Бактерии, как и все организмы, живущие на Земле, должны получать питательные вещества для своего роста, развития и размножения. Некоторые виды никакой органики не употребляют, а энергию получают путем сложных процессов окисления неорганических веществ. Их называют хемотрофы, а для гетеротрофных организмов (животные, грибы и большая часть простейших) поддержание жизнедеятельности возможно только за счет готовых органических соединений. В зависимости от того, как и чем питаются гетеротрофные бактерии, их можно поделить на четыре группы.
Классификация прокариотов по способу питания
Бактерии, которые питаются органическими веществами, то есть гетеротрофы, имеют несколько четко разделимых линий поведения и вкусовых предпочтений. Так, выделяются:
- хищники;
- сапрофиты (встречается также название сапротрофы);
- симбионты;
- и паразиты.
Хищников среди бактерий немного, но, как и положено представителям данного вида, они убивают свою жертву, а затем съедают ее. Именно такого поведения придерживается бделловибрион бактериовирус, обитающий в водной среде.
Симбионты питаются питательными веществами других организмов, только взамен обеспечивают им, например, соли и воду. Одними из самых известных симбиотических простейших являются клубеньковые бактерии.
К вопросу о питании
Пеницилл, аспергилл и мукор – ярчайшие представители сапрофитов
Африканские вирусы помогли нам выжить
Благодаря науке, вирусной молекулярной генетике, мы теперь немного знаем о тех, кто инфицировал нас на нашем эволюционном пути, а также то, что эти автостопщики постоянно нам помогали. К примеру, то эволюционное давление, которое они оказывали на нашу иммунную систему, сделало нас такими устойчивыми, как сегодня. Кроме того, вирусы могли сыграть роль в потере специфических рецепторов, которые некогда располагались на поверхности наших клеток; за них могли цепляться инфекционные агенты и использовать их с целью вызова заболевания. Избавив человеческое тело от этого источника заболеваний, вирусы создали более безопасные условия для себя. Выиграли все. Кроме того, они, возможно, сыграли роль в том, что среди конкурирующих видов гоминид именно Homo sapiens вышли на первое место. В то время как наш вид развивался, разного рода заболевания и паразиты нападали на генетическое разнообразие и отсеивали непригодные модели. Как только первый Homo sapiens покинул континент, он привез с собой свои инфекционные колонии и паразитов.
Вирусные паразиты распространились на других гоминид типа Homo neanderthalensis (неандертальцев), у которых не было заранее выработанной системы защиты от новых заболеваний и структура носа, которая была менее эффективной при фильтрации воздуха и удерживании новых вирусов. Другие виды гоминид вымерли, поскольку не были приспособлены к выживанию в условиях, в которых могли выживать вредные микроорганизмы. Моделирование показало, что если у неандертальцев уровень смертности был хотя бы на 2% выше, чем у людей, этого было бы достаточно, чтобы они вымерли спустя 1000 лет конкуренции. Хотя заболевания, конечно, не были единственным фактором, они сыграли большую роль.
Большинство моделей эволюции человеческих заболеваний утверждают, что их основная часть развивалась в течение эпохи неолита, после того как человек перебрался из Африки и население увеличилось. Таким образом, есть некоторые доказательства этого избирательного вирусного давления. Многие из этих ранних вирусов были так успешны, что их гены буквально стали частью нашей ДНК. К примеру, человеческий геном содержит борнавирус, который стал его частью около 40 миллионов лет назад. В общей сложности ученые выделили около 100 000 элементов человеческой ДНК, которые могли быть частью вирусов, так называемая мусорная ДНК. Вирусы, которые составляют большую часть нашей мусорной ДНК, называются эндогенными ретровирусами.
Лактобактерии (Lactobacillus plantarum)
Лактобактерии являются защитниками вашего тела от вирусов. Они проживают в животе с древних времен, выполняя очень важные и полезные функции. Lactobacillus plantarum обороняют пищеварительный тракт от бесполезных микроорганизмов, которые могут поселиться в желудке и ухудшить состояние.
Lactobacillus помогают избавиться от тяжести и вздутия в животе, бороться с аллергией, вызванной различными продуктами. Так же лактобактерии помогают выведению вредных веществ из кишечника. Очищает весь организм от токсинов.
Современное использование пиявок и личинок
Личинки, с другой стороны, являются природными очистителями. Они прекрасно подходят для разъедания мертвой или зараженной плоти, открывая здоровые ткани в процессе так называемой хирургической обработки раны. Также они оказались эффективным средством для лечения язв, гангрен, рака кожи и ожогов.
