Hvem befolker oss?

Kroppen vår huser ti ganger så mange bakterier som den har egne celler. Nå viser en ny kartlegging at mangfoldet av kroppens mikroorganismer er større enn man har ant. Forskningen på "vårt andre genom" tar av.

Published
En klase med e.colibakterier forstørret 10 000 ganger (Foto: Agricultural Research service/ Wikimedia Commons)
En klase med e.colibakterier forstørret 10 000 ganger (Foto: Agricultural Research service/ Wikimedia Commons)

I tillegg til den solide bakteriestanden vrimler virus og encellede organismer – både parasitter og mer harmløse mikrober, i vårt indre.

Med ny genteknologi er det mulig å bli bedre kjent med disse livsformene som har bolig i oss, deres gener og hvordan de eventuelt påvirker hvilke sykdommer vi får.

Human Microbiome Project (HMP) er et av flere forskningsprosjekter som tar sikte på å lære dette mikrolivet i kroppen vår bedre å kjenne - i første omgang bakteriene.

Forskerne har kartlagt og kommentert 178 genomer - det samlede genmaterialet - fra bakterier som lever på ulike steder i og på kroppen.

- Det er en interessant tanke at vi er en vandrende organismekoloni, og det er også interessant at forskerne i HMP har funnet masse ukjente segmenter som tyder på at mikroorganismene har en langt større diversitet enn vi har ant, sier Dag Hessen.

Han er professor ved Institiutt for biologi ved Universitetet i Oslo, og sier bakterienes gener kan påvirke hvordan våre gener uttrykkes.

Nye proteiner fra bakterier

- Selv om denne kartleggingen bare er det første steget mot å gjøre prosjektet medisinsk nyttig, har vi allerede lært overraskende ting om det store mangfoldet og kompleksiteten av mikroorganismene i kroppen, sier Jane Peterson, en av forskerne som jobber med prosjektet.

Forskerne fant hittil ukjente proteiner som magebakteriene produserer, som kan forårsake magesår, ifølge en pressemelding fra det amerikanske National Institutes of Health. 

En annen oppdagelse er enkelte bakterieproteiner som kan knyttes til fordøyelsen av sukkerarter og aminosyrer.

Artikkelen om de foreløpig identifiserte genomene er publisert i tidsskriftet Science.

Metagenomikk

Startskuddet for det fem år lange HMP-prosjektet, som er et samarbeid mellom fire amerikanske genforskningssentre, gikk i 2008. Målet er å lage en genomkatalog over kroppens mikroorganismer.

I første omgang er det munnen, tarmene, nesa, vagina og huden som forskerne samler inn prøver fra.

De utfører såkalte metagenomstudier av de ulike bakteriekoloniene. Det vil si at de prøver å skaffe seg en oversikt over genomene til mange mikroorganismer på ett sted i slengen.

HMP-forskerne regner med at antall bakteriegenomer i katalogen vil ha steget til omrent 900 genomer fra bakterier, virus og sopp når de er ferdige. 

De vil også se på bakteriegenomene hos mennesker med spesifikke sykdommer.

"Biolog Dag Olav Hessen."
"Biolog Dag Olav Hessen."

- Tankevekkende ny kunnskap

Metagenomikk er et fagfelt som har eksplodert, ifølge Dag Hessen.

- Det begynte jo med at den amerikanske genforskeren Craig Venter dro ut til Sargassohavet og gjorde en slik metagenomstudie.

- Han fant masse nye gener som tydet på at mangfoldet for eksempel blant plankton, bakterier og virus i havet var enormt mye mer komplekst enn vi hadde trodd, sier han.

Hessen synes den utvidete kunnskapen vi nå får om våre knøttsmå bakterieinnbyggere, er tankevekkende.

- For det første, selv om dette er kjent fra før: At vi har ti ganger så mange bakterier i kroppen enn vi har egne kroppsceller, er ganske utrolig.

- Men i tillegg er det så mange ulike organismer. Mange er nok assosiert med fordøyelsessystemet, men også andre deler av kroppen som disse forskerne har hentet prøvene fra, sier han til forskning.no.

Mer delaktige i oss enn vi har trodd?

Tidligere i år publiserte et europeisk-kinesisk forskerteam en begynnende katalog over genene til tarmbakterier, og tidsskriftet Nature lanserte artikkelen under tittelen “Vårt andre genom”.

At bakterienes gener eksisterer i et enormt antall i kroppen vår kan få enhver til å titte ned mot mageregionen og spørre seg hvor stor innflytelse bakterienes genene har på våre egne.

Om de ikke akkurat bestemmer om du skal få rødt eller svart hår, har de antakelig et ord med i laget i mye som har med fordøyelse og stoffskifte å gjøre, ifølge Hessen.

- Det antas at mikroorganismene i kroppen vår har mer enn hundre ganger så mange gener som oss selv.

- Sannsynligvis påvirker ikke dette vårt genom direkte, men det kan klart påvirke hvordan våre gener uttrykkes, spesielt hvilke genprodukter, som enzymer, vi til en hver tid produserer i vårt fordøyelsessystem, sier han.

