10 måter parasitter, virus og bakterier har hjulpet mennesker

Parasitter, bakterier og virus har vært menneskets gissel så lenge vi har vært her, men sykdommen har omformet vår historie og påvirket vår utvikling. Parasitter bidro til å gi immunforsvaret det løftet det trengte for å komme seg opp, og den ydmyke bakterien har hjulpet diktere formet denne planeten har tatt. Noen ganger virker det som om vi mennesker bare er leketøy i sine hender, men de har ikke bare vært lunefullstyrker som kaster oss rundt som ragdukker. Disse mikroorganismer har også gjort utrolige ting for å hjelpe menneskeheten.

10Virusene vi utførte av Afrika hjalp oss med å overleve

Takket være vitenskapen om viral molekylær genetikk, vet vi nå ganske mye om de feilene som smittet oss langs vår evolusjonære vei, og vi har funnet ut at disse hitchhikerne har gjort litt for å hjelpe oss på veien. For eksempel var det det evolusjonære trykket de lagde på vårt immunsystem som gjorde det så robust som det er i dag. I tillegg kan virus ha spilt en rolle i tapet av spesifikke reseptorer som vi en gang hadde på overflaten av våre celler at smittsomme stoffer kunne låses på og brukes til å forårsake sykdom. Ved å rive menneskekroppen av denne kilden til sykdommen, skapte virus et tryggere miljø for seg selv, og gav alle involverte.

Men de kan også ha spilt en rolle for å sikre at det var blant konkurrerende hominide arter Homo sapiens som kom ut på toppen. Mens vår art utviklet seg, sykdom og parasitter oppmuntret genetisk mangfold og utryddet det uegnet. En gang den første Homo sapiens forlot kontinentet, de brakte sine smittsomme organer og parasitter med dem. Hvis du har lest om nordamerikanske og europeiske kopper, vet du hvordan dette går.

Selv om det ikke ville vært den eneste faktoren, ville virusparasitter spredes til andre hominider som Homo neanderthalensis (Neanderthals), som ikke hadde hatt noen tidligere eksponering for de nye feilene og hadde en nasal struktur som var mindre effektiv ved filtrering av luft og holde nye virus i sjakk. De ville ha ødelagt andre hominide arter, fordi feilene ble primet for å leve i lignende miljøer, men hominidene ble ikke primet for å motta dem. Modeller har vist at hvis neanderthaler hadde en dødelighet på bare 2 prosent høyere enn mennesker, ville det ha vært tilstrekkelig for å forårsake utryddelse etter 1000 års konkurranse. Selv om sykdom var uten tvil den eneste faktoren, ville det sikkert ha spilt en stor rolle.

De fleste modeller av menneskelig sykdom evolusjon hevder at de hovedsakelig utviklet seg under den neolitiske epoken, etter at mannen flyttet ut av Afrika og befolkningen økte, så det er noen bevis på dette selektive virale trykket. Mange av disse tidlige virusene har selv vært så vellykkede at deres gener har blitt bokstavelig talt en del av vårt DNA. For eksempel har det menneskelige genomet vist seg å inneholde gener fra Borna virus som ble oppnådd for 40 millioner år siden. Faktisk har forskere isolert omtrent 100.000 elementer av menneskelig DNA som kommer fra virus, for det meste innenfor det som kalles vår "DNA-DNA". Virusene som utgjør størstedelen av vårt søppel-DNA kalles endogene retrovirus, og de er så mye en del av oss som en vitenskapsmann nylig brakte en, "Tilbakekjøp til livet", og til og med smittet hamstere og katter med det.

9Modern-dag medisinsk bruk av Leeches og Maggots

I tusenvis av år har den europeiske leechen (Hirudo medicinalis) ble brukt i medisin for blodsetting, og behandlet et bredt spekter av forstyrrelser fra hemorroider til øreinfeksjoner. Øvelsen går så langt tilbake i tiden at et egyptisk maleri fra 1500 B.C. skildrer bruken av dem. Mens noen nasjoner aldri har sluttet å bruke dem, gikk praksis ut av favør i den vestlige verden med kunnskap om bakterier og etterfølgende fokus på kimteori for medisinsk behandling.

