10 způsobů, jak paraziti, viry a bakterie pomohly lidským bytostem

Parazity, bakterie a viry byly pohromou lidstva, pokud jsme tu byli, ale nemoc změnila naše dějiny a ovlivnila náš vývoj. Paraziti pomohli dát našemu imunitnímu systému podporu, kterou potřeboval, aby se dostal do chodu, a pokorná bakterie pomohla diktovat formu, kterou tato planeta vzala. Někdy se zdá, že my lidé jsou prostě hračkami v jejich rukou, ale nebyli to jen kapritické síly, které nás házely jako panenky. Tyto mikroorganismy také učinily neuvěřitelné věci, které mají pomoci lidstvu.

Virusy, které jsme provedli z Afriky, nám pomohli přežít

Díky vědě o virové molekulární genetice už víme trochu o chybách, které nás infikovaly po naší evoluční cestě, a zjistili jsme, že tihle stopaři nám pomohli na cestě. Například vývojový tlak, který na náš imunitní systém přinesl, je tak robustní, jaká je dnes. Kromě toho viry mohly hrát roli ve ztrátě specifických receptorů, které jsme kdysi měli na povrchu našich buněk, které infekční agenti mohly zasáhnout a použít k vyvolání onemocnění. Tím, že zbavili lidského těla tohoto zdroje onemocnění, viry vytvořily pro sebe bezpečnější prostředí, prospěšné všem zúčastněným.

Mohli však také hrát roli při zajišťování toho, že mezi konkurenčními hominidními druhy to bylo Homo sapiens který vyšel na vrchol. Zatímco se náš druh vyvíjel, choroby a parazity podporovaly genetickou rozmanitost a vyčerpávali nezpůsobilé. Jakmile je první Homo sapiens opustili kontinent, přivezli s sebou své infekční agenty a parazity. Pokud jste si přečetli o severoamerické a evropské neštovice, víte, jak to jde.

Zatímco by to nebyl jediný faktor, virusové parazity by se rozšířily iu jiných hominidů Homo neanderthalensis (Neandertálci), kteří by neměli předchozí projevy nových chyb a měli nosní strukturu, která byla méně účinná při filtraci vzduchu a udržování nových virů v zátoce. Mohli by zničit další druhy hominidů, protože chyby byly připraveny k životu v podobném prostředí, ale hominidy nebyly připraveny, aby je přijali. Modely ukázaly, že pokud by neandrtálci měli míru úmrtnosti pouze o 2% vyšší než lidé, bylo by dostačující způsobit jejich vyhynutí po 1000 letech soutěže. Zatímco onemocnění bylo nepochybně jediným faktorem, určitě by hrálo velkou roli.

Většina modelů evoluce lidských onemocnění tvrdí, že se vyvinuly především během neolitu, poté, co se člověk přestěhoval z Afriky a počet obyvatel se zvýšil, takže existují určité důkazy o tomto selektivním virovém tlaku. Mnoho z těchto raných virů bylo dokonce tak úspěšných, že jejich geny se doslova staly součástí naší DNA. Například bylo zjištěno, že lidský genom obsahuje geny z borna virus, který byl získán asi před 40 miliony let. Ve skutečnosti vědci izolovali zhruba 100 000 prvků lidské DNA, které pocházejí z virů, většinou v rámci tzv. Naší DNA DNA. Viry, které tvoří většinu naší nevyžádané DNA, se nazývají endogenní retrovirusy a jsou tak hodně z nás, kterou vědec nedávno přinesl, vrátil se k životu a dokonce infikoval křečci a kočky.

9Moderní lékařské použití lechů a červů

Po tisíce let se evropská pijavice (Hirudo medicinalis) byla použita v lékařství pro účely krveprolití, léčba širokého spektra poruch od hemoroidů až po ušní infekce. Praxe jde tak daleko v čase, že egyptská malba z roku 1500 B.C. zobrazuje jejich použití. Zatímco některé státy nikdy nepřestaly používat je, praxe upadla z prospěchu v západním světě se znalostí bakterií a následným zaměřením na teorii zárodků pro léčení.

