Της Άννας-Νικολέτας Γρίβα,
Η λέξη «μικροοργανισμοί» ή «μικρόβια» είναι στο μυαλό πολλών στενά συνδεδεμένη με την παθογένεια και την εκδήλωση ασθενειών στον άνθρωπο. Πράγματι, υπάρχει μία πληθώρα βακτηρίων, μυκήτων και ιών οι οποίοι βλάπτουν την υγεία του ανθρώπου, προκαλώντας ήπιες, ή και σοβαρές, θανατηφόρες νόσους. Παρ’ όλα αυτά, υπάρχει ένα μεγάλο ποσοστό μικροοργανισμών, που όχι μόνο δεν βλάπτει τον άνθρωπο, αλλά δρα και ευεργετικά στην υγεία του, συμβάλλοντας άμεσα στην εξέλιξη της επιστήμης της Ιατρικής. Ας δούμε λοιπόν μερικούς από τους εκπροσώπους-θαύματα της παρεξηγημένης αυτής ομάδας οργανισμών.
Δεν είναι λίγες οι φορές που έχει ακούσει κανείς κατά τη διάρκεια της πανδημίας Covid-19 τη φράση «κάνε ένα τεστ PCR για να βεβαιωθείς ότι δεν έχεις μολυνθεί από κορωνοϊό». Η PCR, ή αλλιώς Αλυσιδωτή Αντίδραση Πολυμεράσης (Polymerase Chain Reaction) είναι μία γρήγορη και όχι ιδιαίτερα ακριβή τεχνική, με τη χρήση της οποίας οι επιστήμονες αντιγράφουν τμήματα DNA. Η PCR είναι απαραίτητη ως βιοδιαγνωστικό εργαλείο, αφού στις μοριακές και γενετικές αναλύσεις είναι απαραίτητη η ύπαρξη μίας ελάχιστης ποσότητας DNA, με αποτέλεσμα το δείγμα συχνά να μην επαρκεί χωρίς τη βοήθεια της PCR.
Αυτό όμως που πολλοί δεν γνωρίζουν, είναι ότι η τεχνική βασίζεται στην ύπαρξη ενός ενζύμου, γνωστού και ως Taq πολυμεράση, το οποίο επιτελεί τον κυριότερο ρόλο στην αντιγραφή του DNA κατά την PCR. Παρόλο που στο σώμα μας υπάρχουν κι άλλων ειδών πολυμεράσες, υπεύθυνες για τον φυσιολογικό διπλασιασμό του γενετικού μας υλικού, ήταν αδύνατον να χρησιμοποιηθούν, αφού η πραγματοποίηση της PCR απαιτεί υψηλή θερμοκρασία, που θα τις κατέστρεφε. Έτσι, η τεχνική κατέστη τελικά πραγματοποιήσιμη χάρη στην ανακάλυψη της ειδικής αυτής πολυμεράσης, την οποία οι επιστήμονες απομόνωσαν από το βακτήριο Thermus aquaticus. Το βακτήριο αυτό είναι ιδιαίτερο, καθώς είναι ακραιόφιλο, και συγκεκριμένα θερμόφιλο, δηλαδή καταφέρνει να επιβιώσει σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, όπως αυτές που επικρατούν στις θερμοπηγές όπου και ανακαλύφθηκε.
Υπάρχουν όμως και πολύ πιο γνωστά μέλη της οικογένειας των μικροοργανισμών, καίριων για τη διατήρηση της υγείας του ανθρώπου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα τέτοιου οργανισμού είναι ο μύκητας Penicillium notatum, από τον οποίο απομονώθηκε για πρώτη φορά η πενικιλίνη, που σκοτώνει μία πληθώρα βακτηρίων, όπως βακτήρια του γένους Staphylococcus, με τα οποία εργαζόταν ο Alexander Fleming, όταν τυχαία η καλλιέργειά του μολύνθηκε από τον θαυματουργό μύκητα. Ο Fleming μέσα από έρευνες συνειδητοποίησε πως η πενικιλίνη ήταν ικανή να θανατώσει βακτήρια παθογόνα, με αποτέλεσμα να ξεκινήσει η μαζική παραγωγή αντιβιοτικών με πενικιλίνη, για την οποία όμως απαιτήθηκε η αναζήτηση άλλων μυκήτων του γένους Penicillium, όπως το Penicillium chrysogenum, που ανταποκρίνονταν καλύτερα στις συνθήκες των διαθέσιμων δεξαμενών ζύμωσης.
Τέλος, στους μικροοργανισμούς που άλλαξαν για πάντα την πορεία της Ιατρικής συγκαταλέγεται το βακτήριο Escherichia coli, το οποίο αποτελεί μέρος της φυσικής χλωρίδας του ανθρώπινου εντέρου, αν και δυνητικά παθογόνος μικροοργανισμός. Αυτό σημαίνει πώς ενώ υπό φυσιολογικές συνθήκες είναι αβλαβές για τον άνθρωπο, και μάλιστα τον βοηθά, παράγοντας τη βιταμίνη Κ12, εάν βρεθεί σε περιβάλλον εκτός του οργάνου στο οποίο διαβιεί, μπορεί να προκαλέσει βλάβες. Είναι όμως ταυτοχρόνως και ένα από τα σημαντικότερα βακτήρια για τους ερευνητές των βιοϊατρικών επιστημών, αφού από αυτό απομονώθηκε το ένζυμο ECORI, που ανήκει στις περιοριστικές ενδονουκλεάσες, οι οποίες αναγνωρίζουν ειδικές αλληλουχίες DNA, όπου και το κόβουν.
Φυσιολογικός τους ρόλος είναι η προστασία των βακτηρίων από «εισβολείς», όμως βρίσκουν χρήση και στην τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA, επιτρέποντας στους επιστήμονες να επέμβουν στο γενετικό υλικού του ανθρώπου, με στόχο την καταπολέμηση ασθενειών που οφείλονται σε ελαττωματικά γονίδια. Στην ύπαρξη της Escherichia coli οφείλουμε όμως και την τεχνολογία CRISPR-Cas9, που δρα επίσης ως «μοριακό ψαλίδι» με πληθώρα ρόλων στον ανασυνδυασμό του DNA.
Μέσα από τα παραπάνω, γίνεται λοιπόν εμφανές ότι οι μικροοργανισμοί, αν και τόσο μικροί σε μέγεθος, δε θα πρέπει ποτέ να υποτιμώνται, καθώς ασκούν τεράστια επιρροή στη ζωή των υπόλοιπων οργανισμών, όπως ο άνθρωπος, άλλοτε αρνητική κι άλλοτε θετική, όντας απαραίτητα εργαλεία για την εξέλιξη της ίδιας της επιστήμης.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- History of CRISPR-Cas from Encounter with a Mysterious Repeated Sequence to Genome Editing Technology, journals.asm.org. Διαθέσιμο εδώ
- Τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA, ebooks.edu.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Taq polymerase, chemistryworld.com. Διαθέσιμο εδώ
- Polymerase Chain Reaction (PCR) Fact Sheet, genome.gov. Διαθέσιμο εδώ
- Penicillium notatum, brittanica.com. Διαθέσιμο εδώ
- 8 Microorganisms that Changed the World, blog. Microbiologics.com. Διαθέσιμο εδώ
