10 måder parasitter, vira og bakterier har hjulpet mennesker

Parasitter, bakterier og vira har været menneskehedsløbet så længe vi har været her, men sygdommen har omformet vores historie og påvirket vores udvikling. Parasitter hjalp med at give vores immunforsvar det boost, der var nødvendigt for at komme op og køre, og den ydmyge bakterie har hjulpet diktere den form, som denne planet har taget. Nogle gange ser det ud til, at vi mennesker simpelthen er legetøj i deres hænder, men de har ikke bare været lunefuldstyrker, der kaster os rundt som loppedukker. Disse mikroorganismer har også gjort utrolige ting for at hjælpe menneskeheden.

10Virerne vi udførte af Afrika hjalp os med at overleve

Takket være videnskaben om viral molekylær genetik kender vi nu ganske lidt til de bugs, der inficerede os langs vores evolutionære vej, og vi har fundet ud af, at disse hitchhikere har gjort en hel del for at hjælpe os på vejen. For eksempel var det det evolutionære pres, de lagde på vores immunsystem, der gjorde det så robust som det er i dag. Derudover kan vira har spillet en rolle i tabet af specifikke receptorer, som vi engang havde på overfladen af ​​vores celler, at infektionsmidler kunne låse på og bruge til at forårsage sygdom. Ved at rive menneskets krop af denne sygdomskilde skabte vira et sikrere miljø for sig selv, der gavner alle involverede.

Men de kan også have spillet en rolle for at sikre, at det var blandt konkurrerende hominide arter Homo sapiens der kom ud på toppen. Mens vores art udviklede sig, opmuntrede sygdomme og parasitter genetisk mangfoldighed og udrydde det uegnede. En gang den første Homo sapiens forlod kontinentet, de bragte deres infektiøse agenturer og parasitter med dem. Hvis du har læst om nordamerikanske og europæiske kopper, ved du hvordan det går.

Selvom det ikke ville have været den eneste faktor, ville virale parasitter sprede sig til andre hominider som Homo neanderthalensis (Neanderthals), som ikke ville have haft nogen tidligere eksponering for de nye bugs og havde en nasal struktur, der var mindre effektiv til at filtrere luft og holde nye vira i bugt. De ville have ødelagt andre hominide arter, fordi bugsene var primet til at leve i lignende miljøer, men hominiderne blev ikke primet for at modtage dem. Modeller har vist, at hvis Neanderthals havde en dødelighed på kun 2 procent højere end mennesker, ville det have været tilstrækkeligt at forårsage deres udryddelse efter 1.000 års konkurrence. Mens sygdom utvivlsomt ikke var den eneste faktor, ville det helt sikkert have spillet en stor rolle.

De fleste modeller for udvikling af menneskers sygdom hævder, at de primært udviklede sig i den neolithiske æra, efter at man flyttede ud af Afrika og befolkningen voksede, så der er nogle tegn på dette selektive virale pres. Mange af disse tidlige vira har endda været så vellykkede, at deres gener bogstaveligt er blevet en del af vores DNA. For eksempel har det menneskelige genom vist sig at indeholde gener fra Borna virus, der blev opnået omkring 40 millioner år siden. Faktisk har forskere isoleret omkring 100.000 elementer af humant DNA, der er kommet fra vira, for det meste inden for det, der kaldes vores Äújunk DNA. "Virusene, der udgør størstedelen af ​​vores junk-DNA, hedder endogene retrovirusser, og de er så meget en del af os, som en videnskabsmand for nylig bragte en, ækvivalent med livet, og selv smittede hamstere og katte med det.

9Modern-dag medicinske anvendelser af Leeches og Maggots

I tusindvis af år har den europæiske leech (Hirudo medicinalis) blev anvendt i medicin til blodudslettingsformål, og behandlede en lang række lidelser fra hæmorider til øreinfektioner. Øvelsen går så langt tilbage i tiden, at et egyptisk maleri fra 1500 B.C. skildrer deres brug. Mens nogle nationer aldrig har holdt op med at bruge dem, faldt praksis ud af favør i den vestlige verden med viden om bakterier og efterfølgende fokus på kimteorien for medicinsk behandling.

