Finský biolog Olavi Kajander objevil mikroorganismy, u kterých by mohlo označení "mikro" svádět k nadhodnocení jejich velikosti. Kajander o nich proto raději hovoří jako o nanobakteriích. Název odvozený z řeckého slova nanos čili trpaslík si nechal dokonce patentovat. Řada vědců však na "trpasličí bakterie" nevěří.
Nanobakterie se neliší od jiných forem pozemského života jen svými rozměry. Podle jejich objevitele finského biologa Olavi Kajandera z university v Kuopiu jsou to zcela výjimečné organismy, kterým se nic jiného na Zemi ani vzdáleně nepodobá. Kajander je přesvědčen, že nanobakterie sehrávají ve světě kolem nás významnou, i když stále ještě notně nedoceněnou roli. Kromě jiného vyvolávají celou řadu závažných onemocnění. Pokud má Kajander pravdu, pak představuje objev nanobakterií vědeckou revoluci. Poslední „zemětřesení“ obdobných proporcí se v mikrobiologii odehrálo v dobách, kdy Louis Pasteur a Robert Koch bojovali za uznání existence bakterií nebo když vědci objevili první viry.
100 x menší než bakterie
Už koncem 80. let minulého století narazil Olavi Kajander v laboratorně kultivovaných buňkách na zvláštní kulovité či tyčinkovité částečky. Následně zjistil, že se tyto droboučké částice objevují i v nejrůznějších tělesných tekutinách a k jich vzniku není nutná přítomnost buněk. Krevní plasma, či mozkomíšní mok však musí být kultivovány za zvláštních podmínek. V průměru měřily tyto částice nejvýše půl mikrometru. Nejmenší z nich nebyly větší než dvě setiny mikrometru. Jsou tedy zhruba stokrát menší než běžné bakterie. Jejich rozměry se pohybují v nanometrech (miliardtinách metru), a proto jim dal Kajander název nanobakterie. Další badatelé odhalili podobné útvary na nejrůznějších místech země, např. v horninách, v odpadních vodách, vysoko v atmosféře nebo na povrchu meteoritů.
V apatitovém brnění
Nanobakterie lze pozorovat jen prostřednictvím elektronového mikroskopu. Od ostatních mikrobů se liší silnou vrstvou hydroxyapatitu na povrchu. Tento nerostný obal vzniká z vápníku a fosforu odnímaného z okolí. Kajander nanočástice zcela nekompromisně označil za novou formu života. Finský biolog tvrdí, že ti, kdo při hledání nanobakterií neuspěli, zjevně nezvládli techniky potřebné k odhalení těchto miniaturních organismů. Nanobakterie prý nelze kultivovat běžnými mikrobiologickými metodami, protože rostou velmi pomalu a dělí se jednou za jeden až pět dní. Při studiu nanonakterií rovněž selhávají tradiční metody používané pro výzkum běžných mikrobů. Už v roce 1992 si proto nechal Kajander jak metody kultivace nanobakterií tak i způsob jejich detekce patentovat.
Živé a smrtící?
Svět se začal o nanobakterie zajímat teprve v roce 1998, kdy Kajander publikoval společně se svou tureckou kolegyní Nevou Ciftciogluovou v americkém vědeckém časopise Proceedings of the National Academy of Sciences zásadní výsledky svých předchozích experimentů doplněné o důkaz, podle kterého se uvnitř hydroxyapatitových obalů nachází dědičná informace.
„Objevili jsme nejmenší v laboratoři pěstovatelný a samostatně se rozmnožující organismus na Zemi,“ hlásal Kajander do světa.
Kajander provedl u nanobakterií analýzy zaměřené na identifikaci části genu, který je důležitý pro syntézu ribonukleové kyseliny tvořící součást tzv. ribozomů – zvláštních částic, na nichž buňky syntetizují nové bílkoviny. Tento úsek DNA sdílejí v různé podobě všechny pozemské organismy. Je proto často používán pro popis nových skupin organismů. Kajander na základě výsledků analýz popsal nový druh mikroba Nanobacterium sanguineum a zařadil jej do příbuzenstva bakterií Brucella, které vyvolávají závažné onemocnění skotu přenosné i na člověka.
Můžou být stejně nebezpečné i nanobakterie? Kajander je přesvědčen, že miniaturní mikrobi vyvolávají celou řadu závažných onemocnění. Mohli by být velice nebezpeční, protože při svých rozměrech proniknou prakticky kamkoli. Procházejí snadno i velmi jemnými filtry, které zachytí běžné bakterie a používají se ke sterilizování různých kapalin a roztoků. Apatitové brnění činí nanobakterie vysoce odolnými proti desinfekčním prostředkům i vysokým teplotám.
