Hvad er en bakterie?

Elva fra Østerbro i København har spurgt sin far om, hvad en bakterie er?

Hun har hørt, at bakterier både findes på mobiltelefonen, i køkkenkluden, på bønnespirer, i tarmen og på bunden af havet, men hun mener ikke selv, at hun har fået en ordentlig forklaring på, hvad de er. Derfor forsøgte hun at få sin far til at forklare hende det.

Den stakkels far måtte give op over for hendes dybdeborende spørgsmål og sendte dem derfor videre til Spørg Videnskaben.

Vi samler stafetten op herfra og passerer den videre til lektor Thomas Bjarnsholt fra Københavns Universitets Sundhedsvidenskabelige Fakultet, Institut for International Sundhed, Immunologi og Mikrobiologi, der selv forsker i bakteriernes biologi.

»Det er meget svært at sige noget helt generelt om bakterier andet end, at de er encellede organismer uden cellekerne, og at de alle sammen er cirka 1-2 mikrometer store. Bakterier er nemlig mere forskellige i deres egenskaber og arvemateriale end alle dyr der findes.«

»Evolutionsmæssigt er nogle bakterie-arter faktisk længere fra hinanden end planter og dyr. Desuden er deres evne til at tilpasse sig langt større end noget andet levende, vi kender,« fortæller Thomas Bjarnsholt.

Bakterier er overalt på Jorden, og der er mange af dem

Bakterierne er overalt på Jorden. Selvom du ikke kan se dem med det blotte øje, så er de der, og samlet set vejer de ufatteligt meget.

Men det er ikke fordi, at bakterierne er særligt store, at de vejer så meget. Faktisk er de meget små, men der er mange af dem – rigtigt mange af dem.

Hvis man kigger på ét gram jord, så er der omtrent seks gange så mange bakterier i den smule jord, som der er mennesker i hele Danmark. I din krop har du ti gange flere bakterieceller, end du har af dine egne celler.

Du ville med andre ord blive betegnet som en bakterie, hvis cellerne i din krop havde stemmeret og stemte om, hvad I skulle hedde.

Men bakterierne er som sagt små. Hvis man lægger en række gennemsnitlige bakterier på cirka en mikrometer i en lille bunke, skal der bruges 10.000, før de til sammen udgør en plet, der er stor nok til, at det menneskelige øje kan se den.

Men mon ikke det kan lykkes at skrabe 10.000 bakterieceller sammen? Der er i hvert fald rigeligt at tag af.

Antallet af bakterier på Jorden er nemlig regnet ud til at være fem millioner millioner trillioner, hvilket er det samme som et femtal med tredive nuller bagefter.

Når man ganger antallet af bakterier med vægten for en gennemsnitlig bakterie, kommer man frem til, at de udgør mere end halvdelen af alt biomasse på Jorden, hvilket vil sige, at bakterier vejer mere end alle dyre- og plantearter lagt sammen.

Bakterierne adskiller sig fra andre levende organismer

Nu har vi kigget på bakteriernes antal og størrelse. Men spørgsmålet fra Elva og hendes far var jo reelt set, hvad de er, og ikke hvor mange og hvor små de er.

Hvis man kigger på bakterier og skal forklare, hvad de er, er det altid godt at sammenligne dem med noget, man kender. Derfor er det meget nærliggende at sammenligne bakterier med de celler, som Elva og hendes far har i kroppen.

De celler Elva har i kroppen, kaldes for eukariote celler, mens bakterierne kaldes for prokariote celler. Rent biologisk har de nogle forskelligheder, hvoraf nogle af de mest håndgribelige er:

• Prokariotiske celler adskiller sig fra de Eukariote celler ved, at de ikke har nogen cellekerne. Det vil sige, at DNA ikke er adskilt fra resten af cellen og svømmer derfor frit rundt i cellevæsken. Desuden har bakterier et enkelt cirkulært kromosom, mens det er opdelt i 23 kromosompar (46 kromosomer i alt) i Elvas celler.
• Eukariote celler er opdelt i kasser, hvor både DNA og andre dele af cellen holdes på plads af forskellige celleorganer kaldet organeller. Den opdelte struktur i Elvas celler gør, at de er i stand til at udføre forskellige og meget komplekse opgaver i hver ende af cellen, uden at de to har indflydelse på hinanden. Det kan bakterier ikke.
• Den største forskel på bakterier og på Elvas celler er, at bakterierne altid er encellede, mens Elva består af mange milliarder eukariote celler, der snakker sammen og udfører forskellige opgaver, som tilsammen giver et menneske. Bakterier er dog i stand til at kommunikere med hinanden, så nogle bakterier kan udføre én funktion, mens andre udfører en anden, mens de sidder i en såkaldt biofilm, der er et sammenhængende lag af bakterier.
• Prokariote celler har desuden ingen mitokondrier. Mitokondrierne i eukariote celler fungerer som cellernes kraftværk, men dem må bakterierne altså undvære. I det hele taget mangler bakterieceller mange af de små organeller, der findes i Elvas celler.

