1. teema – organismide kohanemine kuumaga

• Variantide 1 ja 2 puhul tuuakse läätsed loodusõpetuse/bioloogia klassi pärast töötlust ja pannakse anumasse enne esimest tundi
• Variandi 3 puhul toovad õpilased läätseanumad kooli ja paigutavad nt aknalauale või mujale, kus on palju valgust.

1. ülesanne (10-15 min)
Arutage paaris, mis võiks seemnetega juhtuda:
1. Mis juhtub tavaliselt, kui seeme saab valgust ja niiskust?
2. Kas miski, mida seemnetega tehti, võiks takistada idanemist? Miks?
3. Mis temperatuuril hakkavad valgud lagunema – meenutage keemia- või bioloogiatunde. Kuidas see asjasse puutub?
4. Tehke ennustus iga tingimuse kohta, kas ja kui jah, siis kui kaua võtab neil aega idaneda.

Küsimused:

• Miks peavad elusolendid kuumusega kohanema?
• Mida nad selleks teevad?

2. ülesanne (20 min)
Loe läbi lugu “Candida aurise müstilised juured”.

Candida aurist on leitud väga erinevates keskkondades, alates ookeanidest kuni õunteni.

Laial palmirannal, mida ääristab safiirsinine meri, otsis otsingurühm tapjat. Oli 2021. aasta ja operatsioon toimus Corbyn Cove’is – Andamanide saartel, India ookeani kirdeosas asuvas kauges saarestikus asuvas muljetavaldavas, kahvatukuldse liiva ja terrakota rannamajadega rannas.

Siiani oli kahtlusalune end ilmutanud vähemalt 33 riigis, kolmel kontinendil, põhjustades sadu surmajuhtumeid. Kuid see polnud tavaline inimjaht. Esiteks ei olnud ühtegi läbiotsimismäärust – ainult koeproovid. Ja teiseks, ründaja oli seenevorm.

Candida auris tuvastati esmakordselt 2009. aastal, kui 70-aastane naine pöördus Jaapanis Tokyos asuvasse haiglasse kõrvahaigusega. Mõne aasta jooksul oli ilmnenud veel sadu juhtumeid – ja ei läinud kaua aega, enne kui pärm võttis oma esimesed ohvrid. Tänaseks on C. auris nakatanud kümneid tuhandeid inimesi, sealhulgas vähemalt 7413 inimest ainuüksi USAs. Selle kuu alguses teatas haiguste kontrolli ja ennetamise keskus (CDC), et seda peetakse “kiireloomuliseks” ohuks antibiootikumiresistentsuse tõttu – mõnes piirkonnas on valdav osa juhtudest resistentne vähemalt ühele seenevastasele ravimile ja 2021. aasta jooksul kahekordistusid juhtumid riigis.

Kuid vaatamata kasvavale ärevusele jääb see uus patogeen sügavalt salapäraseks. Keegi ei tea, kust see algselt pärit on – või miks see nii kiiresti levib.

Kiire vallutus

C. auris on “pungumisega pärm”, mikroskoopiline ovaalse kujuga seen, mis on umbes 2,5–5 mikromeetri pikkune – umbes sama lai kui ämbliku niit. Haigustekitaja on spetsialiseerunud nakatama inimesi, kes on niigi haavatavad – näiteks nõrgestatud immuunsüsteemiga või juba olemasoleva haigusega patsiente. Ta on levinud haiglatesse üle kogu maailma, püsides sealses keskkonnas, hüpates ühelt patsiendilt teisele.

Haigusetekitajat on eriti raske tappa – kui ta on end voodipesu ja muudele pindadele sisse seadnud, suudab ta sageli isegi kõige intensiivsema puhastamise korral püsida. On leitud, et ta jääb nakkusohtlikuks pärast plastiku peal kuivamist vähemalt 28 päevaks.

“Veelgi hullem on see, et on olemas mõned Candida aurise tüved, mis on peaaegu ravimata, sest nad on resistentsed kolme peamise ravimiklassi suhtes, mis meil seeninfektsioonide raviks olemas on,” ütleb Exeteri ülikooli mikrobioloogiaprofessor Neil Gow. “Nii et seal on mõned väga, väga murettekitavad tüved, mis liiguvad ringi.”

