Bakteerit – hyödyksi vai vahingoksi?

Herätkää!-lehden Ranskan-kirjeenvaihtajalta

OLEMMEPA missä tahansa, lukemattomat määrät ihmissilmille näkymättömiä eliöitä ympäröi meitä. Joihinkin niistä voidaan suhtautua kuin tosi ystäviin ja toisiin kuin kuolettaviin vihollisiin. Keitä tai mitä ne ovat? Ne ovat bakteereita, hiivasieniä, homesieniä ja muita elämänmuotoja, joita yleensä nimitetään mikro-organismeiksi eli pieneliöiksi siksi, että nämä mitättömän pienet eliöt voidaan nähdä ainoastaan voimakkaalla mikroskoopilla.

Bakteereita löytyy kaikkialta – ilmasta, vedestä, maaperästä ja elollisista. Ne voivat toimia melkein kaikissa maan pinnalla olevissa aineissa tai muuttaa niiden koostumusta. Niillä on todellisuudessa kyky aiheuttaa sellaisia kemiallisia muutoksia, että nerokkaimmatkin kemistit tulevat vihreiksi kateudesta ja tuntevat itsensä aivan voimattomiksi.

Biokemian professori John M. Wood viittasi tähän, kun hän sanoi ranskalaisen tieteellisen kuukausijulkaisun La Recherchen syyskuun 1976 numerossa: ”On laajalti tunnettua, että mikro-organismit valmistavat synteettisesti orgaanisia yhdisteitä helpommin ja tehokkaammin kuin parhaat teollisuuskemistimme.” Hän huomautti myös bakteerien kykenevän aiheuttamaan kemiallisia reaktioita, samalla kun ”ne rikkovat orgaanisen kemian vakiintuneita sääntöjä”. Kuinka turhautuneiksi kemistit tuntevatkaan itsensä!

Etkö olisi utelias hankkimaan hieman enemmän tietoa bakteereista? Tutustukaamme niihin hieman lähemmin ja kurkistakaamme niiden maailmaan, niin saamme tietää miten ne elävät ja mikä aiheuttaa niiden kuoleman, samalla kun havaitsemme miten hyödyllisiä ne ovat ihmiselle ja mitä vahinkoa ne toisinaan aiheuttavat.

Vaihteleva ruokavalio

Jokainen eliö tarvitsee ravintoa pohjimmiltaan kahteen tarkoitukseen. Se antaa kasvuun tai solujen uusiutumiseen tarvittavat aineet, ja se tuottaa energiaa. Bakteerienkin, vaikka ne ovat äärettömän pieniä, täytyy syödä ja vapautua kuona-aineistaan. Ne käyttävät loputtoman monenlaista ravintoa.

Jotkin viettävät todella ”askeettista” elämää, sillä ne tyytyvät yksitoikkoiseen ruokavalioon: ilmasta saatavaan yksinkertaiseen hiilidioksidiin ja typpeen. Toisia on hankalampi miellyttää, ja ne vaativat hiilihydraatteja ja ammoniakkia tai monimutkaisempia typpiyhdisteitä kuten aminohappoja. Jotkin ovat tässä suhteessa vieläkin tarkempia, sillä ne tarvitsevat vitamiineja.

Sekä ihmiset että eläimet saavat energiansa sokerien ja rasvojen kaltaisten ravintoaineiden hapettumisesta. Hengitys varaa happea, niin että nämä ”polttoaineet” hapettuvat eli palavat elimistössä. Samoin monet bakteerit, joita sanotaan ”aerobeiksi”, käyttävät ilman happea. Näin hankittu energia vapautuu lämpöna, tai se varastoituu pieniin molekyyleihin (kuten ATP [adenosiinitrifosfaatti] -molekyyleihin). Nämä yhdisteet palvelevat vuorostaan lähteenä, josta energiaa otetaan bakteerisolujen sisällä tapahtuviin moniin kemiallisiin reaktioihin. Oletko tiennyt, että yksi näistä aerobeista (Acetobacter aceti) muuttaa viinin viinietikaksi?

Toiset bakteerit käyttävät ilman hapen asemesta erilaisia mineraaliyhdisteitä, esimerkiksi nitraatteja ja sulfaatteja muuttaen ne nitriiteiksi, typeksi tai rikkivedyksi, joka on ilkeänhajuista, pilaantuneitten kananmunien hajua muistuttavaa, helposti tunnistettavaa kaasua. Tämäntyyppistä ilman happea toimeen tulevaa bakteeria sanotaan ”anaerobiksi”. Jotkin ihmisen suoliston pieneliöt kuuluvat tähän ryhmään.

