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Haben Viren oder Bakterien einen Geschmack?

Haben Viren oder Bakterien einen Geschmack?


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Das hat mich meine 9-jährige Nichte gefragt, als ich ihr einiges über das Coronavirus erklärte. Sie fragte: "Wie schmeckt dieses Virus? Kann ich zum Beispiel erkennen, ob mein Sandwich kontaminiert ist?"

Das klang wie eine dumme Frage und ich antwortete sofort, dass sie zu klein sind, um jeden Geschmack zu haben, und selbst wenn Sie es schaffen, eine ganze Menge Viren zu essen, würden sie wie Wasser schmecken.

Am Tag danach suchte ich ein bisschen, um sicherzugehen, dass ich dem Kind nicht die falschen Informationen gegeben habe. Wie ich erwartet hatte, gab es keine einzige Seite, auf der diese Frage erwähnt wurde (außer diesem Quora-Post mit einer vagen Antwort). Jetzt mag es so klingen, als ob ich zu viel nachdenke und die Frage zu naiv ist und die Zeit nicht wert ist, aber andererseits dachte ich, was schadet es, zu fragen?

Wurde der wahrscheinliche Geschmack oder Geruch eines bestimmten Virus oder Bakteriums untersucht?


Wie Sie sich vorstellen können, würde eine systematische Katalogisierung von bakteriellen oder viralen Geschmacksprofilen gegen eine Reihe von Biosicherheitsprotokollen verstoßen. In einer Laborumgebung haben verschiedene Bakterien jedoch definitiv unterschiedliche Gerüche. In einigen Fällen ist der Geruch sogar in Richtlinien für die Laboridentifizierung eines Organismus enthalten. Dieser Geruch ist jedoch normalerweise nicht das Ergebnis des direkten Geruchs von Bakterien, da nur sehr wenige Bakterien aus einer Laborkultur vernebelt werden. Wahrscheinlicher ist, dass die Gerüche von Bakterien auf flüchtige chemische Stoffwechselprodukte zurückzuführen sind, die von den Organismen produziert werden. Der Geruch nach verdorbener Milch kommt beispielsweise von einer Reihe von Geruchsstoffen, die von Bakterien produziert werden. Manchmal haben diese bakteriellen Metaboliten ziemlich farbenprächtige Namen wie Putricin oder Cadaverin.

Viren sind jedoch anders. Sie erzeugen selbst keine neuen Metaboliten (außerhalb einer infizierten Zelle) und sind unglaublich klein, selbst im Vergleich zu einer einzelnen Zelle. Der menschliche Geschmackssinn ist empfindlich genug, um einige Verbindungen im niedrigen ppm-Bereich zu erkennen. Um sich diesem Bereich auch nur zu nähern, müssten Sie etwa 100 Milliarden Viruspartikel in einen einzigen Milliliter Wasser stopfen (basierend auf der Berechnung der Rückseite der Hülle). Das ist etwa 100.000 Mal mehr Virus als die meisten COVID19-positiven klinischen Proben, daher denke ich, dass Sie sich unter den meisten Umständen keine Sorgen machen müssen, es zu schmecken. Es wurden jedoch einige Untersuchungen durchgeführt, um festzustellen, ob Hunde Virusinfektionen erschnüffeln können (wahrscheinlich durch den Nachweis flüchtiger Verbindungen, die von den infizierten Zellen produziert werden, nicht durch den direkten Nachweis des Virus). Natürlich versuchen sie, ihnen auch beizubringen, das neuartige Coronavirus zu erkennen.


Daher denke ich, dass dies eine eher konversationelle Frage ist. Ich werde einige Missverständnisse ansprechen, die Sie haben, und ich werde versuchen, mich angesichts der Art und Tiefe Ihrer Frage kurz zu halten. Man könnte die Frage sehr tief kommentieren, also bleibe ich dabei, einige Missverständnisse anzusprechen.

Kann ich zum Beispiel erkennen, ob mein Sandwich kontaminiert ist?

Normalerweise schmeckt man Verunreinigungen durch die (Einwirkung von) Stoffwechselprodukten von Mikroorganismen. Sie schmecken oder riechen den Mikroorganismus nicht direkt; Sie schmecken ihre Metaboliten oder die Wirkung ihrer Anwesenheit, wie z.B. Fermentationsprodukte oder oxidierte Moleküle, die normalerweise nicht vorhanden sind, weil keine Luft durch z.B. Apfelschalen. Nehmen Sie zum Beispiel Fadenpilze; sie setzen Enzyme frei, die auf komplexe Kohlenhydrate einwirken, um sie abzubauen. Sie können die Zellulose, die den größten Teil der Selleriestangen ausmacht, nicht schmecken, aber Sie können möglicherweise ihre abgebauten Produkte schmecken, sobald ein Pilz begonnen hat, sie zu verdauen, bevor er seine Nährstoffe absorbiert: süße Glukose, Saccharose, Triosen, einige Säuren . Es hängt von der Nahrung und dem Ausmaß und der Art der Kontamination ab.

Sie sind zu klein, um einen Geschmack zu haben, und selbst wenn Sie es schaffen, viele Viren zu essen, würden sie wie Wasser schmecken.

