Prawda

Piątek, 29 marca 2024 - 07:16

« Poprzedni Następny »


Mikrobiom

Zoo w gębie


Carl Zimmer 2014-07-10


W twoich ustach kłębi się filozoficzny dylemat.


Od czasów Arystotelesa filozofowie i naukowcy szukali właściwego sposobu klasyfikacji żyjących stworzeń. Żywe stworzenia z piórami nazywamy „ptakami”, ale możemy także podzielić ptaki na mniejsze grupy, takie jak gołębie i bociany. Możemy pójść jeszcze dalej, do różnych gatunków gołębi. Nie wydaje się jednak słuszne klasyfikowanie ptaków aż do każdego, poszczególnego upierzonego stworzenia na Ziemi. Podstawową jednostką bioróżnorodności życia od dawna jest gatunek. Charles Darwin miał powód opatrzenia  swojej książki tytułem: O powstawaniu gatunków.



Pawik. Zdjęcie Jim Gifford via Flickr/Creative Commons http://flic.kr/p/4pkQSb
Pawik. Zdjęcie Jim Gifford via Flickr/Creative Commons http://flic.kr/p/4pkQSb

Darwin poddał w wątpliwość starsze koncepcje gatunku, kwestionując myśl, że są one ustalone od momentu stworzenia lub tylko zdolne do nieznacznych zmian z upływem czasu. W rzeczywistości stare gatunki dawały początek nowym, jak pędy drzewa. Darwin uznał, że to, gdzie zechcemy przeprowadzić linię rozgraniczającą gatunki, jest kwestią wygody.


Choć Darwin stworzył swoją teorią nowoczesne podstawy biologii, biolodzy nie zarzucili słowa gatunek. Jest to nadal pomocny termin do opisania, jak ewoluuje życie – nawet jeśli naukowcy nadal spierają się o to, jaka definicja najlepiej ostoi się kotłującej się złożoności ewolucji.


W 1940 r. biolog Ernst Mayr oznajmił, że “gatunek jest grupą rozmnażających się naturalnych populacji, które są reprodukcyjnie oddzielone od innych takich grup”. Innymi słowy, wszystko obraca się wokół seksu.


Innym naukowcom nie podobała się definicja Mayra, ponieważ izolacja reprodukcyjna jest takim gąbczastym określeniem. Zostaw wiewiórkę na odległej wyspie, a nie będzie mogła rozmnażać się z wiewiórkami na stałym lądzie. Czy stworzyłeś nowy gatunek? Biolodzy wiedzą, że populacje stają się coraz bardziej izolowane reprodukcyjnie przez tysiące lub miliony lat. Czy musimy czekać, aż będą całkowicie izolowane, zanim powiemy, że te dwie populacje to nowe gatunki?


Niektórzy naukowcy proponowali, byśmy myśleli o gatunku jako o gałęzi na drzewie życia – jako o najmniejszej grupie organizmów, które wszystkie pochodzą od wspólnego przodka, i które możemy odróżnić od innych grup. (Kilka lat temu napisałem artykuł o debatach wokół gatunku dla „Scientific American”, który można przeczytać tutaj.)


Te definicje działają w miarę dobrze dla zwierząt i roślin. Ale okazały się całkiem do niczego wobec mikrobów. A to powoduje dylemat dla naukowców, ponieważ obecnie jest jasne, że olbrzymia większość zróżnicowania genetycznego na Ziemi należy do bakterii, wirusów i innych form życia niewidocznych dla gołego oka.


Jane Hurd/National Geographic
Jane Hurd/National Geographic

Kiedy mikrobiolodzy zaczęli badać mikroby w XIX wieku, zajmowali się tym tak jak zoolodzy lub botanicy. Opisywali mikroba według jego wyglądu, tego, czym się odżywiał i innych cech, jakie mogli badać w laboratorium. Jeśli wydawał się różnić od innych mikrobów, które opisano poprzednio, dawali mu oficjalną nazwę gatunkową, jak Escherichia coli. Kiedy mikrobiolodzy natykali się później na mikroba – na przykład we krwi chorego pacjenta – identyfikowali gatunek przez systematyczne badanie jego cech, w ten sam sposób jak ornitolog amator patrzyłby na upierzenie ptaka i słuchał jego śpiewu.