"- Vi blir kontinuerlig invadert av talløse bakterier. Noen bekjempes av kroppen selv - andre blir utkonkurrert av andre bakterier, sier Dag Hessen til forskning.no. (Foto: www.colorbox.no)"
"- Vi blir kontinuerlig invadert av talløse bakterier. Noen bekjempes av kroppen selv - andre blir utkonkurrert av andre bakterier, sier Dag Hessen til forskning.no. (Foto: www.colorbox.no)"

Skjønn symbiose - uskjønt forræderi

Mikroorganismenes virksomme liv i oss, har sannsynlig vært et nyttig samarbeid fra tidenes morgen, tror Hessen.

- Vi er et økosystem for bakteriene, og det ligger nok mange tusen, ofte millioner års felles utvikling bak dette partnerskapet, som fra vår side er et slags elske-hate-forhold.

- Vi er avhengige av bakteriene, men må samtidig sørge for å kontrollere at de ikke tar over styringen, sier Hessen.

Det er nemlig slik at vi i utgangspunktet ikke kunne levd uten bakteriene, som for eksempel E.coli, som vi er helt avhengig av som nedbryterhjelp i fordøyelsessystemet.

Men de kan også snu seg mot oss, og gi oss plager og sykdommer.

- I hærskaren av organismer i kroppen vår, er de fleste gunstige eller harmløse, men noen kan bli skumle hvis de kommer på avveie, for eksempel i sårkanaler i slimhinnene, eller hvis de muterer til sintere varianter.

- Dette kan også gjelde for vår nære allierte E.coli, sier Hessen.

Fra vugge til grav og vel så det

Magesår er en av lidelsene som knyttes til visse bakteriegrupper, selv om den også trigges av stress. Men mye tyder på at bakteriene har en finger med i spillet i flere uvelkomne helsetilstander.

- Også fedme og stoffskifteproblemer har trolig mer med bakteriefloraen enn vi har ant. Prosjekter som HMP vil kunne avdekke mye nytt her. Ofte er det slik at “snille” bakterier kan bli “slemme” dersom det blir miljøendringer inne i kroppen, sier han.

Vi har ulike bakterier med oss gjennom livsfasene, og de koloniserer oss fra første stund, ifølge den norske biologen.

- Når vi er babyer har vi melkenedbrytende bakterier, og det er først når vi begynner å spiser fast føde at vi får inn blant annet E.coli som vår hovedpartner blant bakteriene.

Fargeforsterket bilde av bakterien Salmonella typhimurium som invaderer menneskeceller. (Foto Rocky Mountain Laboratories/ National Institutes of Health/ Wikimedia Commons)
Fargeforsterket bilde av bakterien Salmonella typhimurium som invaderer menneskeceller. (Foto Rocky Mountain Laboratories/ National Institutes of Health/ Wikimedia Commons)

Hvor går skillet?

- Bakteriene lever rundt oss i miljøet hele tiden, og vi blir helt klart kontinuerlig invadert av talløse mengder av dem. Noen bekjempes av kroppen selv, mens andre blir utkonkurrert av de bakteriene som allerede lever i kroppen, sier Hessen.

- Hvor går egentlig grensen mellom menneske og bakteriestand når det er slik at deres proteiner er den del av vår tarmflora?

- Vi kan helt klart skille mellom våre menneskelige gener og bakterienes gener, selv om det også finnes bakterie-dna i vårt eget genom. 

Grensene mellom menneske-dna og virus-dna er vanskeligere.

- Vi har utvilsomt mange virusfragmenteter som er innarbeidet i vårt eget genom, sannsynligvis etter mange tidlige virusbesøk i historien, sier Hessen.

Nylig publisert forskning tyder på at hele åtte prosent av det menneskelige genomet stammer fra slike virusrester. Virus kan snike inn sitt eget dna i menneskeceller, slik at de i god tro begynner å produsere kopier av viruset.

Det er når virus klarer å lure kjønnscellene til dette, at de sikrer seg en plass i arvematerialet.

Noen forskere spekulerer i om noen av virusrestene kan knyttes til psykiske lidelser, som schizofreni. Les mer om dette i en artikkel fra forskning.no her.

Loppa som hadde lopper som hadde lopper

Det europeisk-kinesiske forskerteamet som publiserte en katalog over tarmbakteriegener, har hittil funnet 3,3 millioner gener, og regner med at det er minst 1000 ulike bakterier der nede i pølsesystemet.

Og tarmbakteriene er antakeligvis noen høyst nødvendige hjelpere å ha med seg – ikke bare for mennesker, ifølge Dag Hessen.

- Du finner slike tarmbakterie-symbioser på alle nivåer i naturen. Tenk for eksempel på termitten – uten mikroorganismer i magen som kan bryte ned cellulose, ville den aldri kunne leve av treverk.

Han tegner et bilde av det organismefylte mennesket som likner det rene mikrokosmos – et univers hvor mindre og mindre livsformer lever inni hverandre som verter og gjester i en svaiende pyramide.

- Dette blir litt som russiske matryoshka-dukker. Vi kan ha amøber og flagellater (encellede organismer) inni oss, som sikkert har bakterier inni seg, som igjen har virus inn i seg.

- Et menneske er et økosystem i seg selv. Sånn sett er det egentlig utrolig at systemet fungerer så godt som det gjør, sier Hessen til forskning.no.

Kilder:

NIH human microbiome project researchers publish first genomic collection of human microbes. Pressemelding fra National Institutes of Health, 20.mai 2010

A Catalog of Reference Genomes from the Human Microbiome. Science, 21.mai 2010