Bakterieë -- die nuttiges en die skadelikes
Die fantastiese mikrobes oral om ons—wat niemand nog ooit met die blote oog gesien het nie
Swak bakterieë en
BO: Bakterieë op 'n speld se punt—'n kolossale vergroting met hulp van 'n elektronmikroskoop, wat klein voorwerpies tot 100 000 keer groter kan maak.
••• •• ••••••• ••
Daar is "goeie" bakterieë en "slegtes", maar baie meer nuttiges as skadelikes. Al tel sekeres wel onder die grootste mense­moordenaars wat daar is, is ander weer uiters noodsaaklik vir die voortbestaan van lewe op ons planeet…
BO: Escherichia coli-bakterieë soos waargeneem met die skandeer-elek­tron­mikroskoop. Hierdie bakterieë is algemeen in die ingewande van warm­bloe­dige lewende wesens en is in die reël onskadelik, maar sekere stamme daar­van kan ernstige voedsel­vergiftiging by die mens veroorsaak.
Krediet: Rocky Mountain Laboratories / NIAID / U.S. National Institutes of Health
LINKS: Nog 'n foto van die bakterie Escherichia coli—of E. coli—geneem met 'n sogenaamde AFM (Engels: Atomic Force Microscope). Dit is verkry deur met 'n uiters skerp punt wat slegs 'n paar atome dik is oor die oppervlak van die bakterie heen te beweeg. Die piepklein hoogteverskille wat algaande waargeneem is, is elektronies vergroot en na 'n rekenaar gestuur wat die beeld saamgestel het.
Beeld deur Dee Hartung; met vergunning van die Arizona-staatsuniversitiet
se Ask a Biologist-webwerf
LMAL weet van bakterieë al het niemand nog ooit een met die blote oog gesien nie. Hulle is mos piepklein, onsigbare mikro-organismes (mikrobes) wat elk uit slegs een sel bestaan. 'n Mens kry hulle oral in die natuur, waar hulle meestal as kolonies op die oppervlakke van voorwerpe aanteel.
Bakterieë vermenigvuldig in die reël deur ongeslagtelike seldeling. Dit wil sê een sel verander in twee soos, sê maar, 'n waterdruppel teen 'n ruit wat in die middel al hoe maerder word totdat dit naderhand in twee druppels wegbiggel. Elke sel is 'n presiese weergawe van die sel waaruit dit gekom het. Teenoor die enkele sel van 'n bakterie kry ons byvoorbeeld die menslike liggaam met sy miljoene selle.
Daar is skaars 'n hoekie op ons lewende planeet waar jy nie bakterieë sal vind nie. In die wolke in die lug, op die ys van Antarktika, in die swaweldampe van 'n byna kokende warmbron, tien kilometer ondertoe op die seebodem, 1500 meter onder die aardoppervlak in soliede rots, in 'n verrottende perske, in die wortels van plante, in die pense van diere en selfs in jou mond—noem maar 'n plek en bakterieë is daar.
Wat meer sê, die einste menslike mond huisves meer as 500 bakteriële spesies. En die eenvoudigste vorms van bakterieë is so klein dat tot 20.000 langs mekaar 'n ry van slegs een sentimeter lank sal vorm. Groot kolonies kan dus in 'n druppeltjie water swem, met fyn haaragtige uitgroeiseltjies wat hulle voorstu. 'n Enkele teelepel vrugbare bogrond bevat sowat 'n miljard bakteriële selle (plus nagenoeg 120.000 swamselle en ongeveer 25.000 algselle).
Iemand het al bereken dat daar
bakterieë op die hele aarde moet wees—maar dis 'n syfer wat vir ons niks beteken nie omdat dit te groot is om te begryp. Die volgende vergelyking sal stellig verstaanbaarder wees: as ons al die bakterieë en alle lewende diere sou kon weeg, sou dit blyk dat die bakterieë tien keer swaarder is!
'n Mens kan nog ander, selfs verstommender, berekeninge doen. Ons weet byvoorbeeld dat party bakterieë elke twaalf tot twintig minute kan verdeel. Gestel nou jy neem een wat elke twintig minute verdeel en hou boek van sy nageslag. Ná twintig minute is daar twee, nog twintig minute later is daar vier, ensovoorts. As al die aankomelinge bly lewe, weeg hulle binne slegs 45 uur net so swaar soos die aarde!