On myös bakteereita, jotka eroavat molemmista edellä mainituista. Orgaanisella molekyylillä on niissä hapen osa. Tuloksena on tapahtumasarja, jota kutsutaan käymiseksi.

Tällainen bakteerien luokitteleminen on oikeastaan melko väljää, sillä vaikka jotkin bakteerit käyttävät vain yhtä edellä mainituista energianhankkimistavoista, niin monet muut sopeutuvat ympäristöönsä ja voivat olla joskus aerobisia (happea tarvitsevia), joskus taas anaerobisia (hapesta riippumattomia) bakteereja.

Kaikissa edellä mainituissa esimerkeissä energiaa saadaan niissä kemikaaleissa tapahtuvista muutoksista, joita on saatavilla joko ilmakehässä tai siinä aineessa, jossa bakteerit asustavat. Mutta asian laita ei ole aina näin. Joitakin bakteereita voidaan verrata eräässä mielessä kasveihin, sillä ne saavat energiansa auringosta fotosynteesin avulla. Auringon valo sitoutuu niissä oleviin pigmentteihin, jotka muuttavat sen energiaa antavaksi aineeksi.

Kuona-aineet – vaaraksi vai hyödyksi?

Kasvaessaan bakteerit tuottavat aineita, joita voidaan usein pitää aineenvaihdunnan kuona-aineina tai sivutuotteina. Ne myrkyt, jotka ovat ihmiselle erittäin vaarallisia, ovat sellaisten kuona-aineitten joukossa. Oletko kuullut jäykkäkouristus-nimisestä taudista? Sen aiheuttaa tetanus-basilli, joka päästyään haavan kautta elimistöön alkaa valmistaa kaikkialle elimistöön leviävää ja hermostoon vaikuttavaa tetanus-myrkkyä. Seuraukset ovat melkein aina kohtalokkaat.

Erästä toista bakteeria, botuliini- eli lihamyrkytysbasillia (Clostridium botulinum), joka kestää erittäin hyvin lämpöä, tavataan joskus huonosti steriloidusta, purkitetusta ruoasta tai einestuotteista. Se erittää ruoansulatuskanavaan äärettömän voimakasta myrkkyä, joka lopulta vaikuttaa hermostoon ja aiheuttaa halvauksen. Tämä myrkky, joka on vaarallisinta tunnettua ainetta, on kaksi miljoonaa kertaa arsenikkia voimakkaampaa. Saastuneen ruoan pelkkä maistaminen saattaa olla tappavaa. Tiedemiehet arvioivat sen olevan niin myrkyllistä, että ainoastaan 100 grammaa tätä ainetta riittäisi pyyhkäisemään pois kaiken ihmiselämän maan pinnalta!

Nyt voit ymmärtää, miksi elintarvikkeiden purkittaminen kotona vaatii suurta huolellisuutta. Lisäksi kaikki sellaiset ruokasäilykkeet, joita ei ole kuumennettu eli steriloitu asianmukaisesti, pitäisi hylätä epäröimättä. Varo kaikkia tölkkejä, jotka ovat pullistuneita tai joista avattaessa lähtee paha haju, sillä lihamyrkytysbasilli (anaerobi) muodostaa kaasua!

Onneksi kaikki bakteerit eivät ole näin vaarallisia. Monet bakteerit, joiden energian lähteenä toimii käyminen, erittävät ihmistä hyödyttäviä kuona-aineita. Oletko esimerkiksi tiennyt voin luonteenomaisen tuoksun johtuvan erään bakteerin sivutuotteen, asetoiinin, hapettumisesta, kun se muuttuu miellyttävän tuoksuiseksi biasetyyliksi?

Monien muiden hyvyyksien muassa Jumala on varannut ihmiskunnalle ”viinin, joka ilahuttaa ihmisen sydämen”. (Ps. 104:15) Kohtuullisesti käytettynä viini on miellyttävä ja terveellinen juoma. Mitta oletko tiennyt, että Saccharomyces cerivisiae -niminen hiivasieni tuottaa viinin sisältämän alkoholin? Vaikkei se olekaan bakteeri vaan sieni, niin aineenvaihdunta toimii tässä suhteessa samalla tavalla. Tämän pieneliön valmistama alkoholi on viinirypäleiden sisältämien sokerien hajoamisessa syntyvä sivutuote.