V sedmdesátých a osmdesátých letech se však pijavci vrátili. Kosmetičtí a rekonstruktivní chirurgové zjistili, že jsou účinnou metodou k odčerpávání krve z opuchnutých obličejů, černých očí, končetin a číslic. Jsou také užitečné pro opětovné připojení malých částí těla, jako jsou uši a klapky kůže, protože odčerpávají krev, která by mohla sraženinu a přerušení procesu hojení. Péči lidé zachránili lidi před amputacemi a mohou dokonce zmírnit bolest osteoartrózy. Dokonce i veterináři je někdy používají.

Maggots, na druhou stranu, jsou čistící posádky přírody. Jsou skvělé, že jedí mrtvé nebo infikované tělo a odhalují zdravou tkáň v procesu, který se nazývá debridement. Také bylo zjištěno, že jsou účinnou léčbou vředů, gangrény, rakoviny kůže a popálenin, mimo jiné.

Pšenice a pijavice, které jsou tak hrubé, jak jsou, jsou tak účinné, že FDA je v roce 2010 klasifikoval jako první zdravotnické předměty, čímž připravil cestu pro celý průmysl nazvaný bioterapie. Organizace nazvaná Biotechnická nadace pro vzdělávání a výzkum (BTERF) dokonce vyvstala, aby zvýšila povědomí o nových způsobech využití těchto starých zvířat a existuje několik společností, které je prodávají.

8 Parazity a naše imunitní systémy mohou mít co-vyvinuti, aby nás chránili před alergiemi

Vědci, kteří zkoumají účinky gastrointestinálních parazitů, přišli s úžasnou teorií: Po parazitech jsme nejprve kolonizovali naše gastrointestinální systémy, vyvinuli jsme po miliony let schopnost potlačit náš imunitní systém. Současně se naše vlastní těla vyvinula, aby částečně kompenzovala účinek.

Úžasnou součástí a co to znamená pro lidské zdraví je to, že jakmile jsou parazity a neškodné mikroorganismy přítomné ve vodě a půdě z velké části odstraněny z jejich přirozeného prostředí uvnitř nás ve vyspělých zemích pomocí moderního lékařství, naše imunitní systémy skutečně nadměrně kompenzují za jejich ztrátu, což vede k alergiím a dokonce i zvýšeným šancím na astma a ekzém.

Tato hypotéza "starých přátel" (někdy označovaná jako "hygienická hypotéza", i když je to spíše komplementární teorie), získala v posledních letech více podpory, protože jsme identifikovali nové způsoby, jakými nám mikroorganismy pomohly přežít po celé věky. Klinické studie byly provedeny pomocí červů pro testování proti roztroušené skleróze, IBD a alergii.

Hlavním zastáncem hypotézy starých přátel je Graham A.W. Rook univerzitní vysoké školy v Londýně. Nejprve jej navrhl v roce 2003 a od té doby byl navržen také jako možná příčina některých forem stresu a deprese.

Někteří lidé přijali hypotézu starých přátel k jeho konečnému logickému závěru, že pokud odstranění našich parazitů ze společnosti vedlo ke zdravotním problémům, měli bychom je vrátit zpět. V roce 2008 provedla neurologická univerzita v Wisconsinu John Fleming klinickou studii, ve které infikoval pacienty s roztroušenou sklerózou s parazitárními červy, aby ověřili jejich účinnost proti tomuto onemocnění. Během tří měsíců byli pacienti, kteří měli v průměru 6,6 aktivních lézí kolem jejich nervových buněk v mozku, sníženi na průměrně dvě. Po skončení pokusu se počet lézí snížil na 5,8 během dvou měsíců. V předchozích studiích parazité vypadaly jako pozitivní účinky na ulcerózní kolitidu a Crohnovu chorobu.

Parazitoterapie je stále v experimentálních fázích a pravděpodobně má negativní účinky, které převažují nad pozitivními. Od té doby FDA klasifikoval červy jako biologické produkty, které nemohou být prodány, dokud nejsou prokazatelné. Pouze jeden druh, Trichuris suis, byl schválen pro testování v rámci statusu Investigational New Drug (IND).

7Viroterapie

Jednou z nejvíce vzrušujících a nadějných odvětví medicíny v posledních desetiletích je viroterapie, biotechnologická technika, která umožňuje přeprogramovat viry k léčbě onemocnění. V roce 2005 vědci UCLA oznámili, že se stali jedním z nejsmrtelnějších nepřátel lidstva v zabijáci rakoviny, když přeprogramovali modifikovaný kmen HIV, aby lovili a zničili rakovinové buňky. Přibližně ve stejnou dobu, výzkumníci na klinice Mayo v Rochesteru v Minnesotě upravili virus spalniček, aby udělali totéž.