Sie können Moleküle schmecken, die viel kleiner sind als ein Virus. Tatsächlich sind Pheromone und flüchtige oder klebrige Chemikalien und all der Jazz definitiv viel kleiner als Viren. Viruspartikel selbst können tatsächlich zu groß sein, um zu schmecken, denn Ihr Geschmacks- und Geruchssinn hängt von der Interaktion zwischen Geschmacks- oder Geruchsmolekülen und entsprechenden Rezeptoren ab, die sich auf der Membran der sensorischen Neuronen befinden (Nervenzellen, die dafür verantwortlich sind, Informationen über die Außenwelt zu erkennen und an das Gehirn weiterzugeben). Diese Rezeptoren beherbergen Ligandenbindungstaschen, die zu klein sind, um ganze Viren einzufangen. Dies schließt nicht aus, dass Sie zerbrochene Virenstücke schmecken können, aber ich halte dies für unwahrscheinlich oder zufällig (dh das Partikel kann schwach und nicht sehr gut an Rezeptoren binden).

es würde nach wasser schmecken

Wasser ist eine Voraussetzung für Geschmack und Geruch, Dinge müssen in Wasser aufgelöst werden, damit du sie wahrnehmen kannst. Wasser an sich hat keinen Geschmack! Nur Verunreinigungen, Sauerstoff- und Kohlensäure und Mineralgehalt verleihen dem Wasser Geschmack. Ich verstehe, dass Sie Temperatur und Textur in die "Wahrnehmung von Wasser" einbeziehen, aber dies sind keine gustatorischen Phänomene und verwenden unterschiedliche Erkennungsmechanismen.


Bereits 2 gute Antworten (MikeyC und S PRr), aber ein Punkt fehlt:

Wir sind sehr gut beim Nachweis einiger Bakterien und Pilze in unserer Nahrung in ungesunder Menge. Wir erkennen (durch Geruch oder Geschmack) die Produkte dieser Mikroorganismen als "Essen schlecht geworden".

So haben wir überlebt, als die Lebensmittel keine von der Regierung vorgeschriebenen Verfallsetiketten hatten.

Wir sind auch sehr gut darin, Orte und Dinge zu vermeiden, die schlecht riechen. Schlechter Geruch ist ein indirekter Hinweis auf eine ungesunde Sache, wahrscheinlich mit schlechten Viren und Bakterien, die bereit sind, uns zu bekommen.

Andererseits nehmen die meisten Mikroorganismen, die uns krank machen, nicht viel von unserer Nahrung auf. Sie verstecken sich im Essen (oder anderswo), um zu essen uns. Deshalb können wir die meisten von ihnen nicht erkennen. Sie hinterlassen kaum chemische Spuren.

Viren sind noch härter - sie tun nichts außerhalb des Wirts und es gibt zu wenig von ihnen, um sie direkt zu spüren.


Haben Viren oder Bakterien einen Geschmack? - Biologie

Viren haben keine Zellmembran und sind obligatorische parasitäre Erreger, denen die Fähigkeit fehlt, sich von ihrer Wirtszelle weg zu replizieren. Ein Virus besteht entweder aus DNA und/oder RNA, die in einer schützenden Proteinhülle eingekapselt sind. Viele Tierviren enthalten auch eine Hülle, die die Proteinhülle umgibt, die aus von der Wirtsmembran abgeleiteten Lipiden usw. besteht. Viren variieren stark in der Größe, die von wenigen Nanometern bis ungefähr einem Mikrometer reicht. Die meisten Viren erscheinen entweder polyedrisch oder schraubenförmig (stäbchenähnliches Aussehen).

Stabförmig

Ikosaeder

Sonstiges

Pathogenität

Ein Parasit, der eine Krankheit verursacht, wird als Krankheitserreger bezeichnet. Da Viren Parasiten von Zellen sind, haben sie das Potenzial, Krankheitserreger zu sein. Alle Lebewesen auf diesem Planeten sind Wirte für virale Parasiten. Im Laufe der Geschichte wurde der Mensch von einer Vielzahl von Krankheiten geplagt, die durch Viren verursacht werden, darunter Grippe, Enzephalitis, Tollwut, Kinderlähmung, Mumps, Masern, Pocken, AIDS (verursacht durch HIV) und hämorrhagisches Fieber (verursacht durch EBOLA und Marburg-Virus).

Das Immunsystem

Die wichtigste Abwehr des Körpers gegen virale und bakterielle Krankheitserreger ist das Immunsystem. Proteine ​​und Glykoproteine ​​(Zucker-Protein-Oberflächenmarker) auf der Oberfläche von Krankheitserregern stimulieren die Produktion von Antikörpern im Wirt. Jede Substanz, die die Immunantwort stimuliert, wird als Antigen bezeichnet. Jedes Antigen, dem der Körper ausgesetzt ist, führt zur Produktion eines spezifischen Antikörpers, der nur an dieses Antigen bindet.

Antikörper in der medizinischen Diagnose

Durch die Entwicklung spezifischer Antikörper gegen Oberflächenantigene, die auf einem Pathogen gefunden wurden, kann ein diagnostisches Verfahren, das als Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) bekannt ist, verwendet werden, um das Vorhandensein des Pathogens nachzuweisen.


Wie vermehren sich Viren?

Aufgrund ihrer einfachen Struktur können sich Viren ohne die Hilfe einer unwissenden Wirtszelle nicht bewegen oder sich sogar vermehren. Aber wenn es einen Wirt findet, kann sich ein Virus schnell vermehren und verbreiten.

Um den richtigen Wirt zu identifizieren, haben Viren auf ihrer Oberfläche Rezeptoren entwickelt, die mit denen ihrer idealen Zielzelle übereinstimmen, so dass das Virus sein genetisches Material ins Innere bekommt und die Zellmaschinerie seines Wirts entführt, um es zu reproduzieren, indem es das genetische Material des Virus vervielfältigt und Proteine.

Mit dieser Strategie haben sich die winzigen Plünderer im Gleichschritt mit ihren Wirten entwickelt. Nach einer Schätzung können allein mindestens 320.000 verschiedene Viren Säugetiere infizieren, und selbst diese massive Zahl mag gering sein. Diese Virusarmee kann so leichte Symptome wie Husten oder so tödlich wie innere Blutungen verursachen. Einige Viren können sogar das außer Kontrolle geratene Zellwachstum verursachen, das die Wurzel von Krebs ist, wie es bei humanen Papillomaviren und Gebärmutterhalskrebs der Fall ist.


