Møt dine nye kolleger: Bakterier settes i arbeid

Bakteriebobler lapper sammen skadet betong

Veier, broer, tunneler og demninger er laget av betong som hele tiden er utsatt for vind og vær, som over tid bryter ned det ellers solide materialet.

Når det oppstår sprekker, kan vann og skadelige stoffer trenge langt inn i betongen og ødelegge hele konstruksjonen innefra, så det er viktig å reparere dem i tide. Derfor har forskere lært opp en gjeng mikroskopiske håndverkere, som alltid er på vakt, til å ta seg av vedlikeholdet.

I den såkalte biobetongen er bygningsmaterialet beriket med bakterier som ligger i dvale, og et naturlig nitrogenholdig stoff som kalles urea, som blant annet finnes i urin. Bakteriene blir vekket hvis det oppstår en sprekk eller hvis det siver inn vann som åpner kapslene mikrobene ligger i.

Bakteriene går straks i gang med å fylle sprekken lag for lag med kalk ved å bruke urea og kalsium, som finnes i betong, som både næringskilde og som byggeklosser.

Prosessens eneste restprodukt er ammoniakk, som i dette tilfellet er harmløst. Når sprekken er reparert, går bakteriene tilbake i dvale, setter sporer og
venter til neste gang de blir aktivert.

Oppgaven kan utføres av flere ulike bakteriearter som har et stoffskifte som kan leve av urea. De kan overleve i hundrevis av år i det ekstremt basiske miljøet i betongen.

Forsøk med bakterien Bacillus subtilis har dessuten vist at utfellningene ikke bare reparerer sprekkene, men faktisk øker betongens styrke.

Hudbakterie kan behandle diabetes

Bakterier langt nede i huden kan overta bukspyttkjertelens jobb og produsere livsviktig insulin til diabetespasienter.

Insulinpumper kan komme til å tilhøre fortiden for personer med diabetes 1, takket være nyoppdagede stafylokokkbakterier som kan leve lenger nede i
huden enn forskerne tidligere trodde. Det dype hudlaget inneholder blodkar. Derfor kan bakterien genspleises til å registrere når konsentrasjonen av glukose i blodet er for høy.

Som reaksjon produserer et gen i bakterien insulin, som går rett over i blodet og transporterer sukkeret ut til de musklene og organene der det er behov for det. Fordi bakteriene naturlig lever dypt i huden, vil de ikke gi pasienten infeksjoner. I motsetning til en insulinpumpe eller en transplantasjon gir bakteriene verken irritasjoner, arr eller immunreaksjoner.

Nye forsøk skal nå fastslå hvor mange bakterier som skal til for å produsere nok insulin.

Salmonella bomber kreftsvulster

Forskere rekrutterer genmanipulerte salmonellabakterier til kamikazeoppdrag mot kreftsvulster.

En ny kreftbehandling får hjelp fra et ganske uventet hold: salmonellabakterier. Forskere har genmodifisert bakteriene til å fungere som selvmordsbombere som ofrer seg selv for å ta med kreftceller i fallet. Forsøk har vist lovende takter i mus med svulster i leveren. Musene ble fôret med bakteriene som fant veien til de delene av svulstene der det ikke var blodkar eller oksygenforsyning.

Salmonellabakterier kan fint overleve i det oksygenfattige miljøet, der cellegift ikke virker. Bakteriene er utrustet med et arsenal av ulike våpen som for eksempel bryter ned den beskyttende membranen rundt kreftceller og aktiverer en immunreaksjon fra kroppen.

Bakteriene innleder et samlet angrep når mange nok har nådd fram til samme område.

I forsøk med mus stoppet bakteriene – i kombinasjon med cellegift – veksten til svulstene.

Musene som fikk behandlingen, levde 50 prosent lengre enn de som ikke fikk den. Selvmordene sørger for å holde bakteriebestanden under kontroll i kroppen.

Mutantbakterier spiser plast

En nyoppdaget bakterie har lært å bryte ned og leve av plast. Nå skal de små organismene bane vei for en metode til å fjerne plast fra naturen.

Plastavfall i naturen er et stort problem, men løsningen kan være mikroskopisk.

Forskere har oppdaget en bakterie som kalles Ideonella sakaiensis, som skiller ut enzymet PETase, som bryter ned materialet PET fra for eksempel plastflasker.

Ved å isolere enzymet dannet forskere mutantversjoner som brøt ned PET på noen få dager – 20 prosent raskere enn de normale enzymene.

Mellom 450 og 1000 år anslår forskere det vil ta for en plastflaske av PET blir brutt ned i havet eller på skogbunnen.
Bakteriene har i løpet av de siste bare 60 årene mutert seg til de nye evnene på søppelfyllinger, der de ikke hadde andre næringskilder enn plast.

Ved å avsløre hemmeligheten bak bakterienes PETase-produksjonen håper forskerne at enzymene og bakteriene kan spille en avgjørende rolle for å fjerne flere typer plast fra naturen.

Bakterier gjør mat mer næringsrik

Forskning har avslørt nye og gunstige effekter ved å slippe bakterier inn på kjøkkenet.

Oliven, sauerkraut, soyasaus og yoghurt er matvarer som bakterier står bak. Bakterier setter gang i såkalt fermentering – en kjemisk prosess som bakterier og andre mikroorganismer står for, som endrer matvarens smak og næringsinnhold. I Asia har fermentering blitt anvendt siden 8000 f.Kr.

Nyere forskning viser at fermentering bryter ned stoffer som blokkerer opptaket av næringsstoffer og bevarer vitaminer som andre tilberedningsmetoder bryter ned.

Bakterier i sylteagurker og sauerkraut produserer vitaminet K2, som mennesker ikke danner selv, men må få i seg via maten. De fermenterende bakteriene kan også være bra for hjerte-kar-system, immunforsvar og stoffskifte.

Melkesyrebakterier er utbredt i matvareproduksjonen og brukes for eksempel til å lage yoghurt og ost ved å gjøre om sukkerstoffet laktose til melkesyre, som klumper sammen melkeproteinene slik at de får en tykkere konsistens.

Kolibakterier blir moderne minesveipere

Normalt forbindes de med matforgiftning, men E. coli-bakterier kan også fungere som detektiver. Ved hjelp av genmanipulering har forskere fått bakterien til å spore opp landminer.

Mer enn 100 millioner landminer ligger spredt rundt om på kloden. De utgjør en sikkerhetsrisiko for folk i områder som er herjet av krig. Derfor har forskere genmanipulert E. coli-bakterier til å kaste lys over de skjulte dødsfellene.

I landminer er det sprengstoff, ofte TNT, som avgir gasser som blir hopet opp i bakken. Bakteriene er utrustet med gener som danner selvlysende proteiner når de er i kontakt med TNT og nedbrytingsproduktet DNT.

Ved å spre kuler av et organisk algemateriale fylt med bakterier i landminesoner, kan et skanningssystem se lys fra kuler som ligger ved miner.

Forskerne som står bak de genmanipulerte sprengstoffdetektivene, arbeider fortsatt for å videreutvikle teknologien. De arbeider for eksempel med
å spore andre typer sprengstoff og å utvide rekkevidden av lasersystemet ved å koble det til en drone, slik at større områder kan skannes.

Dessuten vil forskerne begrense bakterienes levetid, slik at de dør utført oppdraget, for å forhindre at genmodifiserte organismer settes fri i miljøet.