jo vuoden 8000 eaa. tienoilla. Nykytiedon mukaan käyminen hajottaa aineita, jotka estävät ravintoaineiden talteenottoa, ja säilyttää vitamiinit, jotka muut ruoanvalmistusmenetelmät tuhoavat.

Hapatettaessa kurkkua, soijapapua (natto) ja kaalia bakteerit tuottavat K2-vitamiinia, jota ihmisen on saatava ravinnosta, koska elimistö ei sitä valmista. Käymisbakteereista voi olla hyötyä myös verenkiertoelimistölle, immuunijärjestelmälle ja aineenvaihdunnalle.

Bakteerien avulla valmistetaanhapanmaitotuotteita, kuten piimää. Laktoosiin perustuva maitohappo saa maitoproteiinit kokkaroitumaan ja kiinteyttää rakennetta.

Kolibakteerit alkavat paljastaa miinoja

Escherichia coli johtaa ajatukset ruokamyrkytykseen, mutta bakteerista voi tulla hyväntekijä. Muuntamalla perimää tutkijat ovat saaneet taudinaiheuttajat paikantamaan maamiinoja.

Yli 100 miljoonaa maamiinaa on kylvetty eri puolille maailmaa, ja entisten konfliktialueiden asukkaat ovat jatkuvassa hengenvaarassa miinoitusten takia. Piilevän uhkan paljastamiseen voidaan käyttää muuntogeenisiä kolibakteereja.

Miinojen räjähdysaineesta, TNT:stä, vapautuu kaasua, joka kertyy maahan. Kun bakteereihin siirretään geeni, joka ohjaa itsevalaisevien proteiinien tuotantoa, hohde paljastaa, milloin bakteerit ovat tekemisissä TNT:n hajoamistuotteen DNT:n kanssa. Bakteerit levitetään tutkittavalle alueelle leväpalloina. Skanneri erottaa miinojen kohdalle osuneet pallot.

Muuntogeenisten etsivien takana olevat tutkijat hiovat yhä tekniikkaa. He muun muassa kehittävät keinoja tunnistaa myös muita räjähdysaineita ja selvittävät mahdollisuuksia laajentaa kerralla skannattavaa aluetta lennokin avulla.

Lisäksi tavoitteena on rajoittaa bakteerien elinaikaa, jotta ne kuolevat heti tehtävän suorittamisen jälkeen. Näin estetään muuntogeenisten pieneliöiden asettuminen pysyvästi luontoon.