På 1970- og 1980-tallet gjorde leeches et comeback. Kosmetiske og rekonstruktive kirurger fant at de var en effektiv metode for drenering av blod fra hovne ansikter, svarte øyne, lemmer og sifre. De er også nyttige for å reattach små kroppsdeler som ører og flaps av huden, fordi de trekker bort blod som kan koble og avbryte helingsprosessen. Leeches har reddet folk fra amputasjoner og kan til og med lindre smerten ved slitasjegikt. Selv veterinærer bruker dem noen ganger.

Maggots, derimot, er naturens opprydding mannskap. De er gode for å spise bort døde eller infiserte kjøtt, og avsløre det friske vevet nedenfor i en prosess som heter debridement. De har også blitt funnet å være en effektiv behandling for sår, gangrene, hudkreft og forbrenning, blant annet.

Maggots og leeches, så brutto som de kan være, er så effektive at FDA klassifiserte dem som de første "medisinske" elementene i 2010, og baner vei for en hel bransje som kalles bioterapi. En organisasjon kalt Biotherapeutics Education and Research Foundation (BTERF) har til og med spratt opp for å øke bevisstheten om de nye bruksområdene til disse gamle critters, og det finnes flere selskaper som selger dem.

8 parasitter og immunsystemer kan ha samutviklet for å beskytte oss mot allergier

Forskere som studerer effekten av gastrointestinale parasitter, har kommet opp med en forbløffende teori: Etter at parasitter først koloniserte våre gastrointestinale systemer utviklet de over millioner av år evnen til å undertrykke immunforsvaret. Samtidig utviklet våre egne kropper å delvis kompensere for effekten.

Den forbausende delen og hva dette betyr for menneskers helse er at når parasitter og harmløse mikroorganismer som er tilstede i vann og jord, i stor grad er fjernet fra sitt naturlige miljø inne i oss i utviklede land gjennom bruk av moderne medisin, overbelaster immunforsvaret oss faktisk for deres tap, som fører til allergier og til og med økte sjanser for astma og eksem.

Denne "gamle venner" -hypotesen (noen ganger referert til som "hygienehypotesen", selv om den faktisk er mer av en komplementær teori), har fått mer støtte de siste årene, da vi identifiserer nye måter mikroorganismer har hjulpet oss med å overleve over ektene. Kliniske studier har blitt utført ved hjelp av ormer for å teste mot multippel sklerose, IBD og allergier.

Den viktigste forutsetningen for den gamle vennerhypotesen er Graham A.W. Rook av University College London. Han foreslo det først i 2003, og siden da har det også blitt foreslått som en mulig årsak til noen former for stress og depresjon.

Noen har tatt den gamle venners hypotesen til sin endelige logiske konklusjon at hvis vi fjerner parasitter fra samfunnet, har det ført til helseproblemer, bør vi sette dem tilbake. I 2008 gjennomførte University of Wisconsin professor i nevrologi John Fleming en klinisk studie hvor han smittet flere sklerosepasienter med parasitære ormer for å teste deres effektivitet mot sykdommen. Over en periode på tre måneder ble pasienter som hadde gjennomsnittlig 6,6 aktive lesjoner rundt hjernens nerveceller redusert til et gjennomsnitt på to. Når forsøket var over, skutt antall lesjoner tilbake til 5,8 innen to måneder. I tidligere studier syntes parasittene å ha positive effekter på ulcerøs kolitt og Crohns sykdom også.

Parasittterapi er imidlertid fortsatt i eksperimentelle faser, og har sannsynligvis negative effekter som oppveier de positive. Fra nå av har FDA klassifisert ormene som biologiske produkter som ikke kan selges før beviset trygt. Bare en art, Trichuris suis, har blitt godkjent for testing under Investigational New Drug (IND) status.

7Virotherapy

En av de mest spennende og lovende grener av medisin de siste tiårene er viroterapi, en bioteknologi teknikk for å omprogrammere virus for å behandle sykdom. I 2005 annonserte forskere ved UCLA at de hadde slått en av menneskets dødeligste fiender til en kreftmorder når de omprogrammerte en modifisert stamme av HIV for å jakte og ødelegge kreftceller. Rundt samme tid, forskere ved Mayo Clinic i Rochester, Minnesota endret meslinger virus for å gjøre det samme.

