Hantverkare
Bakteriebubblor lagar skadad betong
Vägar, broar, tunnlar och dammar tillverkas av betong som ständigt utsätts för väder och vind, vilket med tiden bryter ner byggnadsmaterialet. När sprickor bildas kan vatten och skadliga ämnen tränga djupt in i betongen och förstöra konstruktionen inifrån, så det är viktigt att reparera den i tid.
Därför har forskarna lärt en massa mikroskopiska hantverkare – som alltid står redo – att sköta underhållet.I så kallad biobetong har byggmaterialet berikats med dels bakterier som ligger i dvala, dels det naturligt kvävehaltiga ämnet urea som bland annat finns i urin.
Bakterierna väcks om det uppstår en spricka eller om vatten läcker in och får kapslarna med mikroberna att brista.
Bakterierna ligger i dvala i så kallade mikrokapslar som brister och släpper loss de små arbetarna när en spricka uppstår.
Strax efteråt börjar bakterierna lager för lager att fylla sprickan med kalk genom att använda urea och kalcium, som förekommer naturligt i betong, både som näringskälla och byggstenar.
Processens enda biprodukt är ammoniak, som i detta sammanhang är harmlös. När sprickan har lagats återgår bakterierna till dvala, avger sporer och väntar till nästa gång de små hantverkarna aktiveras.
Uppgiften kan utföras av flera bakteriearter vars ämnesomsättning kan omvandla urea och som överleva länge i betongens basiska miljö. Försök med bakterien Bacillus subtilis har visat att utfällningarna inte bara reparerar sprickorna utan till och med stärker betongen.
Så fungerar bakterierna
SPRICKA VÄCKER BAKTERIERNA
Mikrokapslar med kalcium och bakterier i dvala har tillsatts i betongen, som även har berikats med kvävehaltig urea. När betongen spricker och vatten läcker in löses kapslarna upp så att bakterierna släpps ut.
BAKTERIER SKAPAR REAKTION
Bakterierna binder kalcium på sin yta och tar upp urea, som deras ämnesomsättning spjälkar och utsöndrar som kolhaltigt karbonat. Kalcium och karbonat reagerar och bildar kalciumkarbonat (kalk).
KALK FYLLER I HÅL
Så länge bakterierna får luft och vatten förökar de sig och bildar kalk. När sprickan har lagats återgår bakterierna till dvala. På så sätt kan biobetongen med åren komma att spara enorma summor för underhåll.
Läkare
Hudbakterie kan behandla diabetes
Bakterier långt ner i huden kan ta över bukspottkörtelns jobb och producera livsviktigt insulin till diabetespatienter.
Insulinpumparkan tillhöra det förflutna för personer med diabetes 1, detta tack vare nyligen upptäckta stafylokocker som lever längre ner i huden än man trott. I det djupa hudlagret finns blodkärl och därmed kan bakterien genmodifieras för att mäta när koncentrationen av glukos
i blodet är för hög.
En gen i bakterien producerar då insulin, som går över i blodbanorna och för sockret till musklerna och organen där det ska användas. Eftersom bakterierna finns naturligt i huden orsakar de inte någon infektion hos patienten.
Till skillnad från en insulinpump eller en transplantation av en bukspottkörtel ger bakterierna varken upphov till irritationer, ärr eller immunreaktioner. Ytterligare försök ska nu fastslå hur många bakterier det krävs för att producera det insulin som behövs.
Salmonella bombar cancertumörer
Forskare rekryterar genmanipulerade salmonellabakterier för att utföra kamikazeuppdrag mot cancertumörer.
En ny cancerbehandling får hjälp från oväntat håll: Salmonellabakterier. Forskare har modifierat bakterierna så att de fungerar som självmordsbombare och offrar sig för att döda cancerceller. Försök har gett hoppingivande resultat på möss med levertumörer.
Mössen matades med bakterierna, som tog sig till de delar av tumörerna som saknade blodkärl och syreförsörjning. Salmonellabakterier klarar av att överleva i den syrefattiga miljön, där kemoterapi inte fungerar.
Bakterierna är utrustade med en arsenal av vapen som exempelvis bryter ner cancercellernas skyddande membran och aktiverar en immunreaktion i kroppen.
BAKTERIER GÖMMER SIG I TUMÖR
Ofarliga salmonellabakterier tas upp i magsäcken och cirkulerar via blodet i kroppen. Bakterierna hittar cancertumörens syrefattiga inre och gömmer sig för immunförsvaret i den. Med tiden blir de fler.
TRÄNGSEL UTLÖSER EXPLOSION
Bakterierna manipuleras för att sprängas vid en tillräckligt hög ansamling i tumören. När bakterierna dör friges ämnen som förgiftar cancercellerna, orsakar celldöd eller aktiverar immunförsvaret.
BOMBARDEMANGET BÖRJAR OM
Tio procent av bakterierna överlever angreppet och återuppbygger armén av kamikazesoldater inför nästa attack. Tumören krymper med en tredjedel. Patientens livslängd förlängs i kombination med kemoterapi.