Pro schopnost vytvářet hydroxyapatit, jsou nanobakterie dávány do souvislosti především s chorobnými procesy, při nichž dochází k „vápenatění“. Nanobakterie jsou proto podezírány z podílu na vzniku ledvinových kamenů, tvorbě vápenatých usazenin ve stěnách cév postižených arterosklerózou, tvorbě žlučníkových kamenů, usazování vápenatých solí v srdečních chlopních a na mnoha dalších onemocněních.
Mají na svědomí i rakovinu?
Mezi vědci kolují v souvislosti s nanobakteriemi i velice „divoké“ teorie, například že se nanobakterie podílejí na projevech onemocnění AIDS. Při masivním množení by mohly pacienta okrádat o vápník a vyvolávat tak „odvápnění kostí“ čili osteoporózu nebo narušovat funkce nervů. Lze je údajně podezírat i z potíží s meziobratlovými ploténkami nebo z chorobných změn na okostici. U starších mužů se mohou podílet na procesech spojených se vznikem rakoviny prostaty. U žen by nanobakterie mohly přispívat ke vzniku nádorů prsu. Nanobakterie prý dokonce stojí v pozadí degradace prsních implantátů.
Objevila se tvrzení, podle kterých se množení nanobakterií silně urychlí ve stavu beztíže. To by znamenalo, že choroby, jež jsou způsobovány nanobakteriemi, zvýšenou měrou ohrožují kosmonauty pobývající dlouhou dobu např. v Mezinárodní vesmírné stanici.
Léčba nanobakteriálních chorob
V lékařské odborné literatuře najdeme několik prací, které popisují pokusy s léčbou chorob, jež jsou údajně vyvolány nanobakteriemi. Při jednom z nich byli pacienti trpící vápenatými usazeninami ve stěnách tepen léčeni speciální kůrou. Jejími základními složkami je antibiotikum tetracyklin a tzv. chelátová sloučenina EDTA, která na sebe váže různé kladně nabité ionty včetně vápníku. EDTA měla rozežrat hydroxyapatitový pancíř nanobakterií a tetracyklin měl obnažené mikroby zabít. Závěry autorů studie jsou jednoznačné: léčba průkazně zabírá. Kritiky ale výsledky nepřesvědčily. Lékaři rozdělili pacienty na konci léčby na ty, co na léčbu „kladně odpověděli“ a dále se zabývali již jen jimi. Téměř polovinu pacientů hodili do pytle s nálepkou „na léčbu nezabrali“. U „odpovídačů“ došlo po léčbě k určitému úbytku vápenatých usazenin ve stěnách tepen a právě tím se autoři holedbají. Kritici ale ukazují na zbývající půlku pacientů, u nichž se navzdory léčbě množství vápníku usazeného v cévách zvýšilo. Jsou tedy nanobakterie skutečnou příčinou zvápenatění stěn tepen? A pokud ano, proč na plnou polovinu případů nemají léky žádný efekt nebo stav ještě zhoršují? To jsou otázky, které zatím nikdo nezodpověděl.
Ještě drtivější kritice byly podrobeny práce, které dokazují vyléčení nanobakteriálních chorob užíváním speciálních potravinových doplňků. V pozadí těchto studií stojí výrobci testovaných prostředků a experimentální léčba jim byla „šita na míru“. Autoři experimentů měli předem jasno, k jakým výsledkům chtějí dojít a udělali vše pro to, aby „vyléčení“ dosáhli. Není divu, že se jim to zdařilo.
Revoluce nebo podvod?
Výhrady nemají odborníci zdaleka jen k léčebným postupům, jež si berou na mušku onemocnění vyvolaná nanobakteriemi. S notnou dávkou skepse přijímají většinu Kajanderových objevů. Početná skupina mikrobiologů, genetiků a molekulárních biologů nepřipouští, že by něco tak malého, jako je „kulička“ o průměru pouhých 20 nanometrů, mohlo obsahovat minimální výbavu nutnou pro samostatný život buňky.
„Do tak malého prostoru se to prostě všechno nemůže vejít,“ tvrdí Kajanderovi kritici.
Skeptiky nepřesvědčila ani analýza DNA. Mnozí vědci dokazují, že dnešní velmi citlivé laboratorní postupy najdou DNA i tam, kde původně nebyla. Stačí, když se do analyzovaného vzorku zatoulá jediný zlomek cizí dědičné informace pocházející např. ze všudypřítomných virů, bakterií či plísní, a „nález“ je na světě.
Stále hlasitěji zaznívají i obvinění, že Kajander nepostupuje při výzkumu zcela korektně. Přeloženo do řeči méně diplomatické to může znamenat i to, že se Kajander dopustil vědeckého podvodu. V otevřeném dopisu pro finský vědecký časopis Tiede 2000 (Věda 2000) obvinil mykolog Jouni Isaakainen Kajandera z toho, že „předkládá veřejnosti jen ty výsledky, které svědčí ve prospěch existence nanobakterií“. Podle Isaakainena není dokonce vyloučeno, že Kajander své vzorky „upravuje“ tak, aby se v nich objevilo co nejvíce co nejhezčích nanobakterií.
