Mazā pasaule
Publicēts: 31.03.2003
"Nanobaktērija." Tas skan pietiekami saprotami. Viņas ir mazas. Viņas ir baktērijas. Jūs varat pieņemt, ka izmēros tās līdzinās mazākajām archaean, Nanoarchaeum, vai mazākajām baktērijām – mikoplazmām (Mycoplasma). Jūs varat pieņemt, ka tās pēc savas dabas līdzinās parastām baktērijām.
Bet tā vietā, lai ieņemtu sev atbilstošāko vietu kā vismazākie organismi, nanobaktērijas, kas ir desmitā daļa no normālas baktērijas izmēra un uz pusi mazākas kā Nanoarchaeum un Mycoplasma, joprojām izraisa diskusijas, kopš to atklāšanas 1990to gadu sākumā. Nanobaktēriju atklājēja gods pieder somu zinātnieku grupai, kuru vadīja Olavi Kajanders. Komanda centās uzsvērt paziņojumu, ka – „Šīs autonomi vairojošās daļiņas pagaidām ir nosauktas par nanobaktērijām” – bet šis vārds kļuva populārs. Daudzas šīs zinātnieku grupas publikācijas vēsta, ka nanobaltērijas ir dzīvi organismi. Šīs lodītes, klātas ar cietu kalcija fosfāta apvalku, tika atrastas daudzos šķidrumos, kurus lieto laboratorijās, lai audzētu šūnas, piemēram, govs serumā.
Medicīnas mikrobioloģe Neva Kiftkiogla, kas strādā NASA Džonsona kosmosa izpētes centrā Hjūstonā (JSC), viņas kolēģis Kajanders un kolēģi ASV, Kanādā, Apvienotajā Karalistē, Japānā un Krievijā turpina pētīt nanobaktērijas. Bet dažu laboratoriju zinātnieki ir izteikušies, ka, kamēr viņi nevarēs ražot šos sfēriskos veidojumus un nevarēs tos izpētīt elektronu mikroskopā, nevarēs dot apstiprinājumu, ka tie ir dzīvi organismi.
Citi zinātnieki savukārt izvirza iebildumus šai teorijai, pamatojoties uz faktu, ka 200 nanometrus maza baktērija ir pārāk maza, lai tajā ietilptu dzīvības mehānismiem nepieciešamā mašinērija. „Kopumā,” teica Kiftkiogla, „mēs sakām, ka mikroorganisms nevarētu būt mazāks par 200 nanometriem. Tātad nanobaktērijas ir kaut kas šajās robežās, lai gan dažas formas, kuras esam reģistrējuši ir pat 80 vai 50 nanometrus mazas.” Zinātniece piebilda, ka šīs mazākās formas nav veselas šūnas.
„Mēs sadūrāmies ar divām problēmām,” teica Kiftkiogla, „pirmkārt, bija problēmas ar nosaukumu. Mēs tās nodēvējām par baktērijām pirms mēs tās bijām klasificējuši un pierādījuši, ka tās tiešām ir baktērijas. Otrkārt – diskusijas par izmēriem.”
DNA amplifikācija ar polimerāzes ķēdes reakciju (PCR). Šī jūtīgā metode tiek lietota nukleīnskābju noteikšanai.
Debates sasniedza kulmināciju 1998. gadā, kad kajanders un Kiftkiogla publicēja pētījumus, kuros bija norādīta iespējamā nanobaktēriju saistība ar pastiprinātas apkaļķošanās slimībām, tādām kā nierakmeņi un ateroskleroze. Viņi nerunāja aplinkus, nosaucot nanobaktēriju par „mazāko apvalkoto baktēriju” un pat parādot tās vietu dzīvības koka struktūrā. Kiftkiogla piebilda, „Pirmo reizi es pārliecinājos, ka šie objekti ir dzīvi.”
Nacionālās Veselības Institūta mikrobiologs Džons Cizārs bija viens no zinātniekiem, kuru ieinteresēja šī 1998. gada publikācija. „Kajanders mūs spēja pārliecināt, ka nanobaktērija tiešām varētu eksistēt,” teica zinātnieks.