Koos selle võimega püsida pikka aega, on C. aurise surmaga lõppevate haiguste osakaal nakatunud inimestel 30-72% – see on märkimisväärselt kõrgem kui teiste antibiootikumiresistentsete mikroorganismide puhul, mille osakaal on ühe uuringu kohaselt 19%.
Tabamatu päritolu

Kuid ehk kõige üllatavama aspekti C. aurise senisest loost avastas 2017. aastal üks teadlaste rühm. Kui nad analüüsisid Pakistani, India, Lõuna-Aafrika, Venezuela ja Jaapani haiglatest leitud seente genoome, leidsid nad, et kuigi samas geograafilises piirkonnas võetud seened olid omavahel tihedalt seotud, oli tegemist kolme täiesti erineva “tüvega”. Igal kontinendil oli patogeenist oma unikaalne versioon.

See viitab sellele, et C. auris on vähemalt kolm korda, kolmel erineval korral, kõik viimase 14 aasta jooksul, jõudnud keskkonnast inimestele. Aga miks? Kas on võinud toimuda muutus, mis on muutnud inimese seenele elamiskõlblikumaks kui varem?

Illustratsioon 1. Candida auris on märkimisväärselt soola-taluv, viidates spekulatsioonile, et ookeanide elupaikades võib olla looduslikke reservuaare (Alamy)  

C. aurise lähim teadaolev sugulane on C. haemulonii, mida on leitud väga erinevates keskkondades, alates Atlandi ookeani lääneosas elava kala sisikonnast kuni delfiinide naha ja Portugali rannikuvetes asuvate meredeni.

Arvatakse, et sarnaselt oma sugulasorganismile ei ole C. auris piiratud loomsete peremeestega, mis laiendab oluliselt selle loodusliku reservuaari võimalusi. Kuid mõned vihjed on olemas. Esiteks on C. auris eriti soolatolerantne, talub soolakontsentratsioone, mis on palju suuremad kui need, mis pärsivad enamiku bakterite kasvu. Ja teiseks suudab ta hästi kasvada soojades tingimustes, isegi 42 °C juures.

Selle teabega ja teadmistega selle lähima sugulase kohta otsustas rahvusvaheline teadlaste rühm uurida mitmeid keskkondi Andamani saartel – kohas, kus nende arvates on seenefloorat inimtegevus vähem mõjutatud kui mujal planeedil. Nad võtsid proovid kaljurannast, liivarannast, soost ja mangroovidest kogu saarestikus ning analüüsisid neid C. aurise leidmiseks.

Nad leidsid tõendeid selle seene esinemise kohta kahes kohas – Corbyn Cove Beachil ja lähedalasuvas soolasoos. Kas see uus haigustekitaja võib olla pärit merest?

Kahjuks just siis, kui tundus, et mõistatus on lahendatud, tegi teine uurimisrühm üllatusliku avastuse. C. auris leiti Indias ka õunte pinnalt – ja puuviljadel leiduvad tüved olid üllatavalt sarnased merest leitud tüvedega.

Inimtegevus

C. aurise tegelik päritolu on endiselt täielik müsteerium, kuid mõlemad leiud kinnitavad juhtivaid teooriaid selle kohta, miks see haigustekitaja võis hakata inimesi nakatama alles hiljuti. Esimene neist on kliimamuutus.

Tavapäraselt ei tule seened kuumades tingimustes hästi toime. Nad suudavad palju paremini nakatada jahedama kehatemperatuuriga loomi, näiteks putukaid ja kahepaikseid. Esimeste keha võivad nad täielikult üle võtta, mis viib zombilaadsesse seisundisse, mis inspireeris videomängu ja telesarja “The Last of Us”. Samuti on nad 50 aasta jooksul hävitanud rohkem kui 90 liiki kahepaikseid.

Arvatakse, et see Achilleuse kand on üks põhjus, miks imetajatel ja lindudel kujunes välja soojem kehatemperatuur, mis annab meile suure eelise pidevas võitluses nende organismidega – mõned eksperdid usuvad, et see on osaliselt vastutav imetajate tõusu eest pärast dinosauruste väljasuremist. See tegur on nii võimas, et konni on võimalik isegi surmavatest seeninfektsioonidest ravida, lihtsalt soojendades neid (ärge proovige seda kodus). Kliima soojenedes on see dünaamika siiski muutumas.  

