Znaczenie prokariotów dla środowiska, człowieka i jego gospodarki.
Bakterie i Sinice zgrupowane są w odrębnym królestwie Prokaryotae, gdyż ich bezjądrowa budowa komórkowa uważana jest za podstawową różnicę dzielącą je od innych żywych organizmów. Komórki bakteryjne są bardzo małe. Objętość jednej takiej komórki wynosi około tysięcznej części objętości małej komórki eukariotycznej, a jej długość jest w przybliżeniu dziesięciokrotnie mniejsza. Większość prokariontów to organizmy jednokomórkowe, lecz niektóre tworzą kolonie lub filamenty zawierające wyspecjalizowane komórki. Opanowały niemalże wszystkie środowiska naszej planety. Występują praktycznie wszędzie - w ziemi (500 mln. komórek w 1 g), w wodzie (100 tys. w 1 cm3), w powietrzu, śniegu, gorących źródłach itd. Poza formami wolno żyjącymi istnieją także bakterie pasożytnicze i symbiotyczne, które nie przetrwałyby bez roślin lub zwierząt.
Komórka bakteryjna zawiera około 5000 różnych związków chemicznych. Jakie znaczenie ma każdy z nich, jakie są miedzy nimi interakcje i w jaki sposób bakteria syntetyzuje je z pobieranych substancji odżywczych - to złożone problemy biochemiczne zajmujące badaczy od wielu lat. Duża część wiedzy uzyskanej z badań nad tymi mechanizmami u komórek bakteryjnych została z powodzeniem wykorzystana w odniesieniu do komórek ludzkich oraz innych organizmów, gdyż podstawowe procesy biochemiczne są zadziwiająco jednorodne.
Niektóre bakterie są autofagami, ponieważ potrafią same wytwarzać cząsteczki organiczne. Autotroficzne bakterie przeprowadzają albo fotosyntezę albo chemosyntezę. Bakterie fotosyntetyzujące uzyskują energię ze światła, podczas gdy bakterie chemosyntetyzujące wytwarzają ją w wyniku utleniania związków nieorganicznych.
Bakterie będące chemosyntetyzującymi autotrofami, wytwarzają związki organiczne z prostych składników nieorganicznych wykorzystując do tego energię uzyskaną z utleniania związków nieorganicznych. Energia wykorzystana do syntezy złożonych związków organicznych pochodzi z utleniania amoniaku, związków siarki, związków żelaza bądź cząsteczkowego wodoru.
Istniej pięć grup bakterii fotosynetyzujących: sinice (Cyanobacteriae), zielone bakterie siarkowe, purpurowe bakterie siarkowe, zielone bakterie bezsiarkowe, purpurowe bakterie bezsiarkowe. Sinice przeprowadzają fotosyntezę podobnie jak glony i rośliny. Fotosynteza u innych bakterii różni się w dwóch ważnych aspektach. Po pierwsze, przeprowadzają fotosyntezę w świetle czerwonym, które ludzkim oczom wydaje się bardzo przyćmione lub prawie czarne. Po drugie, fotosynteza prowadzona przez bakterie inne niż sinice nie prowadzi do uwolnienia tlenu. Bakterie siarkowe wykorzystują jako donor wodoru takie związki siarki, jak siarkowodór (H2S). Fotosyntetyzujące bakterie siarkowe wytwarzają wolną siarkę jako produkt uboczny, podobnie jak sinice i rośliny wytwarzają tlen.
Bakterie są przeważnie heterotrofami, które uzyskują związki organiczne z innych organizmów. Większość bakterii heterotroficznych to z kolei wolno żyjące saproby, organizmy wykorzystujące do odżywiania martwą materię organiczną. Odżywiają się on warstwą materii organicznej i budują z niej substancje organiczne własnych żywych ciał, ale przy tym procesie część podłoża rozkładają do związków nieorganicznych w ten sposób zaopatrując w pokarm producentów. Ich główną rolą w ekosystemach jest niszczenie substancji organicznej, czyli destrukcja- stąd nazwa destruenci. Z kolei tymi bakteriami żywią się ameby, orzęski, wiciowce, nicienie bakteriożerne. Niektóre bakterie m.in. bakterie śluzowe rozkładają nawet celulozę, peptydoglikan.
