Nanobakterier

Nanobakterier  är runda eller ovala mineralstrukturer som sträcker sig i storlek från 30 till 200 nm, som har orsakat en av de mest betydande kontroverserna inom modern mikrobiologi. Nyligen genomförda resultat har definitivt uteslutit förekomsten av nanobakterier som levande organismer och pekar på den paradoxala rollen av ett mineraliseringshämmande protein i bildandet av dessa självutvecklande mineralkomplex, som har föreslagits kallas nanoner [1] .

Den populärvetenskapliga tidskriften Scientific American kallade nanobakterieavsnittet " kall fusion i mikrobiologin" och använde som en analogi ett välkänt exempel på en serie felaktiga vetenskapliga artiklar. Men även om det nu är definitivt fastställt att nanobakterier är icke-levande kristalliserade nanopartiklar av mineraler och organiska molekyler, kan dessa nanoentiteter ändå spela en viktig roll för människors hälsa [2] .

Historik

Termen nanobakterier introducerades först av Richard Morita 1988, men Robert Faulk anses vara "fadern" till nanobakterier . Med början 1992 publicerade han en serie artiklar om nanobakterier.

Först upptäcktes nanobakterier av geologer på mineralytor [3] , sådana strukturer hittades senare i människokroppen och koblod [4] .

Arten Nanobacterium sanguineum föreslogs 1998 som en förklaring till vissa typer av patologisk härdning ( apatit i njursten ) av den finske forskaren Olavi Kajander och den turkiske forskaren Çiftçioglu, som arbetade vid universitetet i Kuopio i Finland . Enligt forskarna replikerade partiklarna sig själv i mikrobiologisk kultur, och forskare har rapporterat DNA i dessa strukturer [5] . De påpekade också att nanobakterierna visade sig vara resistenta mot alla försök att eliminera dem: inte bara gjorde dessa partiklar odlade celler sjuka, de motstod konventionella metoder för värmesterilisering , rengöringsmedel och antibiotikabehandling .

2004 rapporterade Dr. John Liskys team vid Mayo Clinic i Rochester att de hade isolerat nanobakterier från patienter med artrit och njursten . Deras resultat publicerades 2004 och 2006 [6] [7] .

Olavi Kajander och Neva Çiftçioglu grundade NanobacOY i Finland år 2000 för att utveckla medicinska diagnostiska kit för identifiering av nanobakterier och för att utveckla behandlingar för härdande sjukdomar. Företaget togs över 2003 av Nanobac Pharmaceuticals, Inc.

Därefter visades det att tillväxten av nanobakterier inte är förknippad med att de är levande organismer, utan med att tillväxten av nanopartiklar sker i närvaro i miljön (organismen) av eventuella lättillgängliga proteiner som kan binda till kalcium och apatit . Antikroppar som säljs som nanobakteriell diagnostik av Nanobac har visat sig faktiskt detektera fetuin-A- och albuminproteinerna [2] .

Inledande teorier

Det har förekommit spekulationer om följande egenskaper hos nanobakterier:

  1. De har en exceptionellt liten ("förbjuden för prokaryoter ") cellstorlek, jämförbar med storleken på de minsta virusen .
  2. De innehåller inte medel för DNA- replikation , och nukleinsyror kunde inte isoleras [8] .
  3. Tillväxthastigheten för nanobakterier är exceptionellt låg - cirka 10 000 gånger långsammare än bakteriernas tillväxthastighet .
  4. Nanobakteriers metabolism verkar vara mycket annorlunda än andra organismers och är nära relaterad till biomineraliseringsprocesser .

För att förklara de observerade egenskaperna hos nanobakterier föreslog de finska forskarna Kajander, Björklund och Çiftçioglu följande teori:

  1. Nanobakterier syntetiserar inte sina egna aminosyror (och eventuellt nukleotider), utan använder färdiga sådana som erhållits från miljön.
  2. Nanobakterier syntetiserar inte fettsyror utan använder färdiga sådana. Vid brist på exogena fettsyror ersätts membranlipider delvis med kalciumfosfat.
  3. Nanobakterier saknar de energikrävande aktiva transportsystemen som är karakteristiska för pro- och eukaryota celler. Transporten av ämnen in i och ut ur cellen sker genom diffusion och Brownsk rörelse, vilket underlättas av cellens ultramikroskopiska dimensioner.
  4. Koncentrationen av lösta ämnen och följaktligen det osmotiska trycket inuti nanobakterier skiljer sig inte från miljön. I detta avseende kräver nanobakterier inte energikrävande system för att upprätthålla intracellulär homeostas .

Information om nanobakterier

Huvudelementet i nanobakterier är apatit , men dessa partiklar är också sammansatta av andra oidentifierade föreningar. Nanobakterier framkallar ett immunsvar hos möss. Det finns bevis för att nanobakterier innehåller fetuinproteinet (en kraftfull hämmare av skeletthärdning och bildning av apatit), mot vilket kroppens immunsvar uppstår med produktion av antikroppar (anti-fetuin). Det har också visat sig att nanobakterier självreproducerar sig i närvaro av vitaminer, och utan dem stannar tillväxten [1] .

Andra forskare har visat att nanobakterier interagerar med ett antal andra proteiner, som albumin och apolipoproteiner [9] . Det har också visat sig att bildandet av nanobakterier är associerat med förkalkningsprocessen [10] .

Tillväxten av sådana "biomorfa" oorganiska fällningar studeras i en publikation i tidskriften Science , som visar bildandet av naturtrogna fällningar av witherit genom kristallisation från lösningar av bariumklorid och silikater . Som författarna till denna studie noterar, antyder den slående likheten mellan dessa utfällningar med de förmodade nanobakterierna att forskare inte bör förlita sig enbart på morfologi som bevis på förekomsten av liv i de föremål som studeras [11] .

