Nanobakteerit

Nanobakteerit  ovat pyöreitä tai soikeita mineraalirakenteita, joiden koko vaihtelee 30–200 nm:stä ja jotka ovat aiheuttaneet yhden modernin mikrobiologian merkittävimmistä kiistoista. Viimeaikaiset tulokset ovat ehdottomasti sulkeneet pois nanobakteerien olemassaolon elävinä organismeina ja osoittaneet mineralisaatiota estävän proteiinin paradoksaalisen roolin näiden itsestään kehittyvien mineraalikompleksien muodostumisessa, joita on ehdotettu kutsuttavan nanoneiksi [1] .

Populaaritieteellinen aikakauslehti Scientific American kutsui nanobakteerijaksoa " kylmäfuusioksi mikrobiologiassa" käyttämällä analogiana tunnettua esimerkkiä sarjasta virheellisiä tieteellisiä artikkeleita. Mutta vaikka nyt on lopullisesti todistettu, että nanobakteerit ovat elottomia kiteytyneitä mineraalien ja orgaanisten molekyylien nanohiukkasia , näillä nanokokonaisuuksilla voi silti olla tärkeä rooli ihmisten terveydelle [2] .

Historia

Richard Morita esitteli termin nanobakteerit ensimmäisen kerran vuonna 1988, mutta Robert Faulkia pidetään nanobakteerien "isänä" . Vuodesta 1992 lähtien hän julkaisi sarjan artikkeleita nanobakteereista.

Ensin geologit löysivät nanobakteerit mineraalipinnoilta [3] , myöhemmin tällaisia ​​rakenteita löydettiin ihmiskehosta ja lehmän verestä [4] .

Suomalainen tutkija Olavi Kajander ja Kuopion yliopistossa työskennellyt turkkilainen tutkija Çiftçioglu ehdottivat Nanobacterium sanguineum -lajia vuonna 1998 selitykseksi tietyntyyppisille patologisille kovettumille ( apatiitti munuaiskiville ) . Tutkijoiden mukaan hiukkaset replikoituivat itsestään mikrobiologisessa viljelmässä, ja tutkijat ovat raportoineet DNA :ta näissä rakenteissa [5] . He huomauttivat myös, että nanobakteerit osoittautuivat vastustuskykyisiksi kaikille pyrkimyksille poistaa ne: nämä hiukkaset eivät ainoastaan ​​sairastuttaneet viljellyt solut, vaan ne vastustivat tavanomaisia ​​lämpösterilointimenetelmiä , pesuaineita ja antibioottihoitoa .

Vuonna 2004 tohtori John Liskyn tiimi Mayo Clinicissä Rochesterissa ilmoitti eristäneensä nanobakteereja potilaista, joilla oli niveltulehdus ja munuaiskiviä . Niiden tulokset julkaistiin vuosina 2004 ja 2006 [6] [7] .

Olavi Kajander ja Neva Çiftçioglu perustivat NanobacOY:n Suomeen vuonna 2000 kehittääkseen lääketieteellisiä diagnostisia sarjoja nanobakteerien tunnistamiseen ja hoitoja kovettuvien sairauksien hoitoon. Nanobac Pharmaceuticals, Inc. otti yrityksen haltuunsa vuonna 2003.

Myöhemmin osoitettiin, että nanobakteerien kasvu ei liity siihen tosiasiaan, että ne ovat eläviä organismeja, vaan siihen, että nanopartikkelien kasvu tapahtuu, kun ympäristössä (organismissa) on helposti saatavilla olevia proteiineja, jotka voivat sitoutua kalsiumia ja apatiittia . Nanobacin nanobakteeridiagnostiikana myymien vasta-aineiden on osoitettu todella havaitsevan fetuiini-A- ja albumiiniproteiinit [2] .

Alkuteoriat

Nanobakteerien seuraavista ominaisuuksista on spekuloitu:

  1. Niillä on poikkeuksellisen pieni ("kielletty prokaryooteille ") solukoko, joka on verrattavissa pienimpien virusten kokoon .
  2. Ne eivät sisällä DNA :n replikaatiokeinoja , eikä nukleiinihappoja voitu eristää [8] .
  3. Nanobakteerien kasvunopeus on poikkeuksellisen alhainen - noin 10 000 kertaa hitaampi kuin bakteerien kasvunopeus .
  4. Nanobakteerien aineenvaihdunta näyttää olevan hyvin erilainen kuin muiden organismien ja liittyy läheisesti biomineralisaatioprosesseihin .