Isaakainen si vzal na mušku i nejslavnější Kajanderovu vědeckou práci z roku 1998, ve které finský biolog prokázal uvnitř nanobakterií přítomnost deoxyribonukleové kyseliny. Issakainen tento důkaz ve prospěch existence nanobakterií shazuje tvrzením, že „Kajander použil příliš vysoké koncentrace barviv pro zviditelnění deoxyribonukleové kyseliny a navíc nechal tato barviva působit příliš dlouho. Za takových podmínek se barvivo váže na ledacos, nejen na kyselinu deoxyribonukleovou.“
Podle Kajanderových odpůrců jsou nanobakterie ve skutečnosti částice anorganického původu a vznikají krystalizací apatitu z tělních tekutin. Velmi přesvědčivé důkazy o tom, že nanobakterie nejsou ve skutečnosti živé, podal tým vedený americkým biologem Johnem Cisarem z National Institute of Health v marylandské Bethesdě. Drtivou většinu skalních zastánců nanobakterií však John Cisar nepřesvědčil.
Nanobakterie nebo nanočástice?
Jak to tedy s nanobakteriemi je? Jsou jejich odpůrci tupí a zkostnatělí konzervativci, neschopní přijmout nové, převratné objevy? Jsou snad jejich zastánci jen podvodníci bažící po slávě a ziscích?
O tom, že jsou nanobakterie živými mikroorganismy drtivá většina odborníků pochybuje. Sekvence DNA, které Kajander připsal slavné nanobakterii Nanobacterium sanguineum, byly vyřazeny z databází, v nichž se ukládají údaje o dědičné informaci všech pozemských organismů. Také oficiální internetové katalogy mikroorganismů tuto nanobakterii neuvádějí.
Biolog Matti Saraste z Evropské laboratoře pro molekulární biologii v Heidelbergu říká: „Namístě je opatrnost. Alespoň do chvíle, než se nám dostane solidního biochemického důkazu o tom, že nanobakterie jsou skutečně živé.“
Před faktem, že se v tělních tekutinách lidí a zvířat mohou za určitých podmínek tvořit částice nanometrových rozměrů, však nelze zavírat oči. Vědci se shodují v tom, že si tyto částice zaslouží zevrubné vědecké prozkoumání.
Samotný „otec nanobakterií“ Olavi Kajander nedávno uznal, že jeho důkazy o existenci nanobakterií nestojí na zcela pevných nohou. Občas dokonce přestává hovořit o nanobakteriích a začíná tyto záhadné částice označovat jako o „zvápenatělé nanočástice“. Přesto trvá na tom, že nanočástice jsou samy o sobě infekční. Mohly by být minerální obdobou infekčních bílkovinných částic zvaných priony. Ani priony nejsou živé, a přesto se množí a vyvolávají smrtelná nevyléčitelná onemocnění, jako je nemoc šílených krav nebo lidská Creutzfeldt-Jakobova choroba. Aby mohl brát svět brát tato tvrzení vážně, je nutno je nejprve doložit hodnověrnými vědeckými důkazy.
Nanobakteriální byznys
Záhy po objevu nanobakterií vyrostly jako houby po dešti firmy, které nabízejí zdravotnickým laboratořím diagnostické soupravy pro průkaz nanobakterií v lidské a zvířecí krvi, moči nebo ve slinách.V roce 2000 založil jednu takovou firmu i Kajander. Jeho společnost Nanobac Oy už ale neexistuje. V roce 2003 ji koupila americká společnost Nanobac Pharmaceuticals.
Tyto společnosti se opírají o tvrzení, že nanobakterie nelze prokázat postupy, které se běžně používají pro detekci „velkých“ bakterií. Podle materiálů těchto firem je nutné prověřovat na přítomnost nanobakterií široký sortiment materiálů, které se používají například ve zdravotnictví. Jen tak lze pacienty uchránit před infekcí nanobakteriemi například při krevní transfuzi nebo při pobytu na umělé ledvině. Boj s nanobakteriemi není jednoduchý. Procházejí hravě standardními filtry, avšak podle zastánců „trpasličích bakterií“ jsou tyto miniaturní choroboplodné zárodky citlivé na antibiotika tetracyklinové řady a v boji s nimi by se také mohly uplatnit i látky rozpouštějící apatit. Proto se v sortimentu „nanobakteriálních“ firem objevují směsi antibiotik s nejrůznějšími látkami schopnými rozpouštět vápenaté soli.
