Kariera pod mikroskopem

Od niemal 20 lat rozpalały wyobraźnię mikrobiologów. Początkowo wątpiono w ich istnienie, potem przyjęto je z entuzjazmem. W końcu nanobakterie okazały się być czymś zgoła innym, niż się spodziewano.

23.03.2010

Czyta się kilka minut

Kolonia nanobakterii w 35 tysięcznym powiększeniu / courtesy www.microscopy-uk.org.uk /
Kolonia nanobakterii w 35 tysięcznym powiększeniu / courtesy www.microscopy-uk.org.uk /

Pod koniec lat 80. dwoje badaczy z fińskiego Kuopio, E. Olavi Kajander i Neva Çiftçioglu, zauważyło, że coś złego dzieje się z ich hodowlami komórek w laboratorium. Wyglądały nietypowo, nie chciały rosnąć, umierały - pozornie bez powodu. Przyczyną okazały się skażające hodowle tajemnicze mikroskopijne struktury, przypominające wyglądem bakterie. Nie zgadzał się tylko rozmiar - najmniejsza znana bakteria ma średnicę około 300 nanometrów (dla porównania, kropka na końcu zdania ma ok. 500 000 nm), zaś niektóre z obserwowanych struktur liczyły zaledwie 50 nm! Nazwano je "nanobakteriami".

Sekret szkliwa

Kolejne lata odkrywcy spędzili opracowując testy, które pozwoliłyby na ich identyfikację, ustalając skąd biorą się te drobnoustroje, a przede wszystkim - czym właściwie są? Wykazali, że zawierają białka i DNA - podstawowe budulce życia. W dodatku rosną i dzielą się, podobnie jak ich więksi pobratymcy. Co zaskakujące, w trakcie wzrostu ich powierzchnia pokrywa się warstwą apatytu - związku wapnia i fosforu, zamykając nanobakterie w czymś na kształt kamiennej otoczki.

Równocześnie geolog Robert Folk oglądając pod mikroskopem elektronowym próbki skał, spostrzegł w nich mikroskopijne sfery, wyglądające niczym skamieniałe bakterie, lecz dużo od bakterii mniejsze. Także i on uznał, że muszą to być pozostałości nowej formy mikroskopijnego życia. Co więcej: podobne twory odnalazł także w całkiem współczesnych próbkach gleby i osadów. Wniosek zdawał się oczywisty: od zarania życia Ziemię zamieszkują nieznane do tej pory drobne istoty. Nanobakterie.

Gdy Folk ogłosił swoje spostrzeżenia na początku lat 90., większość geologów je zignorowała. Wyniki fińskich badaczy - początkowo prezentowane jedynie na niewielkich konferencjach, później publikowane w mało poczytnych periodykach naukowych - nie zwróciły niczyjej uwagi.

Przełom przyszedł, gdy w 1996 r. NASA ogłosiło odnalezienie śladów życia w marsjańskim meteorycie ALH84001. Jednym z nich były skamieniałe "nanobakteriopodobne" struktury. Dyskusja nabrała jeszcze większej siły, gdy Kajander i Çiftçioglu opublikowali w 1998 r. tekst na łamach prestiżowych "Proceedings of the National Academy of Science of the USA". Nie tylko opisywali tam nanobakterie, ale też dowodzili, że wywołana przez nie mineralizacja może odpowiadać za powstawanie kamieni nerkowych.

Istotnie, mechanizmy odpowiadające za mineralizację (wapnienie) w żywych organizmach pozostają w dużej mierze nieznane. Gdyby nie odkładający się apatyt, nie mielibyśmy kości ani szkliwa na zębach. Nadmierne wapnienie wiąże się też jednak z wieloma chorobami. Odkrycie nanobakterii - czynnika wyjaśniającego, jak dochodzi do chorobliwego odkładania apatytu w nieprawidłowych miejscach - wzbudziło entuzjazm. Mówiono, że może doprowadzić do opracowania skutecznych terapii, a nawet sugerować, jak powstają kości i szkliwo. Nanobakterie zaspokajały podświadome marzenie o jednym, prostym wyjaśnieniu wielu złożonych procesów.