Kaksi maitohappobakteeria (Streptococcus thermophilus ja Lactobacillus bulgaricus) valmistaa samalla tavalla jogurttia, bulgarialaista alkuperää olevaa käynyttä maitotuotetta, jota syödään eniten Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Kaukasiasta kotoisin oleva kefiiri ja Keski-Aasiassa yleinen kumissi ovat taas maitohappobakteerien aiheuttaman maidon käymisen ja hiivasienen aiheuttaman maidon alkoholikäymisen yhdistymisen tuloksena syntyneitä juomia.

Sama pitää paikkansa juustosta. Sokerien aineenvaihdunnan sivutuotteena syntyvä maitohappo hapottaa maidon niin, että se juoksettuu. Toiset pieneliöt, usein bakteerit tai homesienet, tuottavat suuren määrän sellaisia kuona-aineita, jotka antavat monille erilaisille juustoille niiden tyypillisen maun ja hajun.

Äärettömän lisääntymiskykyisiä

Yleisesti ottaen bakteerit lisääntyvät jakautumalla kahtia. Kun bakteeri on kasvanut riittävän suureksi, se jakautuu niin, että syntyy kaksi täysin emosolun kaltaista uutta bakteeria. Nämä kaksi bakteeria jakautuvat vuorostaan ja niin edelleen. Tämä ilmiö toistuu säännöllisin välein ja sen vaatima aika vaihtelee suuresti lajista toiseen ja on riippuvainen ympäristötekijöistä. Jos esimerkiksi Pseudomonas natriegens -niminen meribakteeri sijoitetaan ihanteellisiin olosuhteisiin, se jakautuu joka 10. minuutti, kun taas tuberkkelimikrobi (Mycobacterium tuberculosis) jakautuu ainoastaan joka 27. tunti.

Sen valaisemiseksi, kuinka nopeasti lisääntyminen tapahtuu ja millaisia seuraukset voivat olla, ajatelkaamme yksittäistä bakteeria, jolle on varattu oikea lämpötila, kosteus ja ravinto ja joka ihmisestä tavattujen monien suolistobakteerien tavoin jakautuu joka 20. minuutti. Voitko lainkaan kuvitella, kuinka paljon bakteereita olisi, jos lisääntyminen jatkuisi häiriöittä 24 tuntia? Niiden lukumäärä olisi peräti 47 x 10²⁰ eli 47 ja 20 nollaa perässä! Vaikka bakteeri painaa ainoastaan noin milligramman puoli miljardisosaa, tuloksena olisi 2300 tonnin painoinen bakteerimassa. Se on hämmästyttävää! Alhaisemmat lämpötilat estävät melkein kaiken bakteerien kasvun.

Ei ihme, että sellaiset ruoka-aineet kuin einekset, meijerituotteet ja kastikkeet voivat olla pian bakteerien saastuttamia ja käyttökelvottomia, ellei niitä säilytetä kylmässä paikassa! Koska niissä on runsaasti ravinteita, ne tarjoavat bakteereille erinomaisen kasvualustan. Ei tarvita kuin yksi bakteeri, ja koko ruokalaji on pilalla. Kuinka voimakas ja luotettava apostoli Paavalin kuvaus olikaan: ”Vähäinen määrä hapatusta hapattaa koko taikinan”! – Gal. 5:9.

Kun ravinto loppuu, kun lämpötila on epäsuotuisa ja kun bakteerikasvuston eritys- eli sivutuotteita ei poisteta, jakautuminen hidastuu ja lopulta pysähtyy. Heikoimmat bakteerit kuolevat, samalla kun toiset odottavat parempia olosuhteita. Jotkin eloonjäämistä varten hyvin varustetut bakteerit muodostavat ”itiöitä”, jotka kestävät erittäin hyvin kuumuutta, kuivuutta, auringon valoa ja torjunta-aineita. Itiöt saattavat säilyä vuosia, ja jotkin (esimerkiksi lihamyrkytysitiö) voivat kestää kiehuvaa vettä kahdeksan tuntia. Heti kun otolliset olosuhteet palaavat, itiö virkoaa eloon, kehittyy samanlaiseksi bakteeriksi kuin ennen itiövaihetta ja alkaa jälleen lisääntyä.

