Escherichia coli

Su saflaştırılması ve evsel atık su arıtımında önemi

Su arıtım sahasında E. coli yeni teknolojilerin gelişiminin en başından itibaren su kirliliğinin bir "göstergeci" olarak kullanılmıştır.  Sudaki dışkı miktarı koliform endeks aracılığıyla ölçülmüştür.  E. coli genelde zararsız olmasına rağmen kirlenmenin ölçütü olarak kullanılmasının nedeni, seçmeli (fakültatif) anaerob olmasından dolayı E. coli 'nin kolay kültürlenebilmesidir.  Ayrıca, dışkıda bulunan E. coli sayısı patojen bakterilerin (örneğin tifo etmeni Salmonella typhi) sayısından çok daha fazladır.  Su kirlenmesini belirlemek amacıyla yapılan nispeten basit testlerde E. coli 'ye benzeyen organizmalar için "koliform" terimi kullanılır.  Ancak, bağırsaklarda yaşamayan bazı saprotrof bakteriler de koliform tanımına uyarlar.  Ayrıca, dışkı kirlennmesi olmayan ortamlarda da E. coli 'nin var olabildiği gözlemlenmiştir. Buna rağmen, pratik nedenlerden dolayı dünyanın çoğu ülkesinde su temizliğiyle ilgili standartlar "koliform sayısı"na dayandırılır.

Bakterinin Hastalıkta rolü

Bağırsak florasının normal bir üyesi olan E. coli ile konak organizma arasında uyumlu bir ilişki olduğundan bakteri normalde hastalık yapmaz.  Ancak, ortama geçmesi halinde, ki bu aynı organizmada başka bir organ olabilir (idrar yolu enfeksiyonu ile mesaneye geçmek gibi) veya başka bir konak organizmanın bağırsağı olabilir, E. coli bir hastalık etmeni olabilir.  Bazı E. coli tipleri içinde bulundukları hayvan için zararsız olmalarına rağmen insana geçtiklerinde hastalık yapabilirler. Bu hastalıklar arasında başlıca ishalli hastalıklar olmakla beraber idrar yolu enfeksiyonları, menenjit, peritonit, mastit, septisemi ve gram-negatif pnömoni de sayılabilir.  E. coli 'nin, tavuk, dana ve başka hayvanlarda da hastalık yapabildiği gösterilmiştir.
E. coli içinde hastalık yapan pek çok tipi vardır.  Bunlar hasta ettikleri dokular ve hastalık mekanizmalarına bağlı olarak aşağıdaki "patotip" olarak gruplandırılırlar:

Korunma

Gıdaların yıkanması patojen E. coli enfeksiyonun yeme yoluyla yayılmasını engellemenin en etkili yoludur.  E. coli bulaşmış yiyeceklerin kaynatılması da etkilidir.

Tedavi

Uygun tedavi, enfeksiyonun nedeni olan E. coli tipinin antibiyotik duyarlılığına bağlıdır.  E. coli enfeksiyonlarını tedavide kullanılabilecek antibiyotikler arasında  amoksisilin, trimethoprim-sulfamethoxazole, ciprofloxacin, nitrofurantoin sayılabilir.  E. coli 'nin neden olduğu her hastalık için her antibiyotik uygun olmayabilir, bu konuda bir doktora danışmak gereklidir.
Antibiyotiğe direnç gelişmesi büyüyen bir sorundur.  Bunun başlıca nedeni insanlarda antibiyotiklerin gereksiz kullanımıdır.  Geniş spektrumlu beta-laktamaz üreten E.coli suşları çeşitli antibiyotiklere dayanıklı bir beta laktamaz enzimi üretirler ve bunların tedavisi çok daha zordur.  Çoğu durumda bu suşlara karşı yalnızca iki oral antibiyotik ve damardan alınan sınırlı bir grup antibiyotik etkilidir.

