Удивительные факты. Места обитания вирусов и бактерий

 Константин Северинов: чему мы можем научиться у господствующей на Земле формы жизни

Хорошо забытое старое

  • 221 — 207 гг. до н. э. Чайный гриб появился в Китае в период правления династии Цинь. Напиток из него был доступен только высокопоставленным особам.
  • 414 г. Корейский медик Комбу был вызван в Японию спасать умирающего императора. Помог напиток с плавающей в нем «медузой».
  • 1905 г. В Россию чайный гриб привезли солдаты, вернувшиеся с Русско-японской войны.
  • 1913 г. Немецкий ученый Линдау составил первое научное описание организма и дал ему официальное название — медузомицет.
  • 1929 г. В Германии отравили подопытных крысу, кролика, собаку и кошку препаратом витантолом, который резко повысил уровень холестерина в крови. Животные умерли бы, если бы им не ввели настой чайного гриба.
  • 1949 г. Советский биолог Наумов выделил из него медузин — антибиотическое вещество для борьбы с атеросклерозом.
  • 2015 г. Чайный гриб запустили в космос, чтобы выяснить способности живых организмов выживать в экстремальных условиях.

Современный миф

Ходила легенда, что в Москву в конце 1960-х первый чайный гриб привез из Японии журналист-международник Всеволод Овчинников.

Под разными личинами

Чайный гриб (Medusomyces Gisevi), он же японский гриб, японская матка, морской квас, чайная медуза, медузомицет, — совокупность дрожжей (Schizosaccharomycodes ludwigii) и уксуснокислых бактерий Acetobacter xylinum. Верхняя часть колонии блестящая и плотная. Нижняя — ростковая зона с множеством свисающих нитей.

Подмоченная репутация

Одно время необычный организм подозревали в провоцировании развития рака. Но вскоре, наоборот, доказали антиканцерогенную активность.

Деньги.

Относятся к одним из самых грязных предметов на планете. Ежедневно тысячи человек трогают бумажки и монетки. На купюрах обитает более сотни разновидностей бактерий и микробов. Представьте, через сколько рук эти маленькие организмы прошли сегодня?!Например:

  • Сальмонелла. Сальмонеллами называют группу бактерий, которые вызывают инфекционные заболевания желудочно-кишечного тракта: пищевое отравление, сальмонеллёз, гастроэнтерит, кишечная лихорадка и другие. Когда она развивается в организме, у человека появляются специфические симптомы, такие как потеря аппетита, диарея, тошнота и рвота, болезненные ощущения в отделах живота. Неприятная штука.
  • Возбудитель гриппа. Коварные вирусы вводят свою ДНК в здоровые бактерии, тем самым делая их возбудителями всевозможных болезней.
  • Золотистый стафилококк. Этот «вредитель» становится причиной воспалений горла. А при чрезмерно активном размножении провоцирует гнойную ангину. Его способность к выживанию готова побить все рекорды.

Бактерии в живом организме

Организм каждого человека представляет собой очень сложный биологический механизм, который работает по собственным законам. Человеческий организм населен огромным количеством бактерий. Ученые подсчитали, что их общий вес составляет от 1,5 до 2,5 кг! Живут бактерии в желудочно-кишечном тракте, рту, носовой полости и на коже. Основная цель бактерий заключается в создании в органах человека такой среды, в которой вредные микробы не могут выжить. Именно поэтому болезнетворные микробы, попадая, например, на кожу, в нос, рот или желудочно-кишечный тракт, погибают, так как среда, созданная полезными бактериями, является для них смертельной.

Самая важная функция бактерий — расщепление и переваривание пищи. Микроорганизмы, находящиеся на коже человека, можно назвать биологическим щитом, который не позволяет вредным бактериям повредить кожные покровы и проникнуть внутрь организма. А еще существуют бактерии, которые помогают нашей иммунной системе защищать нас от некоторых возбудителей болезней.

В организме животных также находится огромное количество полезных бактерий. Например, в желудке коровы живут специальные бактерии, помогающие ей расщеплять целлюлозу — вещество, которое в большом количестве содержится в растениях. Благодаря особым бактериям пищеварительного тракта коровы целлюлоза расщепляется на жирные кислоты, из которых животное получает необходимую ему энергию. Представь: если бы в организме человека были такие бактерии, мы могли бы питаться только растениями и вообще не нуждаться в другой пище!