I 1970'erne og 1980'erne gjorde leeches imidlertid et comeback. Kosmetiske og rekonstruktive kirurger fandt ud af, at de var en effektiv metode til dræning af blod fra hævede ansigter, sorte øjne, lemmer og cifre. De er også nyttige til genmontering af små kropsdele som ører og flaps af hud, fordi de trækker blod væk, der kan størkne og afbryde helingsprocessen. Leeches har reddet folk fra amputationer og kan endda lindre smerten ved slidgigt. Selv dyrlæger bruger nogle gange dem.

Maggots er på den anden side naturens oprydningspersonale. De er gode til at spise væk døde eller inficerede kød, afslørende det sunde væv nedenfor under en proces kaldet debridement. De har også vist sig at være en effektiv behandling af sår, gangre, hudkræft og forbrændinger blandt andet.

Maggots og leeches, så brutto som de måtte være, er så effektive, at FDA klassificerede dem som de første "medicinske" medicinske stoffer i 2010, hvilket baner vej for en hel industri kaldet bioterapi. En organisation kaldet Biotherapeutics Education and Research Foundation (BTERF) er endda spredt op for at øge bevidstheden om de nye anvendelser til disse gamle critters, og der er flere virksomheder, der sælger dem.

8 parasitter og vores immunsystemer kan have udviklet sig til at beskytte os mod allergier

Forskere, der studerer virkningerne af gastrointestinale parasitter, har fået en forbløffende teori: Efter parasitter først koloniserede vores gastrointestinale systemer udviklede de i løbet af millioner af år evnen til at undertrykke vores immunsystem. Samtidig udviklede vores egne kroppe sig til delvist at kompensere for effekten.

Den forbløffende del og hvad dette betyder for menneskers sundhed er, at når parasitter og harmløse mikroorganismer, der er til stede i vand og jord, i vid udstrækning er fjernet fra deres naturlige miljø indenfor os i udviklede lande ved brug af moderne medicin, overrumper vores immunforsvar faktisk for deres tab, hvilket fører til allergier og endda øgede chancer for astma og eksem.

Denne "gamle venner" -hypotese (undertiden omtalt som "hygiejnehypotesen", selvom den faktisk er mere komplementær teori) har fået mere støtte i de senere år, da vi identificerer nye måder mikroorganismer har hjulpet os med at overleve over eons. Kliniske forsøg er blevet udført ved hjælp af orme til test mod multipel sklerose, IBD og allergier.

Hovedforfatteren af ​​den gamle venners hypotes er Graham A.W. Rook of University College London. Han foreslog det først i 2003, og siden da er det også blevet foreslået som en mulig årsag til nogle former for stress og depression.

Nogle mennesker har taget den gamle venners hypotese til sin ultimative logiske konklusion, at hvis fjernelse af vores parasitter fra samfundet har ført til sundhedsproblemer, bør vi sætte dem tilbage. I 2008 gennemførte University of Wisconsin professor i neurologi John Fleming et klinisk studie, hvor han inficerede multiple sclerosis patienter med parasitære orme for at teste deres effektivitet mod sygdommen. Over en periode på tre måneder blev patienter, der havde et gennemsnit på 6,6 aktive læsioner omkring hjernens nerveceller, reduceret til et gennemsnit på to. Da forsøget var overstået, skød antallet af læsioner tilbage til 5,8 inden for to måneder. I tidligere forsøg viste parasitterne også positive virkninger på ulcerøs colitis og Crohns sygdom.

Parasit terapi er dog stadig i eksperimentelle faser, og har sandsynligvis negative virkninger, der opvejer de positive. Fra nu af har FDA klassificeret ormene som biologiske produkter, der ikke kan sælges, før de er trygge sikre. Kun en art, Trichuris suis, er blevet godkendt til test under Investigational New Drug (IND) status.

7Virotherapy

En af de mest spændende og lovende brancher af medicin i de seneste årtier er viroterapi, en bioteknologi teknik til omprogrammering af virus til behandling af sygdom. I 2005 meddelte forskere ved UCLA, at de havde vendt en af ​​menneskets dødbringende fjender til en kræftkiller, da de omprogrammerede en modificeret stamme af hiv til at jage og ødelægge kræftceller. Omkring samme tid ændrede forskere ved Mayo Clinic i Rochester, Minnesota mæslingsvirus for at gøre det samme.

