Tautibakteerit viestivät keskenään, ja moni sairaus johtuu tästä. Nyt tutkijat keksivät keinoja, joilla tukkia bakteerien suut.


Nyt tutkijat keksivät keinoja, joilla tukkia bakteerien suut.



Hymyile. Katso peiliin. Näkyykö hammasrivistössäsi plakkia?

Kellertävä plakkisi ei ole vain tahmaista töhkää, kuten olet saattanut ajatella, vaan bakteerien muodostamaa kiisselimäistä puuroa, jota tutkijat kutsuvat biofilmiksi. Suomalaista nimeä sillä ei ole, mutta lähin suomennos lienee biokalvo. Hampaisiin muodostuneen biokalvon alla voi elää satoja erilaisia bakteereja.

Hampaat eivät ole ainoa paikka, johon kiisseliä muodostuu. Avaa keittiön pesualtaan viemäriputki ja kokeile sen sisäpintaa. Liukas tahmeus on bakteerien muodostamaa kiisseliä. Sitä kasvaa myös nivelproteesien, piilolinssien ja tahdistimien pinnoille, ja sieltä käsin se voi aiheuttaa vaikean infektion. Erityisen vakava tilanne kehittyy kystistä fibroosia sairastavien keuhkoissa, missä biokalvot turpoavat paksuksi hyytelöksi ja hankaloittavat keuhkojen toimintaa. Arviolta 80 prosenttia ihmisen bakteeri-infektioista syntyy biokalvon suojissa. Esimerkiksi MRSA-sairaalabakteeri toimii näin.

Biokalvot muodostavat bakteerien vastaisessa taistelussa kaksinkertaisen ongelman. Ensinnäkin useimmat bakteerit eivät kykene aiheuttamaan minkäänlaista infektiota, elleivät ne pääse järjestymään biokalvojen sisään.

Toiseksi biokalvot nujertavat antibiootteja kahdella tavalla. Joissakin tapauksissa antibiootit ilmeisesti hajoavat ja lakkaavat toimimasta kulkiessaan biologisesti aktiivisen kiisselin läpi. Toiseksi osa biokalvon alla elävistä bakteereista vaipuu lepotilaan, jolloin antibiootit eivät tehoa niihin. Biokalvon alla elävien bakteerien antibiootinsieto on noin tuhat kertaa parempi kuin vapaana elävien bakteerien.

Nyt pitkäaikaisten bakteeri-infektioiden kimppuun halutaan käydä uusin asein. Jos bakteerit eivät tee pahojaan ilman biokalvoa, estetään biokalvoja kasvamasta.


Bakteeri aistii joukkovoiman

Biokalvojen muodostusta on helpompi ymmärtää, jos kuvittelet hetken, että olet pieni bakteeri. Suuontelo on sinulle maailman kokoinen, ja ajelehdit avuttomana syljen muodostamassa valtameressä. Yhtäkkiä liike loppuu ja tälläydyt kiinni hammasväliin.

Ympärillä avautuu pelkkää pimeää joka suuntaan. Tiedät, että yksin mahdollisuutesi selvitä ovat käytännössä olemattomat. Siksi koetat ottaa yhteyttä muihin bakteereihin vapauttamalla ympäristöön kemikaalia, jonka lajikumppanisi tunnistavat. Jos kuulut bakteerien pääryhmään, jota nimitetään gram-negatiivisiksi, tuo kemikaali on asyylihomoseriinilaktonia. Toisen pääryhmän, gram-positiivisten, viestiaineena toimii tietty peptidiketju eli proteiinia pienempi aminohapporihma. Tietämättäsi millimetrin tuhannesosan päässä sinusta on toinen bakteeri, joka vapauttaa samaa kemikaalia. Kun kemikaalin pitoisuus lisääntyy, huomaat, että täällä on muitakin.

Tästä bakteerien välisestä keskustelusta käytetään nimitystä quorum sensing, päätösvaltaisuuden aistiminen. Sillä tarkoitetaan bakteerien kykyä tuntea, miten paljon "meikäläisiä" on paikalla. Ilmiö löydettiin aikoinaan tutkimalla meduusoissa ja mustekaloissa eläviä valaisevia bakteereita. Koska yksittäisen mikrobin tuottama valo ei näkyisi mihinkään, on turha hehkutella, ennen kuin joukkovoimaa kertyy riittävästi. Siksi pitää pystyä aistimaan, paljonko paikalla on muita.

Nykyään tiedetään, että tämä viestintä on välttämätöntä biokalvojen synnyssä. Jos bakteereja on vähän ja tunnistekemikaalin pitoisuudet ovat alhaiset, kalvo jää kehittymättä. Kun bakteerien tiheys kasvaa ja kemikaalin määrä nousee tietyn kynnysrajan yläpuolelle, kalvon muodostus alkaa. Bakteerit ryhmittyvät biokalvon alle ja järjestyvät yhteisöksi, joka melkein alkaa vastata monisoluista elämää.

