Co dělá mikrobiologie? Proč je tato věda důležitá pro naše zdraví a životní prostředí

Mikrobiologie se nezabývá jen špinavými povrchy nebo infekcemi, které vás donutí zůstat doma. Je to věda, která zkoumá životy, které vidíte jen pod mikroskopem - a tyto životy ovlivňují každý aspekt vašeho života. Od toho, jak trávíte jídlo, po to, jak se léčí rakovina. Mikroby nejsou jen nepřátelé. Většina z nich je neviditelnými spolupracovníky, kteří drží váš tělo a celou planetu naživu.

Co vlastně mikrobiologie studuje?

Mikrobiologie se zabývá všemi mikroorganismy: bakteriemi, viry, houbami, kvasinkami, prvoky a dokonce některými malými řasami. Tyto organismy jsou tak malé, že tisíce z nich se vejde na hrotu špendlíku. Ale jejich vliv je obrovský. Bakterie v vašem střevě pomáhají rozložit potravu, kterou jste snědli. Viry mohou způsobit nachlazení, ale také se používají k léčbě některých rakovin. Houby způsobují kvasinkové infekce, ale zároveň vyrábějí penicilin - první antibiotikum, které zachránilo miliony životů.

Mikrobiologie nejde jen o nemoci. Studuje, jak mikroby přežívají v extrémních podmínkách - v horkých pramenech, v hlubokém moři, v ledu Antarktidy. Některé z nich dokonce přežívají v kosmickém prostoru. Tyto tzv. ekstremofily nám pomáhají pochopit, jak může život vznikat jinde ve vesmíru.

Jak mikrobiologie ovlivňuje naše zdraví?

Vaše střevo obsahuje přibližně 39 bilionů bakterií - to je téměř stejně jako počet buněk ve vašem těle. Tyto bakterie nejsou jen cestující. Jsou aktivní účastníci vašeho metabolismu, imunitního systému a dokonce vašeho náladového stavu. Vědci už vědí, že osoby s chronickými záněty, depresemi nebo obezitou mají jiný složení mikrobiomu než zdraví lidé.

Když užijete antibiotika, nezabijí jen špatné bakterie. Zničí i ty dobré. To může vést k průjmům, zvýšené náchylnosti k infekcím nebo dokonce k přibývání na váze. Proto se dnes lékaři snaží používat cílenější léky a doporučují probiotika po léčbě. Některé klinické studie ukazují, že příjem určitých kmenů Lactobacillus a Bifidobacterium může snížit riziko infekce Clostridioides difficile o až 60 %.

Mikrobiologie také pomáhá vyvíjet nové vakcíny. Místo toho, abychom používali celé viry nebo bakterie, dnes vědci připravují jen jejich části - jako například proteiny nebo genetický kód. To znamená, že vakcíny jsou bezpečnější a mohou být vyrobeny rychleji. Tento přístup se použil při vývoji vakcín proti COVID-19.

Co mikrobiologie dělá pro životní prostředí?

Mikroby nejsou jen uvnitř nás. Jsou všude kolem nás - ve zemi, ve vodě, ve vzduchu. A dělají práci, kterou žádný stroj nezvládne. Bakterie rozkládají mrtvé rostliny, zvířata a odpad. Bez nich by se na Zemi hromadily tělesa, která by se nikdy nerozložila.

V zemědělství mikroby pomáhají rostlinám získávat dusík z ovzduší. Některé bakterie žijí v kořenových uzlinách bobových rostlin a přeměňují dusík na formu, kterou rostlina může využít. To znamená, že nemusíme používat tolik chemických hnojiv. V České republice se například výzkumy na Mendelově univerzitě v Brně zaměřují na to, jak využít tyto přírodní procesy pro udržitelné zemědělství.

Mikroby také čistí odpadní vody. V čistírnách odpadních vod se používají mikrobiální kultury, které rozkládají organické látky. Bez nich by voda, kterou vypouštíme z domácností, byla otrávená. Mikrobiologické procesy jsou také klíčové pro výrobu bioplynu z odpadu - což je čistá forma energie, která nahrazuje zemní plyn.

Mikrobiologie a průmysl: od potravin po léky

Nejstarší využití mikrobiologie je výroba potravin. Kvasinky přeměňují cukry na alkohol a oxid uhličitý - to je základ pečení chleba a výroby piva. Bakterie fermentují mléko na jogurt, sýr nebo kefír. V Česku je to stará tradice - od brněnských kvasnic po moravské sýry.

Dnes se mikroby používají i k výrobě léků. Nejen antibiotika, ale i insulín, hormony, enzymy a vakcíny se vyrábějí pomocí geneticky upravených bakterií. Například lidský insulín se dnes nezískává z pankreatu skotu, ale z bakterie Escherichia coli, do které byl vložen lidský gen. To je čistější, bezpečnější a levnější způsob.

Mikrobiologie také pomáhá vyvíjet biologicky rozložitelné plastiky. Některé bakterie dokáží rozložit běžné plastové látky, které se jinak rozkládají stovky let. Výzkumníci na VUT v Brně pracují na mikrobiálních kulturách, které by mohly v budoucnu rozložit plastový odpad na zemi nebo v oceánech.

Proč je mikrobiologie důležitá pro budoucnost?

Naše svět se mění. Klimatické změny, odpad, antibiotická rezistence - všechno to jsou problémy, které se nevyřeší jen technologií. Potřebujeme mikroby. Mikrobiologie nám pomáhá najít přírodní řešení pro problémy, které vytvořili lidé.

Antibiotická rezistence je jedním z největších hrozeb 21. století. Bakterie se přizpůsobují a přestávají reagovat na léky. Vědci hledají nové antibiotika v půdě, v mořích, v houbách - tam, kde se mikroby přirozeně bojují mezi sebou. Některé nové látky, které byly objeveny v posledních letech, pocházejí z bakterií, které žijí v jeskyních v Jižní Moravě.

Mikrobiologie také otevírá cestu k osobní medicíně. Budeme schopni analyzovat váš mikrobiom a říci vám, jaké potraviny byste měli jíst, které doplňky byste měli užívat, nebo jaké bakterie by vám mohly pomoci při zánětu střev. To už není science fiction - některé kliniky v Německu a USA to dělají už teď.

Co byste měli vědět o mikrobiích?

Není pravda, že všechny mikroby jsou špatné. Většina z nich je nevinná nebo užitečná. Příliš časté používání dezinfekčních prostředků, antibakteriálního mýdla nebo antibiotik může zničit vaši přirozenou ochranu.

Nejde o to, aby bylo všechno čisté. Jde o to, aby bylo vyvážené. Vaše tělo potřebuje kontakt s různými mikroby - od země, od zvířat, od potravin. To trénuje váš imunitní systém. Děti, které rostou na farmách nebo mají psy, mají méně alergií a astmatu. To je výsledek přirozené expozice na mikrobiom.

Mikrobiologie není jen věda pro vědce. Je to věda pro každého, kdo chce být zdravý, chránit životní prostředí a pochopit, jak funguje svět kolem nás. A když si všimnete, že se vaše jídlo fermentuje, že se vaše střevo cítí lépe po jogurtu, nebo že se vám nějaká infekce nechce zahájit - to je mikrobiologie v akci. Jen nevidíte, jak to dělá. Ale dělá to. Každý den. Každou minutu.