Pod koniec XX wieku mikrobiolodzy porzucili tę metodę na korzyść nowej: identyfikowania gatunków przez ich DNA. Również zoolodzy i botanicy poszli tą drogą, ale to mikrobiologów czekał szczególny szok. Okazało się, że różnorodność mikrobów jest wybujała w sposób przyprawiający o zawrót głowy. Mikroby, które przed epoką DNA uważano za niemal identyczne, okazały się bardziej odległe genetycznie niż klony i pingwiny.


Jak opisałem w książce Microcosm, jeden gatunek - E. coli – okazał się zawierać tłumy, od korzystnych bakterii , które potrafią wyleczyć dysfunkcjonalne jelita niemowlęcia do wszelkiego rodzaju patogenów, które na przerażająco różne sposoby wywołują nasze choroby, od powodowania, że z naszych komórek wylewa się ich zawartość do wślizgiwania się w nie jak tasiemiec.


Sprawy zagmatwało jeszcze bardziej odkrycie, że mikroby nie przekazują po prostu swoich genów potomstwu, tak jak robimy to my. Nieustannie wymieniają się genami, nie okazując cienia szacunku dla żadnych tak zwanych barier międzygatunkowych. Naukowcy próbują czasami przedstawić ten ruch genów przez rysowanie pajęczyny życia zamiast drzewa życia.


Próba wpasowania mikrobów w definicję gatunku opartą na zwierzętach i roślinach, to trochę jak próba zapędzenia stada flamingów do autobusu szkolnego. Definicja Mayra niewiele tu pomaga, ponieważ mikroby nie uprawiają seksu, jak to robią zwierzęta. Zdecydowanie nie jest także pomocą „gałąź na drzewie życia”. Teoretycznie, każdy mikrob, który doznaje mutacji. jest odrębny od innych mikrobów i powinien być uważany za należący do własnego gatunku. A jeśli przekazuje tę mutację odlegle spokrewnionemu mikrobowi, załamuje się cała koncepcja drzewa.

Jest to taki bałagan, że niektórzy mikrobiolodzy w ogóle poddali się z tymi gatunkami. W 2012 r.  W. Ford Doolittle napisał fantastycznie zatytułowany komentarz: “How Bacterial Species Form and Why They Don’t Exist.” [Jak powstają gatunki bakterii i dlaczego nie istnieją].


Ten bałagan może bardzo utrudniać życie biologom, kiedy zgłaszają się do nich reporterzy. Podobnie jak wielu innych dziennikarzy dużo pisałem o nadzwyczajnych badaniach mikrobiomu – kolekcji mikrobów, które nazywają nas swoim domem.  


Wielokrotnie pytałem: “No więc, ile jest w nas gatunków?”


I za każdym razem mikrobiolodzy, z którymi rozmawiałem, wymigiwali się od odpowiedzi.


Choć mikrobiolodzy mogą się bardzo niedobrze czuć z całą koncepcją gatunków, nadal potrzebują jakiegoś sposobu mierzenia różnorodności na przykład mikrobiomu. Zamiast gatunków na ogół używają czegoś „gatunkopodobnego”.


Kiedy mikrobiolodzy przechodzili na używanie DNA, wybrali jeden gen jako sposób odróżniania od siebie różnych mikrobów. Ten gen, znajdujący się we wszystkim, co żywe, nazywa się 16S rRNA. Mikrobiolodzy porównywali różnice w genach 16S rRNA u indywidualnych mikrobów, które należały do jednego gatunku – to jest gatunku, tak jak tradycyjnie by go zidentyfikowali mikrobiolodzy.


Odkryli, że różnice dochodziły do trzech procent. Zdecydowali więc, że jeśli dwa mikroby są w  97% identyczne pod względem tego jednego genu, to należą do tej samej grupy. Zamiast „gatunek” nazwali taką grupę operacyjną jednostką taksonomiczną.


