Deinococcus radiodurans

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Deinococcus radiodurans

D. radiodurans

Systematyka

Domena:	prokarioty
Królestwo:	bakterie
Typ:	Deinococcus-Thermus
Rząd:	Deinococcales
Rodzina:	Deinococcus
Rodzaj:	Deinococcus
Gatunek:	D. radiodurans

Nazwa systematyczna

Deinococcus radiodurans

Deinococcus radiodurans (wcześniej Micrococcus radiodurans) to bakteria ekstremofilna, która jest organizmem najbardziej odpornym na promieniowanie jonizujące znanym nauce. Deinococcus radiodurans potrafi znieść ekstremalne warunki, które zabiłyby większość form życia. Wytrzymuje groźnie temperatury, trucizny, itd. Swoją odporność Deinococcus radiodurans zawdzięcza niezwykle wydajnym mechanizmom ochrony DNA.

[edytuj] Zepsuta konserwa

D. radiodurans został odkryta przypadkiem w roku 1956 przez A.W. Andersona pracującego wtedy w Rolniczej Stacji Eksperymentalnej Oregonu w mieście Corvallis. Naukowcy postanowili sprawdzić, czy promieniowanie gamma będzie skuteczne, jako środek do sterylizacji konserw. Zapuszkowaną żywność wystawiono na działanie bomb kobaltowych. Zgodnie z powszechną wtedy wiedzą użyte dawki promieniowania jonizującego powinny zabić każdą żywą istotę. Ku zaskoczeniu badaczy część konserw się zepsuła. Teorię samoistnego powstawiania życia, odrzucono za czasów Pasteura, tak więc naukowcy doszli do wniosku, że jakaś forma życia przetrwała działanie promieni gamma. Dalsze badania pozwoliły na wyizolowanie niezłomnej bakterii, którą nazwano Deinobacter radiodurans. Późniejsze badania RNA jej rybosomów ujawniły, że sprytny mikrob jest bardziej zbliżony do przedstawicieli rodzaju Deinococcus, a więc nazwę zmieniono na Deinococcus radiodurans. Równocześnie odkryte bakterie z rodzaju Thermus okazały się podobne do mikroba odpornego na promienie gamma, w efekcie całą grupę takich organizmów zaliczono do jednego typu Deinococcus-Thermus.

Naukowcy nadali Deinococcus radiodurans przydomek Conan Bakteriorzyńca (ang. Conan the Bacterium) nawiązując do imienia bohatera serii filmów, komiksów, a zwłaszcza książek z drugiej połowy XX wieku, Conana Barbarzyńcy, który miał wykazywać się niezwykłą odpornością na wszelkie typy broni.

[edytuj] Niezniszczalna bakteria

Podczas kiedy człowiek umiera zwykle po otrzymaniu dawki 10 Gy, a bakterie escherichia coli znoszą 60 Gy, Deinococcus radiodurans nie robi sobie nic z 5 000 Gy. Dopiero bardzo silne napromieniowanie jednorazową dawką 15 000 Gy, może zaszkodzić rezolutnej bakterii. Nawet po tak ciężkiej próbie, aż 37% spośród niezłomnych mikrobów zachowuje zdolność do rozmnażania.

Naukowcy poddali Deinococcus radiodurans wielu "torturom", aby przekonać się jak można zabić te uparte bakterie. Mikrobom niestraszna okazała się zarówno laboratoryjna próżnia jak i wysoka temperatura, czy zamrażanie w ciekłych gazach, a nawet stężone kwasy. Niektórzy badacze postanowili wykorzystać Deinococcus radiodurans do pracy. Korzystając z inżynierii genetycznej, stworzyli mikroskopijne "potwory Frankensteina" zdolne do konsumowania rozpuszczalników, czy metali ciężkich. Celem badań było wykorzystanie żarłocznych mikrobów do utylizacji odpadów.

[edytuj] Ewolucyjna zagadka

Niemniej interesujące okazały się badania dotyczące biochemicznych "sztuczek", jakimi posługuje się "sprytna" bakteria, aby przetrwać najgorsze próby. Komórki Deinococcus radiodurans zawierają wiele kopii tego samego DNA. Enzymy zawarte w cytoplazmie "upartego" mikroba są niezwykle wydajnymi nanomaszynami zdolnymi do błyskawicznej naprawy delikatnych struktur uszkodzonego kwasu deoksyrybonukleinowego. Dzięki takiej swoistej "straży" informacja genetyczna jest bezpieczna, co pozwala bakterii na rozmnażanie się w ciężkich warunkach. Michael Daly z Uniformed Services University of the Health Sciences zasugerował w swojej pracy, że Deinococcus radiodurans wykorzystuje mangan do ochrony przed uszkodzeniami powodowanymi przez promieniowanie jonizujące ^[1] Niektórzy badacze wpadli na pomysł, że pewne geny odpornej bakterii można dodać do genomu organizmów wyższych, aby zatrzymać proces starzenia się powodowany przez kumulowanie uszkodzeń DNA.

Mechanizmy obrony DNA są jednak bardzo kosztowne dla bakterii, która zamiast namnażać się jak szalona, poświęca większość czasu na swoiste zbrojenia, mogące uchronić ją przed hipotetyczną wojną jądrową. W takiej sytuacji bardziej "pacyfistyczne" mikroby, które wierzą w miłość bez ograniczeń i namnażają się na potęgę, muszą wygrać w ewolucyjnym "wyścigu". W jaki sposób w środowisku mógł się pojawić dobór naturalny, który wypromował organizm mniej wydajny od innych, ale zdolny do przetrwania wysokich dawek promieniowania jonizującego?

Przeciętnie każda istota żywa na Ziemi otrzymuje rocznie dawkę 0,4 mGy. Jej źródłem są radioizotopy zawarte w gruncie oraz promieniowanie kosmiczne. W Brazylii, niedaleko miejscowości Guarapari, gdzie znajdują się złoża promieniotwórczych skał, po roku człowiek otrzymuje dawkę 175 mGy. Można powiedzieć, że mechanizmy ochronne Deinococcus radiodurans są milion razy większe niż potrzeby wynikająca z naturalnej promieniotwórczości.

Aby wyjaśnić tę zagadkę Valerie Mattimore and John R. Battista z Uniwersytetu Stanowego Luizjany (ang. Louisiana State University) zaproponowali teorię, według której mechanizmy obronne Deinococcus radiodurans wykształciły się jako odpowiedź na stan długotrwałego odwodnienia, szczególnie związanego z działaniem związków higroskopijnych. Aby udowodnić swoją hipotezę badacze poddali baterie działaniu czynników mutagennych. Otrzymali szczep, który był nieodporny na brak wody. Okazało się, że stracił on również odporność na promieniowanie jonizujące, podczas kiedy wyjściowe bakterie radziły sobie z oboma czynnikami ^[2].

[edytuj] Przypisy

↑ Secret of radiation-proof bugs proposed (Nature)
↑ Radioresistance of Deinococcus radiodurans: functions necessary to survive ionizing radiation are also necessary to survive prolonged desiccation (PMID 8550493)