Hipoteza nanobakterii zyskała wielu zwolenników, których fanatyzm - jak określił to jeden z ówczesnych komentatorów - graniczył z religijną czcią.

Są wszędzie, pochodzą z kosmosu

Pojawili się też sceptycy. Niewielki rozmiar nanobakterii wykluczał, by mogła się w nich zmieścić maszyneria niezbędna do utrzymania komórki przy życiu. Jak zatem mogą one być żywe? - pytano, krytykując także fińskich naukowców. Twierdzono, że ich badania są niekompletne, eksperymenty nieprawidłowo zaplanowane, zaś interpretacje danych pełne bardziej myślenia życzeniowego i chwytliwych haseł niż naukowej rzetelności.

Kontrowersje doprowadziły do wewnętrznego dochodzenia na Uniwersytecie w Kuopio. Nie wykazano jednak oszustwa. Co więcej: różne niezależne zespoły zaczęły donosić, że odnalazły nanobakterie w próbkach pochodzących od chorych już nie tylko z kamicą nerkową, ale i z kamicą żółciową, próchnicą, paradontozą, nowotworami, cukrzycą, chorobami autoimmunologicznymi, chorobami krążenia, AIDS... słowem: z każdą chorobą, w której pojawia się patologiczna mineralizacja. W badaniach uczestniczyło NASA, a także naukowcy z prestiżowej Mayo Clinic. Gdziekolwiek nie szukano tych mikroorganizmów, tam je znajdowano - również u ludzi zdrowych, w glebie, wodzie, atmosferze - a także, co wzbudziło niepokój, w szczepionkach i lekach przygotowywanych z krwi.

Wyglądało na to, że zewsząd otoczeni jesteśmy niewidocznymi stworzeniami, wywołującymi dziesiątki groźnych dolegliwości. Pojawiły się nawet spekulacje o ich pozaziemskim pochodzeniu i pierwsze leki "usuwające" je z organizmu. Wiadomości o nanobakteriach włączano do uniwersyteckich programów nauczania i propagowano w popularnych publikacjach, zaś Kajander i Çiftçioglu zaczęli być nazywani kandydatami do Nagrody Nobla.

Sami odkrywcy nanobakterii po części utrzymywali dystans wobec tej powodzi odkryć i kwestię "czy nanobakterie są żywe" uznawali za drugorzędną w stosunku do pytania, jaki mają wpływ na człowieka. Równocześnie jednak założyli prywatną firmę, produkującą testy do identyfikacji nanobakterii oraz potencjalne "leki" mające usuwać wywołane nimi infekcje. Rozpoczęli lobbing na rzecz wprowadzenia obowiązkowych powszechnych testów na ich obecność i wdrożenia proponowanych przez siebie zabezpieczeń, gwarantujących, że szczepionki, leki krwiopochodne i przeszczepiane organy nie będą skażone nanobakteriami.

Rozwiązanie zagadki

Przeciwnicy hipotezy Kajandera i Çiftçioglu podkreślali brak dowodów na to, że nanobakterie są żywe, dodając, że zanim zacznie się wyciągać jakiekolwiek wnioski o ich wpływie na ludzkie zdrowie, należy najpierw wyizolować je i ustalić, czym właściwie są. Zadania tego podjął się John O. Cisar, który w 2000 r. opublikował swoje zaskakujące obserwacje. W istocie, udało mu się odnaleźć w ludzkim organizmie nanobakterie uderzająco podobne do opisanych wcześniej - jednak nie były to organizmy żywe. Jedyne białka, jakie były w nich zawarte, to ludzkie białka "przyklejone" do powierzchni formującego się apatytu. Także rzekome sekwencje DNA nanobakterii okazały się jedynie zanieczyszczeniem od innych bakterii obecnych w laboratorium.

Nadal jednak brakowało wyjaśnienia, czym owe nanobakterie są. I czemu, zamiast przybierać dobrze znaną formę "kryształów", apatyt w pewnych warunkach do złudzenia przypomina kształtem bakterie.