Z czasem okazało się, że ta granica 97% była błędna. Dobrym przykładem tego, jak może sprowadzić naukowców na manowce, jest sprawa dwóch gatunków bakterii, które żyją w naszych organizmach, Streptococcus pneumoniae i Streptococcus mitis. Dawniej, w barbarzyńskich czasach przed sekwencjonowaniem, mikrobiolodzy uznali, że są to dwa odrębne gatunki zasługujące na odrębne nazwy. Kiedy patrzysz, jak te dwa mikroby zarabiają na życie, ta decyzja ma wiele sensu. S. pneumoniae powoduje zapalenie płuc, podczas gdy S. mitis może żyć nieszkodliwie na zębach.


Niemniej sekwencje 16S rRNA u tych dwóch “gatunków” są w ponad 97% identyczne. W rzeczywistości są podobne w 99% . Choć ich geny 16S rRNA pozostały niemal identyczne, niektóre inne ich geny skręciły w innych kierunkach.


W obliczu całego tego rozkosznego zamieszania mikrobiologom potrzebny był lepszy sposób podzielenia mikrobów na grupy. Istnieje jednak granica tego, jak precyzyjnie mogą dokonywać tych rozróżnień. Nawet najlepsze sekwencery nie są doskonałe. Tu i ówdzie popełniają pomyłki w czytaniu genów mikroba. Kiedy mikrobiolodzy rozróżniają różne rodzaje bakterii z progiem 97%, te małe błędy nie mają znaczenia. Jeśli jednak chcą rozróżnić mikroby według maleńkich różnic, może to spowodować coś odpowiadające pomyleniu wilka z Chihuahua.


A. Murat Eren
, ekolog mikrobiologiczny w Marine Biological Laboratory w Woods Hole, Massachusetts, i jego koledzy przedstawili nowy sposób mapowania różnorodności mikrobów. Nazywają to oligotypowaniem.  Uszeregowują geny 16S rRNA z grupy mikrobów, a potem szukają miejsca na genie, które wykazuje najwięcej różnic między mikrobami. Naukowcy zawężają poszukiwania do najmniejszej liczby miejsc, jakie mogą odróżnić w największej liczbie grup, które nazywają oligotypami. Ta metoda pozwala im na uniknięcie małych, powodujących błędy różnic, które mogą być obecne w genie jednego tylko mikroba.


Zdjęcie Darwin Bell, via Creative Commons https://flic.kr/p/eHmGJ
Zdjęcie Darwin Bell, via Creative Commons https://flic.kr/p/eHmGJ

Niedawno Eren i jego koledzy przetestowali oligotypowanie na mikrobiomie. Przeszukali sekwencje DNA zebrane przez Human Microbiome Project, olbrzymie badanie genów mikrobowych od ponad 200 ludzi. Eren i jego koledzy ograniczyli poszukiwania tylko do mikrobów z ust ludzi. Nadal postawiło ich to przed zadaniem przeszukania ponad 10 milionów sekwencji.


Znaleźli co najmniej 362 oligotypów bakterii.* Większość tych oligotypów należy do konwencjonalnych gatunków, ale często naukowcy odkrywali, że jeden tak zwany gatunek zawiera kilka wyraźnie odrębnych oligotypoów.


Te oligotypy nie są tylko nieznacznymi wariacjami na ten sam temat. Prowadzą różne życie. Nasze usta są jak dżungla z wieloma niszami ekologicznymi. Środowisko zębów różni się niezmiernie od środowiska języka, które z kolei jest inne niż środowisko dziąseł. Eren i jego koledzy odkryli, że każdy oligotyp zamieszkiwał tylko jedną lub kilka części ust – i robił to konsekwentnie u różnych osób. Na przykład, niektóre oligotypy żyją tylko na zębach, podczas gdy inne żyją głównie na języku. Dowody na całą tę różnorodność istniały już w bazach danych Human Microbiome Project, ale jak dotąd widzieliśmy las nie rozróżniając drzew.