“Kui nad kohanevad paremini sellega, et suudavad elada ja areneda millegi juures, mis läheneb kehatemperatuurile, siis on muidugi võimalus kasvada ka inimkehal,” ütleb Gow. Kui kliimamuutused on soojendanud keskkondi, nagu troopilisi randu, siis on usutav, et see on võimaldanud C. aurisel taluda meie kehades valitsevaid leebeid tingimusi.

Teine mõte on, et C. auris võlgneb oma tekkimise seenevastaste ravimite laialdasele kasutamisele. Tänapäeval kasutatakse neid ravimeid ja pestitsiide ohtralt, et suruda mikroobide kasvamist põllukultuuridel maha, kuid on võimalik, et see praktika on võimaldanud neil resistentsust arendada. Tulemuseks on see, et nad võivad levida inimeste seas palju kiiremini kui varem – eriti haiglates.

Vaatamata nendele avastustele selgitab Gow siiski, et C. aurise kohta on väga vähe teateid looduslikus keskkonnas, “nii et see on natuke tundmatu või väheuuritud ala”. Lõppude lõpuks, kui meeletult palju erinevaid elupaiku on planeedil Maa, siis millised on võimalused, et seni tehtud vähesed uuringud on leidnud täpselt need kohad, kust ta välja ilmus?

Vähemalt hetkel viitavad uuringud sellele, et meie enda liik võib olla süüdi selles esilekerkivas nakkusohus.
(Gorvett, 2023; tõlge DeepL)

Küsimused:

• Mida on teinud seen C. Auris, et kuumalainete sagenemisega kohaneda?
• Mis on sellest muutunud inimese jaoks?
• Üks seen on suutnud eri maailma piirkondades õppida kohanema kõrgema temperatuuriga kui 40 kraadi – mis võib juhtuda teiste seentega, kui kuumalained sagenevad veelgi?

Kasutatud kirjandus
Gorvett, Z. 2023. Candida auris has been found in a wide variety of environments, from oceans to apples. Allikas: https://www.bbc.com/future/article/20230331-the-mystery-origins-of-candida-auris

Planeerida nii, et vahele jääks nädalavahetus või 2–4 päeva

1. ülesanne
1) Jagage õpilased gruppidesse, nii et igal grupil oleksid kõik näited erinevalt töödeldud läätsedest. Laske õpilastel läätsed anumast välja võtta ja võrrelda:
– Missuguse tingimuse läbinud seemnete seas on suurem hulk neid, mis on idanenud.
– Kui pikad on idud?
– Missugused näevad idanenud seemned välja?
– Missugused näevad välja seemned, mis ei idanenud:
a) need, mis said sama töötlust, kui seemned, mis idanema läksid
b) need, mis said teistsugust töötlust, kui seemned, mis idanema läksid
– Otsige üles eelmises tunnis tehtud ennustused ja võrrelge päris olukorraga.

2) Ajage grupid sassi – pooled liikmed liiguvad järgmise laua juurde.
3) Arutage, milliseid sarnasusi ja erinevusi grupid leidsid.
4) Tehke kokkuvõte üle klassi eelnevate küsimuste vastustest.

2. ülesanne
1) Arutage gruppides:
– Mis võib juhtuda toiduga piirkondades, kus kuumalained kestavad kaua? (Globaalselt? Eestis?)
a) Kuidas kuumalained muid eluks vajalikke teenuseid ja ressursse mõjutavad?
b) Kuidas see omakorda toitu mõjutab?
– Mida peaks tegema, et kuumalainete mõju toidulauale vähendada? (leia vähemalt 6 eri tegevust, mis on konkreetsed tegevused)
– Mida me saaksime selleks teha? Kes saaks seda teha?
– Kas mõni toodud lahendustest võib omakorda põhjustada mingi järgneva probleemi?

2) Arutage üle klassi:
– Millega peab siis arvestama, kui kuumalained sagenevad, et paremini kohaneda?