Bacillus — grampositiva stavbakterier: sporer, viktiga arter och betydelse

Bacillus – grampositiva stavbakterier med endosporer. Viktiga arter (B. anthracis, B. subtilis, B. cereus, B. thuringiensis) och deras medicinska, industriella och ekologiska betydelse.

Bacillus är ett släkte av stavformade bakterier som förekommer i många olika miljöer. De är grampositiva, vilket innebär att de har en tjock peptidoglykan cellvägg som behåller kristallviolett vid Gramfärgning. Många Bacillus-arter bildar även en ytlig, polysackaridbaserad kapsel som kan bidra till virulens hos vissa patogena arter.

Morfologi och fysiologi

Baciller är vanligtvis stavformade och kan förekomma ensamma, i kedjor eller i korta clustrar. De är ofta aeroba eller fakultativt anaeroba, vilket innebär att de kan växa med syre men vissa arter klarar även tillväxt utan syre. De är katalaspositiva och skiljer sig i kolhydratmetabolism, sporbildning och andra biokemiska egenskaper som används för artbestämning.

Sporbildning (endosporer)

Under ogynnsamma förhållanden kan Bacillus bilda endosporer — vilande, extremt motståndskraftiga cellformer. Dessa endosporer tål höga temperaturer, uttorkning, UV-strålning och många desinfektionsmedel och kan överleva i miljön under mycket lång tid. Endosporer är inte reproduktiva sporer utan överlevnadsceller som kan germinera och återgå till vegetativ tillväxt när förhållandena blir bättre.

Ekologi och förekomst

Bacillus-arter finns överallt i naturen: i jord, vatten, luft, på växter och i djur. Många arter är fritt levande och nedbrytande, viktiga för kretslopp av organiskt material. En del är opportunistiska eller primära parasitära patogena arter som kan orsaka sjukdom hos djur och människor.

Viktiga arter och deras betydelse

Vissa arter av Bacillus är särskilt välkända och har stor medicinsk, ekonomisk eller ekologisk betydelse:

• Bacillus anthracis, som orsakar mjältbrand. B. anthracis producerar en kapsel och toxiner (edema toxin och lethal toxin) som bidrar till sjukdomens allvarlighet. Infektion kan ske via hud (kontaktsmitta), inhalation eller intag av förorenat kött. Behandling innebär snabb antibiotikabehandling och vid behov antitoxin; vaccination används i vissa djurbesättningar och för riskgrupper.
• Bacillus subtilis anses vara en modellorganism. Den används ofta vid genteknik och bioteknisk produktion av enzymer och proteiner. B. subtilis är välstuderad vad gäller genreglering, spordifferentiering och proteinsekretion.
• Bacillus cereus kan orsaka två huvudtyper av matförgiftning: en emetisk (kräkningar) orsakad av det värmestabila toxinet cereulid och en diarréform orsakad av enterotoxiner som produceras i tarmen efter intag av kontaminerad mat.
• Bacillus thuringiensis används för biologisk bekämpning av skadedjur. Den producerar kristallina proteintoxiner (Cry-toxiner) som är specifika för vissa larver av malar och vissa fjärilar. Dessa toxiner används som biopesticid och har även introducerats i genetiskt modifierade grödor (Bt-grödor).

Diagnostik och laboratoriemetoder

Identifiering av Bacillus sker genom Gramfärgning (grampositiva stavar), observation av sporer med sporfärgning, kulturkarakteristika på blodagar (kolonier kan vara stora och opaka) samt biokemiska tester. Moderna metoder som MALDI-TOF, PCR och sekvensering används för snabb och säker artbestämning, särskilt vid misstanke om patogena arter som B. anthracis.

Medicinsk och industriell betydelse

Flera Bacillus-arter har både positiv och negativ betydelse:

• Patogena effekter: orsakar sjukdomar som mjältbrand (B. anthracis), sällsynt invasiv infektion och matförgiftning (B. cereus). Immunokomprometterade patienter kan drabbas av opportunistiska infektioner.
• Industriella användningsområden: produktion av enzymer (amylaser, proteaser), antibiotika, biopesticider (B. thuringiensis), probiotika och som modellorganism i forskning (B. subtilis).

Smittskydd, behandling och förebyggande

Behandling av Bacillus-infektioner beror på arten och sjukdomens svårighetsgrad. Antibiotika som penicillin, doxycyklin och ciprofloxacin kan vara effektiva mot B. anthracis vid tidig behandling; B. cereus kan kräva andra antibiotika beroende på resistens. Förebyggande åtgärder innefattar korrekt livsmedelshantering, god hygien, kontroll av djurhälsa (vaccination mot mjältbrand i riskområden) samt noggrann desinfektion vid laboratoriearbete. Eftersom endosporer är mycket motståndskraftiga krävs särskilda åtgärder för att eliminera dem (exempelvis autoklavering vid höga temperaturer och tryck).

Sammanfattning

Bacillus är ett mångfacetterat släkte av grampositiva stavbakterier. De spelar viktiga roller i naturens kretslopp, i industriell produktion och i forskning, men inkluderar också arter med betydande medicinsk vikt såsom B. anthracis och B. cereus. Deras förmåga att bilda tåliga endosporer gör dem särskilt anpassade till varierande och ibland extrema livsmiljöer.

Frågor och svar

F: Vad är Bacillus?

F: Är baciller grampositiva?

F: Hur andas baciller?

F: Var kan vi hitta dem i naturen?

F: Vad händer när miljön blir stressig för Bacilli?

Sök med bokstav