Unterschiede zwischen Viren und Bakterien

  • Viren sind die kleinste und einfachste bekannte Lebensform. Sie sind 10 bis 100 Mal kleiner als Bakterien.
  • Der größte Unterschied zwischen Viren und Bakterien besteht darin, dass Viren einen lebenden Wirt – wie eine Pflanze oder ein Tier – haben müssen, um sich zu vermehren, während die meisten Bakterien auf unbelebten Oberflächen wachsen können.
  • Bakterien sind interzelluläre Organismen (d. h. sie leben zwischen Zellen), während Viren intrazelluläre Organismen sind (sie infiltrieren die Wirtszelle und leben innerhalb der Zelle). Sie verändern das genetische Material der Wirtszelle von seiner normalen Funktion zur Produktion des Virus selbst.
  • Es gibt einige nützliche Bakterien, aber alle Viren sind schädlich.
  • Antibiotika können Viren nicht abtöten, aber die meisten Bakterien, mit Ausnahme der meisten gramnegativen Bakterien.
  • Ein Beispiel für eine durch Bakterien verursachte Krankheit ist eine Halsentzündung und ein Beispiel für ein durch ein Virus verursachtes Leiden ist die Grippe.

Video zur Erklärung der Unterschiede

Dieses Video erklärt die allgemeinen Unterschiede zwischen Bakterien und Viren.


Viren können ein Immunsystem haben, Studienergebnisse

Eine neue Forschung unter der Leitung von Dr. Kimberley Seed von der Tufts University School of Medicine liefert den ersten Beweis dafür, dass Bakteriophagen – Viren, die Bakterien infizieren und sich darin replizieren – ein vollständig funktionsfähiges und adaptives Immunsystem aufbauen können.

Elektronenmikroskopische Aufnahme von Bakteriophagen, die eine Bakterienzelle infizieren (Dr. Graham Beards)

Die heute in der Zeitschrift veröffentlichte Studie Natur, stellt fest, dass ein viraler Räuber der Cholera-Bakterien das funktionelle Immunsystem von Bakterien stehlen und gegen seinen bakteriellen Wirt einsetzen kann. Der Bakteriophage (kurz Phagen) nutzte das gestohlene Immunsystem, um das Abwehrsystem der Cholera-Bakterien gegen Phagen auszuschalten – und damit zu überwinden. Daher kann der Phagen die Cholera-Bakterien abtöten und sich vermehren, um mehr Phagen-Nachkommen zu produzieren, die dann weitere Cholera-Bakterien abtöten können.

Die Entdeckung hat dramatische Auswirkungen auf die Phagentherapie, also die Verwendung von Phagen zur Behandlung bakterieller Erkrankungen. Die Entwicklung einer Phagentherapie ist besonders wichtig, da einige Bakterien, sogenannte Superbugs, gegen die meisten oder alle gängigen Antibiotika resistent sind.

Bisher dachten die Wissenschaftler, dass Phagen nur als primitive DNA- oder RNA-Partikel existieren und ihnen daher die Raffinesse eines adaptiven Immunsystems fehlt, das schnell auf eine fast unendliche Vielfalt neuer Herausforderungen reagieren kann. Phagen sind Viren, die ausschließlich Bakterien fressen, und jeder Phagen ist parasitär mit einer bestimmten Bakterienart gepaart. Diese Studie konzentrierte sich auf einen Phagen, der angreift Vibrio cholerae, das Bakterium, das für Cholera-Epidemien beim Menschen verantwortlich ist.

Die Forscher verwendeten Phagen, denen das adaptive Immunsystem fehlt, um einen neuen Stamm von Cholera-Bakterien zu infizieren, der von Natur aus gegen den Phagen resistent ist. Der Phagen war nicht in der Lage, sich an den Cholera-Stamm anzupassen und ihn abzutöten. Als nächstes infizierten sie denselben Stamm von Cholera-Bakterien mit Phagen, die das Immunsystem beherbergen, und beobachteten, dass sich der Phagen schnell anpasste und so die Fähigkeit erlangte, die Cholera-Bakterien abzutöten. Diese Arbeit zeigt, dass das Immunsystem des Phagen voll funktionsfähig und anpassungsfähig ist.

Bakteriophagenstruktur (Adenosin / Pbroks13 / CC BY-SA 2.5)

„Phagen können praktisch alle Bakterien infizieren. Etwa die Hälfte der weltweit bekannten Bakterien verfügt über dieses adaptive Immunsystem namens CRISPR/Cas, das hauptsächlich zur Immunität gegen Phagen verwendet wird. Obwohl dieses Immunsystem von den Phagen beschlagnahmt wurde, ist seine Herkunft unbekannt, da das Cholera-Bakterium selbst dieses System derzeit nicht besitzt. Bemerkenswert ist, dass das Immunsystem von den Phagen genutzt wird, um sich an die Abwehrsysteme der Cholera-Bakterien anzupassen und diese zu überwinden. Das Auffinden eines CRISPR/Cas-Systems in einem Phagen zeigt, dass es sogar bei etwas so Großem und Komplexem wie den Genen für ein adaptives Immunsystem einen Genfluss zwischen dem Phagen und den Bakterien gibt“, sagte Dr. Seed.

„Die Studie unterstreicht die umstrittene Vorstellung, dass Viren Lebewesen sind, und stärkt die Möglichkeit, eine Phagentherapie zur Behandlung bakterieller Infektionen einzusetzen, insbesondere solcher, die gegen Antibiotika resistent sind“, fügte der leitende Autor Prof. Andrew Camilli, ebenfalls von der Tufts University, hinzu Medizinische Fakultät.

Bibliographische Angaben: Seed KD et al. 2013. Ein Bakteriophage kodiert seine eigene adaptive CRISPR/Cas-Reaktion, um der angeborenen Immunität des Wirts zu entgehen. Natur, Bd. 494, Nr. 7438, S. 489–491 doi: 10.1038/nature11927


Virus vs. Bakterien: Ähnlichkeiten

Obwohl sie eine Reihe von Unterschieden aufweisen, weisen Bakterien und Viren eine Reihe von Ähnlichkeiten auf.