W dzisiejszych czasach coraz częściej wykorzystuje się je do biologicznego oczyszczania ścieków bytowych. Jest to naturalny proces biologiczny, który mógłby zachodzić samoczynnie w jeziorach, a jeszcze łatwiej w rzekach, gdyby nas było mniej. Ponieważ jednak jest nas dużo i tworzymy duże skupiska, trzeba budować oczyszczalnie ścieków, gdzie naturalne procesy oczyszczania zostaną na tyle wzmożone, żeby podołały ilościom wytwarzanych zanieczyszczeń. Dotyczy to także ścieków przemysłowych, jeżeli zawierają one głównie materię organiczną. Oczyszczanie biologiczne polega na stworzeniu jak najlepszych warunków dla bogatego zespołu bakterii, pierwotniaków i grzybów, które mają się rozmnażać i rozwijać, a przy tym rozkładać materię organiczną, zawartą w ściekach aż do substancji nieograniczonych: dwutlenku węgla, wody, azotanów i fosforanów. Do tego celu wykorzystuje się zarówno bakterie tlenowe jak i t beztlenowe. Gdy zatrzymamy dostęp tlenu do ścieków bakterie nitryfikacyjne mogą przynajmniej część azotu usunąć ze ścieków całkowicie, redukując azotany do wolnego azotu cząsteczkowego, który wraca do atmosfery. Aby organizmy, o które nam chodzi rozwijały się dobrze muszą mieć twarde podłoże, na którym tworzą warstewkę grubości paru milimetrów, którą w żargonie fachowym nazywa się błoną biologiczną. Błona biologiczna to w istocie bardzo złożony zespół organizmów. Potrafi ona prowadzić równocześnie procesy rozkładu tlenowego i beztlenowego. Procesy tlenowe zachodzą na wolnej powierzchni błony, beztlenowe zaś w jej głębi, przy samym podłożu. Zespół mikroorganizmów do oczyszczania ścieków można też wyhodować bez podłoża. Jeżeli ścieki są starannie i nieustannie mieszane, powstają w nich jak gdyby luźne kłaczki błony biologicznej, noszące nazwę osadu czynnego. Część materii organicznej, zawartej w ściekach, zostaje rozłożona do związków nieorganicznych. Część — wbudowana w ciała bakterii i innych organizmów zespołu. Część, wraz ze szczątkami mikroorganizmów błony biologicznej, staje się organicznym osadem. Ponieważ zawiera on ciągle jeszcze chorobotwórcze bakterie poddaje się go kolejnej fermentacji bakteryjnej, przy której temperatura podnosi się ponad 50C i zabija wszystkie organizmy niepożądane. Po tym procesie osad jest bardziej oporny na dalszy rozkład. Pod tym względem przypomina on nieco próchnicę i może być wykorzystany jako doskonały nawóz organiczny, pod warunkiem jednak, że nie został zanieczyszczony — na przykład — metalami ciężkimi.
Inne bakterie heterotroficzne żyją w symbiozie z różnymi organizmami tak jak to robią bakterie azotowe tlenowe (Azotobacter) i beztlenowe (Clostridium). Azotobacter muszą się izolować od tlenu, aby mógł działać wytwarzany przez nie enzym nitrogenaza. Czynią to w najrozmaitszy sposób, na przykład poprzez wydzielanie nieprzepuszczalnego dla tlenu śluzu, ale najskuteczniejszy wydaje się ten sposób, jaki wykorzystują najważniejsze bakterie azotowe z rodzaju Rhizobium, zwane bakteriami brodawkowymi. Żyją one wewnątrz specjalnie dla nich wytworzonych brodawek na korzeniach niektórych gatunków roślin, na przykład roślin motylkowatych, takich jak groch, fasola czy łubin. Jest to jeden z najlepszych przykładów mutualizmu, wzajemnych stosunków pomiędzy dwoma gatunkami, z których każdy czerpie z tego jakieś korzyści. Symbiotyczne bakterie brodawkowe otrzymują od rośliny motylkowatej wyprodukowane przez nią węglowodany, roślina zaś dostaje azot w przyswajalnej formie, której akurat w glebie może brakować. Proces przebudowy jonów amonowych (NH4+) w jony azotanowe (NO3-), zwany nitryfikacją, zachodzi w środowisku glebowym. Przebiega on dwustopniowo i na każdym stopniu prowadzony jest przez bakterie. Pierwszym stopniem jest przebudowa jonów amonowych w jony azotynowe (NO2-) przez bakterie z rodzajów Nitrosomonas i Nitrococcus. Drugim stopniem jest dalsze utlenienie azotynów do azotanów przez bakterie z rodzaju Nitrobacter. W procesach nitryfikacji uwalnia się energia, która wykorzystywana jest przez bakterie nitryfikacyjne na własne potrzeby życiowe. W cyklu biogeochemicznym azotu zaangażowane są cztery różne ekologicznie grupy bakterii, z których pierwsza bierze udział w biologicznym wiązaniu wolnego azotu w amoniak, druga - w nitryfikacji, czyli utlenianiu jonów amonowych do jonów azotanowych, trzecia - w amonifikacji, czyli rozkładzie organicznych związków azotu, białek, mocznika lub kwasu moczowego do amoniaku, a czwarta - w denitryfikacji, czyli redukcji azotanów do azotu cząsteczkowego, a więc odwróceniu tych procesów, za które odpowiadają grupa pierwsza i druga. Bakterie denitryfikacyjne są organizmami anaerobowymi, żyjącymi w środowiskach beztlenowych. Znajduje się je w głębokich warstwach gleby na poziomie lustra wód gruntowych oraz w głębokich warstwach słabo mieszających się jezior.
Dzięki symbiozie z bakteriami rośliny motylkowe mogą rosnąć na ubogim podłożu, wzbogacać je, wspomagając powstawanie gleby. Te właściwości są wykorzystywane do obsadzania hałd. Na Śląsku istnieją gaje Grochodrzewu białego, które rosną na terenach niegdyś przypominających krajobraz księżycowy.
W środowisku wodnym biologiczne wiązanie azotu prowadzą głównie niektóre gatunki sinic. Większość wiążących wolny azot sinic nitkowatych ma specjalnie temu procesowi służące grubościenne komórki, zwane heterocystami, w których enzym nitrogenazę chronią struktury błoniaste nieprzepuszczalne dla tlenu. Niektóre gatunki paproci wodnych wyposażone są w przestwory międzykomórkowe, w których zamieszkują wiążące azot atmosferyczny sinice, podobnie, jak Rhizobium zamieszkuje brodawki roślin motylkowatych.
Są też sinice żyjące w układzie mutualistycznym z sagowcami i innymi roślinami lądowymi, są też i takie, które pełnią rolę fotosyntetyzującego partnera grzybów u pewnych gatunków porostów.
Symbionty mogą być komensalami, niepomagającymi ani nieszkodzącymi swoim gospodarzom. Taką sytuację możemy „zaobserwować” we własnych organizmach na przykładzie pałeczki okrężnicy (Escherichia coli), bakterii mlekowych (Lactobacillus), paciorkowca kałowego (Streptococcus faecalis), bakterii wytwarzających metan, niegroźnych beztlenowych pałeczkach Bacteroides. Ich harmonijna współpraca przynosi nam wiele korzyści. Wchodzą w skład normalnej mikroflory jelitowej. Jedno z najważniejszych zadań naszych dobrych bakterii, to ochrona przed inwazją tych złych – chorobotwórczych lub pasożytniczych. Z naukowych obserwacji wynika, że ludzie zachowują przez lata własne szczepy, które odstręczają bakterie innych osób. Jednak bakterie nie tylko wspomagają nasz system odpornościowy. Bakterie jelitowe, wytwarzają witaminę K i witaminy z grupy B, wspomagają wchłanianie elektrolitów – soli sodu, potasu i magnezu oraz poprawiają przyswajalność innych substancji mineralnych. Krótko mówiąc, regulują nasze procesy trawienne zapobiegając przykrym dolegliwościom, jak biegunki i zaparcia, tworzą odpowiedni mikroklimat jelit. Jednak niektóre szczepy, po wydostaniu się z przewodu pokarmowego mogą powodować biegunki, zakażenia dróg moczowych i zapalenie opon mózgowych.
Przed żyjącymi w naszych organizmach bakteriami stoją też inne zadania. Mikroflora jamy ustnej przede wszystkim ochrania tą największej „bramę” naszego organizmu przed atakami bakterii patogennych. Współpracuje ona z systemem odpornościowym pobudzając wytwarzanie przeciwciał.
Działanie dobroczynnych bakterii prześledzimy na przykładzie Lactobacillus. Bakterie kwasu mlekowego towarzyszą człowiekowi od zawsze. Ponieważ mają zdolność fermentacji różnych cukrów, między innymi laktozy, wykorzystuje się je w produkcji pewnych rodzajów żywności. Jednak znacznie cenniejszy niż zastosowanie w przemyśle spożywczym jest ich wkład w utrzymanie dobrej kondycji naszego organizmu. Jeszcze do niedawna medycyna i nauka nie doceniały tej walecznej armii, którą nie raz dziesiątkowaliśmy niewłaściwym odżywianiem czy antybiotykoterapią. Teraz jednak mikroorganizmy, takie jak bakterie kwasu mlekowego, wychodzą z cienia ukazując nam całą gamę swoich niewątpliwych zalet. Okazuje się, że przedstawiciele szczepów Lactobacillus są nam bardzo pomocni nie tylko w zachowaniu dobrego samopoczucia na codzień, ale również w ustrzeżeniu się przed wieloma groźnymi chorobami. Błędy dietetyczne, które praktykujemy nieraz przez całe lata, siedzący tryb życia oraz nieustanny pośpiech i stres niszczą mikroflorę jelitową, w której skład wchodzą również Lactobacillus. Miejsce ich przetrzebionej populacji chętnie zajmują chorobotwórcze bakterie gnilne, które upośledzają motorykę jelit, wywołują biegunki i zapalenia jelita grubego. Taki stan powoduje ogólne osłabienie odporności organizmu, co prowadzi m.in. do zaburzeń gospodarki cholesterolowej. Dostarczane w odpowiedniej dawce, na przykład w jogurtach, kefirach czy probiotykach, Lactobacillus normalizują skład zniszczonej mikroflory jelitowej. Ułatwiają trawienie, szczególnie węglowodanów oraz poprawiają perystaltykę jelit, dzięki czemu zapobiegają i skutecznie pomagają w leczeniu wszelkich dolegliwości układu pokarmowego, a zwłaszcza niestrawności, zaparć i biegunek.
Z kolei związki pomiędzy ssakami przeżuwającymi a bakteriami ich żołądków jest dość szczególna. Przeżuwacze żywią się swoimi symbiontami. Niemniej jednak kwalifikujemy to do symbiozy, ponieważ ani przeżuwacz nie może żyć bez swoich bakterii, jak i one ni mogą żyć poza organizmem gospodarza.
Niestety istnieją również bakterie pasożytnicze, które wywołują u ludzi wiele groźnych i przewlekłych chorób. Należą do nich: Helicobacter pylori, która jest jedną z głównych przyczyn przewlekłego zapalenia błony śluzowej żołądka, choroby wrzodowej żołądka i dwunastnicy, chłoniaka oraz raka żołądka, Laseczka jadu kiełbasianego - Clostridium botulinum, której toksyna poraża układ nerwowy. Pałeczka czerwonki - Shigella (różne gatunki) powodująca poważne zatrucia znane pod nazwą czerwonki bakteryjnej. Przecinkowiec cholery - Vibrio cholerae, wywołujący chorobę zakaźną o zasięgu ogólnoświatowym, obecnie notowaną głównie w krajach Trzeciego Świat. Salmonella, której różne odmiany powodują np. groźne choroby zwane durami (dur brzuszny, dur rzekomy). Clostridium tetani – powoduje tężec, jej silna toksyna działa na układ nerwowy. Clostridium difficile wywołująca zapalenia jelita grubego. Haemophilus influenzae- wywołuje zapalenia górnych dróg oddechowych i ucha, może również wywoływać zapalenie płuc. Mycobacterium leprae jest przyczyną trądu. Mycobacterium tuberculosis powoduje gruźlicę płuc i innych tkanek. Neisseria gonorrhoeae jest przyczyną rzeżączki. Rickettsia rickettsii może powodować gorączkę plamistą Gór Skalistych przekazywaną od psa lub gryzonia za pośrednictwem kleszczy. Gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus), który może jednocześnie zgodnie wchodzić w skład normalnej społeczności drobnoustrojów, jednak jest organizmem oportunistycznym i może powodować czyraki. Jej toksyna jest główną przyczyną zatruć pokarmowych. Niektóre szczepy podejrzewa się o udział w syndromie szoku toksycznego. Streptococcus pneumonice - powoduje zapalenie płuc i zapalenie opon mózgowych. Streptococcus pyogenes wywołuje paciorkowcowe zapalenie gardła, zapalenie ucha, szkarlatynę, a także gorączkę reumatyczną. Treponema pallidum jest sprawcą zakażenia chorobą weneryczną – kiłą.
Również sinice są źródłem groźnych dla człowieka toksyn. Obecnie rozpoznano i sklasyfikowano cztery grupy toksyn produkowanych przez sinice:
- hepatotoksyny – związki działające toksycznie na komórki wątroby. Najczęściej produkują je sinice z rodzaju Microcystis, Oscillatoria, Anabaena, Nostoc, Nodularia, Anabaenopsis, Hepalosiphon. Najczęściej występującymi hepatotoksynami są mikrocystyny i nodularyny. Skutkiem działania tych toksyn jest uszkodzenie cytoszkieletu komórek wątroby, a co za tym idzie krwotoki wewnętrzne i niewydolność tego narządu.
- neurotoksyny – wpływają na zaburzenia w funkcjonowaniu układu nerwowo – mięśniowego. Efektem ich działania jest nadstymulacja komórek mięśniowych i stały skurcz mięśni, śmierć wskutek uduszenia następuje w kilka minut po zatruciu. Substancje te produkują sinice z rodzaju Anabena, Oscillatoria, Aphanizomenon, Lyngbya, Cylindrospermopsis.
- cytotoksyny – substancje te produkowane przez sinice z rodzaju Cylindrospermopsis, Aphanizomenon i Umezakia po wniknięciu do organizmu powodują uszkodzenie wątroby, nerek, trzustki, śledziony, serca.
- dermatotoksyny - produkowane przez sinice z rodzaju Lyngbya, Schizothrix i Oscillatoria powodują intensywne podrażnienia skóry. Objawy takie jak: świąd skóry, pieczenie, obrzęk czy zaczerwienienie pojawiają się po kilku godzinach od kąpieli w wodzie zawierającej toksyny. Do tej grupy bioaktywnych substancji należą lipopolisacharydy (LPS) produkowane
przez wszystkie sinice.
Jedną z klas bakterii pasożytujących są Chlamydie, które mają kształt raczej kulisty. Chociaż chlamydie zawierają wiele enzymów i mogą przeprowadzać pewne procesy metaboliczne, całkowicie są uzależnione od ATP dostarczanego przez gospodarza. Innymi słowy, pasożytują na energii. Badania wskazują, że chlamydie zakażają prawie wszystkie gatunki ptaków i ssaków. Ocenia się, że zakażonych jest 10-20% populacji ludzkiej. Co ciekawe, wiele osób może być zakażonych przez lata bez widocznego uszczerbku. Jednakże chlamydie czasami wywołują ostre choroby zakaźne. Przykładowo, przez szczep Chlamydia trachomatis powodowana jest jaglica, główna przyczyna ślepoty na świecie, a najczęściej występującą chorobą przenoszoną drogą seksualną w Stanach Zjednoczonych jest moczowo-płciowa infekcja powodowana przez chlamydie.
Promieniowce przypominają grzyby tym, że ich komórki zostają połączone, tworząc rozgałęzione filamenty, a wiele gatunków wytwarza aktinospory przypominające spory pleśni Promieniowce są w dużym stopniu odpowiedzialne za rozkład materii organicznej w glebie. Większość przedstawicieli tej grupy to saproby, niektóre są beztlenowcami. Niektórzy przedstawiciele rodzaju Streptomyces produkują takie antybiotyki, jak streptomycyna, erytromycyna, chloramfernikol i tetracykliny. Właściwie większość znanych antybiotyków pochodzi od promieniowców.
Prokariotyczne pasożyty znacznie skuteczniej od drapieżników redukują liczebność populacji, gdyż maja ogromne tempo rozmnażani. One zawsze nadążają za rozwojem swoich żywicieli.
Bakterie występują nawet w tak skrajnych środowiskach jak odkryte na dnie oceanicznym tzw. oazy hydrotermalnej. Producentami tego ekosystemu, okazały się bakterie siarkowe, wykorzystujące wysokie stężenie siarkowodoru w wodzie, bijącej ze źródeł. Czerpią one energię do napędzania procesu chemosyntezy z utleniania siarkowodoru. Riftia i wielkie małże żyją w symbiozie z tymi bakteriami, które są dla nich jedynym źródłem pożywienia. Komórki ich ciał są wypełnione bakteriami, a system krwionośny pełni ważną funkcję — zaopatruje bakterie w siarkowodór! Są tam również inne bakterie siarkowe, unoszące się w wodzie lub tworzące naloty na skałach. Te służą za pokarm wieloszczetom i kiełżom.
Prokarionty są także dla ekosystemów ważne z powodu ich łatwego przystosowywania się do niekorzystnych warunków i rozpoczynania dzięki temu procesu sukcesji ekologicznej. Zjawiska sukcesji mogą dotyczyć nie tylko całych ekosystemów, ale też układów stosunkowo prostych. Podobieństwo do ekosystemów polega na tym, że tu także następują kolejno po sobie populacje lub zespoły, z których wcześniejszy niejako przygotowuje grunt późniejszemu, zarazem jednak czyniąc ten grunt mniej dogodny dla siebie samego.
Jednym z najprostszych takich układów jest mleko, które można nastawić na zsiadłe w miseczce w dość ciepłym miejscu. Na powierzchni zbiera się śmietana (tłuszcz) i odcina dostęp powietrza. W warunkach beztlenowych zaczyna się w mleku rozwijać populacja bakterii — paciorkowca mlekowego (Lactococcus lactis). Często występują u zwierząt i należą do normalnych mieszkańców jamy ustnej i pochwy u ludzi Bakterie te oddychają beztlenowo, czyli prowadzą fermentację mlekową, wytwarzając z cukru mlekowego — kwas mlekowy. Powoduje to obniżenie się pH mleka do wartości zbyt niskiej dla paciorkowca, ale za to w sam raz dla pałeczki mlekowej (Lactobacillus acidophilus), która wobec tego rozwija się pomyślnie i kontynuuje fermentację, zakwaszając mleko do pH, około 4,5, czego z kolei ona sama nie znosi. Przy tym pH białko uległo denaturacji — mleko się zsiadło. Jeżeli postawimy je w chłodzie, to panujące w nim niskie pH, brak tlenu i — oczywiście — niska temperatura uchronią je przez pewien czas przed zepsuciem, to znaczy przed wtargnięciem bakterii gnilnych. Gdybyśmy zostawili je w cieple, na powierzchni rozwiną się grzyby, które zaczną zużywać śmietanę i kwas mlekowy. Ta ich działalność zwiększa dostęp powietrza i podnosi pH do wartości otwierających wrota bakteriom gnilnym.
Innym przykładem wykorzystywania bakterii w gospodarstwach domowych jest kiszenie. Kapustę do kiszenia szatkuje się drobno, dodaje soli i bardzo mocno ugniata w beczce lub ostatecznie w wielkim garnku z kamionki. Tak samo przygotowuje się wartościową paszę dla bydła z drobno pociętej kukurydzy (całych roślin), lucerny lub liści buraczanych, ubitych starannie w wielkich betonowych zbiornikach zwanych silosami. W jednych i drugich brak dostępu powietrza i obecność soli hamuje rozwój bakterii gnilnych, ale zostawia otwarte pole do rozwoju bakterii fermentacji mlekowej. Podobnie jak w mleku, następstwo kolejnych gatunków prowadzi w końcu do otrzymania kiszonki, której pH zabezpiecza ją przed gniciem i pozwala przetrzymać nawet kilka lat
Zakwity nitkowatych glonów — paru rodzajów sinic — w naszych jeziorach są wręcz symbolem nadmiernego użyźnienia tych jezior. Bez wątpienia nadmierne użyźnienie też jest odpowiedzialne za to, że latem woda w jeziorze zmienia się w obrzydliwą zieloną zupę z kożuchem, ale nie jest to jeszcze całość sprawy. Zdaniem hydrobiologów winę ponosi także, a może nawet głównie, niedostatek szczupaka i sandacza. Nitkowate sinice to olbrzymy wśród fitoplanktonu, zbyt wielkie, aby mogły je pożerać przeciętne gatunki wioślarek (kuzynek dafni) czy innego zooplanktonu. Winę za zakwity ponoszą zbyt licznie rozmnożone płocie, leszcze, wzdręgi i inne ryby karpiowate. Zagęszczenie ich populacji jest zbyt wysokie, co powoduje zjedzenie większej części populacji dużych gatunków dafnii, które nie są już w stanie kontrolować populacji nitkowatej sinicy. Z powodu małej konkurencji mniejsze gatunki roślinożerców zjadają gatunki drobniejszego fitoplanktonu, co z kolei sprawia, że brak jest konkurencji dla sinic. Ich populacja rośnie w szybkim tempie, powodując masowe zakwity wód.
