Prawda

Piątek, 29 marca 2024 - 08:08

« Poprzedni Następny »


Powiadom znajomych o tym artykule:
Do:
Od:
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

Po raz kolejny twierdzenie, że płeć nie jest binarna, ale bez żadnych nowych argumentów   Coyne   2024-03-29
Jak małpy człekokształtne (włącznie z ludźmi) straciły swoje ogony   Coyne   2024-03-26
Ale najpierw kawa   Tonhasca Júnior   2024-03-21
Ideolodzy: dlaczego nauczanie genetyki musi mieć charakter społeczno-polityczny   Coyne   2024-03-19
Przepływ genów od neandertalczyków i denisowian do ludzi „współczesnych” i odwrotnie   Coyne   2024-03-14
Wejdź – skoro nalegasz   Tonhasca Júnior   2024-03-09
Czy “bezpłciowe” bakterie tworzą biologiczne gatunki?   Coyne   2024-03-06
Carl Zimmer o gatunkach i ochronie     2024-02-29
Kolejna błędna próba skorygowania ewolucji   Coyne   2024-02-22
Ryjący w ziemi przedsiębiorcy   Tonhasca Júnior   2024-02-15
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Wejdź, powiedziała, dam ci schronienie przed burzą   Tonhasca Júnior   2024-01-15
Czy ludzie wyewoluowali w wodzie?   Coyne   2024-01-08
Jak upadają wielcy   Tonhasca Júnior   2024-01-04
Oczy reniferów zmieniają kolor, żeby łatwiej im było dostrzec jadalne porosty   Coyne   2023-12-30
Życzliwi przestępcy   Tonhasca Júnior   2023-12-28
Conor Friedesdorf (i Alexander Barvinok) o ideologicznym przymusie na amerykańskich uczelniach   Coyne   2023-12-26
Zdumiewający manipulatorzy   Tonhasca Júnior   2023-12-25
Nie gryzie się ręki, która cię zapyla   Tonhasca Júnior   2023-10-19
Rewolucja komunikacyjna   Hannam   2023-10-18
BBC szerzy propagandę rolnictwa organicznego, a biedni na świecie cierpią   i Kathleen Hefferon   2023-10-13
Niezwykły przypadek koewolucji i specyficzności zapylacz/storczyk   Coyne   2023-10-07
Płeć męska lub żeńska: nie ma nic pomiędzy   Elliot   2023-10-03
Myślenie intuicyjne i analityczne   Novella   2023-09-29
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
Jak (i dlaczego) ośmiornica edytuje swój RNA   Lewis   2023-09-23
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
Do jakiego stopnia pary mają wspólne cechy?   Novella   2023-09-14
Kenia daje zielone światło 58 projektom GMO – naukowcy na całym świecie kontynuują badania w dziedzinie biotechnologii, mimo procesów sądowych i dezinformacji   Ombogo   2023-09-08
Lancet atakuje anty-przebudzenie, a czytelnik odpowiada   Coyne   2023-08-24
Więcej wyrafinowanej teologii: uczony religijny zastanawia się, czy neandertalczycy mieli nieśmiertelne dusze   Coyne   2023-08-16
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Mało znana strona ryjkowców   Tonhasca Júnior   2023-08-11
Dlaczego nie można być osobą transrasową?   Coyne   2023-08-10
Walka z malarią za pomocą inżynierii genetycznej   Novella   2023-08-08
Jak restrykcje Unii Europejskiej podsycały głosy przeciwko GMO, jak również głód na globalnym Południu, a zwłaszcza w Afryce   Oria   2023-08-02
Nieznośni mali pomocnicy   Tonhasca Junior   2023-07-29
Macedońskie skarby   Tonhasca Júnior   2023-07-26
GMO i motyle   Novella   2023-07-25
Narzucanie ideologii naturze: Kew Garden celebruje „rośliny queer”   Coyne   2023-07-24
Smak miesiąca   Tonhasca Júnior   2023-07-20
Kłopoty na wylocie   Szczęsny   2023-07-18
Ideologiczne podważanie biologii   i Luana S. Maroja   2023-07-17
Role mężczyzn i kobiet w polowaniu, raz jeszcze   Coyne   2023-07-15
David Hillis o specjacji   Coyne   2023-07-13
Niechętni dawcy i pracowici biorcy   Tonhasca Júnior   2023-07-08
Grube problemy z jelitem   Szczęsny   2023-07-07
Badaczka z Leakey Foundation twierdzi, że kości orangutanów mówią nam, że biologiczna płeć jest spektrum, a nie binarna   Coyne   2023-06-30