Og netop de manglende mitokondrier er specielt interessante, når man snakker om forskelle på prokarioter og eukarioter.

Elva var en bakterie en gang

For cirka fire milliarder år siden opstod det første liv på Jorden – bakterierne. Bakterierne havde hele Jorden for sig selv i et par milliarder år, indtil pludselig de eukariote celler opstod. Og det var faktisk bakterierne selv, der lavede de eukariote celler.

Bakterierne i forhistorisk tid opslugte hinanden en gang imellem, og det gør de på sin vis stadigvæk. Forskere mener, at en stor bakterie på et tidspunkt for mellem to og tre milliarder år siden opslugte en lille bakterie, men ikke var i stand til at fordøje den.

Derved levede den lille bakterie inde i den store, og de udviklede sig sammen, så alle efterkommerne af den store bakterie også havde en anden bakterie inde i sig. Samarbejdet mellem de to bakterier blev på et tidspunkt så godt, at den lille bakterie begyndte at have andre funktioner end dens oprindelige. Disse funktioner var til gavn for både den selv og dens værtsbakterie.

Med tiden blev den lille bakterie til mitokondrier, plastider i planter og muligvis også andre organeller inde i den store bakterie, som ikke længere var en bakterie, men en eukariot celle. På den måde udviklede de eukariote celler sig fra ikke én men to eller flere bakterier.

De eukaritote celler lærte på et tidspunkt at sidde sammen med andre celler og dannede dermed de første flercellede organismer. Over de næste to til tre milliarder år udvikler de flercellede organismer sig til alle planter, dyr, svampe og i sidste ende til Elva og hendes far.

Der findes mange typer bakterier

Når man snakker om bakterier, er det svært at sætte dem alle sammen op på samme hylde, for de er lige så forskellige, som dyr og planter er forskellige.

• For det første er der nogle bakterier, der er farlige for os mennesker, fordi de giver os sygdomme. Det er dem, vi kalder for de patogene bakterier.
• Så er der de bakterier, som lever de mest utrolige steder på Jorden. Der er fundet bakterier i jordskorpen flere hundrede meter under havets bund. Der er fundet bakterier, der kan overleve 120 graders varme, og bakterier der har det bedst i syreholdige søer. Det er de ekstremofile bakterier, som også giver forhåbninger om, at der kan findes liv andre steder i universet.
• En anden gruppe bakterier, der er meget omtalte for tiden, er de multiresistente bakterier. Multiresistente bakterier har udviklet sig til at modstå det antibiotikum, som læger bruger til at bekæmpe infektioner med. Hvis en person smittes med en multiresistent bakterie, er der en øget risiko for, at personen dør af sygdommen.
• Der er også bakterier, som er rigtigt nyttige for os, og som vi lever i symbiose med. Det vil sige, at vi drager fordel af dem, mens de drager fordel af os. Blandt dem er f.eks de probiotiske bakterier, som vi har i vores tarme. I vores tarme lever der op imod 1000 forskellige typer bakterier, som blandt andet er med til at nedbryde nogle af de ting, vi spiser, som vi selv har meget svært ved at nedbryde.
• Derudover findes der mange bakterier, som har andre relationer til os mennesker som for eksempel bakterier i fødevarer, bakterier i miljøet og bakterier som bruges i biotek-industrien.

I de kommende uger vil vi præsentere artikler omkring de forskellige grupper af bakterier, og på den måde kan vi forhåbentligt give Elva et svar, hun kan stille sig tilfreds med.

Videnskab.dk takker Elva og hendes far for det gode spørgsmål og kvitterer med en ’Spørg Videnskaben’ t-shirt. Desuden takker vi Thomas Bjarnsholt for hans ekspertviden og opfordrer alle vores læsere til at undre sig, over den verden vi lever i, og sende deres spørgsmål ind til Spørg Videnskaben på redaktion@videnskab.dk