Zespół Dereka R. Lovleya z University of Massachusetts odkrył przewodzące struktury -"bakteryjne nanodruciki" - badając odkryty w roku 1987 mikroorganizm o nazwie Geobacter, który czerpie energię z utleniania substancji organicznych za pomocą tlenków metali. Odkrywając jednocześni kolejną biolodzy możliwości wykorzystania bakterii. Dotąd biolodzy nigdy nie zaobserwowali tak długich i cienkich struktur. Niewykluczone, że druciki znajdą zastosowanie w mikroelektronice -ich wytwarzanie jest dla ludzi bardzo trudne, a bakteriom wystarczy jako surowiec trochę ziemi i odpadów. Zmieniając DNA bakterii można wpływać na właściwości wytwarzanych drucików. Same Geobacter są intensywnie badane, ponieważ mogą pomóc w oczyszczaniu wód gruntowych, zanieczyszczonych substancjami radioaktywnymi czy produktami ropopochodnymi. Potrafią również wytwarzać energię elektryczną z odpadów biologicznych dzięki umiejętności przenoszenia elektronów poza komórkę, na przykład do elektrody. W naturze funkcję elektrod pełnią właśnie nanodruciki.
Bez względu na to czy są heterotrofami, czy autotrofami, większość komórek bakteryjnych jest tlenowcami. Niektóre bakterie są tlenowcami względnymi, co oznacza, że wykorzystują tlen w procesie oddychania wtedy, gdy jest on dostępny, lecz gdy trzeba, mogą prowadzić metabolizm beztlenowy. Inne bakterie są beztlenowcami bezwzględnymi i mogą przeprowadzać reakcje metaboliczne z wydzieleniem energii jedynie w warunkach braku tlenu. Niektóre beztlenowce bezwzględne giną nawet przy bardzo niskich stężeniach tlenu.
Zazwyczaj, gdy słyszymy o bakteriach nie wywołują one w nas pozytywnych odczuć. Pamiętamy tylko o tym, co złego potrafią wyrządzić. Faktem jest, że wielu ludzi umiera z powodu wytwarzanych przez nie toksyn. Pamiętać jednak należy również o ich pozytywnym wpływie na człowieka i środowisko. Gdyby zabrakło organizmów bezjądrowych najpierw nasz świat przykryłaby martwa materia organiczna, potem zabrakłoby materii nieorganicznej, producenci przestaliby przeprowadzać fotosyntezę z powodu braku substratów. Bez fotosyntezy nie byłoby życia. Warto, więc lepiej poznać bakterie i zrozumieć, czym są dla naszego środowiska.
Literatura:
Tomasz Umiński „Ekologia środowisko przyroda” WSiP Warszawa 1995
Solomon, Berg, Martin, Villee „Biologia” ( wyd. II, poprawione, według III wydania amerykańskiego) Mulico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2000
J. Stawarz, R. Stawarz, M. Marko-Worłowska, R. Kozik, W. Zamachowski, S. Krawczyk, F. Hubert, A. Kula „Biologia. Kształcenie ogólne w zakresie podstawowym i rozszerzonym.” Wyd. Nowa Era Warszawa 2004
serwis naukowy PAP (http://www.pap.com.pl)
http://www.nestle.pl
www.robale.pl
http://www.dobrebakterie.pl