Gelukkig gebeur dit nie. Dit is danksy die bakterieë se enorme wedywering vir kos en omdat ander piepklein organismes, byvoorbeeld skimmel, stowwe vervaardig wat bakterieë laat vrek.
Sulke feite is lank nie die enigste wat bakterieë so uiters fassinerend maak nie. 'n Mens kan jou immers kwalik indink in 'n lewetjie wat so kort as vyftien minute kan wees. Of een wat dikwels geslyt word op een kolletjie wat minder as 'n duisendste van 'n millimeter breed is en waar konsepte soos dag en nag, die weer en bo en onder betekenisloos is.
Maar in teenstelling met daardie kortstondige lewetjie van 'n kwartier, is daar die ander uiterstes in die magtige ryk van die bakterieë. Só is daar mikrobes wat blykbaar 4800 jaar lank in die steenwerk van Peruaanse piramides bly lewe het of ander wat moontlik 11 000 jaar in die ingewande van 'n goed behoue geblewe mastodon (prehistoriese olifant) oorleef het. Dit kan darem in die laasgenoemde geval wees dat dit slegs die nasate van die oorspronklikes is wat nog gelewe het omdat daar so baie weefsel was waarop hulle kon teer.
Sekere bakterieë maak nietemin van 'n baie doeltreffende strategie gebruik om te oorleef: hulle vorm spore, oftewel sluimerende bakteriële selle met dik, beskermende omhulsels wat lank in hul rustende toestand kan verkeer. Hulle ontluik eers weer wanneer toestande vir hulle gunstig raak. (Antraks is só 'n spore-vormende bakterie. Lees die stukkie oor antraks heel onderaan hierdie artikel.)
REGS: Verskillende soorte bakterieë.
Bakterieë word soms volgens hul vorm geklassifiseer. Sommige is staafvormig (basille), party is rond (kokke), ander is kommavormig gebuig (vibrio's) of gedraai soos 'n kurktrekker (spirille).
Maar in 'n meer onlangse klassifikasie word hulle eerder volgens hul eienskappe as hul vorm ingedeel. Behalwe wat hul vorm aanbetref, kan ons hulle met 'n gewone mikroskoop egter nie juis van klein lugblasies onderskei nie.
Die nut en nadele van bakterieë
WAT is dan die nut al dan nie van al hierdie primitiewe skepseltjies? Niemand kan meer ontken dat hulle van groot belang vir die wêreld as 'n geheel en in die besonder vir die mensdom is nie. Só is bakterieë byvoorbeeld kardinaal in die vorming van vrugbare grond, die afbreking van besoedelende stowwe soos olie en plastiek, die beheer van insekte, die maak van medisyne en wat nog alles.
Trouens, die mikrobiologie is 'n reusagtige en groeiende studiegebied en, selfs as jy nie van plan is om jou ooit in dié studierigting te begewe nie, kan dit jou steeds interesseer om te verneem watter enorme rol bakterieë in ons lewens speel.
Nog 'n voorbeeld van die nut van bakterieë, hoewel ietwat ekstreem, is die volgende: in Nederland, waar duine en dyke die see van die laagliggende land moet weghou, is daar nou al selfs planne om sekere bakterieë te gebruik om die duine te verstewig deur hulle in sandsteen te verander. Hierdie besondere bakterieë skei kalsiet (kalksteen) af, wat as 't ware sandkorrels aan mekaar vasmessel! Alles het glo begin by 'n Australiese navorser, ene Vicky Whiffin, wat bakterieë vir die restourasie van sandsteen-monumente gebruik.
Teenoor "goeie" bakterieë is daar natuurlik ook die skadelikes, die groot verwekkers van siektes. Dié soorte versprei veral deur middel van besmette kos, afval, vullis en seksuele kontak. Dat bakterieë, die groot hulp van die mens, dus ook onder die grootste mensemoordenaars tel, is 'n jammerlike waarheid.