Wiele jest poważnych, praktycznych powodów do wynalezienia lepszego sposobu mierzenia różnorodności mikrobów – także tych w naszych ustach. Niektóre mieszkające tam bakterie mogą potencjalnie wywołać chorobę – nie tylko przez tworzenie próchnicy, ale także wywoływanie chorób w innych częściach ciała, takich jak choroby serca. Staromodne definicje gatunków mogą spowodować, że naukowcy przeoczą te patogeny, łącząc je w jedną grupę z nieszkodliwymi mikrobami.


To badanie jest jednak ważne z bardziej fundamentalnego powodu – ponieważ pomaga nam zrozumieć osłupiającą różnorodność życia na Ziemi. Jednym ze sposobów, by zacząć doceniać jak olbrzymia jest ta różnorodność, jest po prostu otworzenie ust.


*Artykuł zostanie opublikowany w tym tygodniu. Odnośnik brzmi: Eren et al., “Oligotyping analysis of the human oral microbiome,” PNAS. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1409644111


The zoo in the mouth

The Loom, 25 lipca 2014

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Carl Zimmer

Wielokrotnie nagradzany amerykański dziennikarz naukowy publikujący często na łamach „New York Times” „National Geographic” i innych pism. Autor 13 książek, w tym „Parasite Rex” oraz „The Tanglend Bank: An introduction to Evolution”. Prowadzi blog The Loom publikowany przy „National Geographic”.


Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1470 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Uprawy GM są dobre dla środowiska     2014-07-08
Bliskie spotkania z baronem MünchausenemPaulina Łopatniuk     2017-07-22
Indyjscy farmerzy wysiali ziarna GMO w proteście obywatelskiego nieposłuszeństwa     2019-06-13
Coraz mniejsza część głównych plonów roślin jadalnych na świecie idzie na wyżywienie głodnych, a coraz więcej wykorzystuje się do celów niespożywczych     2022-05-28
Maniok o wysokiej zawartości żelaza i cynku może poprawić odżywianie i zdrowie w Afryce Zachodniej     2019-02-05
Pierwsze spojrzenie na mikroby współczesnych łowców zbieraczy     2014-04-23
Wojna domowa w ludzkim genomie     2014-10-13
Badania dowodzą, że fakty nie mają znaczenia: jak propaganda wykorzystuje i normalizuje antysemityzm     2022-08-03
Nazistowscy lekarze i dzisiejsi antysemici: redefinicja etyki, żeby usprawiedliwić prześladowania Żydów     2022-07-18
Film dokumentalny “Know GMO”, nakręcany w Afryce, stawia wyzwanie panikarskiej kampanii straszenia ludzi     2015-11-07
Carl Zimmer o gatunkach i ochronie     2024-02-29
Maleńkim lisom na Wyspach Santa Barbara brakuje różnorodności genetycznej i strachu przed ludźmi     2016-05-15
Ekomodernizm i zrównoważona intensyfikacja     2015-06-17
Chemicznie zakamuflowana żaba     2015-12-12
Nie jesteśmy wszyscy neandertalczykami: tak postępuje nauka     2016-02-02
Strepsiptera – najdziwaczniejsze owady?     2015-12-22
Nigeria gotowa na spełnienie oczekiwań rolników     2022-07-08
Ogniska odry w Brooklynie w 2013 r.: Badanie kosztów antyszczepionkowej pseudonauki     2018-08-14
Atak “doktorostwa Wolfson” na rodziców chłopca, który zmarł na koklusz     2018-09-20
Naiwna promocja “integrowania” znachorstwa do medycyny     2018-01-29
Triumf Mao: Światowa Organizacja Zdrowia oficjalnie akceptuje szarlatanerię tradycyjnej chińskiej medycyny     2019-06-04
Rolnictwo biodynamiczne: podobne do antropozoficznej medycyny, ale dla farm     2018-04-06
Fabrizio Benedetti pyta: “Czy badania placebo wzmacniają pseudonaukę?”     2019-11-01
Naturopaci: potrafią uczynić nawet sól z Epsom potencjalnym zabójcą     2017-10-23
Obniżenie poprzeczki dla tradycyjnej medycyny chińskiej dla ideologii i zysku     2017-12-29
Szarlatan handlujący fałszywą nadzieją     2017-05-12
Czego może nas nauczyć była zwolenniczka antyszczepionkowców, Kelley Watson-Snyder     2019-08-30
Nanocząstki: nowy, jedyny, prawdziwy powód wszystkich chorób?     2017-03-24
Finansowanie społecznościowe terapii komórkami macierzystymi o nieudowodnionej skuteczności: wykorzystywanie hojności obcych, by płacić za szarlatanerię     2018-05-18
Antyszczepionkowcy - pielęgniarka lub lekarz nie powinni opiekować się dziećmi     2018-09-10
Wybuchy epidemii odry w Europie: zapowiedź tego, co przyjdzie do USA?     2017-07-24
Szczepionka HPV działa. Koniec kropka     2019-07-13
Akupunktura kontra nauka, wersja lingwistyczna     2017-06-01
Śmiertelność z powodu raka nadal spada wbrew twierdzeniom szarlatanów     2020-02-11
Efekt Krugera-Dunninga, antyszczepionkowcy i arogancja ignorancji     2018-08-09
Dlaczego sądy nie powinny rozstrzygać o nauce     2018-12-13
Tydzień Świadomości Homeopatii. Pomaga przypomnieć ludziom, że jest to szarlataneria!     2018-05-02
Plastry uśmierzające ból z Luminas: gdzie słowa „kwantum” i „energia” w rzeczywistości znaczą „magia”     2018-09-07
Zabobonne pojęcia u sedna przekonań antyszczepionkowych     2017-08-21
Tako rzecze antyszczepionkowa “wojowniczka mama”, Brittney Kara: jeśli szczepionki są tak wspaniałe, to dlaczego nie wspomina ich Biblia?     2018-04-26
Jak to jest, że Stanisław Burzyński nadal żeruje na zrozpaczonych pacjentach z rakiem?     2018-05-12
Helen Lawson i czarna maść: wycinanie, wypalanie i zatruwanie w sposób „naturalny”     2018-06-09
Homeopatia, wibracje i oszustwo     2018-06-12
Kolejne przypomnienie, nie ma epidemii autyzmu     2017-03-13
Akupunktura jadu pszczelego: śmiercionośne znachorstwo, które może zabić     2018-04-23
Naturopatyczna propaganda głosi normalne porady dotyczące stylu życia jako własne i dodaje szamaństwo     2018-02-14