Teknikken ligner den som brukes til å avle genetisk konstruerte planter, ved at et virus brukes som et genleveringsbil. Det har lenge blitt anerkjent som den mest effektive måten å overføre. Dette systemet brukes til produksjon av nyttige proteiner i genterapi og har stort potensial for behandling av immunologiske forstyrrelser som hepatitt og HIV.

Virus har vært kjent for å ha potensial til å behandle kreft siden 1950-tallet, men fremkomsten av kjemoterapi reduserte sin fremgang. I dag virerer virotherapy å være ekstremt effektiv mot svulster uten å skade de friske cellene rundt seg. Kliniske studier av onkolytisk viroterapi har vist lav toksisitet og lovende tegn på effekt. I 2013 ble et legemiddel kalt talimogen laherparepvec (TVEC) det første stoffet basert på et svulstdrepende virus for å lykkes i test på sen stadium.

En av de største utfordringene forskerne står overfor, er hvordan man leverer viruset der det vil gjøre det beste før kroppen gjenkjenner det som en inntrenger og forsvarer et forsvar. Nåværende forskning ser på å finne naturlige tumormålrettede "bærere", celler som kan levere viruset uten at cellen eller viruset mister sine normale biologiske funksjoner.

6 Bruke virus for å kurere bakterielle infeksjoner

Bakteriofager er virus som spesifikt angriper bakterier. Først anerkjent av Frederick Twort i 1915 og Felix d'Herelle to år senere, har de vært vant til å studere mange aspekter av virus siden 1930-tallet. De er spesielt vanlige i jord, hvor mange arter av bakterier gjør sitt hjem.

Fordi phages forstyrrer metabolismen av bakterier og ødelegger dem, har det lenge vært kjent at de kunne spille en rolle i å behandle et bredt spekter av bakterielle sykdommer. På grunn av innovasjonen av antiobiotika, var fagterapi stort sett lagret til oppstarten av antibiotikaresistente bakterier genererte fornyet interesse i feltet.

En individuell fagart er generelt kun effektiv mot et lite utvalg av bakterier eller til og med en bestemt art (dens primære vertsarter), som opprinnelig ble sett som en ulempe. Som vi har lært mer om de fordelaktige aspektene av vår naturlige flora, har det imidlertid blitt anerkjent som fordelen at den er. I motsetning til antibiotika, som har en tendens til å drepe bakterier uansett, kan bakteriofager angripe de sykdomsfremkallende organismer uten å skade noen annen bakterie som bor i oss.

Mens bakterier kan utvikle motstand mot både antibiotika og fager, tar det bare noen uker i stedet for noen få år å utvikle nye faser. Fager kan også ha en lettere tid å trenge inn i kroppen og finne sitt mål, og når målbakterien er ødelagt, stopper de å reprodusere og snart dø ut.

5Vaccines

Fra begynnelsen på 1790-tallet, da Edward Jenner utviklet verdens første vaksine mot kopper med en mindre virulent stamme som kalles kofferter for å inokulere pasienter, har vaksiner spart utallige millioner av liv. Siden da har flere forskjellige typer vaksiner blitt utviklet.Dempet eller, Älive. "De vaksiner bruker levende virus som har blitt svekket eller endret slik at de ikke forårsaker sykdom, mens de er inaktivert eller," Sjeldne ". Vaksiner inneholder døde mikroorganismer eller toksiner som vanligvis brukes mot bakterielle infeksjoner. Noen vaksiner - inkludert subunit- og konjugatvacciner, samt rekombinante og genetisk konstruerte vaksiner - bare bruk et segment av det smittsomme stoffet.