Suomalaiset tutkijat Kajander, Björklund ja Çiftçioglu esittivät nanobakteerien havaittujen piirteiden selittämiseksi seuraavan teorian:

  1. Nanobakteerit eivät syntetisoi omia aminohappojaan (ja mahdollisesti nukleotidejaan), vaan käyttävät ympäristöstä saatuja valmiita aminohappoja.
  2. Nanobakteerit eivät syntetisoi rasvahappoja, vaan käyttävät valmiita rasvahappoja. Jos eksogeenisista rasvahapoista on pulaa, kalvon lipidit korvataan osittain kalsiumfosfaatilla.
  3. Nanobakteereista puuttuu pro- ja eukaryoottisoluille tyypilliset energiaintensiiviset aktiiviset kuljetusjärjestelmät. Aineiden kuljetus soluun ja solusta ulos tapahtuu diffuusion ja Brownin liikkeen avulla, jota helpottavat solun ultramikroskooppiset mitat.
  4. Liuenneiden aineiden pitoisuus ja sitä kautta osmoottinen paine nanobakteerien sisällä eivät eroa ympäristöstä. Tässä suhteessa nanobakteerit eivät vaadi energiaa kuluttavia järjestelmiä solunsisäisen homeostaasin ylläpitämiseksi .

Tietoa nanobakteereista

Nanobakteerien pääalkuaine on apatiitti , mutta nämä hiukkaset koostuvat myös muista tunnistamattomista yhdisteistä. Nanobakteerit saavat aikaan immuunivasteen hiirillä. On näyttöä siitä, että nanobakteerit sisältävät fetuiiniproteiinia (voimakas luuston kovettumisen ja apatiitin muodostumisen estäjä ), jolle elimistön immuunivaste tapahtuu vasta-aineiden (anti-fetuiinin) tuotannon myötä. On myös osoitettu, että nanobakteerit lisääntyvät itsestään vitamiinien läsnä ollessa, ja ilman niitä kasvu pysähtyy [1] .

Muut tutkijat ovat osoittaneet, että nanobakteerit ovat vuorovaikutuksessa useiden muiden proteiinien, kuten albumiinin ja apolipoproteiinien , kanssa [9] . On myös osoitettu, että nanobakteerien muodostuminen liittyy kalkkiutumisprosessiin [10] .

Tällaisten "biomorfisten" epäorgaanisten saostumien kasvua on tutkittu Science -lehdessä julkaistussa julkaisussa , joka osoittaa elollisten witeriitin saostumien muodostumista kiteytymällä bariumkloridin ja silikaattien liuoksista . Kuten tämän tutkimuksen kirjoittajat huomauttavat, näiden saostumien silmiinpistävä samankaltaisuus oletettujen nanobakteerien kanssa viittaa siihen, että tutkijoiden ei pitäisi luottaa pelkästään morfologiaan todisteena elämän läsnäolosta tutkittavissa kohteissa [11] .

Nanobakteerit eivät ole eläviä organismeja

Osoitettiin, että nanobakteerit eivät ole eläviä organismeja, ja havaitut ilmiöt liittyvät kalsiumhydroksifosfaattien ( apatiitti ) kiteytymiseen, kun taas apatiittimolekyylit ovat kiteytymiskeskus, joka liittyy havaittuun hydroksiapatiitin "kasvuun" ja "lisääntymiseen" . kiteet (sekä "uudelleenkylvö" tuoreeseen ympäristöön). Varhaiset väitteet sekvensoitujen "nanobakteerien" 16S rRNA-sekvensseistä liittyvät näytteen kontaminaatioon ( "nanobakteerin" 16S rRNA:n nukleotidisekvenssiä ei voi erottaa Phyllobacterium mysinacearum  -bakteerin nukleotidisekvenssistä, joka on usein näytteen saastumisen syy polymeraasiketjureaktiossa ). ja nukleiinihappojen ja proteiinien puuttuminen näkyy myös "nanobakteeripesäkkeissä", jotka koostuvat apatiittikiteistä. Pääteltiin, että sellaiset lajit kuin Nanobacterium sanguineum ja Nanobacterium sp. , tehty vahingossa [12] .

Syy amorfisten pallomaisten hydroksiapatiitin ja kalsiumkarbonaatin hiukkasten muodostumiseen on tiettyjen aineiden läsnäolo veren seerumissa, jotka hidastavat hydroksiapatiitin ja kalsiumkarbonaatin kiteytymistä, mikä johtaa kalsiumyhdisteiden saostumiseen pallomaisten amorfisten hiukkasten muodossa, jotka muistuttavat bakteerit. "Antigeenien" läsnäolo nanobakteereissa liittyy albumiinin saostumiseen kalsiumyhdisteiden amorfisten hiukkasten pinnalle [13] .

Nanobakteerit ja terveysvaikutukset

Monet tutkijat myöntävät, että "nanobakteerit" voivat vaikuttaa kehon terveyteen. Esimerkiksi tiedetään, että luonnollisessa prosessissa tuotetut nanobakteerien kaltaiset hiukkaset osallistuvat ihmiskehon kalsiumin aineenvaihduntaan. Mutta on vielä liian aikaista sanoa, kuinka selvitettyä "nanobakteeristumisen" ilmiötä voidaan käyttää terapeuttisissa lähestymistavoissa [2] .

