Els bacteris del sòl mantenen la teva hamburguesa “saludable”
Figura 1: Els bacteris, com la majoria d’organismes, poden canviar els seus gens. (A) La soca d’Escherichia coli O157:H7 conté gens que va deixar un virus que la va infectar. (B) La soca O157:H7 també ha obtingut gens de l’entorn. Els bacteris també poden aconseguir gens d’altres bacteris.
Figura 2: Molts camins cap a una hamburguesa. La carn de vedelles infectades pot acabar present en la carn crua d’una hamburguesa, i l’Escherichia coli passa dels intestins al sòl com a fems, on competeix amb els bacteris nadius del sòl. Si l’E. coli persisteix i pot créixer en el sòl, aleshores pot acabar contaminant cultius com els enciams, els espinacs, i les cebes.
Open PDF in new window.
Stephanie D. Jurburg1
1German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Leipzig, Germany
L’any 1993, un brot del bacteri Escherichia coli va fer emmalaltir més de 700 persones arreu dels Estats Units. Es tractava d’un tipus especial d'E. coli, anomenat soca O157:H7, que habita els intestins del bestiar boví i es propaga per l'aigua i el compost a través del fem del bestiar. La soca O157:H7 pot sobreviure molts mesos a l'aigua o al compost fins que arriba als humans a través de la carn o les verdures, i causa malalties. No obstant això, l’E. coli sobreviu molt menys temps al sòl perquè ha de competir amb les altres espècies de bacteris que ja hi habiten. Per als bacteris del sòl, la soca O157:H7 és un invasor, i els invasors depenen de les "restes" dels organismes natius per sobreviure. En comunitats més diverses, hi ha menys restes disponibles, i és més difícil per als organismes d’envair. Per això, l’E. coli O157:H7 té menys èxit al sòl, que és l'ambient més divers de la Terra, i és una de les moltes raons per les quals els bacteris del sòl són importants per a la nostra salut.
L'ATAC D'ESCHERICHIA COLI!
L’any 1993, un brot del bacteri Escherichia coli va fer emmalaltir greument més de 700 persones arreu dels Estats Units. El culpable va ser la carn de vedella crua present en hamburgueses. Tretze anys més tard, un altre brot d’E. coli va provocar una retirada massiva d'espinacs envasats a tot el país. Aquesta vegada, la font va ser un ranxo de bestiar situat al costat d'una plantació d'espinacs. Des de llavors, els brots d’E. coli han aparegut pel consum de formatge, cebes, soja i, més recentment, enciams romanesos. Aquests brots sempre han estat causats per la mateixa bactèria: la soca O157:H7 d'E. coli. Qui és aquest bacteri i per què segueix causant brots de malalties? Continua llegint per saber-ho!
LA HISTÒRIA I LES CARACTERÍSTIQUES DE L’E. COLI
La majoria de bacteris que coneixem avui en dia han estat descoberts durant els últims 10 anys. No obstant això, l’E. coli és l'excepció. Aquest bacteri va ser descobert al còlon d’humans sans el 1885 pel pediatra Theodor Escherich, a qui es deu el nom del bacteri. Coli fa referència al seu hàbitat, el còlon. Com que creix molt bé al laboratori, els microbiòlegs han continuat estudiant E. coli per comprendre com creixen els bacteris i com responen al seu entorn.
Moltes de les característiques que fan que l’E. coli sigui tan atractiu com a organisme d'estudi també el fan destacar sobre la resta. En primer lloc, l’E. coli creix molt bé si se li proporcionen les fonts d’aliment adequades, i per aquest bacteri n'hi ha moltes de "correctes". Amb prou aliment, l’E. coli pot créixer molt ràpidament: d'una sola cèl·lula a un milió de cèl·lules en 7 hores! En segon lloc, els bacteris poden canviar els gens, i l’E. coli és especialment bo en això (Figura 1). Els gens són el manual d'instruccions de la cèl·lula, i a diferència d'organismes més grans com els animals, els bacteris poden intercanviar gens entre ells, rebre gens d'un virus o adquirir gens de l'entorn. Quan un bacteri canvia els gens, també canvien comportaments i habilitats, i els seus descendents, que hereten els mateixos gens nous, es converteixen en membres d'una soca especifica, igual que tu ets membre de la teva família i hi comparteixes moltes característiques. En lloc de noms de família, les soques s’identifiquen generalment mitjançant un nom de codi format per lletres i números, com O157:H7.
LA SÚPER SOCA O157:H7
Milers de cèl·lules de l’E. coli de diferents soques viuen al còlon humà sa i ens protegeixen d'altres bacteris patògens o causants de malalties, com la Salmonella. Però això no és el que fa la soca O157:H7. Descoberta per primera vegada el 1983, la soca O157:H7 d'E. coli infecta aproximadament 73.000 persones cada any només als Estats Units [1]. El que fa única aquesta soca és el conjunt de gens que ha adquirit: un conjunt de gens li atorga la capacitat de produir la toxina Shiga, que és la substància tòxica que fa que les persones infectades es posin malaltes. Produir toxines no és prou per convertir-se en una amenaça per a la nostra salut. La soca O157:H7 també es comporta de manera que el converteix en un patogen: intenta propagar-se de forma activa. No totes les soques d'E. coli fan això. Aquest comportament de propagació és també un dels resultat dels gens adquirits de l'entorn (Figura 1).