Når en vaksine injiseres, går patogen på jobb, men det er ikke nok av det å replikere til den hastigheten det trenger for å ta tak i. Kroppen monterer et immunrespons, dræper patogenet eller bryter ned toksinet som er ansvarlig for sykdommen. Kroppens immunsystem vet nå hvordan man skal bekjempe sykdommen og vil, hvis det kommer over det igjen. Med andre ord, har forskere funnet ut hvordan man får et patogen for å hjelpe sitt eget mål å forsvare seg mot det. De har selv tatt de første skrittene mot å utvikle vaksiner for flere former for kreft, med tre vaksiner godkjent av FDA for hepatitt B-viruset (som forårsaker leverkreft), humane papillomavirus type 16 og 18 (som forårsaker livmorhalskreft) og metastatisk prostatakreft hos noen menn.

Takket være vaksiner har flere sykdommer blitt drevet til virtuell utryddelse. Småkopper er det mest kjente eksemplet, men polio, men ikke helt utryddet, kommer inn på nært hold. Flere andre sykdommer kan være borte nå hvis vaksiner ikke var så vanskelig å komme i de underutviklede nasjonene som fremdeles sliter med dem. Ting blir verre i stedet for bedre, med sykdommer som kommer inn fra en uventet kilde: velstående, utdannede vestlige som burde vite bedre.

Dessverre gjør anti-vaksinasjonsbevegelsen et comeback i regioner der disse sykdommene var en gang under kontroll. Før innføringen av meslinger-vaksinen i 1963 ble omtrent 500 000 mennesker i året smittet i USA, hvorav 500, mesteparten av barna, endte opp døde. I 1983 ble det bare rapportert 1,497 tilfeller, og etter en kort gjenoppblomstring på 80- og 90-tallet var rapporterte tilfeller ned til bare 37 i 2004. Etter at anti-vaksineringsbevegelsen begynte å få trekkraft, ble det rapportert 118 tilfeller i USA alene i 2011. Det nummeret vokser, mates av reisende kommer inn fra områder med høyere priser og å finne mindre motstand. Whooping hoste, en gang trodde å være borte for alltid i USA, er også på vei oppover.

4Bakteriell avfallssvikt

Noen av de minste og enkleste av skapninger på jorden spiller noen av de viktigste rollene for å beskytte hele livet. Bakterier har kanskje den viktigste rollen til alle: nedbryting og gjenvinning av avfall.

De døde gjenstander av dyr og planter, sammen med ekskrement fra alle organismer, inneholder viktige næringsstoffer og lagret energi. Uten en måte å gjenvinne disse næringsstoffene, vil de tilgjengelige kildene raskt bli utarmet. Heldigvis føder mange bakteriearter på disse energikildene, bryter dem ned til de minste molekylene og returnerer dem til jorden, hvor de gjenoppretter matkjeden.

Like nyttig som denne prosessen allerede er, har mennesker funnet mange måter å utnytte den til en rekke enda flere fordeler. Bakterier brukes i avløpsvannbehandling, industriavfallshåndtering, og rydding av oljesøl, lekkasje legemidler og avløpsvann. De har også vært nyttige i utviklingen av akvakultur, algeregulering og vannløse toaletter. Forskere og ingeniører ser for tiden på deres potensielle bruk i produksjonen av miljøvennlige bioplaster, lim og byggematerialer. De kan til og med brukes til å bryte ned plastavfall.

3Vi vil raskt dø uten våre gutbakterier

Dårlig forståelse inntil nylig (og det er fortsatt ganske mye forskning som skal gjøres), de naturlige bakteriene som lever i vår tarm, virker med immunforsvaret for å drive ut patogener, produsere vitamin K, stimulere peristaltikk, og kanskje viktigst, fordøye vår mat. Uten våre tarmbakterier ville vi ikke kunne utføre noen av disse funksjonene, og vi ville raskt dø.

Jo mer vi lærer om gunstige stammer av tarmbakterier, jo mer kan vi innlemme den kunnskapen i sunn livsstil. Etter at det ble bestemt at visse tarmbakterier kan spille en rolle i fedme, ble probiotika all raseri. Probiotika er bakteriene som ligger i fermentert mat og selges nå som kosttilskudd. Bakterier som noen arter av bifidobakterier, som finnes i de fleste yoghurt, kan skape et svært surt miljø der mindre gunstige mikroorganismer ikke kan overleve. Fettmat og stress kan også spille en rolle i helsen til magefloraen, og dræpe gunstige bakterier samtidig som den favoriserer den mer skadelige typen som forårsaker gass, oppblåsthet og Euleaky gut syndrom.