Личинки и пиявки настолько эффективны, что в 2010 году стали первыми «живыми медицинскими изделиями», проложив путь для целой индустрии под названием биотерапия.
Паразиты и иммунная система совместно защищают нас от аллергии
Эта гипотеза «старых друзей» (иногда к ней относят «гигиеническую гипотезу», хотя она намного сложнее) получила большую поддержку в последние годы, по мере того как мы выявляем новые факты о том, как микроорганизмы помогали нам выживать в течение тысячелетий.
Первым гипотезу старых друзей предложил Грэм Рук из Университетского колледжа в Лондоне в 2003 году.
Некоторые люди доводят гипотезу старых друзей к ее логическому заключению: если удаление паразитов из общества приводит к проблемам со здоровьем, нужно вернуть их назад. В 2008 году профессор неврологии Университета Висконсина Джон Флеминг провел клиническое исследование, в ходе которого заражал некоторых пациентов с рассеянным склерозом паразитирующими червями и проверял эффективность этого метода. В течение трех месяцев у пациентов, которые в среднем имели 6,6 активных очагов среди нервных клеток мозга, уровень заболевания упал примерно в два раза. Когда испытание закончилось, количество очагов вернулось к 5,8 за два месяца.
Паразитарная терапия все еще находится в фазе эксперимента, и, скорее всего, на данный момент имеет негативные последствия, которые перевешивают позитивные. В настоящее время врачебные комиссии классифицируют червей как биологические продукты, которых нельзя продавать, пока не будет доказана их безопасность. Только один вид, Trichuris suis, был одобрен для тестирования нового препарата.
Защитник живота Helicobacter pylori
Микробы, существующие в животе. Она существует и размножается в слизистой оболочке желудка. Helicobacter pylori, появляются в организме человека с малых лет и живут на протяжении всей жизни. Помогают поддержанию стабильного веса, контролирует гормоны и отвечает за чувство голода.
Так же этот коварный микроб может поспособствовать развитию язвы и гастрита. Некоторые ученые считают, что Helicobacter pylori, полезна, но несмотря на ряд существующих теорий, еще не доказано чем же она полезна. Не зря его можно называть защитник живота.
Виротерапия
Еще в 1950-х годах стало известно, что у вирусов есть потенциал для лечения рака, но появление химиотерапии замедлило прогресс в этом направлении. Сегодня виротерапия на поверку оказывается весьма эффективным средством борьбы против опухолей, поскольку не повреждает здоровые клетки вокруг нее. Клинические испытания онколитической виротерапии показали низкую токсичность и перспективные признаки эффективности. В 2013 году препарат под названием TVEC стал первым лекарством на основе вируса для борьбы с опухолями на поздней стадии.
Одной из самых больших проблем, стоящих перед исследователями, остается вопрос доставки вируса туда, где он будет работать лучше всего, прежде чем тело распознает в нем нарушителя и «поднимет войска».
Использование вирусов для лечения бактериальных инфекций
Отдельные виды фагов, как правило, эффективны только против небольшого диапазона бактерий или даже одного конкретного вида (основного хозяина), что изначально рассматривалось как недостаток. Но поскольку мы узнали больше о полезных аспектах нашей природной флоры, недостаток превратился в преимущество. В отличие от антибиотиков, которые, как правило, убивают бактерии без разбора, бактериофаги могут атаковать вызывающие заболевание организмы, не нанося вред нашей естественной флоре.
В то время как бактерии могут вырабатывать устойчивость как к антибиотикам, так и к фагам, разработка новых штаммов фагов займет всего несколько недель, а не лет. Фаги также могут проникать в тело, находить цель, а когда бактерии будут уничтожены, прекращать воспроизводство и вскоре вымирать.
Внутри нас
По утверждению врачей-микробиологов, в кишечнике человека проживает примерно три килограмма бактерий! А в количественном отношении – это огромная армия, с которой нельзя не считаться. Однако бактерии – умные соседи. Основная масса обитающих в теле человека (а также других млекопитающих) – полезны и осуществляют мирное соседство с «хозяевами». Одни – помогают пищеварению. Другие – выполняют охранные функции: в результате их действий болезнетворные микроорганизмы при попытке проникновения на подзащитную территорию тотчас же уничтожаются. 99% населения – бифидобактерии и бактероиды. А энтерококки, кишечная палочка (являющаяся условно патогенной), лактобактерии – примерно от 1 до 10%. Они при неблагоприятных условиях могут вызвать различные заболевания, но в организме здорового человека выполняют полезные функции. Еще там обитают различные грибы и стафилококки, также могущие быть патогенными. Но в основном в ЖКТ существует некий бактериологический баланс, словно задуманный природой, поддерживающий здоровье человека на должном уровне. А патогенные микроорганизмы при достаточно высоком иммунитете не могут проникать внутрь и причинять вред.