Nanobakterier är inte levande organismer

Det visades att nanobakterier inte är levande organismer, och de observerade fenomenen är förknippade med kristallisering av kalciumhydroxifosfater ( apatit ), medan apatitmolekyler är centrum för kristallisering, vilket är associerat med den observerade "tillväxten" och "förökningen" av hydroxiapatit. kristaller (liksom "sådd om" i en fräsch miljö). Tidiga påståenden om sekvenserade "nanobacteria" 16S rRNA-sekvenser är associerade med provkontamination ( nukleotidsekvensen för "nanobacteria" 16S rRNA går inte att särskilja från den för Phyllobacterium mysinacearum  , en bakterie som ofta är orsaken till provkontamination i polymeraskedjereaktionen ), och frånvaron av nukleinsyror och protein visas också i "kolonier av nanobakterier" som består av apatitkristaller. Det drogs slutsatsen att beskrivningen av sådana arter som Nanobacterium sanguineum och Nanobacterium sp. , gjort av misstag [12] .

Orsaken till bildandet av amorfa sfäriska partiklar av hydroxiapatit och kalciumkarbonat är närvaron av vissa ämnen i blodserumet som bromsar kristalliseringen av hydroxiapatit och kalciumkarbonat, vilket leder till utfällning av kalciumföreningar i form av sfäriska amorfa partiklar som liknar bakterie. Närvaron av "antigener" i nanobakterier är associerad med utfällning av albumin på ytan av amorfa partiklar av kalciumföreningar [13] .

Nanobakterier och hälsoeffekter

Ett antal forskare erkänner att "nanobakterier" kan spela en roll för kroppens hälsa. Till exempel är det känt att nanobakterieliknande partiklar som produceras genom en naturlig process är involverade i kalciummetabolismen i människokroppen. Men det är ännu för tidigt att säga hur det belysta fenomenet "nanobakterier" kan användas i terapeutiska tillvägagångssätt [2] .

Nanobakterier och livets uppkomst

Genom att ändra sammansättningen av mediet är det möjligt att ändra konstitutionen av nanopartikelkomplex och det är möjligt att designa nanobakterieliknande partiklar enligt vilken som helst föreskriven sammansättning. Med hjälp av denna process har forskare skapat komplex som kallas bion . Bion kan härma biologiska former och verkar vara levande. Att förstå hur små partiklar som bildas av mineraler i kombination med organiska molekyler kan kasta ljus över uppkomsten av liv på jorden för miljarder år sedan [2] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Raoult D, Nanobacteria are mineralo fetuin complexes, Frankrike, 2008
  2. ↑ 1 2 3 4 "The Rise and Fall of Nanobacteria", Young och Martel, Scientific American, januari 2010
  3. ↑ Folk R.L. SEM-avbildning av bakterier och nannobakterier i karbonatsediment och bergarter. J Sediment Bensin. 1993;63:990
  4. ↑ Akerman KK, Kuronen I, Kajander EO. Svepelektronmikroskopi av nanobakterier-nya biofilmproducerande organismer i blod. läser in. 1993;15:90-91.
  5. ↑ Kajander E., Ciftçioglu N. Nanobacteria: en alternativ mekanism för patogen intra- och extracellulär förkalkning och stenbildning  (engelska)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1998. - Vol. 95 , nr. 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.  Bevis för nanobakterieliknande strukturer i förkalkade mänskliga artärer och hjärtklaffar  // American Physiological Society : journal. - 2004. - Vol. 287 , nr. 3 . - P. H1115-24 . - doi : 10.1152/ajpheart.00075.2004 . — PMID 15142839 . Arkiverad från originalet den 28 november 2010.
  7. ↑ Kumar V., Farell G., Yu S., et al. Cellbiologi av patologisk njurförkalkning: bidrag från kristalltranscytos, cellmedierad förkalkning och nanopartiklar  //  J. Investig. Med. : journal. - 2006. - November ( vol. 54 , nr 7 ). - s. 412-424 . - doi : 10.2310/6650.2006.06021 . — PMID 17169263 .
  8. ↑ se Bakterier från krita Arkiverad 21 september 2013 på Wayback Machine
  9. ↑ John D. Young, förmodade nanobakterier representerar fysiologiska rester och kulturbiprodukter av normal kalciumhomeostas, 2009
  10. ↑ Kajander EO, ​​Ciftçioglu N., Nanobacteria: en alternativ mekanism för patogen intra- och extracellulär förkalkning och stenbildning, 1998 . Hämtad 3 oktober 2017. Arkiverad från originalet 11 september 2015.
  11. ↑ García-Ruiz JM, Melero-García E., Hyde ST Morfogenes av självmonterade nanokristallina material av bariumkarbonat och kiseldioxid  //  Science : journal. - 2009. - Januari ( vol. 323 , nr 5912 ). - s. 362-365 . - doi : 10.1126/science.1165349 . — PMID 19150841 . Arkiverad från originalet den 1 mars 2012.
  12. ↑ John O. Cisar, De-Qi Xu, John Thompson, William Swaim, Lan Hu och Dennis J. Kopecko. En alternativ tolkning av nanobakterier-inducerad biomineralisering  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - National Academy of Sciences , 2000. - Vol. 97 , nr. 21 . - P. 11511-11515 .
  13. ↑ Jan Martel och John Ding-E Young. Påstådda nanobakterier i mänskligt blod som kalciumkarbonat-nanopartiklar  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - National Academy of Sciences , 2008. - Vol. 105 , nr. 14 . - P. 5549-5554 .

Länkar

Filmografi

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
Taxonomi