As hulle hulle in jou weefsel tuis maak, absorbeer hulle voedsel uit die vloeistof in hul omgewing. Die bakterieë kan so vinnig aanteel dat die weefsels beskadig raak en die mens daarvan doodgaan. Bakterieë kan ons ook op 'n ander manier laat sterf: hulle kan gifstowwe (toksiene) vrystel wat dodelike siektes veroorsaak.
Bakterieë wat siektes in soogdiere en voëls veroorsaak, groei gewoonlik die beste by liggaamstemperature. Baie bakterieë wat koudbloedige diere soos slange en skilpaaie siek maak, kan dit nie aan warmbloedige voëls of soogdiere doen nie, omdat die warm liggaamstemperature die bakterieë doodmaak of hul groei beperk.
Bakterieë kan egter ook erg taai en gehard wees—baie soorte vrek nie eens as hulle 'n lang tyd in ys gelê het nie. Daarteenoor kan geen bakterie groot hitte en 'n lang blootstelling daaraan oorleef nie. Snydokters kan dus hul instrumente deeglik reinig deur dit vir vyftien tot twintig minute in kookwater te dompel.
Maar dit is belangrik om te besef dat daar baie, baie meer bakterieë is wat vir ons en ander lewensvorme voordelig is as wat daar dié is wat skadelik is.
Baie diere is byvoorbeeld heeltemal afhanklik van bakterieë om hul kos te kan verteer. Dit geld veral plantvreters—van groot gewerwelde diere soos beeste en skape tot klein ongewerweldes soos termiete. Danksy die mens se natuurlike afweer- of immuunstelsel kan skadelike bakterieë normaalweg nie ons liggame binnedring nie. Maar nuttige bakterieë floreer wel binne-in ons almal. In jou ingewande speel die sogenaamde kommensale bakterieë 'n belangrike rol in jou spysvertering.
En as daar nie bakterieë was wat verrottende afval kon afbreek nie, watter kolossale vullishoop sou die aarde nie gewees het nie.
Die geskiedenis van bakteriologie en
die probleem rondom antibiotika
IN die laat 1600's het 'n vaardige lensmaker, die Nederlander Antoni van Leeuwenhoek, die eerste mens geword wat bakterieë onder die mikroskoop bestudeer het. In die negentiende eeu het die Franse wetenskaplike Louis Pasteur en die Duitse geneeskundige Robert Koch die rol van bakterieë in die ontstaan van siektes uitgewys.
In die twintigste eeu het die bakteriologie met rasse skrede vooruitgegaan. Van groot belang was die bydraes van 'n aantal wetenskaplikes van oor die wêreld op die gebied van die mikrobiese ekologie. Hulle het naamlik aangetoon dat bakterieë noodsaaklik in voedselwebbe en die globale gesondheid van die aarde se ekosisteme is.
Die ontdekking dat sekere bakterieë samestellings vorm wat dodelik vir ander bakterieë is, het weer tot die ontwikkeling van sekere antibiotika gelei, wat 'n omwenteling in die geneeskunde tot gevolg gehad het.
Vroeër is wel gedink dat antibiotika die wondermiddels is wat die mens uiteindelik van alle bakteriese siektes sou bevry, maar vandag weet ons beter.
Dekades van die oormatige gebruik van antibiotika, selfs waar dit nie werklik nodig was nie, het nuwe stamme van skadelike bakterieë laat ontstaan wat 'n onrusbarende weerstand teen antibiotika opgebou het. Hierdie weerstand is na hul nakomelinge oorgedra wat op hul beurt verder bestand geraak het, byna tot by die punt waar antibiotika nou gevaar loop om nutteloos te raak.
Trouens, ene Hans Zahner van die Universiteit van Tübingen in Duitsland het 'n tyd gelede net een van vandag se probleme uitgelig toe hy stamme beskryf het van die bakterie Staphylococcus aureus, wat nie slegs ongevoelig vir een soort antikiotikum is nie, maar vir al die soorte antibiotika wat vandag gebruik word. Hy het hierdie stamme die "gruwel-bakterieë" van die volgende aantal jare genoem. Volgens Zahner's "is ons vandag verder daarvan weg om aansteeklike siektes te bowe te kom as wat ons 25 jaar gelede was".