Rzekł antyszczepionkowiec: Szczepionki powodują autyzm u psów!     2017-04-28
Dychotomiczne myślenie, niepewność i zaprzeczanie nauce     2020-01-01
Dlaczego szarlatani nie powinni nadzorować sami siebie     2019-05-08
Zły tydzień dla homeopatii jest dobrym tygodniem dla nauki     2018-03-23
Inicjatywa „Globalna Spójność”: nonsens na globalną skalę     2018-04-11
Dziennik z Mozambiku: Sybilla     2014-03-01
Dwudziestu dziewięciunaukowców publikuje artykuł w obronie merytorycznych podstaw w nauce     2023-05-01
Musi się potępić akademicki mobbing uczonego     2018-12-14
Przekonania antyoświeceniowe są „zaskakująco trwałe”     2018-05-11
Na zdrowie: izraelscy naukowcy warzą piwo na ”wskrzeszonych” drożdżach sprzed 5000 lat     2019-05-31
Ostateczna klęska teorii ewolucji     2016-02-15
Co mówi nam ruch płaskiej Ziemi     2018-05-17
Organiczne środki owadobójcze są szkodliwe dla pożytecznych owadów     2022-04-30
Wspólne pochodzenie sygnałów płodności   Cobb   2014-01-28
Uderzające podobieństwo: rewolucyjne wyniki badań nad bliźniętami   Dynesen   2018-08-27
Opera mydlana z życia łysek amerykańskich, część III   Lyon   2017-07-28
Edytowanie genów kluczem do ulepszenia podstawowych upraw w Afryce   Abugu   2021-10-01
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Ugandyjscy studenci nalegają na powszechne stosowanie biotechnologii i uchwalenie prawa o biobezpieczeństwie   Agaba   2021-11-17
Afrykańscy naukowcy wzywają do polityki poparcia biologii syntetycznej i innych innowacji   Agaba   2021-12-02
 Syntetyczna biologia oferuje obietnicę rozwiązania globalnego problemu z plastikiem   Agaba   2021-12-13
Czy wykształceni ludzie są bardziej antysemiccy?   Albert Cheng i Ian Kingsbury   2021-04-05
Fałszywe nadzieje i niewidzialni wrogowie   Anomaly   2018-02-09
Skuteczny kontra patologiczny altruizm   Anomaly   2018-10-10
Dziwaczny rodzaj rasistowskiego patriarchatu   Arora   2020-12-31
Pierwsza spożywcza roślina GMO w Ghanie   Baffour-Awuah   2022-04-16
Wszystkie antyizraelskie wiadomości zasługują na publikację   Bard   2021-09-04
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
Opowieść o dwóch krzywych dzwonowych   Ben Winegard   2017-04-12
Przeddarwinowscy “darwiniści”   Berry   2020-10-16
Nie karm mózgu śmieciowym jedzeniem   Bhogal   2022-08-10
Niebezpieczne życie antropologa   Blackwell   2019-10-12
Nowe zastosowania zużytych filtrów do dializy   Blum   2018-08-07
Odwołajcie antyszczepionkową konferencję w Tel Awiwie   Blum   2019-11-15
Fałszywa pokora nie uratuje planety   Boudry   2020-01-09
Dlaczego środowiskowcy stanowią większą przeszkodę dla skutecznej polityki klimatycznej niż negacjoniści?   Boudry   2022-02-21
Ryzyko niewarte podejmowania: list otwarty do moich kolegów w świecie akademickim   Boutwell   2017-06-14
Stagnacja socjologii i jej przyczyny   Boutwell   2017-03-21
Ewolucyjne wyjaśnienie nienaukowych przekonań   Bretl   2020-01-31
Dlaczego leniwce wypróżniają się na ziemi?   Bruce Lyon   2014-02-02
Zaprzeczanie neuronauce o różnicach płci   Cahill   2019-04-05
Propaganda w wykonaniu nauczycieli akademickich   Chesler   2021-06-02
Nagonka na Izrael grasuje w stowarzyszeniach nauk ścisłych, medycyny i edukacji   Chesler   2021-06-24
Ugandyjski dziennikarz: jak informować o biotechnologii, kiedy jej krytycy rozsiewają dezinformację?   Christopher Bendana   2017-11-03
A polać wielką wodą…   Cipiur   2019-05-18
Zrozumienie nowoczesnych horrorów afrykańskich zakorzenionych w handlu niewolnikami przez Ocean Indyjski   Clarfield   2019-02-28
Ewolucyjne korzyści udawania ofiary   Clark   2021-03-11
Co byłoby, gdyby Wilkins i Franklin umieli ze sobą współpracować?   Cobb   2016-09-03
Ewolucja człowieka: zarośnięty brzeg   Cobb   2016-02-24
Google świętuje Antoniego van Leeuwenhoeka   Cobb   2016-10-31
Ogony CAT osłabiają centralny dogmat – dlaczego ma to znaczenie i dlaczego nie ma   Cobb   2015-01-08
Z okazji urodzin Maxa Delbrücka   Cobb   2016-09-22
Wesołych Świąt od Oswalda Avery’ego – ale co byłoby, gdyby zmarł wcześniej?   Cobb   2016-12-30
Kacze dzioby, Umwelt i a priori Kanta   Cobb   2019-03-04

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk