Safari u vašim ustima, mikrobiološka džungla Understand article
Prevela Katarina Katanić, Biološki fakultet, Univerziteta u Beogradu. Naučni projekat građanina koji je proputovao preko 7000 km da bi istražio populaciju mikroba u ustima studenata.
Slika dobijena ljubaznošću
Luis Bejarano
Povlačeći usnu, otvaraš oči, smešeći se predivnim očima ispred sebe. Međutim taj poljubac vas nije ostavio samo sa lepim osećajem, podeljenim trenutkom, već je i razmenio mikroorganizme iz vaših usta. Možda zvuči odvratno, ali svaki poljubac – zajedno sa svakom cigaretom, obrokom ili predmetom koji stavite u svoja usta – može suptilno da menja populaciju prisutnih mikroorganizama, i na kraju, vaše zdravlje.
Za dva i po meseca tokom 2015. istraživač Luis Bejarano je proputovao više od 7000 kilometara duž Španije, skupljajući primerke pljuvačke od 15-ogodišnjaka u 40 škola za potrebe svog istraživanja zvanog Saca de lengua (Isplazi sew1). Samo sa kombijem opremljenog centrifugom i frižiderom, Bejarano je prikupio preko 1600 uzoraka. ,,Ovo je najduže putovanje na kom sam ikada bio,” smeši se Luis.
,,Naš cilj je da razumemo vezu između specifičnog ponašanja ili sredine i određenih mikroorganizama,” objašnjava Toni Gabaldon, vođa istraživačke grupe u kojoj Luis radi, u Centru za Genomsku Regulaciju (eng. The Center for Genomic Regulation) u Barseloni, Španija. Na kraju, njegov tim stvara katalog studenatskih navika i mikroorganizama nađenih u njihovim ustima, uključujući i bakterije i gljivice.
Projekat ne samo što uključuje učenike u pravo istraživanje, već pruža i veoma veliki set uzoraka za istraživače. ,,Zahvaljujući saradnji učenika, sprovodimo do sada jednu od najvećih poznatih studija na temu mikroba u ustima,” dodaje Luis.
Džungla mikroba
Jednoćelijski organizmi, uključujući bakterije, su prvi put otkriveni u 17. veku od strane Holandskog trgovca i naučnika Antonia Van Levenhuka (eng. Antonie Van Leeuwenhoek), kada je pogledao svoju pljuvačku pod mikroskopom. Danas znamo da se u našim ustima nalazi prava džungla: naselje koegzistirajućih vrsta koje naučnici nazivaju oralni mikrobiom. Svaki mililitar pljuvačke sadrži oko 140 miliona mikroba, a više od 700 različitih vrsta postoji samo u vašim ustima.
U stvari, mikrobi su naš sastavni deo, kako iznutra tako i spolja, i mi smo svi dom ogromnom broju njih. Sa ukupnom težinom od 1,5 kilograma, mikrobi u ustima, crevima i koži čine 90% svih ćelija u našem telu (He et al, 2015). Na neki način više smo mikrobiomi nego ljudi.
Ravnoteža između različitih mikroba je stalnom fluksu, a borbe između istih su uobičajene: antibiotici koji sada spašavaju živote širom sveta su bazirani na oružju pomoću kojeg se mikrobi koriste u međusobnom nadmetanju za teritoriju i hranu.
Naučnici su otkrili da mikrobiomi u ustima ne samo da sadrže mikroorganizme koji izazivaju karijes, već su sigurno povezani sa raznim bolestima uključujući i rak pankreasa, aterosklerozu (vrsta srčane bolesti), dijabetes i gojaznost (videti dodatak i He et al, 2015). Da li su mikroorganizmi iz usta uzrok ili posledica ovih bolesti? I kako mikroorganizmi utiču na udaljene organe? Naučnici još uvek ne znaju odgovore na ova pitanja, ali ukoliko se oralni mikrobiomi menjaju tokom ranih faza bolesti, detektovanje ovih promena testiranjem pljuvačke može pomoći doktorima prilikom dijagnostifikovanja ovih stanja putem jednostavnih metoda uzorkovanja: ispiranja usta. Ova pitanja su Luisa naterala na put, na obilaženje srednjih skola i moljenje učenika za pomoć – i pljuvanje.
,,Isplazi se”
Luis je provodio tri do četiri sata u svakoj školi, objašnjavajući istraživački projekat i pričajući o životu naučnika. ,,Pokušao sam da dočaram učenicima koliko nauka može da bude zabavna,” objašnjava, dodajući, ,,Lično mnogo uživam u radu u laboratoriji.” Nakon uvoda, učenici volonteri su popunjavali anonimnu anketu o životnim navikama. Mnoga pitanja su sastavili učenici koji su, nekoliko meseci ranije, pomagali pri definisanju promenljivih koje se tiču načina života a koje su trebale da budu uzorkovane i analizirane. Putem ovog kolektivnog načina rešavanja problema, naučnici su prikupili dosta podataka o zanimljivim navikama poput grickanja noktiju, grickanja olovke ili ljubljenja u usta, a da ništa od toga nisu prvobitno planirali da uključe. Učenici su potom kratko ispirali usta slanim puferskim rastvorom (pH- kontrolisan rastvor) i ispljuvali u epruvetu dajući svoj uzorak.
Slika dobijena ljubaznošću Luis Bejarano
Vrativši se u laboratoriju, istraživači moraju da budu kreativni da bi identifikovali sve vrste mikroorganizama iz uzoraka. ,,Klasično, proučavanje mikroorganizama se vrši njihovom kultivacijom na laboratorijskom posuđu”, kaže Toni, ,,ali to nije izvodljivo sa oko 50% mikroorganizama koji žive u ustima: oni jednostavno ne rastu. ”Umesto toga, tim se okrenuo ka genomskim analizama radi identifikacije svih vrsta pomoću njihove DNK. Tim će tražiti određenu, karakterističnu DNK sekvencu i upoređivaće je među sa ovim organizmima kako bi utvrdili koje vrste postoje u ustima.
Luisovo prikupljanje uzoraka se završilo u aprilu 2015. i od tada je u laboratoriji zauzet obradom uzoraka zarad dobijanja i čitanja genomskih informacija. Učenici i šira populacija pomažu oko analiza i prezentovanja podataka, od vršenja statističkih analiza odgovora u anketama i predlaganja novih načina za predstavljanje prikupljenih podataka, pa do izvođenja bioinformatičkih analiza sličnih onima opisanim u Tenorio (2014). Učesnici koji daju svoje mišljenje mogu se pojaviti kao autori na završenim radovima, ali mogu i osvojiti put u Barselonu 2016. da bi posetili laboratoriju.
,,Smatram da su učenici, koji su učestvovali u projektu uživali: to je bila potpuno nova i drugačija aktivnost,” zaključuje Luis. Ako ništa više, učenici imaju jasniju predstavu o tome šta znači poljubiti nekoga, mikrobiološki govoreći.
Oralni mikroorganizmi: dobro, loše i ružno
Dok istraživači spajaju složene mikrobiome iz prikupljenih uzoraka u Španiji ove godine, već znamo da je višak ili manjak određenih mikroorganizama u ustima povezan sa različitim fenomenima.
- Na zubima: Streptococcus mutans i nekoliko drugih bakterija izazivaju karijes, ali neke druge vrste Streptococcus spp. sprečavaju kolonizaciju mikroorganizama koji izazivaju paradontopatiju (bolesti desni). Pušenje je poznato kao važan faktor rizika za paradontopatiju, verovatno zato što umanjuje ovu važnu funkciju Streptococcus spp. (He et al, 2015).
- Na jeziku: neprijatan zadah (halitoza) je posledica isparljivih jedinjenja sumpora i neprijatnog mirisa masnih kiselina proizvedenih tokom raspadanja aminokiselina i proteina od strane nekoliko mikroorganizama (Solobacteriummoorei, Atopobiumparvulum i Eubacterium sulci). Ljudi koji imaju halitozu takođe imaju i manjak mikroorganizama koji su normalno prisutni na jeziku, uključujući i Streptococcus salivarius i Rothiamucila ginosa (He et al, 2015).
- U pljuvačci: prisustvo Neisseria elongata i Streptococcus mitis može ukazati na prisustvo raka pankreasa sa 80-90% tačnosti (Michaud & Izard, 2014), i Selenomonas noxia je povezana sa gojaznošću (Yoshizawa et al, 2013).
References
- Chambers PJ, Pretorius IS (2010) Fermenting knowledge: the history of winemaking, science and yeast research. EMBO reports 11: 914–920. doi: 10.1038/embor.2010.179
- He J et al (2015) The oral microbiome diversity and its relation to human diseases. Folia Microbiologica 60: 69–80. doi: 10.1007/s12223-014-0342-2
- Michaud DS, Izard J (2014) Microbiota, oral microbiome, and pancreatic cancer. Cancer Journal 20(3): 203–206. doi: 10.1097/PPO.0000000000000046
- Tenorio G (2014) Using biological databases to teach evolution and biochemistry. Science in School 31: 30–34.
- Yoshizawa JM et al (2013) Salivary Biomarkers: Toward future clinical and diagnostic utilities. Clinical Microbiology Reviews 26(4): 781–791. doi: 10.1128/CMR.00021-13
Web References
-
w1 – na websajtu programa možete naći najnovije informacije o napretku projekta ,,Isplazi se“ (na Španskom jeziku).
Review
Ovaj članak je odlična polazna tačka za predstavljanje biologije kao nauke i veze između svih glavnih prirodnih nauka, uključujući i matematiku. Suština je da je biologija centar mreže u kojoj mogu biti povezane sve ostale nauke, ukoliko je to neophodno. Ovakva mreža je neophodna da bi se objasnio širok spektar prirodnih pojava, i članak dokazuje da čovek mora da koristi više pristupa iz različitih nauka da bi došao do zaključka.
Profesori srednjih škola mogu da koriste članak kao uvod u prvu godinu biologije pa nadalje, takođe je pogodan za studentsku nastavu. Profesor, takođe, može da navede učenike da čitaju naučni rad kao deo vežbe razumevanja, omogućavajući učenicima da razumeju podatke i da formulišu pitanja kako bi istražili naučnu tematiku, razmenjujući pitanja i odgovore između sebe. Teme za diskusiju mogu biti osmišljene od strane učenika, i professor ne bi trebalo previše da se meša – osim radi pravilnog iznošenja činjenica.
Friedlinde Krotscheck, Austrija