Fehlen membrangebundener Organellen - Bakterien haben zwar einige Organellen, die an Stoffwechsel und Fortpflanzung beteiligt sind, aber sie haben wie Viren keine membrangebundenen Organellen. Bei Viren ist die Nukleinsäure nicht in einem Kern enthalten, wie es bei eukaryontischen Zellen der Fall ist. Dabei ist allerdings auch zu beachten, dass Viren im Gegensatz zu Bakterien nicht wirklich als Zellen gelten.

Beide mikroskopisch - Sowohl Bakterien als auch Viren sind mikroskopisch klein und daher zu klein, um mit bloßem Auge gesehen zu werden. Obwohl sie unterschiedlich groß sind, sind sie beide sehr klein und daher muss ein Mikroskop verwendet werden, um ihre allgemeine Morphologie und Struktur zu untersuchen.

Krankheiten - Während einige Bakterien für den Menschen tatsächlich nützlich sind, sind andere frei lebende Bakterien und Viren, die bei Menschen, Tieren sowie Pflanzen usw. Krankheiten verursachen können verschiedene normale Prozesse und verursachen dadurch Krankheiten.

Beide tragen genetisches Material - Obwohl Viren nicht unbedingt als lebende Organismen gelten, tragen sie wie Bakterien genetisches Material, das repliziert und zur Bildung neuer Individuen verwendet wird. Die Art und Weise, in der dies zwischen den beiden erreicht wird, ist jedoch wie oben erwähnt unterschiedlich.


Was ist der Unterschied zwischen Bakterien und Viren?

Sowohl Bakterien als auch Viren sind für das bloße Auge unsichtbar und verursachen Schnupfen, Fieber oder Husten. Woran können wir den Unterschied erkennen?

Da Bakterien schnell Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln, wird es immer wichtiger, den Unterschied zu kennen, da Viren nicht mit Antibiotika und Bakterien nicht mit antiviralen Mitteln behandelt werden können.

Schnelle und effektive Tests sind unabdingbar, damit wir den angreifenden Mikroorganismus erfolgreich behandeln können.

COVID-19 lehrt uns auf die harte Tour – wir haben keine Behandlung für ein neues Virus, bis wir antivirale Medikamente und Impfstoffe haben, die speziell darauf ausgerichtet sind.

Therapien, die gegen ein bestehendes Virus entwickelt wurden, wirken gegen ein neues Virus oft nicht oder nur schlecht. Bis zu diesem Zeitpunkt sind unsere besten Waffen Händewaschen und physische Distanzierung.

Auf biologischer Ebene besteht der Hauptunterschied darin, dass Bakterien frei lebende Zellen sind, die innerhalb oder außerhalb eines Körpers leben können, während Viren eine nicht lebende Ansammlung von Molekülen sind, die einen Wirt zum Überleben benötigen.

Viele Bakterien helfen uns: in unserem Darm leben, unsere Nahrung verdauen und helfen, Stickstoff zu fixieren und organisches Material im Boden zu zersetzen. Ebenso sind nicht alle Viren schlecht – wir wissen jetzt, dass auch in unserem Darm, unserer Haut und unserem Blut nützliche Viren vorhanden sind, die unerwünschte Bakterien und gefährlichere Viren abtöten können.

Bakterien und Viren sind überall um uns herum

Bakterien und Viren sind mit dem menschlichen Auge vielleicht nicht sichtbar, aber sie sind überall um uns herum in wirklich erstaunlicher Zahl.

In unseren Ozeanen gibt es 10 Milliarden Mal mehr Bakterien als Sterne im Universum.

Die Millionen von Viren auf der Welt würden sich über 100 Millionen Lichtjahre erstrecken.

Mikroorganismen, die harmlos auf und in unserem Körper leben, überwiegen die menschlichen Zellen um 10 zu 1 und spielen eine entscheidende Rolle für die menschliche Gesundheit.

Aber nicht alle Mikroorganismen existieren im Einklang mit uns. Krankheitserreger sind eine Untergruppe von Mikroorganismen, die Krankheiten verursachen können, und dazu gehören Vertreter von Bakterien, Pilzen, Viren, Helminthen und Protozoen.

1% der weltweit bekannten mikrobiellen Population ist als humanpathogen bekannt – ungefähr 1400 Arten.

Was sind Bakterien?

Bakterien sind Prokaryoten – die kleinsten, einfachsten und ältesten Zellen mit frei schwebendem genetischem Material. Diese mikroskopisch kleinen einzelligen Organismen können stäbchen-, spiral- oder kugelförmig sein.

Es gibt zwei Arten von Bakterien: Gram-negativ und Gram-positiv. Der Hauptunterschied ist das Vorhandensein einer zusätzlichen äußeren Membran bei gramnegativen Bakterien. Es ist im Wesentlichen eine zusätzliche Verteidigungslinie, die das Eindringen von Antibiotika erschwert, wodurch gramnegative Bakterien schwieriger abzutöten und anfälliger für die Entwicklung von Resistenzen sind.

Bakterien sind im Boden reichlich vorhanden und bewohnen Pflanzenwurzelsysteme, um Dienste wie Stickstofffixierung oder als Antimykotika zu leisten. Thermophile (wärmeliebende) Bakterien fixieren Schwefel, um Sulfid und Energie für die Photosynthese in aquatischen Sedimenten oder organisch reichen Gewässern zu produzieren.

Im Boden leben gefährliche Bakterien, ein guter Grund, Gartenhandschuhe zu tragen.

Auch im Boden leben gefährliche Bakterien, ein guter Grund, Gartenhandschuhe zu tragen. Die Überschwemmungen im Norden von Queensland im Jahr 2019 brachten Burkholderia pseudomallei an die Oberfläche, Bakterien, die eine schwere Infektion verursachen, die als Melioidose bekannt ist.

