Bakterid lagundavad paljusid keerulisi orgaanilisi ühendeid, nende abil saab nt rannikuid naftareostusest puhastada.
Bakterite roll elu arenemises
Bakterid olid esimesed Maal tekkinud eluvormid. Nende võime kiiresti kohaneda ja taluda väga erinevaid keskkonnatingimusi oli varase Maa ebastabiilsetes ja eluks ebasobivates tingimustes hädavajalik. Evolutsiooni käigus omandasid nad üha uusi viise energia tootmiseks. Kõige olulisemat rolli teiste elusorganismide arenemises mängisid tsüanobakterid, mis suutsid energiat toota päikesevalguse kaasabil. Nende elutegevuse tagajärjel vabanes atmosfääri hapnik, mis oli oluliseks eelduseks keerukamate eluvormide arenemisel.
Päristuumsete rakkude kujunemisel oli bakteritel samuti oluline roll täita. Eukarüoodid toodavad energiat topeltmembraaniga ümbritsetud organellide (mitokondrid ja kloroplastid) abil, mis arvatavasti on kujunenud sümbioosist bakteritega. Fagotsütoosi teel eukarüootse raku sisse sattunud bakter hakkas rakule energiat tootma ning sai vastu eluks vajalikke aineid. Aja jooksul sai rakusisesest sümbiondist päristuumse raku osa.
Bakterite kõige tähtsam roll looduses on surnud organismide lagundamine. Bakterid muudavad surnud orgnismides leiduvad keerulised orgaanilised ühendid uuesti lihtsateks anorgaanilisteks ühenditeks, mida teised elusolendid saavad kasutada. Ilma lagundajateta kattuks Maa kiiresti surnud organismidega, toitained lõpeksid ning elu muutuks võimatuks.
Enamasti toodavad ökosüsteemides päikesevalgusest energiat taimed, vetikad või tsüanobakterid, paikades aga, kuhu päikesevalgus ei jõua, põhinevad aineringed bakteritel. Näiteks süvamere koosluste püsimist võimaldavad bakterid, kes toodavad energiat anorgaanilistest ühenditest. Nendest bakteritest toituvad väiksemad mereloomad, kellest omakorda toituvad suuremad elusolendid.
- Tõenäoliselt olid bakterid need, kes hakkasid Maal esimesena hapnikku tootma.
- Ilmselt bakterite fagotsüteerimise tagajärjel arenesid lõpuks prokarüootsetel organismidel esimesed kahe membraaniga organellid.
- Mitokondrid ja kloroplastid arenesid tõenäoliselt eukarüoodi ja bakteri vahel tekkinud rakusisese sümbioosi tagajärjel.
- Kui bakterid ei lagundaks keerulisi ühendeid uuesti lihtsateks anorgaanilisteks ühenditeks, siis jaguks taimedele oluliselt vähem toitaineid.
- Sügaval meres on bakterid väga olulised, sest nad toodavad hapnikku, mida kalad vajavad hingamiseks. Kui süvameres baktereid poleks, siis ei oleks seal elu.
Bakterite koostöö teiste elusorganismidega
Mullas elavad bakterid on olulised lämmastiku aineringes. Õhulämmastikku (N2) enamik organisme ei omasta, kuna see ei reageeri kuigi lihtsalt teiste molekulidega, et moodustada ühendeid. Lämmastikku siduvad bakterid liidavad lämmastikule vesiniku, muutes selle ammoniaagiks (NH3). Sellisel kujul on lämmastik taimedele omastatav.
Liblikõieliste (aga ka mõnede teiste taimesugukondade) hulka kuuluvad taimed (näiteks hernes, uba, ristikhein, lutsern) teevad lämmastiku paremaks omastamiseks bakteritega koostööd, moodustades juuremügaraid. Bakterirakud sisenevad juurerakkudesse, kus nad hakkavad paljunema ja hõivama üha uusi rakke. Juurerakud paljunevad samuti ja suurenevad. Nii moodustub juurele bakteritega täidetud mügar. Taim saab bakteritelt seotud lämmastikku, bakterid saavad aga vastu süsivesikuid. Kui taim sureb, vabaneb tema lämmastik mulda. Nii toimub mulla rikastumine lämmastikuga ning muld muutub viljakamaks. Sellepärast kasvatatakse põldudel sageli liblikõielisi vaheldumisi teiste taimedega.
Paljud bakterid elavad sümbiontidena inimese ja teiste loomade nahal ja seedeelundkonnas. Inimese soolestikus elab umbes 1000 erinevat bakteriliiki, mis aitavad võidelda haigusi tekitavate bakteritega, sünteesivad vitamiine ja aitavad süsivesikuid seedida. Selliseid kasulikke baktereid lisatakse ka toidulisanditesse ja biojogurtitele.