Aikaisemmin ajateltiin, että tauteja aiheuttavat bakteerit toimivat kuin yksinäiset sudet ajaen kukin vain omia etujaan. Siksi käsitys bakteerien yhteisöllisyydestä on ollut suuri näkökulman muutos lääketieteellisessä mikrobiologiassa.


Suut ja korvat tukkoon

Koska biokalvojen muodostuminen riippuu bakteerien viestinnästä, tutkijat etsivät nyt kuumeisesti keinoja niiden "suiden tukkimiseen". Strategioita on useita.

Bakteerien keskustelu käydään kemiallisella kielellä, joten eräät tutkijat etsivät vasta-aineita, jotka sitoutuisivat keskustelulle tärkeisiin viestiaineiden sieppaajamolekyyleihin. Tämä siis tekisi keskustelusta lopun tukkimalla bakteereilta "suun" tai "korvat".

Toinen strategia on estää keskustelulle olennaisten molekyylien muodostuminen kokonaan, jolloin bakteereilta tavallaan vietäisiin sanat suusta.

Tutkimukset monilla eri keskustelunestäjillä (quorum-sensing inhibitors) ovat käynnissä, ja eläinkokeista on jo saatu lupaavia tuloksiakin. On kuitenkin epäselvää, miten hyvin mikään näistä strategioista puree jo muodostuneisiin biokalvoihin, vai ovatko ne käyttökelpoisia vain uusien biokalvojen synnyn estämisessä.

Lähimpänä kaupallista sovellusta ovat aineet, jotka estävät biokalvojen muodostumista piilolinssien ja muiden keinotekoisten materiaalien pinnalle. Ne saivat alkunsa, kun australialainen meriekologi Peter D. Steinberg ihmetteli, miksei merilevän päälle koskaan kehity kalvomaisia bakteerimattoja. Vastaus löytyi merilevien sisältämistä furanoneista, joiden nykyään tiedetään estävän bakteerien keskustelua.

Australialainen bioteknologiayhtiö Biosignal tutkii furanonien käyttökelpoisuutta myös veneenpohjien sekä viemäreiden ja muiden putkistojen suojauksessa. Eräät furanonijohdannaiset ovat löytäneet tiensä myös lääketieteelliseen tutkimukseen.


Kiisseli keveäksi sukuvihalla

Yksi mielenkiintoisimmista tavoista taistella jo muodostuneita biokalvoja vastaan tulee professori Kevin Fosterin laboratoriosta Harvardin yliopistosta Yhdysvalloista. Hänen tavoitteenaan on sotkea bakteereiden sosiaalinen elämä. Samalla tavalla kuin muurahaisyhteiskunnassa voi olla useita eri kuningattaria ja kukin työläinen suosii vain omaansa, tulehduspaikassa voi olla saman bakteerilajin eri muotoja, joista kukin suosii omanlaisiaan. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden muuntaa sukulaisasetelmia siten, että bakteerit alkavat vieroksua toisiaan.

Hyvä esimerkki tulee sairaalabakteeri Staphylococcus aureuksesta, joka viestii lajikumppaneilleen tuottamalla lyhyitä peptidiketjuja. Kaikki stafylokokin neljä yleisintä muotoa tuottavat hieman erilaisia peptidijaksoja, joista kukin estää tehokkaasti toisten muotojen keskustelua. Kun infektio on aivan alullaan, käynnissä on kova huutokilpailu.

Stafylokokin muoto, jonka peptidipitoisuudet kohoavat nopeimmin korkeimmalle, määrää, kuka saa puhua ja kuka ei.

Bakteereille on paljon hyötyä siitä, jos biokalvossa on vain niiden lähimpiä sukulaisia. Mitä läheisempää sukua ne ovat, sitä tiiviimpiä ja paksumpia kiisseleitä ne muodostavat ja sitä tehokkaammin ne kykenevät hyödyntämään ympäristön ravintolähteitä. Jos tutkijat onnistuvat sekoittamaan pakkaa istuttamalla kalvoihin kilpailevan muodon bakteereita, ne alkavat taistella toisiaan vastaan ja biokalvo voi heikentyä.

Tyypillinen esimerkki tällaisesta pakan sekoittamisesta on hampaiden harjaus. Se paitsi poistaa plakkia myös siirtää yhden muodon bakteereita keskelle toisenlaisten kasvustoa. Syntyy sota, bakteerien resurssit siirtyvät taisteluun, ja plakin muodostus vähenee.

Teoria pakan sekoittamisen vaikutuksesta kuulostaa hyvältä. Se on kuitenkin kokenut hiljattain takapakkia, sillä joissakin tapauksissa sekoittaminen on kiihdyttänyt biokalvon muodostusta. Tämä voi johtua siitä, että bakteerit taistelevat toisiaan vastaan nimenomaan biokalvoa rakentamalla. Kilpailutilanteessa vahvempi bakteeri kirnuaa kiisseliä entistä kovemmilla kierroksilla ja muuttuu entistä ärhäkämmäksi. Ehkä ihmisen aiheuttama viestisensuuri on bakteereita vastaan tehokkaampi keino kuin hajottamalla hallitseminen.


Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25760
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1187
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.