In unserem Körper bewohnen Bakterien das menschliche Verdauungssystem, leben auf unserer Haut und tragen zum Energiestoffwechsel, zur Verdauung, zur Gehirnfunktion und zum allgemeinen Wohlbefinden bei. Aber wenn das Gleichgewicht dieser Bakterien durch eine Dosis Antibiotika oder eine Krankheit gekippt wird, sind Darmbeschwerden oder Hautinfektionen häufig.

Durch Bakterien verursachte Infektionskrankheiten haben weit über die Hälfte aller Menschen, die jemals auf der Erde gelebt haben, getötet. Historisch gesehen haben bakterielle Infektionen große Pandemien ausgelöst, wie die Beulenpest, an der schätzungsweise 50-60 Prozent der Bevölkerung Europas während des Schwarzen Todes im 14. Jahrhundert gestorben sind.

Bakterien vermehren sich hauptsächlich durch binäre Spaltung – indem sie ihre DNA replizieren, sodass sie zwei Kopien auf gegenüberliegenden Seiten der Zelle haben, und dann eine neue Zellwand in der Mitte wachsen lassen, um zwei Tochterzellen zu produzieren. Diese Verdopplungszeit dauert zwischen 20 Minuten und einer Stunde.

Diese kurze Generationszeit ermöglicht es, dass Mutationen schnell entstehen und sich akkumulieren und schnell signifikante Veränderungen in Bakterien verursachen, wie z. B. Resistenzen gegen Antibiotika.

Kommunikation ist der Schlüssel

Bakterien können miteinander kommunizieren, indem sie chemische Signalmoleküle freisetzen, wodurch die Population als ein mehrzelliger Organismus agieren kann.

Abhängig von der Dichte der Moleküle und dem erzeugten Signal kann sich die Bakteriengemeinschaft anpassen und reagieren, um in einem als Quorum Sensing bekannten Prozess um Ressourcen zu konkurrieren.

Kommunikation verleiht Bakterien einige der Eigenschaften höherer Organismen.

Diese Fähigkeit, miteinander zu kommunizieren, ermöglicht es Bakterien, die Genexpression und damit das Verhalten der gesamten Gemeinschaft zu koordinieren.

Dieser Prozess verleiht Bakterien einige der Eigenschaften höherer Organismen und ist eine mächtige Waffe gegen Antibiotika. Es kann dazu führen, dass einige Bakterien abschalten und inaktiv werden, wenn sie einem Antibiotikum ausgesetzt sind, und sie können sich regenerieren, wenn das Antibiotikum weg ist.

Was sind Viren?

Viren sind eine Ansammlung verschiedener Arten von Molekülen, die aus genetischem Material (entweder einer einzel- oder doppelsträngigen DNA oder RNA) mit einer Proteinhülle und manchmal auch einer Fettschicht (einer Hülle) bestehen.

Sie können unterschiedliche Formen und Größen annehmen – Raumfahrzeugdesigns, Spiralen, Zylinder und Kugelformen.

Viren, die mit einer Fettschicht umhüllt sind (wie SARS-CoV-2, das COVID-19 verursacht) können durch einfaches Händewaschen leichter abgetötet werden, da Seife diese Fettschicht aufbricht.

Viren können sich (im Gegensatz zu Bakterien) nicht selbst vermehren und gelten daher nicht als „lebend“, aber sie können unterschiedlich lange auf Oberflächen überleben.

Viren sind eine nicht lebende Ansammlung von Molekülen, die zum Überleben einen Wirt brauchen.

Viren müssen in eine lebende Zelle (wie eine menschliche Zelle) eindringen, um sich vermehren zu können, und sobald sie sich darin befinden, übernehmen sie die gesamte zelluläre Maschinerie und zwingen die Zelle, neue Viren zu produzieren.

Viren verursachen Krankheiten wie Grippe, Herpes-simplex-Virus, Ebola, Zika und die furchtbare Erkältung.

Viren können sehr selektiv sein, wo sie leben und sich vermehren – viele Viren infizieren nicht einmal Menschen. Manche Viren infizieren nur Bakterien, manche nur Pflanzen und viele nur Tiere.

Ein Virus kann sich jedoch so entwickeln, dass es in den Menschen überspringt. Dies geschieht häufig bei Influenza: zum Beispiel bei der Vogelgrippe oder der Schweinegrippe, die von Vögeln und Schweinen ausging und den Menschen infizierte. SARS-CoV-2, das Virus, das COVID-19 verursacht, ist wahrscheinlich von Fledermäusen in den Menschen gesprungen.

Der Lebenszyklus eines Virus kann in folgende Phasen unterteilt werden: Eintritt des Virus in die Wirtszelle Replikation des viralen Genoms Produktion neuer viraler Proteine ​​Zusammenbau dieser viralen Proteine ​​zu neuen Viren und anschließende Freisetzung aus der Wirtszelle (entweder durch Abtöten der Zelle oder durch Ausknospen der Wirtszellmembran) bereit, neue Zellen zu infizieren.

Warum ist es so wichtig, den Unterschied zu erkennen?

Molekulare Tools verbessern die Fähigkeit von Ärzten, virale oder bakterielle Infektionen schneller und effizienter zu erkennen – die Hoffnung ist, dass Ärzte Patienten in der Praxis des Hausarztes oder im Notfall testen und sofort herausfinden können, ob ihre Krankheit durch Viren oder Bakterien verursacht wird.

Ziel ist es, dass Schnelltests in der Hausarztpraxis zur Verfügung stehen.

Es ist wichtig, den Unterschied zwischen einer viralen und einer bakteriellen Infektion zu kennen, damit Ärzte die richtige Krankheit behandeln können und Antibiotika nicht unnötig verwendet werden, was zum Anstieg antibiotikaresistenter Superbakterien beiträgt.

Aus diesem Grund sollten Sie auch nicht erwarten, dass Ihr Arzt Antibiotika verschreibt, wenn Sie an einer Virusinfektion wie einer Erkältung leiden.

Forscher des IMB arbeiten an Möglichkeiten, Bakterien aus Infektionen innerhalb von Stunden zu erfassen und zu identifizieren – dies dauert derzeit Tage.

