Raziskovalci še vedno ne vedo, koliko bakterijskih vrst živi na Zemlji. Po najnovejših podatkih bi jih lahko bilo od 100 do 1000 milijard, tej številki se ne približa noben drug organizem. So daleč najbolj pestra oblika življenja na planetu. Če bi jih šteli drugega za drugim, bi prišli do številke 10 na 31. potenco.

Neverjetne številke

Samo v naših oceanih živi stomilijonkrat več bakterij, kot je zvezd v znanem vesolju. Morda bi si lažje predstavljali ob primeru prsti. V eni žlički te živi približno toliko mikroorganizmov, kot je prebivalcev Afrike. Ali pa če se premaknemo v naša usta: v približno gramu plaka je 10 na 11. potenco bakterij, to je približno toliko, kot je število ljudi, ki so kadar koli živeli.

Po podatkih revije Nature iz leta 2011 vsako leto umre 16 milijonov ljudi zaradi infekcijskih bolezni, ki jih povzročajo patogeni mikroorganizmi. Bakterija Clostridium botulinum proizvaja izjemno močan strup. Le 0,1 grama tega bi bilo dovolj za pokončanje vsega prebivalstva v Sloveniji, 400 gramov pa bi pokončalo vse svetovno prebivalstvo.

Izjemen je tudi njihov potencial, dodaja dr. David Stopar, profesor na Biotehniški fakulteti v Ljubljani. "Vzemimo celico, ki se deli 20 minut. Po 48 urah bi lahko nastalo toliko celic, kot je masa tega planeta. To je enormen potencial, noben drug organizem se mu ne približa." Zato ne preseneča, da je mikrob, če je zelo nevaren, sposoben človeka ubiti v izjemno kratkem času. A le zelo majhen delež mikrobov je dejansko nevaren, neskončno več je tistih, ki podpirajo naš planet, brez njih tudi nas ne bi bilo.

Stopar ob tem opomni, da je mikrob presenetljiv še zaradi enega razloga: "Mikrobi so bili prvi, ki so poselili na planet, in bodo zadnji, ki ga bodo tudi zapustili. Omogočili so razvoj vsega drugega. A tisto, kar je najbolj fascinantno, je to, da so ostali majhni in nevidni, čeprav so imeli največ časa, da bi se lahko razvili v kaj bistveno večjega."

Prav Slovenci so jih prvi našli v solinah in v arktičnem ledu

Mikrobi poseljujejo skoraj vse kotičke planeta. Od severnega do južnega pola, globokomorskih okolij, najdemo jih visoko v zraku, poseljujejo puščave, slane habitate, kot so soline, pa gole skale, vodne vrelce in tako naprej.
Prav raziskovalna ekipa dr. Nine Gunde Cimerman, ki je prav tako profesorica na Biotehniški fakulteti, je prva odkrila halofilne glive, ki naseljujejo Sečoveljske soline, in pozneje še druge soline in slana jezera po svetu. Kot je dodala Gunde Cimerman, je raziskovala tudi arktične predele, kjer je kot prva odkrila velike populacije ekstremofilnih kvasovk, ki se ob taljenju ledenikov sproščajo v okolje. V Slovenijo so skupaj s sodelavci prinesli primerke ekstremofilnih mikroorganizmov tako rekoč z vsega sveta.

Po desetletjih zbiranja imajo tako na Biotehniški fakulteti največjo zbirko ekstremofilnih gliv na svetu, hranijo več kot 14 000 kultur. Izvirajo z Arktike, Antarktike, vročih gejzirjev, številnih evropskih, afriških in azijskih držav, pa tudi naših gospodinjskih aparatov, z marsikakšnim je povezana tudi zanimiva anekdota. "Ena taka je z Arktike, kjer sem se kljub slabim vremenskim razmeram in tajanju ledu namenila na nevaren ledenik. Odtrgal se je ogromen ledeni del, me vrgel v morje, tako da sva se z vodnikom s težavo rešila."

Toda zakaj so lahko tovrstne ekstremofilne glive koristne? Z encimi, ki jih izolirajo iz njih, pomagajo živilski industriji. Izboljšajo lahko peko kruha, fermentacijo alkoholnih pijač in učinkoviteje odstranjujejo madeže s perila že pri zelo nizkih temperaturah. Aplikacij pa je še veliko več.

Odločajo o vremenu

Skoraj ga ni, ki ne bi nikoli razmišljal o vodnem ciklu na planetu, od morja do oblakov in od oblakov do morja. In ni ga, ki ne bi nikoli pogledal v nebo in v mislih že oblikoval vremensko napoved. In vendar le malo ljudi ve, da so za "odločitvami", ali bo iz oblakov deževalo ali ne, tudi mikroorganizmi.

Atmosferska mikrobiologinja dr. Tina Šantl Temkiv, ki raziskuje na Univerzi v Aarchusu in je trenutno na raziskovalni odpravi na Antarktiki, je to ponazorila z vonjem, ki ga lahko zaznamo, kadar smo na morski obali. "To, kar vonjate, ni le sol. Vmes so tudi mikrobi, ki so del procesa nastanka padavin v oblakih."