Cizārs un kolēģi izolēja daļiņas no dažādiem avotiem, ieskaitot govs serumu, cilvēka siekalām un zobu aplikumiem. Viņi novēroja tos pašus rezultātus, par kuriem ziņoja Kiftkiogla – lēnām, bet šo daļiņu skaits pieauga. „Mēs bijām pārsteigti, kad mums izdevās atkārtot viņu atklājumus,” teica Cizārs.
Bet tad Cizāra komanda turpināja izpēti un centās atrast dzīvības pazīmes: olbaltumvielas un nukleīnskābes.
Cizāra komanda neatrada pierādījumus, ka šajās daļiņās eksistētu nukleīnskābes. 1998. gada publikācijā Kajanders un Kiftkiogla aprakstīja daļēju RNS secību. Lai noteiktu nukleīnskābju esamību, zinātnieki izmantoja ļoti jūtīgu metodi – polimerāzes ķēdes reakciju (PCR). Tālāk veicot RNS fragmenta izpēti, Cizārs noteica, ka šis fragments ir identisks labi pazīstamajam „bakteriālās izcelsmes sārnim”, kas bieži sastopams PCR reakcijās.
„Mēs esam ļoti pārliecināti, ka PCR datu interpretācija mums norāda, kurā veitā meklējama kļūda sākotnējā paziņojumā,” teica Cizārs. „Ja PCR rezultātus uzskata par nepārliecinošiem, tad nanobaktērijas kā dzīva organisma eksistencei nav molekulāru pierādījumu. Mums beidzot bija skaidrs, ka mēs dzenamies pakaļ artefaktam,” secināja Cizārs. Zinātnieks nanobaktērijas pētījumus pārtrauca, bet piebilda, „Ja kāds mums sniegs molekulārus pierādījumus, ka nanobakērijas ir dzīvas, mēs labprāt turpināsim izpēti.”
Harolds Morovits, mikoplazmu izpētes veterāns šaubās, ka nanobaktērijas ir pašreplicējošas šūnas.
Kiftkiogla stāstīja, ka nanobaktēriju audzēšanas apstākļi laboratorijās ir ļoti strikti. "Par nelaimi [Cizārs un kolēģi] saviem eksperimentiem nemeklēja nanobaktēriju kontroles kultūras, nedz arī labākos pieejamos nanobaktēriju specifiskos reaģentus." Kamēr pareizās metodes joprojām nav publicētas, Kiftkiogla solīja, ka viņa būtu ļoti pretimnākoša sadarboties ar citiem zinātniekiem un komunicēt par laboratoriju tehnoloģijām. "Es ļoti priecātos, ja varētu viņiem palīdzēt pareizi izaudzēt kultūru, jo iespējams, ka tas ir bijis viens no iemesliem, kādēļ viņi neieguva rezultātus."
Harolds Morovits no Džordža Meisona universitātes Virdžīnijā ir patiess mikoplazmu veterāns. "Pirmais jautājums ir, vai es teorētiskā līmenī uzskatu, ka kaut kas tik mazs var būt pašreplicējoša šūna? Un mana atbilde ir: es par to ļoti šaubos."
1950os gados Morovits piedzīvoja, ka kolēģi rēķināja, ka mikoplazmas ir pārāk mazas, lai būtu šūnas. Tādēļ zinātnieku komanda strādāja, lai savāktu pierādījumus. "1950os gados mēs audzējām Mycoplasma gallisepticum, un tobrīd literatūrā bija visas iedomājamās teorijas un pieņēmumi par to, vai tās ir dzīvi organismi vai nē," teica Morovits. Komandas darbs vainagojās ar panākumiem, kad izdevās izolēt tādas šūnu sastāvdaļas kā ribosomas, atklājot funkcionējošus enzīmus un eksperimentāli pierādot, ka mikoplazmām ir šūnas apvalks.