I et stort gjennombrudd i studiet av våre gut-bakterier og hva de gjør, har et team av kinesiske og danske forskere nylig utviklet en ny måte å identifisere disse mikroorganismer ved hjelp av DNA-sekvensdata. De identifiserte over 500 arter av godartede bakterier og 800 nye arter av virus som kunne leve av dem, og ga håp om nye måter å behandle sykdommer forbundet med dem, som diabetes, fedme og astma.

2Skin bakterier tjener som vår første linje av immunforsvar

Øyeblikket du kom ut av mors mors liv ble du satt på. De trakasserte deg i blotte øyeblikk og koloniserte hver tomme av huden din, og de har vært med deg helt siden. De er prokaryoter og andre bakterier, og uten de evolusjonære partnerskapsmennene smidd sammen med dem for millioner av år siden, ville du ha vært død kort etter fødselen.

En av de vanligste hudbakteriene er Staphlococcus epidermis, en insekt som vi nå vet spiller en rolle i kampen mot Leishmania major, årsaken til en ekkel sykdom som kalles leishmaniasis som resulterer i koker og åpner sår som ikke helbreder. Den gode feilen utløser en immunrespons som kalles IL-1 som kroppen ikke kan produsere på egenhånd, noe som gjør Staphylococcus en nødvendig del av menneskekroppen, så viktig for vår eksistens som et organ.

Prokaryoter, som også koloniserer fordøyelseskanalen, dekker hver ytre overflate på huden. Sammen med resten av vår gunstige hudmikrobiota ble de en del av oss da de begynte å konkurrere mot mindre velvillige mikroorganismer for fast eiendom. Sammen med immuncellene i vår hud beskytter de oss mot både patogene bakterier og opportunistiske sopp som prøver å invadere. Dette gjør at kroppene våre kan bruke mindre energi til å forsvare våre eksteriører og fokusere mer på ting som å bekjempe virus og precancerøse celler.

Mens det fortsatt er mye å lære før vi virkelig kan bruke denne kunnskapen i våre helsesystemer, ser vi allerede på en fremtid som innebærer en målrettet bruk av hudbakterier. En oppstart basert i Massachusetts, som heter AOBiome, har for eksempel skapt en kroppssprøyte laget av levende kultiverte kjemoautotrofe bakterier som kalles nitrosomonas. De hevder at sprøyten kan "fylle sunn hudbakterier" og til og med erstatte dusjen, da bakteriene lever av ammoniakk i svetten.

1Life som vi vet at det ikke ville være her uten cyanobakterier

Cyanobakterier, eller blågrønne alger, er muligens den eldste stadiglevende arten på jorden, med fossiler fra 3,5 milliarder år. De er unicellulære bakterier som vokser i kolonier, og hvis det ikke var for dem, ville du ikke være her, og heller ikke ville nesten alle andre former for liv.

Cyanobakterier var verdens første fotosyntesere. De brukte energi fra solen sammen med kjemikalier i primordialer og inert nitrogen i atmosfæren for å lage mat. Som avfallsprodukt genererte de oksygen, en gift til nesten alle andre former for liv på den tiden og årsaken til tidlig masseutslettelse. I løpet av en periode på rundt 300 millioner år bidro all denne oksygengenerasjonen til atmosfæren som vi vet det, under arkeologiske og proterozoiske epoker.

Det var ikke den eneste måten denne bakterien startet livet som vi vet. Noen ganger under proterozoisk eller tidlig kambriansk tid dannet de et symbiotisk forhold med visse eukaryote celler, noe som gjorde mat til cellen i motsetning til et stabilt miljø for å ringe hjem. Disse var de første plantene, samt opprinnelsen til eukaryotiske mitokondrier, noe som er essensielt for dyrelivet. Denne virkelig titaniske hendelsen er nå kjent som endosymbiose.

Mens flere former for cyanobakterier er toksiske, en art som heter Spirulina var en viktig matkilde for aztekerne og spiste regelmessig av mange asiatiske nasjoner. I dag blir det ofte solgt i pulver eller tablettform som et helsekosttilskudd.