Paljude taimtoiduliste loomade seedimises on bakterid aga veelgi olulisemad. Nad toodavad ensüümi, mis aitab lagundada taimeraku kestasid moodustavat süsivesikut tselluloosi, mida loomad ise seedida ei suuda. Mäletsejate, näiteks veiste maos on palju tselluloosi lagundavaid baktereid. Bakterirakkude lagundatud tselluloos on nendele loomadele peamine energiaallikas.
Bakterid inimeste abilistena
Toiduainetööstus
Baktereid on aastatuhandeid kasutatud toitude valmistamiseks. Bakterites toimuva käärimisprotsessi tulemusena valmivad näiteks juust, hapukurgid, hapukapsas, äädikas ja jogurt.
Ravimite tootmine
Bakterite abil valmistatakse antibiootikume ja vaktsiine. Geneetilise muundamise teel on võimalik panna bakterid tootma ka meditsiinis vajaminevaid valkusid, nagu veresuhkru taset reguleerivat insuliini või immuunsust tekitavaid antikehi.
Teaduse mudelorganismid
Kuna bakterid kasvavad kiiresti ja neid on kerge muuta, kasutatakse neid molekulaarbioloogias, geneetikas ja biokeemias. Bakterite DNA-d muutes saavad teadlased uurida erinevate geenide, ensüümide ja ainevahetusradade ülesandeid ning saadud teadmisi rakendada keerulisemate organismide uurimisel.
Põllumajandus
Baktereid kasutatakse osa kahjurite tõrjumiseks. Näiteks saab bakteritega hävitada kahjurputukaid. Kuna sellised bakterid nakatavad vaid kindlaid putukaliike ega tee kahju ülejäänud loodusele, peetakse sellist kahjuritõrjet keskkonnasõbralikuks. Bakterite abil toodetakse ka mitut põllumajanduses kasutatavat kemikaali.
Keskkonnakaitse
Bakterite omadus lagundada kiiresti keerulisi orgaanilisi ühendeid aitab keskkonda puhastada. Baktereid kasutatakse reoveepuhastites, mürgiste tööstusjääkide lagundamiseks ning naftareostuste likvideerimiseks.
- Mitte ühtegi bakterit ei tohi lasta sattuda inimese toidu lähedusse, kuna siis toit rikneb.
- Äädikat saab toota bakterite abil.
- Bakterite abil toodetakse antibiootikume, mis omakorda aitavad ravida mitmesuguseid bakteriaalseid haigusi.
- Teadlased oskavad luua geneetiliselt muundatud baktereid, mis võimaldavad lihtsamalt toota nt insuliini.
- Teadlased soovitavad alati desinfitseerivaid vahendeid kaasas kanda, et iga kord enne ja pärast kätlemist puhastada käsi võõrastest bakteritest.
- Kuna bakterid paljunevad kiiresti ning neid on võimalik geneetiliselt modifitseerida, siis saavad teadlased kasutada baktereid mudelorganismidena.
- Baktereid kasutatakse põllumajanduses ainult seetõttu, et bakterid aitavad mõningatel taimedel lämmastikku omastada.
- Baktereid kasutatakse mõningate mürgiste tööstusjääkide lagundamiseks ning reovee puhastamiseks.
- Alates 1950. aastast kasutatakse baktereid radioaktiivsete jääkide neutraliseerimiseks.
Lisa. Bakterid kaevandustööl
Bakterid on suuresti muutnud kaevandustööstust. Varem saadi maakidest puhas metall kätte kõrgel temperatuuril või mürgiste kemikaalidega, nüüd on aga mõnel juhul võimalik alternatiivina rakendada ka baktereid. Mikroorganismid oksüdeerivad energia saamiseks rauda ja väävlit ning vabastavad nii maakidest näiteks vaske, kulda või uraani.
Bakterite kasutamine kaevandustes on muutumas üha populaarsemaks, kuna see on suhteliselt odav, usaldusväärne, tõhus, ohutu ja keskkonnasõbralik meetod. Sama ei saa öelda kaugeltki mitte kõigi kaevandustööstuses kasutatavate meetodite kohta.
Bakterid võimaldavad väärtusliku komponendi kätte saada ka sellisest maagist, mis seda kuigi palju ei sisalda. Vähem väärtuslikuma maagi kasutusele võtmine on aga üha enam aktuaalne, kuna kõrgema metallisisaldusega maagivarud hakkavad ammenduma. Töötatakse välja ja võetakse kasutusele aina uusi baktereid, mis saaksid jagu üha uutest maakidest ning töötaksid ka keerulistes keskkonnatingimustes. Seepärast tasub uurida ekstreemsetes tingimustes, näiteks kuumaveeallikates, kasvavaid baktereid.
Mõisted
- sümbiondid – erinevat liiki organismid, kes teevad mõlemale kasulikku koostööd
- lämmastiku sidumine – õhulämmastiku muutmine taimedele omastatavasse vormi ning lämmastiku viimine aineringesse
- juuremügar – õhulämmastiku siduvate bakterite ja taimejuurte koostöös kujunevad mügarad taimejuurel, kust taimed saavad eluks vajalikku lämmastikku, bakterid aga süsivesikuid