Tato technika je podobná té, která se používá k pěstování geneticky modifikovaných rostlin, v tom, že virus je používán jako nosič genů. To je již dlouho uznáno jako nejúčinnější prostředek přenosu genů. Tento systém se používá při výrobě užitečných proteinů v genové terapii a má velký potenciál pro léčbu imunologických poruch, jako je hepatitida a HIV.

Viry jsou známé, že mají potenciál k léčbě rakoviny od padesátých let, ale příchod chemoterapie zpomalil svůj pokrok. Dnes je viroterapie velmi účinná proti nádorům, aniž by poškozovala zdravé buňky kolem ní. Klinické studie onkolytické virotherapie prokázaly nízkou toxicitu a slibné známky účinnosti. V roce 2013 se lék zvaný talimogene laherparepvec (TVEC) stal prvním lékem založeným na viru zabíjení nádor, který uspěl v pozdějším testování.

Jedním z největších problémů, kterým čelí výzkumní pracovníci, je, jak zajistit, aby virus poskytl to nejlepší, než ho tělo rozezná jako útočníka a postaví obranu. Současný výzkum se zabývá nalezením přirozených nosičů zaměřených na nádor, buňky, které mohou poskytnout virus bez buňky nebo viru, který ztrácí své normální biologické funkce.

Použití virů k léčbě bakteriálních infekcí

Bakteriofágy jsou viry, které specificky napadají bakterie. Nejprve uznané Frederickem Twortem v roce 1915 a Felix d'Herelle o dva roky později byly od 30. let minulého století používány ke studiu mnoha aspektů virů. Oni jsou obzvláště obyčejní v půdě, kde mnoho druhů bakterií dělat jejich domov.

Protože fágy narušují metabolismus bakterií a zničují je, bylo dlouho uznáno, že mohou hrát roli při léčbě široké škály bakteriálních onemocnění. Kvůli inovacím antiobiotik však fágová terapie byla většinou odložena, dokud vzestup bakterií rezistentních vůči antibiotikům nevytvořil obnovený zájem o pole.

Jednotlivé druhy fágů jsou obecně účinné pouze proti malému rozsahu bakterií nebo dokonce jednomu specifickému druhu (primárnímu druhu hostitele), který byl původně považován za nevýhodu. Jak jsme se dozvěděli více o prospěšných aspektech naší přirozené flóry, přesto to přišlo být uznáván jako výhoda to je. Na rozdíl od antibiotik, které mají tendenci bakterie zabíjet bez rozdílu, mohou bakteriofágy napadnout organismy způsobující chorobu, aniž by poškodily jiné bakterie, které v nás žijí.

Zatímco bakterie mohou vyvinout rezistenci jak na antibiotika, tak na fágy, vyvíjí se nové kmeny fágů jen několik týdnů než několik let. Fágy mohou také lépe proniknout do těla a lokalizovat svůj cíl, a jakmile je cílová bakterie zničena, přestanou reprodukovat a brzy vyhynou.

5Vaccines

Počínaje devadesátými léty, kdy Edward Jenner vyvinul první vakcínu na světě proti neštovicím s použitím méně virulentního kmene nazývaného kravská klepačka k očkování pacientů, vakcíny zachránily nemnoho milionů životů. Od té doby bylo vyvinuto několik různých typů vakcín.Oslabené nebo "vakcíny" používají živé viry, které byly oslabeny nebo pozměněny tak, že nezpůsobují onemocnění, zatímco inaktivované nebo "zchlazené" vakcíny obsahují mrtvé mikroorganismy nebo toxiny, které se obvykle používají proti bakteriálním infekcím. Některé vakcíny - včetně podjednotek a konjugovaných vakcín, stejně jako rekombinantní a geneticky upravené vakcíny - používají pouze segment infekčního agens.

Když je injekčně podána vakcína, patogen jde do práce, ale není dostatek, aby se replikoval tak, aby to bylo možné. Tělo posiluje imunitní odpověď, zabíjí patogen nebo rozkládá toxin zodpovědný za onemocnění. Imunitní systém těla nyní ví, jak bojovat s touto chorobou a chce, "přemýšlíme", jestli to opět přijde. Jinými slovy, vědci zjistili, jak získat patogen, který pomáhá vlastnímu cíli, bránit se proti němu. Oni dokonce učinili první kroky k vývoji vakcín pro několik forem rakoviny, přičemž tři vakcíny schválené FDA pro virus hepatitidy B (který způsobuje rakovinu jater), lidské papilomaviry typu 16 a 18 (které způsobují rakovinu děložního čípku) a metastatické rakovinu prostaty u některých mužů.