Зоопарк внутри человека

[КШ] Если они так хорошо приспосабливаются, не обречены ли мы на проигрыш в гонке вооружений с микробами? Рано или поздно появится смертельная инфекция, с которой невозможно будет справиться…

[КС] Эти страхи возникли еще в XIX веке с подачи Пастера, когда вдруг выяснилось, что мы находимся в состоянии войны с коварным противником — микробами. Но реальная ситуация совершенно не такая. Большинство микробов о нас знать не знают, они занимаются своими делами, и мы им глубоко безразличны. Идея, что микробы — это что-то очень плохое, посланное богом за наши прегрешения, совершенно неверна. Мы зависим от микробов гораздо больше, чем они от нас. Наше тело состоит из триллиона клеток — потомков единственной оплодотворенной яйцеклетки. При этом внутри нашего организма находится 10 триллионов бактериальных клеток! Большая часть из них живет в кишечнике и составляет огромный орган, который сейчас называют микробиом.

Обычно говорят, что самый крупный орган человека — печень: она весит больше мозга. Но на самом деле это, конечно, микробиом. Он выполняет массу совершенно необходимых для нас функций. Например, наши клетки вдруг потеряли возможность производить ряд витаминов, необходимых для жизни. Мы можем себе это позволить, потому что в нас живут бактерии, которые производят эти витамины. Они вносят огромный вклад и в работу иммунной системы, защищая нас от вредных бактерий, которых абсолютное меньшинство.

Метагеном — совокупный геном сообщества организмов, живущих вместе. Недавно, например, китайские ученые прочитали метагеном микробов, обнаруженных в смоге Пекина. Их там оказалось очень много, больше тысячи.

Микробиом человека — сообщество бактерий, живущих в нашем кишечнике. Мы никогда не будем одиноки!

Секвенирование — определение последовательности нуклеотидов, из которых состоит ДНК, то есть прочтение генетического кода.

[КШ] Бактерии, которые внутри нас живут, хорошо изучены?

[КС] Ученые совсем недавно поняли всю степень их разнообразия, что у нас внутри целый зоопарк, огромная «темная материя» микробов. Раньше микробиологи изучали только те бактерии, которые им удавалось вырастить в чашке Петри. Но подавляющее их большинство — 99,99% — просто не хотят на наших чашках расти, им не нравится питательная среда, которую мы им предлагаем. А современные методы геномного секвенирования позволяют читать геномы даже бактерий, культивировать которые не получается.

Вот вы можете походить по комнате с пылесосом и засосать воздух, а потом с помощью современных машинок выделить из пыли все ДНК и определить так называемый метагеном комнаты. Метагеном — это набор генов всех организмов, которые присутствовали в анализируемом образце. И в нем вы обнаружите огромное количество генетических следов разнообразных неизвестных бактерий. Если речь идет о метагеноме кишечника, то вы можете найти корреляции между какими-то кусками этих генетических текстов и какими-то свойствами человека — например, продолжительностью его жизни или какими-то патологиями.

[КШ] Метагеном каждого человека уникален?

[КС] Человек несет в себе уникальный набор микробов, внутри семьи они обычно похожи. Это важно для диагностики и персональной медицины ближайшего будущего, например для разработки правильной диеты. Диета оказывает огромное влияние на что угодно. Но когда я ем шоколадку, мои клетки получают не какао, сахар и масло, а продукты их глубокого разложения живущими в моем пищеварительном тракте бактериями. Есть такая замечательная вещь, как пересаживание кала, — этот метод в США прошел клиническое испытание на людях и уже используется. Оказывается, лучший способ похудеть — это пересадить себе какашку худого человека, которая, как известно, в основном состоит из его бактерий.

В дальнейшем можно будет на своей странице в соцсетях выставлять не только геном, но и метагеном. И если какой-нибудь Цукерберг или Брин будут иметь доступ к этой информации, они смогут проводить исследования, например, о связи определенной бактерии с желанием, я не знаю, купить айфон. А медики, скажем, выяснят, что все, кто ел огурцы и имел такую-то бактерию, рано умерли. То есть бактерии могут служить диагностическими маркерами заболеваний или какого-то поведения.