Nanobakteerit ja elämän synty

Väliaineen koostumusta muuttamalla on mahdollista muuttaa nanopartikkelikompleksien koostumusta ja on mahdollista suunnitella nanobakteerien kaltaisia ​​hiukkasia minkä tahansa määrätyn koostumuksen mukaan. Tämän prosessin avulla tiedemiehet ovat luoneet komplekseja, joita kutsutaan biooneiksi . Bionit voivat jäljitellä biologisia muotoja ja näyttävät olevan elossa. Sen ymmärtäminen, kuinka pienet hiukkaset, jotka muodostuvat mineraaleista yhdessä orgaanisten molekyylien kanssa, voivat valaista elämän syntyä maapallolla miljardeja vuosia sitten [2] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Raoult D, Nanobakteerit ovat mineralo fetuin komplekseja, Ranska, 2008
  2. ↑ 1 2 3 4 "The Rise and Fall of Nanobacteria", Young ja Martel, Scientific American, tammikuu 2010
  3. ↑ Folk R.L. Bakteerien ja nannobakteerien SEM-kuvaus karbonaattisedimentissä ja kivissä. J Sediment Bensiini. 1993; 63:990
  4. ↑ Akerman KK, Kuronen I, Kajander EO. Nanobakteerien uusien biofilmiä tuottavien organismien pyyhkäisyelektronimikroskooppi veressä. skannaus. 1993;15:90-91.
  5. ↑ Kajander E., Ciftçioglu N. Nanobakteerit: vaihtoehtoinen mekanismi patogeeniselle solunsisäiselle ja ekstrasellulaariselle kalkkeutumiselle ja kiven muodostumiselle  (englanniksi)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America  : Journal. - 1998. - Voi. 95 , ei. 14 . - P. 8274-8279 . - doi : 10.1073/pnas.95.14.8274 . — PMID 9653177 .
  6. ↑ Miller V., Rodgers G., Charlesworth J., Kirkland B., Severson S., Rasmussen T., Yagubyan M., Rodgers J., Cockerill F., Folk R., Rzewuska-Lech E., Kumar V. , Farell-Baril G., Lieske J.  Todisteita nanobakteerien kaltaisista rakenteista kalkkeutuneissa ihmisen valtimoissa ja sydämen läppäissä  // American Physiological Society : päiväkirja. - 2004. - Voi. 287 , nro. 3 . - P. H1115-24 . - doi : 10.1152/ajpheart.00075.2004 . — PMID 15142839 . Arkistoitu alkuperäisestä 28. marraskuuta 2010.
  7. ↑ Kumar V., Farell G., Yu S., et ai. Patologisen munuaisten kalkkeutumisen solubiologia: kidetranssytoosin, soluvälitteisen kalkkeutumisen ja nanohiukkasten vaikutus  //  J. Investig. Med. : päiväkirja. - 2006. - marraskuu ( osa 54 , nro 7 ). - s. 412-424 . - doi : 10.2310/6650.2006.06021 . — PMID 17169263 .
  8. ↑ katso bakteerit liidusta Arkistoitu 21. syyskuuta 2013 Wayback Machinessa
  9. ↑ John D. Young, oletetut nanobakteerit edustavat normaalin kalsiumhomeostaasin fysiologisia jäänteitä ja kulttuurin sivutuotteita, 2009
  10. ↑ Kajander EO, ​​​​Ciftçioglu N., Nanobakteerit: vaihtoehtoinen mekanismi patogeeniselle solunsisäiselle ja ekstrasellulaariselle kalkkiutumiselle ja kiven muodostumiselle, 1998 . Haettu 3. lokakuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 11. syyskuuta 2015.
  11. ↑ García-Ruiz JM, Melero-García E., Hyde ST Bariumkarbonaatin ja piidioksidin itsekokoonpanon nanokiteisten materiaalien morfogeneesi  //  Science : Journal. - 2009. - tammikuu ( osa 323 , nro 5912 ). - s. 362-365 . - doi : 10.1126/tiede.1165349 . — PMID 19150841 . Arkistoitu alkuperäisestä 1. maaliskuuta 2012.
  12. ↑ John O. Cisar, De-Qi Xu, John Thompson, William Swaim, Lan Hu ja Dennis J. Kopecko. Vaihtoehtoinen tulkinta nanobakteerien aiheuttamasta biomineralisaatiosta  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - National Academy of Sciences , 2000. - Voi. 97 , no. 21 . - P. 11511-11515 .
  13. ↑ Jan Martel ja John Ding-E Young. Väitetyt nanobakteerit ihmisen veressä kalsiumkarbonaattinanohiukkasina  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - National Academy of Sciences , 2008. - Voi. 105 , no. 14 . - P. 5549-5554 .

Linkit

Filmografia

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Taksonomia