Bakterierna inleder en samlad attack när ett tillräckligt stort antal bakterier har tagit sig fram till samma område.I försök med möss hindrade bakterierna tumörernas tillväxt när de kombinerades med kemoterapi. Dessutom ökade livslängden med 50 procent jämfört med icke-behandlade möss. Självmorden ser också ut att hålla bakteriebeståndet under kontroll i kroppen.
Sophämtare
Mutantbakterier äter plastavfall
En nyupptäckt bakterie har lärt sig att bryta ner och äta plast. Nu ska dessa små organismer bana väg för ett sätt att avlägsna plast från naturen.
Plastavfall i naturen är ett stort problem. Lösningen kan vara mikroskopisk. En forskargrupp har upptäckt att bakterien Ideonella sakaiensis utsöndrar enzymet PETase. Det bryter ner materialet PET som finns i exempelvis plastflaskor.
I. sakaiensis kan klistra sig fast vid exempelvis en plastflaska och utsöndra enzymet PETase, som bryter ned plast till så kallad MHET. Detta ämne kan bakterien ta upp och bryta ned till kortare, mer ofarliga molekylkedjor som CO2 och sockerämnen.
Genom att isolera enzymet skapade forskare muterade varianter som bröt ner PET på bara några dagar, vilket är 20 procent snabbare än normala enzym. Forskarna uppskattar att det kommer att ta mellan 450 och 1 000 år för en plastflaska av PET att brytas ner i havet eller på marken i en skog.
Under de senaste 60 åren har bakterierna utvecklat sina förmågor på soptippar, där de bara har plast att äta. Genom att lista ut bakteriernas hemlighet bakom PETase-produktionen hoppas forskarna att enzymen och bakterierna kan spela en avgörande roll i att få bort fler typer av plast från naturen.
Biljontals plastbitar flyter omkring i världshaven, men på cirka 60 år har en bakterie lärt sig att bryta ner plastmaterialet.
Kockar
Bakterier gör mat mer näringsrik
Forskning visar på nya hälsoeffekter av att släppa in bakterier i köket..
Bakterier bidrar till livsmedel som oliver, surkål och yoghurt. De sätter i gång den så kallade fermenteringen, en kemisk process som förändrar matens smak och näringsinnehåll. I Asien har fermentering använts sedan år 8 000 före Kristus.
Ny forskning visar att processen bryter ner ämnen som hindrar upptag av näringsämnen och bevarar vitaminer som bryts ner av andra tillagningsmetoder.
Natto är fermenterade sojabönor, som innehåller enzymet nattokinase, vilket ser ut att ha blodtryckssänkande effekt.
Bakterier i inlagd gurka, natto och surkål producerar vitamin K2, som vi behöver få i oss via kosten eftersom kroppen inte kan tillverka det själv. De fermenterande bakterierna främjar även hjärt-kärlsystemet, immunförsvaret och ämnes omsättningen.
Mjölksyrabakterier är de mest använda bakterierna inom livsmedelsproduktion. De används exempelvis för att framställa yoghurt och ost genom att omvandla mjölksockret laktos till mjölksyra, som får mjölkproteinerna att klumpas ihop så att konsistensen blir tjockare.
Detektiver
Kolibakterier används som moderna minröjare
Normalt förknippas bakterier av arten Escherichia coli med matförgiftning, men de kan även fungera som detektiver. Genom genmanipulering har forskare lärt dem att spåra landminor.
Det finns över 100 miljoner landminor i världen som utgör en risk för befolkningar i tidigare konfliktdrabbade områden. Därför har forskare genmanipulerat bakterier av arten Escherichia coli för att hitta dödsfällorna.
Bakterier pekar ut landminor
BAKTERIEKULOR SPRIDS
På natten sprids kulor av alger fyllda med genmodifierade bakterier av arten Escherichia coli ut där man tror att det finns minor.
SPRÄNGMEDEL LYSER UPP
Efter tre timmar har bakterierna letat rätt på små förekomster av sprängmedlet trotyl. Förekomsten får dem att bilda proteinet GFP, som avger fluorescerande ljus när kulor belyses med strålar från ett laserbaserat skanningssystem från exempelvis en drönare.
LJUS AVSLÖJAR MINOR
Drönarens kameror kartlägger de lysande pärlorna, som visar att det finns minor inom en radie av två meter. Minröjare avlägnsar minorna.
Trotyl, sprängmedlet i landminor, avger ångor som ansamlas i jorden. Bakterierna har fått gener som bildar självlysande proteiner när de kommer i kontakt med trotyl och DNT, en av dess nedbrytningsprodukter. Genom att lägga ut kulor av ett algmaterial med stora mängder bakterier i områden
med landminor kan en skanner upptäcka ljus från kulor som ligger nära minor.
Forskare hittar minor genom att sprida bakterier som lyser upp i närheten av trotyl.
Forskarna bakom sprängmedelsdetektiverna arbetar vidare med att förfina tekniken. De vill bland annat kunna spåra andra typer av sprängmedel och öka skannerns räckvidd genom att koppla den till en drönare, så att större områden snabbt kan skannas av.
För att förhindra att genmodifierade organismer permanent släpps ut i naturen vill forskarna även begränsa bakteriernas livslängd, så att de dör efter avslutat uppdrag.