„Nanobakteriové“ firmy vyvíjejí tlak na veřejnost, lékaře i politiky. Tvrdí, že nanobakterie jsou všudypřítomné a ohrožují prakticky každého. Svět by se jimi měl vážně zabývat a především ve zdravotnictví garantovat, že nástroje, zařízení, různé materiály ale i orgány pro transplantace nebo krev k transfuzím jsou prosté nanobakterií.
Odpůrci nanobakterií viní své protivníky z ryze zištných úmyslů. Čím víc bude odborná i laická veřejnost vyděšená z nanobakterií, tím větší bude poptávka po diagnostických testech a léčebných preparátech a tím vyšší budou zisky všech, kdo mají ve vlastností těchto firem podíl.
Kajander: „Je mi jedno, jestli jsou bakterie!“
„Ve skutečnosti je mi úplně jedno, jestli nanobakterie mají nebo nemají dědičnou informaci. Prokázali jsme, že tyto částice produkující apatit, samy od sebe množí a podílejí se na vzniku různých onemocnění. A proto chci léčit nemocné!“
Olavi Kajander v rozhovoru pro přední vědecký časopis Nature v roce 2000.
Nanobakterie nebo nannobakterie?
Někdy můžeme číst název nanobakterie s jedním „n“, jindy se objevuje se dvěma „n“ jako nannobakterie. Zdaleka nejde o gramatický problém. Vědci se dohodli, že miniaturní bakterie izolované z živých organismů budou označovat jako nanobakterie. Pokud najdou zkamenělé útvary, které budou rozměry odpovídat proporcím nanobakterií, označí je jako nannobakterie. Nannobakterie jsou tedy fosíliemi nanobakterií.
Nanobakterie na Marsu
O nanobakterie se velmi vážně zajímají američtí biologové vedení Davidem McKayem, kteří pracují pro Národní agenturu pro letectví a kosmonautiku (NASA). Právě z jejich laboratoří se v létě roku 1996 rozlétla do světa zpráva, že meteorit ALH84001 obsahuje fosílie mikroorganismů. Složení zhruba dvoukilového meteoritu nalezeného na konci roku 1984 v Antarktidě na ledovci u Allenových hor dokazuje, že jej tvoří horniny, které se původně nacházely na povrchu Marsu. Do meziplanetárního prostoru byly vymrštěny po srážce Marsu s jiným velkým kosmickým tělesem. Některé úlomky doputovaly až do blízkosti Země. Část z nich podlehla zemské gravitaci a spadla na povrch naší planety.
Počáteční vzrušení nad tímto objevem vystřídala střízlivá skepse. Fosílie na meteoritu vypadají podle mnoha odborníků „krajně podezřele“. Jedna z výhrad se týkala i jejich velikosti. Jsou příliš malé, než aby se do nich vešlo všechno, co mikrob potřebuje k životu.
Američtí vědci se ocitli s teorií o zkamenělinách martského života v nesnázích. Kajanderův článek o nanobakteriích z roku 1998 přišel jako na zavolanou. Dokazoval, že tak malé formy života mohou existovat. Otevíral dokonce cestu k teoriím o nanobakteriích jako „semíncích života“, která putují vesmírem z jedné planety na druhou. Díky apatitové schránce by mohly nanobakterie přežít i v meteoritu, který se při průchodu zemskou atmosférou rozžhaví do ruda. Právě jejich prostřednictvím by mohl život putovat z jedné planety na druhou. Možná i z Marsu na Zemi.
Nanočástice a nanosvět
O tom, že se za určitých podmínek mohou v tělních tekutinách lidí a zvířat tvořit částice obalené apatitem, není mezi vědci pochyb. Spory se vedou o to, zda se v nitru apatitového brnění skrývá živý organismus a jaké vlastnosti by mohl mít. Rozměry od 20 do 500 nanometrů naznačují, že i neživé apatitové částice mohou mít překvapivé vlastnosti. V nanosvětě – tedy ve světě částic menších než 200 nanometrů – neplatí mnohé ze zákonitostí makrosvěta. Částice nanometrových rozměrů má s ohledem na celkový objem poměrně velký povrch a do jejího chování významně promlouvají atomární síly, které se u větších objektů neprojeví. Jeden a tentýž materiál tak může mít zcela odlišné vlastnosti jen proto, že je tvořen částicemi nanometrových rozměrů. V poslední době se stále častěji ukazuje, že nanočástice mohou nepříznivě působit na zdraví zvířat a lidí. Například uhlíkové mikročástice sice dráždí dýchací cesty, ale nejsou s to navodit zánět plic. Uhlíkové nanočástice ale zánět vyvolají. Nakolik se nanometrové rozměry promítají do vlastnosti nanobakterií, zatím nikdo zevrubněji nezkoumal.