Suşlar

Bakterilerde "suş", ortak özellikleri ile başka suş'lardan ayırdedilebilen bir gruptur.  Bu farklılıklar genelde moleküler düzeyde algılanabilse de bakterinin fizyolojisi ve yaşam döngüsüne etki edebilirler, örneğin patojenliğe yol açabilirler.  Farklı E. coli suşları farklı hayvanlarda yaşadıkları için sudaki dışkı kirlenmesinin kaynağını anlamak mümkündür.  Yeni E. coli suşları doğal mutasyonlar sonucu sürekli olarak belirmektedir ve bunların bazılarının özellikleri içinde bulundukları konak hayvana zararlı olabilir.  Çoğu sağlıklı insanda böylesi yeni bir E. coli suşu bir hafif bir ishale yol açsa da, küçük çocuklarda, başka bir hastalıktan dolayı zayıf düşmüşlerde veya bazı ilaçları alanlarda ciddi bir hastalık hatta ölüm meydana gelebilir.
E. coli suşlarını tanımlamanın bir yolu yüzeyindeki antijenler yoluyladır.  "O" bakterinin yüzeyindeki, "H" de flagelladaki antijeni belirtir.  Bu teknikle tanımlanan tiplere serotip denir.  Bir serotip genetik anlamda homojen olmasa da genelde belli serotiplerin hastalık etkileri aynı olduğu için halk sağlığı ve tıbbi mikrobiyoloji açısından pratik bir sınıflandırma yöntemi olarak kullanılırlar. E. coli serotipleri arasında ölümcül olabilmesinden dolayı en ün yapmış olanı O157:H7'dir.

Evrimi

E. coli türünün içinde büyük bir çeşitlilik vardır. Bu, kısmen farklı ortamlarda yaşayan bakterilerin ufak mutasyonlar biriktirerek faklılaşmasından dolayı olsa da, çeşitliliğin büyük bir bölümü bazı genlerin başka bakterilerden ediniminden meydana gelir.  Çeşitli patojen E. coli türlerinin farklı suşlardan kaynaklandıkları, bunların birbirlerinden bağımsız olarak virülans genlerini "yatay transfer" yoluyla elde ettikleri gösterilmiştir.  Genomunda "genetik ada" olarak adlandırılan bölgelerde dışarıdan alınma genler kümelenir.  Shigella türlerinin patolojik E. coli türlerinden evrimleştiği düşünülmektedir.

Mikrobiyolojide yeri

Yaygın bir bakteri olmasından dolayı E. coli mikrobiyolojide sıkça çalışılmıştır ve moleküler biyolojide bir gereç haline gelmiştir.  Yapısı bellidir, hayat bilimlerini çalışan her seviyede ögrenci ve araştırmacı için ideal bir araştırma organizmasıdır.
Bakteriyel konjügasyon, genetik rekombinasyon, operon kavramları ilk E. coli 'de keşfedilmiştir, DNA'nın çoğalması, RNA transkripsiyonu, protein sentezi gibi, moleküler biyolojinin pek çok önemli mekanizması, metabolizmanın çoğu ayrıntısı bu organizmada yapılan araştırmalarla anlaşılmıştır.  En az on Nobel Ödülü E. coli 'de yapılan araştırmalara dayanır.
Laboratuvarda kullanılan standart E. coli suşunun adı K12'dir.  E. coli K12'nin ve O157:H7 serotipli bir suşun genom dizinleri çözülmüştür.  K12 genomu yaklaşık 4200 genden oluşmaktadır, O157:H7 genomu ise K12'ninkiden %25 daha büyüktür.  K12 suşu hastalık yapan bir faktörler taşımaz ve hatta K12'nin ilk izolasyonundan günümüze geçen yıllar zarfında kapsül yapma yeteneğini kaybederek laboratuvar ortamına uyum sağlamış, artık doğal ortamında (yani insan bağırsağında) başka E. coli türleriyle rekabet edemeyecek kadar zayıflamıştır.
E. coli modern biyoloji mühendisliğinde önemli bir yeri vardır.  Araştırmacılar bu bakteriyi büyük miktarda DNA veya protein üretmek amacıyla bir fabrika gibi kullanırlar.  Rekombinant DNA teknolojisinin ilk faydalı uygulamalarından biri E. coli 'nin manipüle edilerek onun diyabetli hastalar için insülin üretmesini sağlamak olmuştur.