Jak bakterie vnímají prostředí a kde žijí
Bakterie nemají nervy ani smysly, přesto na své okolí reagují překvapivě přesně. Vnímají chemické látky, světlo, teplotu i kyslík a podle toho se pohybují, přepínají metabolismus nebo se domlouvají s ostatními buňkami. Díky této přizpůsobivosti osídlily prakticky každé prostředí na Zemi.
Jak bakterie vnímají okolí
Na povrchu buňky sedí chemoreceptory – transmembránové bílkoviny, které rozpoznají cukry, aminokyseliny, kyslík nebo naopak toxické látky. Signál se nepřenáší do jádra (bakterie ho nemají), ale kaskádou bílkovin přímo k motoru bičíku nebo ke genům. Výsledkem je chemotaxe: bakterie plave chvíli rovně, pak se náhodně přetočí, a pokud koncentrace živiny stoupá, přetáčí se méně často – čistě statisticky se tak posouvá k potravě a od jedu. Podobně funguje fototaxe (za světlem) u sinic nebo aerotaxe (za kyslíkem).
Většina těchto drah patří k tzv. dvousložkovým systémům: senzorová kináza zachytí podnět a předá fosfát regulátoru, který zapíná či vypíná geny. Bakterie tak během minut přepnou z využívání glukózy na laktózu, začnou tvořit spory nebo spustí obranu proti kyselému prostředí.
Bakterie spolu také komunikují. Vylučují signální molekuly a podle jejich koncentrace poznají, kolik jich v okolí je – jev se nazývá quorum sensing. Až po překročení určité hustoty populace se vyplatí například svítit (mořské Vibrio fischeri), tvořit toxiny nebo stavět společný biofilm – lepkavou vrstvu, ve které jsou buňky chráněné před vyschnutím, dezinfekcí i antibiotiky. Právě porozumění těmto signálům dnes využívá medicína a biotechnologie – lze jimi biofilmy rozrušit nebo naopak bakterie přimět k výrobě požadovaných látek.
Kde všude bakterie žijí
Půda
V gramu úrodné půdy je až miliarda bakterií stovek druhů. Bacillus a Streptomyces rozkládají organickou hmotu (streptomycety dávají půdě typickou vůni a jsou zdrojem většiny antibiotik), hlízkové bakterie Rhizobium vážou vzdušný dusík pro rostliny, nitrifikační Nitrosomonas a Nitrobacter – chemoautotrofní bakterie, které získávají energii oxidací amoniaku a dusitanů – uzavírají koloběh dusíku. V půdě ale přežívají i spory původců nemocí, například Clostridium tetani (tetanus) nebo Bacillus anthracis (antrax).
Voda
Ve vodě probíhá podobná mineralizace organických látek jako v půdě; bakterie stojí za samočisticí schopností řek a rybníků i za biologickým stupněm čistíren odpadních vod. Sinice zásobují vodní ekosystémy kyslíkem, při přemnožení však tvoří toxický vodní květ (Sinice). Voda přenáší i patogeny – Vibrio cholerae, salmonely, Legionella v teplovodních rozvodech; ukazatelem fekálního znečištění jsou koliformní bakterie.
Vzduch
Ve vzduchu se bakterie nemnoží, jen se přenášejí – na prachu, kapénkách nebo jako spory. Jak dlouho vydrží, záleží na druhu: křehké meningokoky hynou během minut, spory bacilů a klostridií přečkají desetiletí.
Extrémní prostředí
Termofilní bakterie rostou v horkých pramenech nad 70 °C, psychrofilní v ledovcích, halofilní ve slaných jezerech, Deinococcus radiodurans snese tisícinásobek smrtelné dávky záření pro člověka. Některé druhy přežily i pobyt na vnějším plášti vesmírné stanice.
Lidské tělo
Kůže, ústa, dýchací cesty a hlavně tlusté střevo hostí biliony bakterií, které nám pomáhají trávit a chrání nás před patogeny – podrobněji v článku Bakterie a lidé.
Zdroje
- Wikipedia (EN): Chemotaxis, Quorum sensing
- Wikipedie: Bakterie
- Madigan M. T. a kol.: Brock Biology of Microorganisms. 15. vyd., Pearson 2018.