Aż przyszło rozwiązanie zagadki. Dokonali go w 2009 r. John D. Young, Jan Martel i Cheng-Yeu Wu. Nanobakterie (a raczej "zwapniające nanocząsteczki", jak się je obecnie nazywa) okazały się efektem ubocznym naturalnych mechanizmów kontrolujących zwapnianie w żywych organizmach. W ludzkim ciele obecne są olbrzymie ilości rozpuszczonego wapnia, który mógłby zacząć spontanicznie krystalizować, prowadząc do chorobliwej mineralizacji. By temu zapobiec, liczne białka krwi wiążą na swojej powierzchni wapń i małe kryształki apatytu, blokując w ten sposób krystalizację i ułatwiając ich usuwanie lub składowanie we właściwych miejscach. Jednak w pewnych warunkach system ten przestaje być wystarczająco wydajny i dookoła białek wiążących wapń rozpoczyna się mimo wszystko odkładanie apatytu. Ponieważ obecność białka zaburza strukturę powstającego minerału, nie przybiera on typowej krystalicznej postaci, lecz pozostaje w formie bezpostaciowych, kulistych tworów. Czyli właśnie rzekomych nanobakterii.

Nowa hipoteza dobrze tłumaczy, czemu nanobakterie tak powszechnie wykrywano w ciele człowieka. Rzekomo wykrywane białka nanobakterii były w istocie naturalnymi białkami ludzkiej krwi, zaś obserwowany wzrost w pobranych próbkach - jedynie skutkiem braku w laboratoryjnych probówkach naturalnych mechanizmów hamujących wapnienie.

Odkrycie niesie jednak dużo więcej niż jedynie wyjaśnienie fenomenu nanobakterii. Jest poważnym krokiem naprzód w zrozumieniu, jak w żywych organizmach zachodzi mineralizacja. Możliwe, że faktycznie "zwapniające nanocząsteczki" pojawiają się w niektórych procesach chorobowych lub biorą udział w powstawaniu kości. Lepsze zrozumienie tych mechanizmów pozwoli być może zapobiegać nieprawidłowej mineralizacji lub wspomagać ją tam, gdzie jest potrzebna (już pojawiają się pierwsze pomysły, by w ten sposób łatać uszkodzone zęby!). Niektórzy sugerują też, że pojawienie się podobnych procesów bio-mineralizacji mogło odegrać rolę w powstawaniu życia na Ziemi.

Wygląda więc na to, że choć nieżywe i pod inną nazwą, nanobakterie spełnią wiele z pokładanych w nich nadziei.

***

Sprawa nanobakterii jest niewątpliwie historią pomyłek i zbiegów okoliczności. To także historia wybitnych uczonych - zarówno tych, którzy po raz pierwszy ujrzeli dziwne struktury w swoich hodowlach (jakkolwiek by ich oceniać, to jednak jako jedyni spostrzegli coś, co inni od dawna mieli przed oczami), jak i tych, co wyjaśnili naturę tych tajemniczych tworów. Przede wszystkim jest to jednak historia o samej nauce - jak od przypadkowych obserwacji, poprzez błędy i mylne interpretacje dochodzić potrafi do cennych wniosków i użytecznych odkryć. I to w diametralnie innych dziedzinach, niż by się początkowo wydawało.

JAKUB KWIECIŃSKI jest doktorantem Zakładu Reumatologii i Badań nad Zapaleniem na Uniwersytecie w Göteborgu.

Dziękujemy, że nas czytasz!

Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →

Dostęp 10/10

  • 10 dni dostępu - poznaj nas
  • Natychmiastowy dostęp
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Autorskie newslettery premium
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
10,00 zł

Dostęp kwartalny

Kwartalny dostęp do TygodnikPowszechny.pl
  • Natychmiastowy dostęp
  • 92 dni dostępu = aż 13 numerów Tygodnika
  • Ogromne archiwum
  • Zapamiętaj i czytaj później
  • Autorskie newslettery premium
  • Także w formatach PDF, EPUB i MOBI
89,90 zł
© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]

Artykuł pochodzi z numeru TP 13/2010