Teknikken ligner den, der anvendes til at opdrætte genetisk manipulerede planter, idet en virus anvendes som et genleveringsmiddel. Det er længe blevet anerkendt som det mest effektive middel til genoverførsel. Dette system anvendes til fremstilling af nyttige proteiner i genterapi og har stort potentiale til behandling af immunologiske lidelser såsom hepatitis og HIV.

Virusser har været kendt for at have potentiale til at behandle kræft siden 1950'erne, men fremkomsten af ​​kemoterapi svækkede dens fremskridt. I dag viser virotherapy at være ekstremt effektiv mod tumorer uden at skade de sunde celler omkring sig. Kliniske forsøg med oncolytisk viroterapi har vist lav toksicitet og lovende tegn på effekt. I 2013 blev et lægemiddel kaldet talimogen laherparepvec (TVEC) det første lægemiddel baseret på en tumor-drabende virus for at lykkes i test i sen fase.

En af de største udfordringer forskerne står overfor, er hvordan man leverer virussen, hvor det vil gøre det bedste, før kroppen genkender det som en ubudne og forsvarer et forsvar. Nuværende forskning ser på at finde naturlige tumor-targeting "bærere", celler, der kan levere virusen, uden at enten cellen eller viruset mister sine normale biologiske funktioner.

6 Brug virus til at kurere bakterieinfektioner

Bakteriofager er vira, der specifikt angriber bakterier. Først anerkendt af Frederick Twort i 1915 og Felix d'Herelle to år senere, har de været vant til at studere mange aspekter af vira siden 1930'erne. De er især almindelige i jord, hvor mange bakteriearter gør deres hjem.

Fordi phages forstyrrer bakteriens metabolisme og ødelægger dem, har det længe været anerkendt, at de kunne spille en rolle i behandlingen af ​​en bred vifte af bakterie sygdomme. På grund af innovationen af ​​antiobiotika blev fagterapi imidlertid for det meste lagret indtil stigningen af ​​antibiotikaresistente bakterier skabte en fornyet interesse for området.

En individuel fagart er generelt kun effektiv mod et lille udvalg af bakterier eller endog en bestemt art (dens primære værtsart), som oprindeligt blev set som en ulempe. Som vi har lært mere om de gavnlige aspekter af vores naturlige flora, er det dog blevet anerkendt som den fordel, at den er. I modsætning til antibiotika, som har tendens til at dræbe bakterier indiskriminativt, kan bakteriofager angribe de sygdomsfremkaldende organismer uden at skade andre bakterier, der lever i os.

Mens bakterier kan udvikle resistens overfor både antibiotika og fager, tager det kun nogle få uger i stedet for få år at udvikle nye faser. Fager kan også have en nemmere tid at trænge ind i kroppen og lokalisere deres mål, og når målbakterien er ødelagt, stopper de at reproducere og snart dø ud.

5Vaccines

Fra begyndelsen af ​​1790'erne, da Edward Jenner udviklede verdens første vaccine mod kopper ved hjælp af en mindre virulent stamme kaldet koke til at inokulere patienter, har vacciner spart utallige millioner af liv. Siden da er der udviklet flere forskellige typer vacciner.Svækkede eller, Æulive, vacciner bruger levende vira, der er blevet svækket eller ændret, så de ikke forårsager sygdom, mens inaktiveret eller ækvivalent. De vacciner indeholder døde mikroorganismer eller toksiner, der sædvanligvis anvendes mod bakterieinfektioner. Visse vacciner - herunder subunit- og konjugatvacciner samt rekombinante og genetisk manipulerede vacciner - bruger kun et segment af det infektiøse middel.

Når en vaccine injiceres, går patogen på arbejde, men der er ikke nok af det til at replikere til den hastighed, det har brug for for at tage fat. Kroppen fastgør et immunrespons, dræber patogenet eller nedbryder det toksin, der er ansvarligt for sygdommen. Kroppens immunsystem ved nu, hvordan man skal bekæmpe sygdommen og vil, mand, hvis det kommer på tværs af det igen. Med andre ord har forskere fundet ud af, hvordan man får et patogen for at hjælpe sit eget mål med at forsvare sig mod det. De har endda taget de første skridt mod udvikling af vacciner til flere former for kræft, med tre vacciner godkendt af FDA for hepatitis B-viruset (som forårsager levercancer), humane papillomavirus typer 16 og 18 (som forårsager livmoderhalskræft) og metastatisk prostatacancer hos nogle mænd.