0,75 мм

Таков размер самой крупной бактерии Thiomargarita namibiensis. Большинство же бактерий имеют размер 0,5–5 мкм.

[КШ] Сейчас что можно сказать о человеке, проанализировав его метагеном?

[КС] Да почти ничего. Кстати, проанализировав геном, тоже почти ничего пока нельзя сказать. К сожалению, это сложно. Любой человек с точки зрения геномики — это, в общем, одна и та же книжка. Если вы возьмете «Войну и мир» и увеличите ее в тысячу раз, там будет три миллиарда букв. Каждый из нас — произведение, содержащее три миллиарда букв ДНК, но при этом отличаемся друг от друга лишь на 0,1% этой последовательности — на три миллиона букв. Эти «опечатки» обеспечивают нашу индивидуальность и предрасположенность к болезням. Есть очень простые заболевания, как гемофилия у Романовых, причиной которой служит одна-единственная опечатка. Но на возникновение шизофрении или рака влияют десятки и сотни опечаток — пока вычленить все влияния не представляется возможным. С микробиомом то же самое.

[КШ] А как же антибиотики? Получается, они разрушают всё наше уникальное сообщество бактерий?

[КС] Такое ощущение, что, хотя на короткое время антибиотики резко всё меняют, потом микробиом восстанавливается в прежнем виде. Возможно, это связано с аппендиксом. Некоторые ученые утверждают, что аппендикс — это такой резервуар, маленький домик для нашей микрофлоры.

Интересные факты о грибах-паразитах и хищниках

Факт, что царства грибов и бактерий – самые древние на земле, сам по себе интересен. Между ними много общего, но есть и существенные отличия.

Кроме ядовитых и съедобных есть еще и грибы-паразиты, существующие за счет других живых организмов. Они питаются соками и тканями растений, животными и насекомыми, собратьями-грибами и лишайниками. Человек – тоже не исключение: грибковые заболевания кожи, ногтей и т. п. всем известны. Грибы, в отличие от бактерий, действующих внутри, паразитируют исключительно на поверхности живых организмов.

Самые известные грибы-паразиты:

  • спорынья и головня, уничтожающие посевы;
  • гриб-трутовик, враг деревьев;
  • фитофтора, поражающая огородные растения и др.

Гриб-трутовик

Кроме грибов-паразитов есть грибы-хищники. Они заманивают червей-нематод в специальные ловушки из клейкой сети колец грибницы. Коснувшись такой сети, червь моментально прилипает к ней и опутывается кольцами. Вырваться невозможно, жертва обречена. Гриб поглощает и переваривает ее меньше, чем за сутки.

Фитофтора на томатах

Плесневые грибы не относятся ни к грибам-паразитам, ни к хищникам. Они заводятся в основном на пищевых отходах, навозе, гниющих плодах. Но могут разъедать кожу, древесину, фанеру и другие органические материалы. Благодаря плесневым грибам в 1940 году был изобретен пенициллин, и сегодня они тоже широко используются в фармацевтике.

Роль бактерий в природе

Круговорот

Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе. Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Эти вещества возвращаются в почву с отмершими грибами, растениями и трупами животных. Бактерии разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.

Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапрофитные бактерии гниения превращают их в перегной. Это своеобразные санитары нашей планеты. Таким образом, бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе.

Почвообразование

Поскольку бактерии распространены практически повсеместно и встречаются в огромном количестве, они во многом определяют различные процессы, происходящие в природе. Осенью опадают листья деревьев и кустарников, отмирают надземные побеги трав, опадают старые ветки, время от времени падают стволы старых деревьев. Всё это постепенно превращается в перегной. В 1 см3. поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапрофитных почвенных бактерий нескольких видов. Эти бактерии превращают перегной в различные минеральные вещества, которые могут быть поглощены из почвы корнями растений.

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности. Эти азотофиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков.

Эти бактерии выделяют азотные соединения, которые используют растения. От растений бактерии получают углеводы и минеральные соли. Таким образом, между бобовым растением и клубеньковыми бактериями существует тесная связь, полезная как одному, так и другому организму. Это явление носит название симбиоза.

Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые растения обогащают почву азотом, способствуя повышению урожая.

Витязь Руденко
Оцените автора
( Пока оценок нет )