Deinococcus radiodurans

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Deinococcus radiodurans
Deinococcus radiodurans.jpg
Systematyka
Królestwo bakterie
Typ Deinococcus-Thermus
Klasa Deinococci
Rząd Deinococcales
Rodzina Deinococcaceae
Rodzaj Deinococcus
Gatunek Deinococcus radiodurans
Nazwa systematyczna
Deinococcus radiodurans
Brooks & Murray, 1981
Synonimy

Micrococcus radiodurans

Deinococcus radiodurans – gatunek ekstremofilnej bakterii, który jest najbardziej odpornym na promieniowanie jonizujące organizmem znanym nauce. Deinococcus radiodurans potrafi znieść ekstremalne warunki, które zabiłyby większość form życia. Organizmy tego gatunku przeżywają działanie wysokich temperatur i ekspozycję na trucizny. Swoją odporność Deinococcus radiodurans zawdzięcza niezwykle wydajnym mechanizmom naprawy DNA.

Historia odkrycia[edytuj | edytuj kod]

D. radiodurans został odkryty 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 każdy żywy organizm. Ku zaskoczeniu badaczy część konserw się zepsuła. Teorię samoistnego powstawania życia odrzucono za czasów Pasteura, tak więc naukowcy doszli do wniosku, że jakaś forma życia przetrwała działanie promieni gamma. Dalsze badania pozwoliły na wyizolowanie bakterii, którą nazwano Deinobacter radiodurans. Późniejsze badania RNA jej rybosomów ujawniły, że 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 promieniowanie gamma, w efekcie całą grupę takich organizmów zaliczono do jednego typu Deinococcus-Thermus.

Naukowcy nadali Deinococcus radiodurans przydomek Conan the Bacterium nawiązując do imienia bohatera serii filmów, komiksów, a zwłaszcza książek Conana Barbarzyńcy, który miał wykazywać się niezwykłą odpornością na wszelkie typy broni.

Charakterystyka[edytuj | edytuj kod]

Podczas kiedy dawka śmiertelna promieniowania wynosi dla człowieka 10 Gy, a dla Escherichia coli 60 Gy, Deinococcus radiodurans jest w stanie wytrzymać dawkę 5000 Gy. Dopiero bardzo silne napromieniowanie jednorazową dawką 15 000 Gy może zaszkodzić bakterii. Nawet po napromieniowaniu aż 37% bakterii zachowuje zdolność do rozmnażania[potrzebne źródło].

Naukowcy poddali Deinococcus radiodurans wielu badaniom, aby przekonać się jakie warunki mogą znieść te bakterie. Bakterie okazały się przeżywać zarówno w warunkach laboratoryjnej próżni, jak i wysokich temperatur, czy zamrożenia w ciekłych gazach, a nawet po ekspozycji na stężone kwasy. Niektórzy badacze postanowili wykorzystać Deinococcus radiodurans do pracy. Korzystając z inżynierii genetycznej, stworzyli bakterie zdolne do metabolizmu rozpuszczalników czy metali ciężkich. Celem badań było wykorzystanie bakterii do utylizacji odpadów[potrzebne źródło].

Aspekty ewolucyjne[edytuj | edytuj kod]

Nie mniej interesujące okazały się badania dotyczące biochemicznych „sztuczek”, jakimi posługuje się bakteria, aby przetrwać najgorsze próby. Komórki Deinococcus radiodurans zawierają wiele kopii DNA. Enzymy zawarte w cytoplazmie mikroba są niezwykle wydajne i zdolne 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 uważają, że pewne geny odpornej bakterii można dodać do genomu organizmów wyższych, aby zatrzymać proces starzenia się powodowany przez kumulowanie uszkodzeń DNA[potrzebne źródło].

Mechanizmy naprawy DNA są jednak bardzo kosztowne dla bakterii, która zamiast namnażać się, poświęca większość czasu na swoiste zbrojenia chroniące ją przed czynnikami bakteriobójczymi. W takiej sytuacji daną niszę zajmą bakterie, które potrafią się szybciej namnażać, spychając Deinococcus radiodurans do środowisk zabójczych dla innych organizmów.

Przeciętnie każda istota żywa na Ziemi otrzymuje rocznie dawkę 2,4 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 wynikające z naturalnej promieniotwórczości.

Aby wyjaśnić tę zagadkę Valerie Mattimore i John R. Battista z Uniwersytetu Stanowego Luizjany 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 bakterie 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].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]