Nekateri od teh mikroorganizmov so namreč zelo pomembni pri tvorbi ledu v oblakih. Pri tem so veliko učinkovitejši od prašnih delcev, saj za tvorbo ledu – ta je nujen za nastanek dežja in snega – ne potrebujejo tako nizkih temperatur. Mikroorganizmi torej pri tvorbi padavin igrajo izjemno pomembno vlogo tako rekoč povsod po svetu. "V poskusih s simulatorji, v katerih lahko poustvarimo procese v oblaku, so se mikrobi izkazali za zelo učinkovite. Zdaj skušamo to preveriti na terenu."

Imajo mikrobi besedo tudi pri našem duševnem počutju?

"Mikroorganizmi so povsod – v zraku, vodi, ki jo pijete. V mililitru je lahko tudi več deset tisoč mikroorganizmov. Toda v nekaterih ekosistemih je mikrobov še občutno več, takšno je zagotovo naše črevesje," pomen trenutno hitro vzpenjajoče se veje mikrobiologije o črevesni mikrobioti utemeljuje profesor na oddelku za zootehniko na Biotehniški fakulteti v Ljubljani dr. Gorazd Avguštin. "Najnovejše raziskave kažejo, da je v našem telesu po številu več mikrobov kot pa naših telesnih celic. Skupni nabor genov, ki ga imajo vsi ti mikrobi v nas, je občutno večji, kot pa je število genov v našem genomu."

Po njegovih besedah se poselitev z mikrobi začne med porodom, otrok prve mikrobe prestreže v porodnem kanalu. "V prvih mesecih življenja mikrobi v črevesju postopoma zasedajo pozicije, potekajo intenzivne spremembe, neke vrste vojna, v kateri nekaj časa prevladujejo eni, nato jih izpodrinejo spet drugi. Ta dinamika je zelo intenzivna do približno dopolnjenega drugega leta." Razmerje, ki se vzpostavi tedaj, nato prevladuje vse življenje do pozne starosti, dodaja, "če ga ne porušijo hude bolezni, jemanje antibiotikov in tako naprej".

Mikrobi so izjemno prepleteni s svojimi gostitelji, obstaja tesna povezava med našim imunskim sistemom, celicami, ki sestavljajo steno črevesja, in mikrobi. Vse bolj jasna je zveza med našo mikrobioto in številnimi kroničnimi boleznimi, kot so alergije, metabolne motnje, stanje mikrobiote naj bi vplivalo tudi na pojav raka, kakršen je rak debelega črevesa, potrjuje Avguštin. V delu naj bi bili povezani z našim odzivom na stres, nagnjenostjo k tesnobi in tako naprej. Kot še pravi sogovornik, gre za zelo živahno področje mikrobiologije, ki bo vodilo v razvoj osebne medicine.

Kako pa bilo živeti brez mikrobov v telesu? Znane so raziskave, ko so v laboratorijih vzgojili miši, ki so bile popolnoma sterilne, ki torej v svojem prebavnem traktu niso imele nikakršnih mikrobov. Taka miš je sicer v za to prilagojenem okolju normalno zrasla in živela, ko pa so jih primerjali z drugimi, lahko bi rekli, normalnimi miškami, so bile razlike očitne. Pri sterilnih živalih so odkrili celo vrsto hudih bolezni, med drugim pa so pri njih opazno poskočili tudi kazalci stresa.

Nova obzorja mikrobiologije: spomin, učenje in komuniciranje mikrobov

Na področju raziskovanja mikrobov se je v zadnjih nekaj letih uveljavila nova disciplina, tako imenovana sociomikrobiologija. Če so raziskovalci še do pred kratkim menili, da živijo mikrobi zelo individualno pot, pa z novimi metodami ugotavljajo, da poteka med njimi izjemno pestra kemična komunikacija. Kot je med nedavnim predavanjem Znanosti na cesti v Ljubljani poudarila dr. Ines Mandič Mulec z Biotehniške fakultete v Ljubljani, "mikrobi z natančno uravnavanimi kemičnimi 'klepetanji' zaznavajo število enakih celic v bližini, sodelujejo, tekmujejo, si razdelijo delovne naloge, se vojskujejo in tudi goljufajo".

Kot dodaja David Stopar, "se lahko bakterije učijo, imajo spomin, znajo napovedovati spremembe v okolju in se na to pripraviti. Mikrobi so razvili vrsto mehanizmov, ki smo jih do zdaj pripisovali le višjim in bolje razvitim organizmom."

Kaj se lahko naučimo od mikrobov?

Nekaj več milijard let več na planetu je mikrobe izučilo, kako se samoomejiti kljub ogromnim kapacitetam, ugotavlja Stopar. Spomnite se velikega potenciala, o katerem smo govorili na začetku članka. "Pri človeku pa se zdi, kot da nima meja. Tehnologija nam omogoča izjemen napredek, a hkrati izjemno destrukcijo. Človek se bliža prepadu, a naš avanturizem nas žene naprej in skušamo narediti še tisti korak dalje v prepad."

AVDIO: Epizoda Frekvence X o mikrobih

V novi seriji Frekvence X “Vse živo” (ob 10-letnici oddaje in podkasta) smo na sledi življenju na planetu … Odstiramo zgodbo o neverjetni raznolikosti, boju, vztrajnosti in fantastični ustvarjalnosti narave okrog nas. In kje v vsem tem je človek? Je človek res krona stvarstva?