Takket være vacciner har flere sygdomme været drevet til virtuel udryddelse. Småkopper er det mest berømte eksempel, men polio, men ikke helt udryddet, kommer ind på et nært sekund. Adskillige andre sygdomme kunne være væk nu, hvis vacciner ikke var så svært at komme i de underudviklede nationer, der stadig kæmper med dem. Tingene bliver værre i stedet for bedre, med sygdomme der kommer ind fra en uventet kilde: velhavende, uddannede vesterlændinge, som burde vide bedre.

Desværre gør anti-vaccinationsbevægelsen et comeback i regioner, hvor disse sygdomme engang var under kontrol. Før indførelsen af ​​mæslingsvaccinen i 1963 blev omkring 500.000 mennesker smittet i USA, hvoraf 500 af dem - for det meste børn - endte døde. I 1983 blev der kun rapporteret 1.497 tilfælde, og efter en kort genopblussen i 80'erne og 90'erne var de rapporterede tilfælde faldet til kun 37 i 2004. Efter at anti-vaccinationsbevægelsen begyndte at opnå trækkraft blev der rapporteret 118 tilfælde i USA alene i 2011. Tallet vokser, fodres af rejsende, der kommer ind fra områder med højere priser og mindre modstand. Whooping hoste, engang troede at være væk for evigt i USA, er også stigende.

4Bacterial Waste Breakdown

Nogle af de mindste og enkleste af skabninger på Jorden spiller nogle af de vigtigste roller for at beskytte hele livet. Bakterier har måske den vigtigste rolle for alle: nedbrydning og genanvendelse af affald.

De døde rester af dyr og planter, sammen med ekskrementerne af alle organismer, indeholder vitale næringsstoffer og lagret energi. Uden en måde at genvinde disse næringsstoffer, ville de tilgængelige kilder hurtigt blive udarmet. Heldigvis fodrer mange bakterielle arter på disse energikilder, bryder dem ned til deres mindste molekyler og returnerer dem til jorden, hvor de genindtræder fødekæden.

Så hjælpsom som denne proces allerede er, har mennesker fundet mange måder at udnytte den til en række endnu flere fordele. Bakterier anvendes til spildevandsbehandling, håndtering af industriaffald og oprydning af olieudslip, lækkede lægemidler og spildevand. De har også været nyttige i udviklingen af ​​akvakultur, algeregulering og vandløse toiletter. Forskere og ingeniører undersøger i øjeblikket deres potentielle brug i produktionen af ​​miljøvenlige bioplaster, lim og byggematerialer. De kan endda bruges til at nedbryde plastaffald.

3We vil hurtigt dø uden vores gutbakterier

Dårligt forstået indtil for nylig (og der er stadig en del forskning, der skal gøres), arbejder de naturlige bakterier, der lever i vores tarm, med vores immunsystem for at drive patogener, producere K-vitamin, stimulere peristaltiske og måske vigtigst fordøje vores mad. Uden vores tarmbakterier ville vi ikke kunne udføre nogen af ​​disse funktioner, og vi ville hurtigt dø.

Jo mere vi lærer om gavnlige stammer af tarmbakterier, jo mere kan vi integrere denne viden i sund livsstil. Efter at det var fastslået, at visse tarmbakterier kan spille en rolle i fedme, blev probiotika al raseri. Probiotika er de bakterier, der ligger i fermenterede fødevarer og sælges nu som kosttilskud. Bakterier som nogle arter af bifidobakterier, der findes i de fleste yoghurt, kan skabe et meget surt miljø, hvor mindre gunstige mikroorganismer ikke kan overleve. Svag mad og stress kan også spille en rolle i vores maveflora og dræbe fordelagtige bakterier, samtidig med at den begunstiger den mere skadelige slags, der forårsager gas, oppustethed, og Euleaky gut syndrom.