Díky očkovacím látkám bylo několik onemocnění vedeno k vyhynutí. Kardiovaskulární příhoda je nejslavnějším příkladem, ale polio, i když není úplně vymazáno, přichází na druhou. Několik dalších onemocnění by mohlo být již za sebou zaniklo, pokud by vakcíny nebyly tak těžké, aby se dostalo do rozvinutých národů, které se s nimi stále potýkají. Věci se zhoršují místo toho, aby se lépe zhoršily, protože onemocnění přicházejí z nečekaného zdroje: bohatí, vzdělaní Západníci, kteří by měli vědět lépe.

Bohužel anti-očkování hnutí se vrací do oblastí, kde byly tyto nemoci jednou pod kontrolou. Před zavedením vakcíny proti spalničkám v roce 1963 bylo v USA infikováno přibližně 500 000 lidí ročně, 500 z nich - většinou dětí - skončilo mrtvé. Do roku 1983 bylo hlášeno pouze 1 497 případů a po krátkém oživení v 80. a 90. letech došlo v roce 2004 k poklesu na pouhých 37 případů. Po tom, co hnutí proti očkování začala získávat trakci, bylo v USA hlášeno 118 případů sám v roce 2011. Tento počet pokračuje v růstu, krmení cestujícími, kteří přicházejí z oblastí s vyššími sazbami a nacházejí méně odporu. Hrubý kašel, který byl jednou myšlenka, že je navždy navždy v USA, je také na vzestupu.

4 Bateriální porucha

Některé z nejmenších a nejjednodušších tvorů na Zemi hrají některé z nejdůležitějších rolí při ochraně života. Bakterie mají snad nejdůležitější roli všech: rozpad a recyklaci odpadu.

Mrtvé zbytky zvířat a rostlin spolu s exkrementy všech organismů obsahují životně důležité živiny a skladovanou energii. Bez způsobu zpětného získání těchto živin však budou dostupné zdroje rychle vyčerpány. Naštěstí se na těchto zdrojích energie živí mnoho bakteriálních druhů, rozbíjí je až na jejich nejmenší molekuly a vrací je do půdy, kde se znovu dostanou do potravinového řetězce.

Stejně jako tento proces je již užitečný, lidé našli mnoho způsobů, jak ho využít k řadě dalších výhod. Bakterie se používají při čištění odpadních vod, při nakládání s průmyslovými odpady a při odstraňování ropných skvrn, uniklých léčiv a odpadních vod. Byly také užitečné při vývoji vodního hospodářství, kontroly řas a toalet bez vody. Vědci a inženýři v současné době zkoumají jejich potenciální využití při výrobě ekologicky šetrných bioplastů, lepidla a stavebních materiálů. Mohou být dokonce použity k rozbití plastového odpadu.

3Kdy bychom rychle ubývali bez našich střevních bakterií

Špatně pochopení až do nedávné doby (a je tu ještě dost výzkumu), přirozené bakterie, které žijí v našich střevách, pracují s imunitním systémem, aby vyhnali patogeny, produkovali vitamin K, stimulovali peristaltiku a možná nejdůležitější naše jídlo. Bez našich střevních bakterií bychom nebyli schopni vykonávat žádnou z těchto funkcí a rychle bychom zemřeli.

Čím více se dozvídáme o prospěšných kmenech střevních bakterií, tím více můžeme tyto znalosti začlenit do zdravého života. Poté, co bylo zjištěno, že některé bakterie střev mohou hrát roli v obezitě, probiotika se stala všelijakým vztekem. Probiotika jsou bakteriemi, které se nacházejí ve fermentovaných potravinách a jsou nyní prodávány jako doplňky. Bakterie jako některé druhy bifidobakterie, nacházející se ve většině jogurtů, může vytvořit vysoce kyselé prostředí, v němž nemohou přežít méně užitečné mikroorganismy. Mastné potraviny a stres mohou také hrát roli ve zdraví naší žaludeční flóry, zabíjení prospěšných bakterií a současně upřednostňovat škodlivější druh, který způsobuje plyn, nadýmání a "slabý střevní syndrom".

