Mikrobiologia

Bacillus-suvun bakteerit ovat sopeutuneet hyvin tavanomaiseen ympäristöönsä maaperään. Tähän kuuluu Bacillus anthracis, jota käsitellään muualla tässä tekstissä (ks. luku 209). Näillä grampositiivisilla tai gram-muuttuvilla, aerobisilla tai fakultatiivisesti anaerobisilla sauvamaisilla bakteereilla on pyöristetyt tai neliönmuotoiset päät, ne muodostavat endosporeita, sietävät äärimmäisiä lämpötila- ja kosteusolosuhteita ja ovat kaikkialla esiintyviä. Niitä esiintyy pinnallisessa järvi- ja merisedimentissä, jopa syvissä vesissä. Niiden kestävyyttä kuivumis- ja lämpöolosuhteissa on käytetty lämpösteriloinnin (Bacillus stearothermophilus) ja kaasutusmenetelmien (Bacillus subtilis) tehokkuuden määrittämiseen. Monilla Bacillus-suvun jäsenillä on myös havaittu yhteys eläimiin (joko saprofyyttinen tai patogeeninen). Nämä eläimet vaihtelevat pienistä hyönteisistä suuriin nisäkkäisiin, myös ihmisiin.

Genomiset välineet ovat muokanneet Bacillus-lajien taksonomiaa. Aikaisempiin muutoksiin kuului Bacillus alvei -bakteerin siirtäminen Paenibacillus-sukuun ja sekä Bacillus brevis- että Bacillus laterosporus -bakteerien sijoittaminen Brevibacillus-sukuun.1 Uudemmat muutokset osoittavat, että aerobisia, grampositiivisia itiöitä muodostavia bakteereita on yli 56 sukua ja yhteensä 545 lajia, vaikka vain harvat niistä voivat aiheuttaa tauteja ihmisille.2 Eräät tunnetuimmista ja tärkeimmistä lajeista, Bacillus cereus, B. anthracis, Bacillus thuringiensis, Bacillus pseudomycoides, Bacillus weihenstephanensis ja Bacillus mycoides, luokitellaan yhdessä B. cereus -ryhmäksi niiden läheisen samankaltaisuuden perusteella.3 Genominen tyypitys ja uusien kantojen löytäminen erilaisissa ympäristö- ja lämpöolosuhteissa on osoittanut, että B. cereus -ryhmän kantatyypit eroavat toisistaan suuresti.4 Suuri osa tästä sukulaisuudesta johtuu siitä, että B. cereus -ryhmän monimuotoisimman lajin, B. cereus -lajin, sisällä on huomattavan paljon geneettistä ja entsymaattista heterogeenisuutta. Itse asiassa B. cereus -ryhmän lajin sisällä olevat eri kannat voivat olla läheisempää sukua ryhmän muille lajeille kuin oman lajinsa sisällä oleville kannoille.5 Tämä ei päde B. anthracis -lajiin, jonka isolaatit sijoittuvat tiukasti B. cereus -lajin sisälle, mikä viittaa siihen, että B. anthracis on B. cereus -lajista peräisin oleva uudempi laji. Yksityiskohtainen kromosomaalisen DNA:n sekvensointi osoittaa hienovaraisia eroja ryhmän sisällä ja viittaa huomattavaan lateraaliseen geeninsiirtoon, joka on todennäköisesti tapahtunut vakaiden, integroituneiden faagien hankkimisen kautta.5 Vähemmän sukulaisia Bacillus-lajeja, joita tavataan harvemmin kliinisen mikrobiologian laboratoriossa, ovat B. subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus pumilus ja Bacillus sphaericus. Bacillus-lajit kasvavat nopeasti 25-37 °C:ssa kliinisen laboratorion tavanomaisilla elatusaineilla. Määritelmän mukaan kaikilla bakteerilajeilla on kyky muodostaa itiöitä, mutta niiden liikkuvuus, pesäkkeiden morfologia ja ravitsemusvaatimukset vaihtelevat suuresti. Ne ovat melko suuria bakteereja, joiden mitat vaihtelevat 3 x 0,4 ja 9 x 2 µm välillä. Vaikka ne ovat yleensä grampositiivisia varhaisessa kasvuvaiheessa, vanhat viljelmät voivat olla graminvaihtelevia tai jopa gramnegatiivisia.6 Useimmissa kliinisissä laboratorioissa kiireellisin tehtävä on erottaa B. anthracis muista Bacillus -lajeista. B. anthracis ei ole hemolyyttinen lampaan- tai hevosenveriagarilla eikä se ole liikkuva, kun taas useimmat muut kliiniset isolaatit ovat liikkuvia ja β-hemolyyttisiä. B. anthracis -kantoja, jotka ovat lievästi hemolyyttisiä, on raportoitu, ja jotkin harvemmin eristetyistä ei-anthracis-kannoista ovat liikkumattomia ja ei-hemolyyttisiä. Viimeksi mainittujen kantojen osalta saatetaan tarvita yksityiskohtaisia biokemiallisia analyysejä ja toksiinitestejä. On ehkä yllättävää mutta onnekasta, että kaupalliset testit, joilla B. anthracis erotetaan sen lähisukulaisista, on yleensä helppo tehdä laajalti saatavilla olevilla kaupallisilla testisarjoilla. Jotkin lajit, kuten B. sphaericus ja Bacillus badius, eivät ole biokemiallisesti reagoivia ja niitä on vaikea tunnistaa kaupallisilla biokemiallisilla testeillä. Yksittäisten kantojen tunnistaminen ja luonnehdinta voidaan tehdä vertailulaboratorioissa erilaisilla testeillä, mukaan lukien lippusoluantigeenit, faagityypitys, kaasunestekromatografia ja massaspektroskopia.6