"Es uzskatu, ka šiem cilvēkiem, kas saka, ka nanobaktērijas ir dzīvas, ir pienākums pierādīt, ka tās atbilst normāliem šūnu bioloģijas kritērijiem: viņām ir apvalks, viņām ir genoms (vismaz RNS gnoms) un viņām ir ribosomas un citas struktūras, kas ir raksturīgas dzīviem organismiem, " teica Morovits.
Patreizējie pētījumi iespējams svārstās pa teorētiskajiem iebildumiem pret izmēriem, skaidroja Kiftkiogla. Kanādas zinātnieki publicēja baktērijas aprakstu (vesela cilvēka asinīs), kuras izmērs ir 200 nanometri diametrā, kas ir tikpat cik lielākās nanobaktērijas.
Kas tālāk?
"Rezultāti rāda, ka šie objekti ir dzīvi un tiem ir metaboliskā aktivitāte un tiem ir nukleīnskābes." - Neva Kiftkiogla
Kiftkiogla uzskata, ka pierādījumi ir pārliecinoši. "Rezultāti rāda, ka šie objekti ir dzīvi un tiem ir metaboliskā aktivitāte un tiem ir nukleīnskābes," viņa stāstīja. Bet tā kā šim atklājumam ir milzums daudz pretinieku, viņa vēlas salikt punktus uz „i” pirms publicē atklājumu pilnībā. "Ja jūs strādājat pie strīdīgiem pētījumiem, cilvēki uz to neskatās ar lupu, bet gan ar elektronu mikroskopu, un jums ir jābūt pilnīgi pārliecinātiem, ka tas, par ko jūs runājiet, ir zinātniski korekts un ir atkārtojams," zinātniece piebilda.
"Vispirms ir jāpārliecina sevi, ka tas, ar ko jūs strādājat, nav artefakts. neviens nevēlas veltīt visu savu laiku artefaktam. Vispirms jūs noteikti vēlēsieties uzzināt, vai tur ir nukleīnskābes, tas ir pirmkārt. Otrkārt, vai tiem ir membrāna. Tāpat vajadzētu būt metabolismam. Tādēļ mēs pārsvarā koncentrējamies uz šiem trim aspektiem. Un mūsu lielākais jautājums bija, vai tiem ir unikāla olbaltumvielu struktūra. Līdz šim mēs veicam vienlaicīgus pētījumus, lai rastu atbildes uz visiem jautājumiem."
Šobrīd Kiftkiogla strādā JSC kopā ar Deividu MakKeju. "Mēs strādājam pie biomarķieriem, cenšoties definēt, kādus biomarķierus mums būtu jāmeklē uz meteorītiem, lai pateiktu, vai tur ir dzīvība vai nē. Kā arī, kas ir dzīvības definīcija, un kāds ir vislabākais veids kā analizēt minerālu paraugus," stāstīja Kiftkiogla. Pētījumi par meteorītu minerālu paraugu analīzi ir viegli pārveidojami par nanobaktēriju pētījumiem. MakKejs un kolēģi domā, ka nanobaktēriju pētījumi varētu palīdzēt saprast Zemes dzīvības senākās formas un iespējamās dzīvības formas uz Marsa.
"Piedevām, mūsu kolēģiem Maijo klīnijā ir izdevies savākt pierādījumus par nanobaktēriju nukleīnskābēm, tā kā sadarbība nes augļus."
Zinātnieki, kas strādā pie nanobaktēriju pētījumiem, ir tikušies divās internacionālās konferencēs. Kiftkiogla paziņoja, ka drīzumā tiks plānota vēl viena konference. "2003. gadā mēs plānojam sanākt un apkopot rezultātus, jo mēs negribam rīkoties pārsteidzīgi, pirms mūsu dati nav identiski un atkārtojami." Zinātniece cer, ka drīzumā būs skaidri pierādījumi, par jauno dzīvības formu, un tad tie beidzot tiks publicēti pilnībā.
Komentāri
