Bakterierna i jorden är många och mästare på att anpassa sig. Ett nytt forskningsprojekt sätter bakteriernas förmåga att hantera stress under lupp. Förhoppningen är att skapa förutsättningar för hälsosamma jordar och ett hållbart jordbruk.

– Jorden har sitt mikrobiom, sina mikroorganismer, precis som tarmfloran har det och båda behöver vara i balans. Börjar vi bråka med det genom att tillföra antibiotika från djurhållning eller skadedjursbekämpning så rubbas balansen. Vi människor blir till exempel lätt dåliga i magen av antibiotika, eftersom de bakterier vi behöver för att må bra även bekämpas. Precis samma sak händer i jorden, säger Michaela Wenzel vid Chalmers tekniska högskola.

Hon är mikrobiolog och ansvarar för en ny forskningssatsning om jordbakterier. Grunden till projektet är den upptäckt som en kollega till henne gjort, en mer specialiserad yta – så kallad domän – i bakteriecellens membran. Cellmembranet är bakteriens främsta barriär mot omvärlden och dess främsta sätt att stå emot till exempel torka eller andra hot.

– Det som är så intressant med membrandomänerna är att där finns stressresponsproteiner. Och stressresponsproteiner är superviktiga för jordbakterier. De hanterar skiftningar i temperatur, kemikalier och annat som påverkar cellmembranet.

– Att bakterier skulle vara så komplexa, med olika membrandomäner som har hand om olika försvarsmekanismer, är tidigare okänt.

Bakterieflora i balans

Jordbakterier producerar stora mängder antibiotika för att ta död på andra, konkurrerande bakterier. I jordarna finns det dessutom bekämpningsmedel och antibiotika från djurhållning och odling. Allt detta måste hanteras av bakteriernas cellmembran och det är stressresponsproteinerna som hjälper bakterien att hantera dessa hot och att överleva.

Michaela Wenzel, forskare vid Chalmers tekniska högskola.

– Vi vill förstå hur bakterier försvarar sig mot olika angrepp. Då kan vi också förstå hur vi behåller en jord med en hälsosam bakterieflora, som själv håller skadliga bakterier under kontroll.

I forskningsprojektet tittar Michaela Wenzel och hennes kollegor på såväl skadliga som nyttiga och nödvändiga bakterier. Det handlar om kvävefixerande och antibiotikaproducerande bakterier, och om bakterier som orsakar sjukdomar hos såväl växter som människor.

– Inom jordbruket kan bakterier orsaka stora problem, till exempel i majs- och kålodling. Om du som jordbrukare vill skydda din gröda från skadliga jordbakterier använder du troligen någon form av baktericid, antibiotika, i jorden eller på plantan. Det påverkar inte bara den skadliga bakterien utan också till exempelvis pollinatörer. Men om vi kan ringa in de här domänerna skulle bakterierna påverkas mer selektivt och effektivt. Då kan vi använda mycket lägre doser av baktericiden, säger Michaela Wenzel.

Mer specifik antibiotika

Hon tror att vi är på god väg mot en mer specifik bekämpning av bakterier; med mer målspecifik antibiotika krävs inte lika mycket för att nå effekt. Med en större kunskap om vilka mekanismer som bakterien använder när den utvecklar resistens skulle också antibiotika som i dag inte används på grund av resistens kunna bli aktuella igen.

– Vi måste inte nödvändigtvis bort från all antibiotikaanvändning. Vi måste bara använda antibiotika ansvarsfullt och tänka om kring hur vi designar dem. I sjukvården behöver vi absolut antibiotika. Däremot är det fel att mata grisar med tonvis med antibiotika, som sedan hamnar i våra jordar, i växter och till slut i oss människor. Det är en ond cirkel som måste brytas.

Än så länge har forskningen bara skrapat på ytan vad gäller membrandomänernas funktioner. Först nu finns tillräckligt avancerade mikroskopiska metoder för att hantera bakteriernas membrandomäner. Det forskningen kallar mikrodomäner är snarare nanodomäner; tjockleken på bakteriens membran är ofta bara 5 nanometer.

– Vi är precis i början av att titta på det översta lagret, det finns så mycket mer att ta reda på om hur bakterier faktiskt fungerar, hur de lever och organiserar sig. Min forskning är grundläggande, nyckelfrågan är hur livet faktiskt fungerar och i det här fallet hur bakteriernas membran fungerar.