Nutzen Sie diese molekularen Kraftpakete

Forscher entwickeln das tödliche Design von Bakterien und Viren neu, um Wege zu finden, ihre Infektionszyklen zu stoppen.

Derzeit werden Impfstoffe entwickelt, um uns vor COVID-19 zu schützen.

Impfstoffe zeigen dem Immunsystem wichtige Teile des Virus, damit das Immunsystem die Werkzeuge zur effektiven Bekämpfung des echten Virus vorbereiten kann – Impfstoffe bringen das Immunsystem dazu, so zu reagieren, wie es das Virus zuvor gesehen hat.

Das am besten untersuchte dieser Immun-„Werkzeuge“ sind Antikörper, die Viren daran hindern, in neue Zellen einzudringen. Aber das Immunsystem stellt auch Killerzellen her, die die Virusreplikation stoppen, indem sie alle infizierten Wirtszellen abtöten.

Traditionell sind Impfstoffe schwache oder inaktivierte Formen des Virus.

Weltweit befinden sich viele potenzielle Impfstoffkandidaten in der Pipeline, die mit einer Vielzahl neuer Technologien hergestellt werden.

Diese Impfstofftechnologien umfassen die Verwendung von Untereinheiten-Impfstoffen: Forscher stellen virale Proteine ​​​​her und geben sie in den Körper, sodass das Immunsystem Antikörper gegen diese viralen Proteine ​​​​bildet.

Diese Methode ist normalerweise sicherer und schneller als die Verwendung von lebenden oder inaktivierten Viren.

Andere Technologien bringen den Körper dazu, diese viralen Proteine ​​​​selbst herzustellen, darunter die Abgabe von RNA in Liposomen oder DNA-Plasmiden in Nanopartikeln sowie modifizierte sichere Viren und bestehende Impfstoffe.

Durch die Untersuchung der Lebenszyklen von Viren und der Art und Weise, wie Viren vom Immunsystem erkannt werden, können wir neue Wege finden, um das Virus zu bekämpfen und Viruserkrankungen auch ohne Impfstoff zu behandeln.

Bakterielle und virale Infektionen sind oft miteinander verbunden

Obwohl bakterielle und virale Infektionen unterschiedlich sind, hängen sie oft zusammen.

Schwere Fälle einer viralen Lungenentzündung enden oft mit einer damit verbundenen bakteriellen Infektion. Dies gilt insbesondere für COVID-19, bei dem bis zu 50 % der schwerkranken Krankenhauspatienten eine bakterielle Infektion entwickelt haben. Obwohl COVID-19 durch ein Virus verursacht wird, sind Antibiotika wirklich wichtig, um die damit verbundenen bakteriellen Infektionen zu behandeln.

Da antibiotikaresistente Bakterien weltweit ein zunehmendes Problem darstellen, untersuchen Forscher am IMB die Oberflächenaktivität von Bakterien auf molekularer Ebene und haben herausgefunden, wie sie sich dem menschlichen Immunsystem entziehen . Sie untersuchen auch die Entwicklung neuer Therapien zur Behandlung resistenter Bakterien und arbeiten daran, Forscher auf der ganzen Welt bei der Entdeckung neuer Antibiotika zu unterstützen.

Wir sind jetzt auf dem besten Weg, präventive Therapien, Biomarker und Impfstoffe zu entwickeln, um diese schwer fassbaren mikrobiellen Attentäter davon abzuhalten, unsere Welt zu plagen.


Was ist der Unterschied zwischen Viren und Bakterien?

Leben oder nicht

Viren sind keine lebenden Organismen, Bakterien sind es. Viren wachsen und vermehren sich nur innerhalb der Wirtszellen, die sie infizieren. Wenn Viren außerhalb dieser lebenden Zellen gefunden werden, ruhen sie. Ihr „Leben“ erfordert daher die Entführung der biochemischen Aktivitäten einer lebenden Zelle. Bakterien hingegen sind lebende Organismen, die aus einzelnen Zellen bestehen, die Energie erzeugen, ihre eigene Nahrung herstellen, sich bewegen und sich vermehren können (typischerweise durch binäre Spaltung). Dadurch können Bakterien an vielen Orten – Boden, Wasser, Pflanzen und dem menschlichen Körper – leben und vielen Zwecken dienen. Sie erfüllen viele wichtige Funktionen in der Natur, indem sie organisches Material zersetzen (vielleicht nicht so wichtig für jeden, der Reste hinten im Kühlschrank vergessen hat) und indem sie Stickstoff durch Stickstofffixierung in für Pflanzen verwendbare Chemikalien umwandeln. Bakterien wissen sogar, wie man als Team arbeitet, indem man Quorum Sensing nennt.

Bakterien sind Riesen im Vergleich zu Viren. Die kleinsten Bakterien haben einen Durchmesser von etwa 0,4 Mikrometer (ein Millionstel Meter), während Viren eine Größe von 0,02 bis 0,25 Mikrometer haben. Dies macht die meisten Viren submikroskopisch und können in einem gewöhnlichen Lichtmikroskop nicht gesehen werden. Sie werden typischerweise mit einem Elektronenmikroskop untersucht.

Infektionsmodus

Ihr Infektionsweg ist unterschiedlich. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Biochemie sollte es nicht überraschen, dass Bakterien und Viren sich darin unterscheiden, wie sie Infektionen verursachen. Viren infizieren eine Wirtszelle und vermehren sich dann zu Tausenden, verlassen die Wirtszelle und infizieren andere Körperzellen. Eine Virusinfektion wird daher systemisch sein und sich im ganzen Körper ausbreiten. Zu den systemischen Erkrankungen, die durch eine Virusinfektion verursacht werden, gehören Influenza, Masern, Polio, AIDS und COVID-19. Pathogene Bakterien haben eine vielfältigere Wirkungsweise und infizieren sich oft, wenn sich die richtige Gelegenheit bietet, sogenannte opportunistische Infektion. Die durch pathogene Bakterien verursachte Infektion ist in der Regel auf einen Teil des Körpers beschränkt und wird als lokalisierte Infektion bezeichnet. Diese Infektionen können durch die Bakterien selbst oder durch von ihnen produzierte Toxine (Endotoxine) verursacht werden. Beispiele für bakterielle Erkrankungen sind Lungenentzündung, Tuberkulose, Tetanus und Lebensmittelvergiftung.

Wie Viren mit Bakterien interagieren

Viren können Bakterien infizieren. Bakterien sind nicht immun gegen virale Hijacker, die als Bakteriophagen bekannt sind – Viren, die Bakterien infizieren. Wir wollen nicht urteilen, aber dies könnte ein Grund mehr sein, Viren in der Hierarchie der fiesen Keime eine Stufe höher zu setzen.

Bild von Venngage Infographic Maker.


Haben Viren oder Bakterien einen Geschmack? - Biologie

Menschen, die mit schweren Symptomen des Coronavirus ins Krankenhaus eingeliefert werden, erhalten Medikamente zur Senkung des Fiebers und Flüssigkeit, um sie hydratisiert zu halten, im Allgemeinen durch eine intravenöse Sonde. Manche Patienten sind an ein Beatmungsgerät angeschlossen: ein mechanisches Gerät, das ihnen beim Atmen hilft.

Dieses Behandlungsmenü heißt unterstützende Pflege, und trotz des lauwarm klingenden Namens steht außer Frage, dass es Leben rettet.

Aber was einen direkten Angriff gegen dieses Virus und die meisten anderen Viren angeht, gibt es keine Medikamente. Das menschliche Immunsystem ist auf sich allein gestellt.

Die Gründe sind Biologie und in geringerem Maße Geld. Pharmaunternehmen haben in den letzten Jahrzehnten Behandlungen für eine Handvoll Viren entwickelt, wie HIV und Grippe, aber das Arsenal ist im Vergleich zu allen Antibiotika, die wir zur Behandlung von Bakterien haben, minimal. Denken Sie daran, dass Viren keine Bakterien sind, daher sind Antibiotika keine Hilfe.

Die Hauptschwierigkeit besteht darin, dass Viren technisch gesehen nicht leben, sondern auf die „Maschinerie“ in menschlichen Zellen angewiesen sind, um sich zu vermehren, sagte Zachary A. Kase, außerordentlicher Professor für Biologie an der Universität der Wissenschaften. Ein Medikament, das auf jeden Teil dieses parasitären Zyklus abzielt, könnte dem Patienten dabei schaden.

„Sie wollen etwas, das auf die Krankheit abzielt und nicht auf Sie“, sagte er. "Man muss nach den besonderen Dingen suchen, die nur das Virus macht."

Einige der Enzyme, die von verschiedenen Viren verwendet werden, unterscheiden sich so stark von ihren menschlichen Gegenstücken, dass sie gezielt eingesetzt werden können, ohne den Patienten zu schädigen, sagte Megan Culler Freeman, Stipendiatin der Pädiatrie der Universität Pittsburgh. So wirken beispielsweise antivirale Medikamente gegen HIV. Aber selbst dann beseitigen solche Medikamente das Virus nicht, sondern halten es unter Kontrolle, sagte sie.

Ein weiterer Grund, warum Viren so schwer mit Medikamenten zu behandeln sind, ist ihre große Vielfalt, sagte Kase.

Wie Autos und Boote

Alle Bakterien sind zumindest entfernt miteinander verwandt und haben einige gemeinsame Merkmale, wie zum Beispiel eine Zellwand. Ein Medikament, das gegen eine Art von Bakterien wirkt, indem es beispielsweise diese Zellwand zerstört, wirkt oft gegen eine andere. (Das ist mit „Breitspektrum“-Antibiotika gemeint, obwohl diese bewährten Waffen in letzter Zeit überstrapaziert wurden, was dazu führte, dass bestimmte Bakterien Resistenzen entwickeln.)

Bestimmte Virenklassen unterscheiden sich dagegen grundlegend voneinander. Einige verwenden beispielsweise RNA als genetischen Code, während andere DNA verwenden. Manche sind von einem Umschlag umgeben, andere nicht.

Eine gute Analogie ist, sich vorzustellen, dass Bakterien einander ungefähr so ​​ähnlich sind wie verschiedene Arten von Autos, sagte Klase. Auf der anderen Seite können verschiedene Virusklassen so unterschiedlich sein wie Autos und Boote.

Hier kommt die Geldfrage ins Spiel. Die Entwicklung eines neuen Medikaments für jedes nicht verwandte Virus erfordert einen neuen Einsatz von Zeit und Ressourcen.

„Eine Pharmafirma hätte lieber ein Medikament, das alles heilt, als 100 Medikamente zu haben, die sie für jedes Problem nacheinander verkaufen müssen“, sagte Kase.

Das hat Pharmaunternehmen nicht davon abgehalten, Medikamente auf ein Virus zu testen, um zu sehen, ob sie gegen ein anderes wirken. Mit dem neuen Coronavirus testen Wissenschaftler beispielsweise ein Medikament namens Remdesivir, das ursprünglich zur Behandlung von Ebola entwickelt wurde. Aber gegen Ebola hat es nicht sehr gut funktioniert, und die bisherigen Ergebnisse gegen das Coronavirus sind unklar.

Das Interesse an einer Coronavirus-Behandlung ist so groß, dass sich Fehlinformationen ähnlich wie die Mikrobe selbst verbreiten können. Anfang dieser Woche gab Johnson & Johnson eine Erklärung ab, um Gerüchte zu zerstreuen, dass eines seiner antiviralen Medikamente vielversprechend war. Das Unternehmen sagte, dass es eine Vielzahl antiviraler Verbindungen gegen das Coronavirus untersucht habe, es jedoch bisher „keine Beweise“ dafür gebe, dass Darunavir, das Medikament, das die Gerüchte auslöste, irgendeine Wirkung hat.