Bakteerin heikot kohdat

Pohdittuamme sitä, kuinka bakteerit elävät ja lisääntyvät, katsokaamme nyt, mikä aiheuttaa niiden kuoleman.

Pieneliöt ovat herkkiä monille fysikaalisille tai kemiallisille vaikuttajille. Näitä vaikuttajia sanotaan ”bakteriostaattisiksi”, kun ne ehkäisevät bakteerien kasvua, ja ”bakterisidisiksi”, kun ne tappavat bakteereja.

Epäilemättä aurinko ultraviolettisäteineen on vanhin ja tehokkaimpiin kuuluva bakterisidi. Ultraviolettisäteet aiheuttavat bakteereissa mutaatioita, toisin sanoen niiden perintötekijöissä tapahtuu rakenteellisia muutoksia, joilla on useimmiten kuolettava vaikutus.

Bakteerit eivät yleensä kykene kehittymään sellaisissa liuoksissa, joiden esimerkiksi sokeri- tai suolapitoisuus on suuri. Sellaisissa olosuhteissa bakteerit yrittävät miedontaa ympärillään olevaa ainetta siten, että niissä oleva vesi virtaa solun seinämän läpi ulos (osmoosi). Seurauksena on, että bakteerit kuivuvat, niiden kasvu pysähtyy tai ne kuolevat. Näin tapahtuu lihaa tai kalaa suolattaessa. Samoin hedelmähyytelöihin ja -hilloihin pantu runsas sokeri auttaa niitä säilymään paremmin.

Lämpö on bakteerin kuolettava vihollinen. Puoli tuntia 50–60 asteen lämpötilassa riittää tekemään useimmat bakteerit tehottomiksi, mutta ne bakteerit, jotka voivat muodostaa itiöitä, vaativat ankarampia toimenpiteitä. Tällaisten bakteerien nujertaminen vaatii 20 minuutin höyrysteriloinnin. Siksi kirurgin vaatteet ja hänen potilaansa ylle levitetyt kankaat steriloidaan tällä tavalla.

Lisäksi bakteerit ovat herkkiä monille kemiallisille aineille. Tätä tietoa voidaan käyttää hyödyksi eri tavoilla, esimerkiksi ruoan säilyttämisessä. Alkoholi ja viinietikka ovat epäilemättä vanhimmat ja tunnetuimmat kemialliset säilöntäaineet. Kemiallinen teollisuus on viime aikoina kehittänyt laajan valikoiman joko bakteereihin tai sieniin vaikuttavia ja niiden kasvun ehkäiseviä tuotteita. Jotkin näistä kemiallisista aineista tuntuvat vaarattomilta, mutta valitettavasti monien niiden aiheuttamat pitkäaikaiset toissijaiset vaikutukset ovat tuntemattomia.

Antiseptit ovat myös bakteereille vahingollisia kemiallisia tuotteita. Ne ovat hyödyllisiä ihon, vaatteiden ja huoneiden desinfioijia. Kotona perheenemännät käyvät tieten tai tietämättään sotaa bakteereja vastaan, kun he käyttävät keittiössä desinfiointiaineita, valkaisuaineita, jodia, fenolia ja vetyperoksidia.

Lopuksi kannattaa mainita bakteerien vihollisten joukosta antibiootit, jotka ovat oikein käytettyinä erittäin käyttökelpoisia taisteltaessa eräitä tarttuvia tauteja vastaan.

Enemmän hyötyä kuin haittaa

Tämä bakteerien elämää ja kuolemaa käsittelevä lyhyt katsaus paljastaa, että vaikka pieneliöt saattavat joskus olla kuolettavia vihollisiamme, niin ne ovat useimmiten arvokkaita liittolaisiamme. Kysymys on pelkästään siitä, että ne pysyvät meidän valvonnassamme. Bakteerit edustavat omaa, melkein näkymätöntä mutta tärkeää maailmaansa. Ne edistävät osaltaan luonnon korvaamattoman tärkeitä kiertokulkuja. Bakteerien elämä ja kuolema ovat todellakin äärimmäisen tärkeitä maan päällä vallitsevan kasvi- ja eläinelämän tasapainolle. Sen tähden nämä äärettömän pienet elämänmuodot todistavat Hänen viisaudestaan, joka on luonut kaiken, sekä pienet että suuret.