Des de 1993, hi ha hagut gairebé cada any brots de malalties causades per O157:H7. Per què continua passant? La resposta més senzilla és que hi ha massa maneres en què E. coli pot arribar als aliments. Si la carn de vedella utilitzada per fer la teva hamburguesa prové d'una vaca infectada, és probable que l’hamburguesa estigui contaminada. Però això no és un problema, ja que les hamburgueses mai es mengen crues. Quan cuines una hamburguesa, l’E. coli que conté es mor gràcies a l’escalfor, i la carn esdevé segura per al consum. Però les verdures com l'enciam sovint es mengen crues, i en aquest cas, els bacteris poden estar vius quan les ingereixes.
L’E. coli viu normalment als intestins del bestiar durant setmanes o mesos, on no causa malalties (Figura 2). Les femtes d'aquests animals contenen moltes cèl·lules d'E. coli: un sol gram de femta d'una vaca infectada pot contenir més de 50 milions de cèl·lules d'E. coli, i és extremadament difícil desfer-se'n un cop han sortit de la vaca com a fem. El fem pot allotjar aquests bacteris durant més de 21 mesos, donant als bacteris moltes oportunitats per arribar al sòl. Si el fem arriba a l'aigua, els bacteris poden sobreviure-hi més de 8 mesos, i durant aquest temps també poden arribar al sòl quan l'aigua s'utilitza per regar els cultius. Un cop al sòl, E. coli pot entrar en contacte amb les plantes de cultiu, contaminant fruites i verdures.
UNA SOLUCIÓ: BACTERIS DEL SÒL
Donada la durada de la vida d'aquests bacteris i la facilitat amb què es propaguen, per què l’E. coli és relativament poc freqüent? La resposta: els bacteris del sòl. Per contaminar les verdures, l’E. coli ha de sobreviure al sòl, però la seva capacitat per fer-ho és limitada. Al sòl, l’E. coli només pot sobreviure-hi 3 mesos. Els científics pensen que el motiu és la diversitat de bacteris del sòl, o la quantitat de diferents tipus de bacteris que hi viuen de manera natural [2]. Cap altre ambient és tan divers com el sòl. Un sol grapat de terra pot contenir fins a 10.000 bacteris diferents [3], i sovint molts d'ells són soques no infeccioses d'E. coli. En diversos experiments, els científics han demostrat que com més diversitat té un sòl més difícil és per als bacteris perillosos envair-lo amb èxit. La raó d'això sembla ser la disponibilitat de recursos que els bacteris invasors necessiten per sobreviure [4]. El consum de recursos per part dels bacteris és similar a les preferències alimentàries dels animals, i diferents soques de bacteris consumeixen diferents recursos. Quan un ambient com el sòl té una gran diversitat de bacteris naturals, la comunitat bacteriana consumeix una àmplia gamma de recursos, deixant-ne gairebé cap. Quan l’E. coli arriba a aquest ambient, no pot alimentar-se ni créixer, i, per tant, mor. Els grups menys diversos de bacteris no poden consumir tots els recursos i deixen "restes" que l’E. coli pot fer servir per créixer i expandir-se.
COM AJUDEN ELS ANTIBIÒTICS A L’E. COLI?
Així que ara ja saps que la diversitat de bacteris al sòl és important perquè assegura que hi hagi pocs recursos disponibles per als bacteris patògens. Malauradament, els bacteris del sòl estan constantment amenaçats pels antibiòtics. Els humans utilitzen antibiòtics per combatre malalties tant en animals com en ells mateixos, però els sòls estan exposats als antibiòtics de diverses maneres. Considera com el sòl pot contaminar-se amb la soca patògena d'E. coli: les femtes del bestiar. Per evitar els brots de malalties, les vaques sovint reben grans quantitats d'antibiòtics. Aquests no son consumits completament pels cossos de les vaques i poden ser alliberats a l'entorn a través de l'orina i les femtes. Però això és només el començament. Les aigües residuals contenen molts antibiòtics alliberats de la mateixa manera per humans i per l'aigua de les granges de peixos, que també són riques en antibiòtics. Aquests aigües es barregen als rius, i després es fan servir per regar els sòls agrícoles. Un cop els antibiòtics arriben al sòl, maten la majoria dels bacteris bons del sòl, deixant recursos que els bacteris patògens poden utilitzar per créixer i multiplicar-se, potencialment propagant malalties. Un grup creixent de països arreu del món ha creat lleis per limitar l'ús d'antibiòtics en animals com el bestiar, com a manera de reduir la propagació d'antibiòtics a l'entorn i millorar la salut dels seus ciutadans, però també de la fauna salvatge.