I et stort gennembrud i undersøgelsen af ​​vores tarmbakterier og hvad de gør, har et team af kinesiske og danske forskere for nylig udviklet en ny måde at identificere disse mikroorganismer ved hjælp af DNA-sekvensdata. De identificerede over 500 arter af godartede bakterier og 800 nye arter af vira, der kunne leve af dem, hvilket gav håb om nye måder at behandle sygdomme forbundet med dem, såsom diabetes, fedme og astma.

2Skin bakterier tjener som vores første linje af immunforsvar

Det øjeblik du kom ud fra din mors livmoder blev du sat på. De forstyrrede dig i blotte øjeblikke og koloniserede hver tomme af din hud, og de har været med dig lige siden. De er prokaryoter og andre bakterier, og uden de evolutionære partnerskabsmennesker smedet sammen med dem for millioner af år siden, ville du have været død kort efter fødslen.

En af de mest almindelige hudbakterier er Staphlococcus epidermis, en fejl, som vi nu ved, spiller en rolle i kampen mod Leishmania majorårsagen til en ubehagelig sygdom kaldet leishmaniasis, der resulterer i koger i huden og åbne sår, der ikke helbreder. Den gode fejl udløser et immunrespons kaldet IL-1, som kroppen ikke selv kan producere Staphylococcus en nødvendig del af menneskekroppen, som er afgørende for vores eksistens som ethvert organ.

Prokaryoter, som også koloniserer fordøjelseskanalen, dækker hver ydre overflade på huden. Sammen med resten af ​​vores gavnlige hudmikrobiota blev de en del af os, da de begyndte at konkurrere mod mindre velvillige mikroorganismer til fast ejendom. Sammen med immuncellerne i vores hud beskytter de os mod både patogene bakterier og opportunistiske svampe, der forsøger at invadere. Dette gør det muligt for vores kroppe at bruge mindre energi til at forsvare vores ydre og fokusere mere på ting som kæmper vira og precancerøse celler.

Mens der stadig er meget at lære, før vi virkelig kan bruge denne viden i vores sundhedssystemer, ser vi allerede på en fremtid, der involverer den målbevidste brug af hudbakterier. En opstart baseret i Massachusetts kaldet AOBiome har for eksempel skabt en kropssprøjte lavet af levende dyrkede kemoautotrofe bakterier kaldet Nitrosomonas. De hævder, at deres spray kan "fylde sunde hudbakterier" og endda erstatte brusebad, da bakterierne lever af ammoniak i vores sved.

1Life som vi ved, det ville ikke være her uden cyanobakterier

Cyanobakterier, eller blågrønne alger, er muligvis den ældste stadiglevende art på jorden, med fossiler på 3,5 milliarder år. De er unicellulære bakterier, der vokser i kolonier, og hvis det ikke var for dem, ville du ikke være her, og hverken ville næsten alle andre former for liv.

Cyanobakterier var verdens første fotosyntesere. De brugte energi fra solen sammen med kemikalier i primordialer og inert nitrogen i atmosfæren for at gøre deres mad. Som affaldsprodukt dannede de ilt, en gift til stort set alle andre former for liv på det tidspunkt og årsagen til tidlige masseudslettelseshændelser. I løbet af en periode på omkring 300 millioner år bidrog al denne iltgenerering til atmosfæren som vi kender den under de arkæanske og proterozoiske epoker.

Det var ikke den eneste måde, hvorpå bakterierne startede livet som vi kender det. Nogen gange under proterozoiske eller tidlige kambrianske æra dannede de et symbiotisk forhold med visse eukaryote celler, hvilket gjorde mad til cellen til gengæld for et stabilt miljø at ringe hjem. Disse var de første planter, såvel som oprindelsen af ​​eukaryotiske mitokondrier, hvilket er afgørende for dyrelivet. Denne virkelig titaniske begivenhed er nu kendt som endosymbiose.

Mens flere former for cyanobakterier er toksiske, en art betegnet Spirulina var en vigtig fødekilde til aztekerne og spiste regelmæssigt af mange asiatiske nationer. I dag sælges det ofte i pulver- eller tabletform som et kosttilskud til sundhedstilskud.