Przez dziurkę od klucza   Szczęsny   2023-06-24
Nowa (nie podparta żadnymi dowodami) hipoteza, która eliminuje role płciowe w społecznościach łowców-zbieraczy   Coyne   2023-06-22
Błędne wyobrażenia o ewolucji   Coyne   2023-06-16
Influencerzy z podziemia   Tonhasca Júnior   2023-06-13
Jak wyewoluowało ubarwienie ostrzegawcze?   Coyne   2023-06-12
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
Kolczasty problem   Tonhasca Júnior   2023-06-06
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Błędna krytyka genetycznych testów na pochodzenie   Coyne   2023-06-02
Zdatny do lotu   Tonhasca Júnior   2023-06-01
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
Główny problem w filogenezie zwierząt wydaje się być rozwiązany   Coyne   2023-05-26
Americana   Tonhasca Júnior   2023-05-24
Czy uprawa jabłek odzwierciedla bigoterię?   Coyne   2023-05-18
Kenia: Musimy zająć się brakiem bezpieczeństwa żywnościowego, ale najpierw musimy położyć kres dezinformacji na temat upraw modyfikowanych genetycznie   Oria   2023-05-16
Czytanie myśli z fMRI i AI   Novella   2023-05-05
Jest lepiej niż myślisz   Lomborg   2023-05-03
Dwudziestu dziewięciunaukowców publikuje artykuł w obronie merytorycznych podstaw w nauce     2023-05-01
Niewygodna historia   Ferguson   2023-04-28
Biologia rezygnacji z działania: kiedy kontynuować, a kiedy spasować   Coyne   2023-04-26
Porywacze ciał   Tonhasca Júnior   2023-04-25
Porażka jest kluczowym składnikiem innowacji   Ridley   2023-04-22
Używanie roślin jako biofrabryk   Novella   2023-04-14
Dawno zmarli przemawiają do nas   Tonhasca Júnior   2023-04-12
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Uganda: aktywiści przeciwni biotechnologii szerzą dezinformację   Wetaya   2023-04-05
Anglia pozwala na uprawy poddane edycji genów   Novella   2023-04-03
Recenzja z książki  Can “The Whole World” Be Wrong?   Rose   2023-04-01
Psychologia ewolucyjna dla początkujących   Coyne   2023-03-27
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
Gigantyczna armia małych zabójców   Tonhasca Júnior   2023-03-22
Colin Wright broni binarności płci u zwierząt   Coyne   2023-03-15
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Zmienić język w ekologii i biologii ewolucyjnej! Przykład anemii sierpowatej   Coyne   2023-03-13
Wzrost liczby nieobecnych ojców i towarzyszące temu społeczne problemy   Geary   2023-03-11
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Dezinformacja o GMO: Kenijczykom będzie trudno podejmować racjonalne decyzje i to może kosztować życie   Mykonyo   2023-02-24
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
ChatGPT niemal zdaje lekarski egzamin końcowy   Novella   2023-02-21
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
Postmodernizm obnażony   Dawkins   2023-02-14
Powody naszych wierzeń. Jak i dlaczego irracjonalność trzyma nas w swoich szponach i jak możemy z tym walczyć?   Pinker   2023-02-13
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
W nowej książce jest słuszna krytyka idei, że są lepsze i gorsze gatunki, ale jest także błędne twierdzenie, że gatunki nie są realne   Coyne   2023-02-06
Kolczatki wydmuchują bąbelki śluzu z nosa, żeby się ochłodzić   Coyne   2023-02-02
Mali i zręczni influencerzy   Tonhasca Júnior   2023-01-31
Dowody na ewolucję: Bezwłose zwierzęta mają martwe geny na sierść   Coyne   2023-01-23
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Bąkojady czyszczą nosorożce   Coyne   2023-01-18
Mózg używa geometrii hiperbolicznej   Novella   2023-01-16
O wspaniały nowy świecie   Tonhasca Júnior   2023-01-12
Ciepło zabija. Zimno zabija wielu więcej   Jacoby   2023-01-09

« 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