Sonder goeie bakterieë sou die aarde bra woes en leeg gewees het. Maar skadelike bakterieë wat so gehard raak dat hulle nie langer getem sal kan word nie, dra eweneens die spreekwoordelike kiem van algehele vernietiging met hulle saam. Dit is 'n hoogs onrusbarende gedagte.
LINKS: In 'n interessante, betreklik onlangse studie is gevind dat die voedselbakterie Salmonella typhimurium veel erger in die ruimte woeker as op die aarde. Trouens, die kans dat die ruimtelike bakterieë geïnfekteerde muise kan doodmaak, is byna drie keer groter. Dit het belangrike implikasies vir toekomstige ruimtevlugte na byvoorbeeld Mars, wanneer daar gesorg sal moet word dat die ruimtevaarders hul lang togte in opgeskerpte higiëniese toestande onderneem. Hierdie kleurversterkte foto is geneem met behulp van 'n skandeer-elektronmikroskoop en toon hoe Salmonella typhimurium (rooi) besig is om gekweekte menslike selle binne te dring.
Foto: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, U.S. National Institutes of Health
BO: Die bakterie Listeria monocytogenes (in rooi aangedui) beweeg in 'n sel deur gebruik te maak van komeet-agtige sterte. [Werk deur Julie Theriot.]
Krediet: © Whitehead Institute for Biomedical Research / Met vergunning van US National Science Foundation
Elektronmikrograaf:: U.S. Centers for Disease Control and Prevention
• ANTRAKS is 'n akute aansteeklike siekte wat deur die spore-vormende bakterie Bacillus anthracis veroorsaak word. REGS is hoe sulke spore onder die elektronmikroskoop lyk. Die siekte kom meestal voor by wilde en mak gewerwelde diere (beeste, skape, bokke, kamele, wildsbokke en ander plantvretendes), maar ook by mense wanneer hulle blootgestel word aan besmette diere of die weefsels van sulke diere.
Antraks is boonop onder die voorste siektes wat in sogenaamde bioterroristiese aanvalle of kiemoorlogvoering versprei kan word—waar kieme deur gewetenlose terreurgroepe gebruik word om verskrikking te saai.
Voorts is antraks veral in sekere boerderystreke 'n wesenlike gevaar, waaronder in Afrika, Suid- en Sentraal-Amerika, Suid- en Oos-Europa, Asië, die Karibiese gebied en die Midde-Ooste. Wanneer mense besmet raak, is dit gewoonlik omdat hul met besmette diere of dié se produkte gewerk het. Om dinge nog erger te maak, kan B. anthracis-spore baie jare lank in die grond oorlewe, waarna hulle 'n verbylopende, grasvretende dier kan infekteer om miskien uiteindelik ook mense baie siek of selfs dood te maak.
Die besmetting kan in drie vorms plaasvind, te wete deur die snye of wonde in vel, vanweë inaseming of in die maag en ingewande.
As dit deur wonde in die vel geskied, volg jeukerige sere en bloedblase. Infektering weens inaseming is hoogs gevaarlik en dikwels dodelik omdat die longe erg ontsteek raak. Die ingewandsvorm van antraks kan veroorsaak word deur die eet van besmette vleis en word deur 'n akute inflammasie van die spysverteringskanaal gekenmerk.
Infektering deur die vel kom in 95 persent van die gevalle voor en die dood is die voorland van sowat 20 persent van sulke geïnfekteerdes wat nie teenmikrobiese terapie ontvang nie. Besmetting deur inaseming is gewoonlik noodlottig en selfs met aggressiewe antibiotiese en ander behandeling kan miskien die helfte van die slagoffers deurgehaal word. Ingewandsantraks lei in 25 tot 60 persent van die gevalle tot die dood.
Gelukkig is 'n entstof teen antraks geregistreer wat tot die beskikking is van mense wat in gebiede woon of op plekke werk waar hulle gevaar loop om besmet te raak. Daar is berig dat die entstof 93 persent doeltreffend is om beskerming teen antraks te verleen.