Při obrovském průlomu ve studiu našich střevních bakterií a co dělají, tým čínských a dánských výzkumníků nedávno vyvinul nový způsob identifikace těchto mikroorganismů za použití údajů o sekvenci DNA. Identifikovali více než 500 druhů benigních bakterií a 800 nových druhů virů, které by mohly žít, poskytovat naději na nové způsoby léčby nemocí spojených s nimi, jako je cukrovka, obezita a astma.

Bakterie 2Skin slouží jako první linie obrany imunitního systému

V okamžiku, kdy jste se vynořili z matčiny lůna, jste byli vycvičeni. Oni vás za pouhých okamžiků zaútočili a kolonizovali každý centimetr tvé kůže, a od té doby jsou s vámi. Jsou to prokaryote a další bakterie a bez evolučního partnerství, s nímž lidé s nimi před několika miliony let padli, byste byli brzy po narození mrtví.

Jedna z nejběžnějších kožních bakterií je Staphlococcus epidermis, chyba, kterou dnes víme, hraje roli v boji Leishmania major, příčinou ošklivé nemoci nazývané leishmanióza, která vede k vředu kůže a otevřeným vředům, které se nehojí. Dobrá chyba spouští imunitní odpověď s názvem IL-1, kterou tělo nemůže vyrábět samo o sobě Staphlococcus nezbytná část lidského těla, životně důležitá pro naši existenci jakéhokoli orgánu.

Prokaryoti, které také kolonizují trávicí trakt, pokrývají každý vnější povrch pokožky. Společně se zbytkem naší prospěšné mikrobiologie pokožky se stali součástí naší společnosti, když začali soutěžit o méně benevolentní mikroorganismy pro nemovitosti. Spolu s imunitními buňkami v naší pokožce nás chrání před patogenními bakteriemi i oportunními houbami, které se snaží napadat. To umožňuje těm, které tráví méně energie, které chrání naše exteriéry a více se soustředí na věci, jako je boj proti virům a prekancerózním buňkám.

Zatímco je ještě mnoho věcí, abychom mohli tyto poznatky skutečně využít v našich zdravotních režimech, už hledáme budoucnost, která zahrnuje účelné použití kožních bakterií. Začátek založený v Massachusetts nazývaném AOBiome například vytvořil postřik těla z živých kultivovaných chemoautotrofických bakterií nazývaných Nitrosomonas. Tvrdí, že jejich sprej může "doplnit zdravé kožní bakterie" a dokonce nahradit sprchování, protože bakterie žijí z čpavku v našem potu.

1Life Jak víme, že by zde nebylo bez cyanobakterií

Cyanobakterie nebo modrozelené řasy jsou možná nejstaršími živými druhy na Zemi, fosilie pocházejí z 3,5 miliard let. Jedná se o jednobuněčné bakterie, které rostou v koloniích, a pokud by to nebylo pro ně, nebyli byste tady a ani bychom neměli téměř každou jinou formu života.

Cyanobakterie byly první fotosyntezátory na světě. Využili energii ze slunce spolu s chemikáliemi v prvotních oceánech a inertním dusíkem v atmosféře, aby si vyrobili jídlo. Jako odpadní produkt vytvářeli kyslík, jed, prakticky každou jinou formu života v té době a příčinu událostí včasného zániku hmoty. Během období zhruba 300 milionů let pomáhala tato generace kyslíku atmosféře, jak ji známe, během archejských a proterozoických období.

To nebyl jediný způsob, jak tento bakterie začal život, jak ho známe. Někdy během Proterozoic nebo časné Cambrian éry, oni tvořili symbiotický vztah s jistými eukaryote buňkami, dělat jídlo pro buňku výměnou za stabilní prostředí volat domů. Byly to první rostliny, stejně jako původ eukaryotických mitochondrií, který je nezbytný pro život zvířat. Tato skutečně titanická událost je nyní známá jako endosymbióza.

Zatímco několik forem cyanobakterií je toxické, druh je pojmenován Spirulina byl významným zdrojem potravin pro Aztéky a pravidelně se jal mnoha asijskými národy. Dnes je často prodávána ve formě prášku nebo tablet ve formě příjmu zdravé výživy.