Fairerweise muss man den Wissenschaftlern sagen, dass sie dieses Problem noch nicht sehr lange haben.

Bakterien wurden erstmals 1683 unter dem Mikroskop beobachtet. Die Existenz von Viren, die weniger als ein Zehntel der Größe von Bakterien haben können, wurde erst mehr als 200 Jahre später nachgewiesen.

Und selbst dann konnten Wissenschaftler sie nicht sehen. Im Jahr 1892 berichtete der russische Wissenschaftler Dmitri Ivanovsky, er habe einer erkrankten Tabakpflanze Flüssigkeit entnommen und sie durch eine Art Filter geleitet, der dafür bekannt war, Bakterien zu entfernen. Anschließend demonstrierte er, dass mit der gefilterten Flüssigkeit gesunde Pflanzen infiziert werden können. Irgendein unsichtbarer Erreger – der erst mit dem Aufkommen der Elektronenmikroskope einige Jahrzehnte später zu sehen war – übertrug irgendwie Krankheiten.

Die „Pflegekur“

Wirksame Antibiotika gibt es seit fast einem Jahrhundert. Antivirale Medikamente sind erst in den letzten Jahrzehnten und nur für eine Handvoll ernsthafter Bedrohungen auf den Markt gekommen.

Und sie helfen nicht immer. Das Timing ist wichtig. Antivirale Medikamente können beispielsweise die Dauer der Grippe verkürzen, jedoch nur, wenn sie frühzeitig im Krankheitsverlauf verabreicht werden. Wenn eine Person schwere Symptome entwickelt, sind antivirale Medikamente von geringem Nutzen, sagte Freeman, der Pitt-Arzt.

Dies könnte auch für das neue Coronavirus gelten, aber es sind dringend weitere Forschungen erforderlich, sagte Freeman, der die Biologie eines anderen Coronavirus, SARS, studierte, während er promovierte. Student bei Vanderbilt.

„Es ist wichtig, diese Dinge vor einer Katastrophe zu lernen, damit wir Werkzeuge in unserem Werkzeugkasten haben“, sagte Freeman.

Mehrere Forscherteams arbeiten auch an Impfstoffen gegen das neue Coronavirus und bringen dem menschlichen Immunsystem bei, seine eigene Medizin herzustellen: Antikörper. Die ersten Stufen der Sicherheitstests laufen bereits, aber es wird mindestens ein Jahr dauern, bis ein solcher Impfstoff für den breiten Einsatz zugelassen wird, prognostizieren Experten.

Für den Moment bleibt die unterstützende Pflege übrig. Aber wie der Medizinhistoriker der University of Pennsylvania, David Barnes, herausgefunden hat, haben Krankenschwestern und Ärzte dieses Konzept schon lange zum Laufen gebracht.

At the Lazaretto Quarantine Station, a hospital on the Delaware River used to treat immigrants with yellow fever in the early 19th century, patients were more likely to survive the illness than were many in the general population, he said. The regimen was straightforward: clean bedding, rest, adequate food and drink, and palliative medicines to ease the worst symptoms, said Barnes, who is writing a book on the topic.

“There are actually plenty of cures for viral illnesses," he said. “We just don’t think of them as cures. We’re still kind of myopically fixated on finding a cure, when what we really should be doing is getting adequate basic nursing care for all patients.”

That may yet prove to be a challenge in the coronavirus outbreak. The nation’s hospitals have fewer than 70,000 adult intensive-care beds, while epidemiologists say the number of U.S. coronavirus patients with severe symptoms could reach the hundreds of thousands.

If they all get sick during a short period of time, then even what Barnes calls the “care cure” may be in short supply.


National Science Foundation - Wo Entdeckungen beginnen


Virus-bacterium associations were examined in the natural environment of a termite's hindgut.

June 30, 2011

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Viruses are the most abundant parasites on Earth. Well known viruses, such as the flu virus, attack human hosts, while viruses such as the tobacco mosaic virus infect plant hosts.

More common, but less understood, are cases of viruses infecting bacteria known as bacteriophages, or phages. In part, this is due to the difficulty of culturing bacteria and viruses that have been cut off from their usual biological surroundings in a process called in vitro.

Researchers from the California Institute of Technology, funded in part by the National Science Foundation, were the first to use a clever technique to look at virus-bacterium interactions in vivo, that is, within an organism's normal state. The researchers report their results in the July 1st issue of the journal, Wissenschaft.

As a test case, Rob Phillips and his team considered the interaction between viruses and bacteria in the hindgut, or posterior part, of a termite. Using new microfluidic technology, they were able to isolate single bacterial cells from the termite hindgut in six-nanoliter chambers on an array containing 765 such chambers.

They were then able to determine whether the chambers contained bacterial DNA, viral DNA or both. In the latter case, the researchers were able to statistically deduce whether the virus was specifically associated with the host--for example, by attaching to the host, shooting its DNA into the host, being incorporated into the host as a prophage (a viral genome inserted and integrated into the bacterial DNA), riding on a plasmid or by assembling new viruses within the host. And through this snapshot, the group recorded virus-bacterium associations.

Frequently there was a one-to-one virus-bacterium correspondence. However in some cases, the host was associated with a viral gene exhibiting marked diversity, suggesting possibly a more ancient infection, a more susceptible host or a phage replicating at a lower fidelity. By analyzing the bacteria and viruses based on their evolutionary development they were able to deduce that horizontal gene transfer, while it may be occurring, is not occurring at a rate high enough to randomize host-virus associations.

This study was by no means exhaustive. Many similar associations may still be found in the termite hindgut. And further inquiry may lead to a better understanding of the coevolution of a virus and its host. However, this was the first in vivo exercise, and it opens the doors of the field much wider than previously possible through in vitro culture alone.


The researchers' work is described in the July 1, 2011 issue of the journal Wissenschaft.
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The researchers' work is described in the July 1, 2011 issue of the journal Wissenschaft.
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