BACTERIS: EL PETIT CAMÍ EN ENDAVANT
Els humans sabem que els bacteris causen malalties des de fa més de 100 anys, però encara estem aprenent com els bacteris poden prevenir-les. De fet, només hem començat a veure l'extensió completa de la diversitat bacteriana en els últims 20 anys. Abans pensàvem que un ambient net era un ambient estèril, sense cap bacteri. A mesura que reunim més i més informació sobre el món bacterià, la nostra definició del que és "net" està canviant, passant d'una èmfasi en la manca de bacteris a un enfocament a tenir els bacteris "correctes" que poden prevenir que els bacteris patògens aconsegueixin envair-lo amb èxit. Ara sabem que els bacteris són a tot arreu, i no és possible viure sense ells. La nostra recerca està canviant des de tractar de mantenir el nostre món lliure de bacteris, cap a aprendre com seleccionar els correctes: aquells que ajuden els ambients i els cossos a mantenir-se saludables. Encara hi ha moltes preguntes sense resposta. Per exemple, quins són els bacteris "correctes" i què els fa tan especials?
GLOSSARI
Soca
Un subtipus d'una espècie bacteriana que té petites diferències en els seus gens respecte a altres soques dins de la mateixa espècie.
Gen
Un segment de DNA que conté instruccions per construir una proteïna.
Patogen
Un organisme que pot ser causant d’una malaltia.
Diversitat
El nombre de diferents espècies en una comunitat.
REFERÈNCIES
[1] Lim, J. Y., Yoon, J. W., and Hovde, C. J. 2013. A brief overview of Escherichia coli O157:H7 and its plasmid O157. J. Microbiol. Biotechnol. 20:5–14. doi: 10.4014/jmb.0908.08007
[2] Thakur, M. P., Putten, W. H., Cobben, M. M. P., Kleunen, M., and Geisen, S. 2019. Microbial invasions in terrestrial ecosystems. Nat. Rev. Microbiol. 17:621–31. doi: 10.1038/s41579-019-0236-z
[3] Le Roux, X., Recous, S., and Attard, E. 2011. “Soil microbial diversity in grasslands,” in Grassland Productivity and Ecosystem Services, eds G. Lemaire, J. Hodgson, and A. Chabbi (CAB International). p. 158–65.
[4] Eisenhauer, N., Schulz, W., Scheu, S., and Jousset, A. 2013. Niche dimensionality links biodiversity and invasibility of microbial communities. Funct. Ecol. 27:282–8. doi: 10.1111/j.1365-2435.2012.02060.x
EDITED BY: Malte Jochum, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany
CITATION: Jurburg SD (2020) Bacteria in Soil Keep Your Hamburger “Healthy”. Front. Young Minds 8:545905. doi: 10.3389/frym.2020.545905
CONFLICT OF INTEREST: The author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.
COPYRIGHT © 2020 Jurburg. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
REVISORS JOVES
MADDIE, EDAT: 14
Em dic Maddie. Tinc 15 anys i visc aprop de Sant Francisco.
MATÍAS, EDAT: 15
Tinc 14 anys i m’encanta la ciència, la programació, els Vikings, la mitologia, el Jiu-Jitsu, el rock and roll, cantar i tocar la bateria.
TACY, EDAT: 13
Hola, sòc la Tacy. Tinc 13 anys i visc aprop de Sant Francisco. M’agrada dibuixar, els videojocs i tocar la guitarra.
AUTOR
STEPHANIE D. JURBURG
Stephanie Jurburg és una entusiasta de tot allò que és diminut. Durant gairebé una dècada, ha estudiat com els bacteris que viuen dins i al nostre voltant modelen el nostre món, fent-nos saludables o no, i mantenint fèrtils els nostres sòls. Està especialment interessada en com canvien amb el temps les comunitats de bacteris i com es recuperen quan pateixen alteracions. Actualment, és investigadora al Centre Alemany de Recerca Integrativa en Biodiversitat (iDiv), on estudia les semblances entre les comunitats bacterianes de diferents entorns.*s.d.jurburg@gmail.com
TRADUCTORA
SANDRAVARGA
La Sandra és Professora Associada a la Universitat de Lincoln, el Regne Unit. A part d’impartir classes en biologia, fa recerca investigant les relacions entre les plantes i el sòl per entendre com el canvi climàtic està afectant aquestes interaccions, i investiga com els microbis del sòl poden contribuir a la producció de plantes d’una manera més sostenible.
FUNDING (TRANSLATION)
The team Translating Soil Biodiversity acknowledges support of the German Centre for integrative Biodiversity Research (iDiv) Halle-Jena-Leipzig funded by the German Research Foundation (DFG FZT 118, 202548816).
CITATION (TRANSLATION)
This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
Recommended citation format: Jurburg SD (2025) Bacteria in Soil Keep Your Hamburger “Healthy”. (Catalan translation: Sandra Varga). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in [2020], doi: 10.3389/frym.2020.545905