Вакцины
Благодаря вакцинам, несколько заболеваний были вынуждены виртуально исчезнуть. Оспа остается наиболее известным примером, но полиомиелит, который хоть и не полностью уничтожен, стоит на втором месте. Несколько других заболеваний могут уйти хоть сейчас, если бы вакцины не было так трудно доставить в слаборазвитые страны.
Возможная профилактика паразитов в организме человека
С самого детства человека учат после улицы, посещения туалета и прочих заведений, как можно быстрее мыть руки с моющим средством. И это не спроста. Всем известная дизентерийная палочка может служить и являться причиной такой инфекции как дизентерия, вызывающая кровавый понос.
Как не странно, название всем известной и страшной болезни, как заболевания туберкулез, возбудителем которого является палочка Коха, а уже переохлаждение организма – это вторичные симптомы.
Бактериальная утилизация отходов
В дополнение к этому процессу люди нашли массу способов использования его аналогов. Бактерии используются в очистке сточных вод, управлении промышленными отходами и очистке нефтяных разливов, утекших фармацевтических препаратов и сточных вод. Они также полезны в развитии аквахозяйств, борьбе с водорослями и биотуалетах. Исследователи и инженеры постоянно ищут способы применения бактерий. Возможно, их даже приспособят для расщепления пластиковых отходов.
Мы бы погибли без кишечных бактерий
Места обитания
Простота строения и быстрота адаптации к окружающим условиям помогла бактериям распространиться в широком диапазоне нашей планеты. Они существуют везде: вода, почва, воздух, живые организмы – всё это максимально приемлемое место обитания для прокариотов.
Бактерии находили как на южном полюсе, так и в гейзерах. Они есть на океанском дне, а также в верхних слоях воздушной оболочки Земли. Бактерии живут везде, но их количество зависит от благоприятных условий. К примеру, большая численность видов бактерий проживает в открытых водоемах, а также почве.
Бактерии кожи могут быть на передовой иммунитета
Прокариоты, которые населяют пищеварительный тракт, также охватывают и всю наружную поверхность на коже. Наряду с остальной частью нашей полезной микрофлоры кожи, они стали частью нас, когда конкурировали с менее доброжелательными микроорганизмами за право жить. Наряду с иммунными клетками нашей кожи, они защищают нас от болезнетворных бактерий и патогенных грибов, которые хотят в нас жить. Это позволяет нашим органам тратить меньше энергии, защищая наш экстерьер, и больше сосредоточиваться на вещах типа борьбы с вирусами и предраковыми клетками.
Хотя нам еще многому нужно поучиться у них и больше узнать об этих полезных бактериях, в будущем бактерии кожи будут использоваться целенаправленно.
Размножение
В условиях, благоприятных для размножения, оно осуществляется почкованием или вегетативно. Бесполое размножение происходит в такой последовательности:
- Клетка бактерии достигает максимального объема и содержит необходимый запас питательных веществ.
- Клетка удлиняется, посередине появляется перегородка.
- Внутри клетки происходит дележ нуклеотида.
- ДНК основная и отделенная расходятся.
- Клетка делится пополам.
- Остаточное формирование дочерних клеток.
При таком способе размножения нету обмена генетической информацией, поэтому все дочерние клетки будут точной копией материнской.
Процесс размножения бактерий в неблагоприятных условиях более интересен. О способности полового размножения бактерий ученые узнали сравнительно недавно – в 1946 году. У бактерий нет разделения на женские и половые клетки. Но ДНК у них встречается разнополое. Две такие клетки при приближении друг к другу образовывают канал для передачи ДНК, происходит обмен участками – рекомбинация. Процесс довольно длительный, результатом которого являются две совершенно новые особи.
Большинство бактерий очень сложно увидеть под микроскопом, так как они не имеют своей окраски. Немногие разновидности имеют пурпурный или зеленый окрас, благодаря содержанию в них бактериохлорофилла и бактериопурпурина. Хотя если рассматривать некоторые колонии бактерий, становится ясно, что они выделяют окрашиваемые вещества в среду обитания и приобретают яркую окраску. Для того, чтобы подробней изучать прокариотов, их окрашивают.
Фотографии бактерий под микроскопом
Жизни не было бы без цианобактерий
Иногда, в течение протерозоя или в начале кембрийского периода, эти бактерии формировали симбиотические отношения с некоторыми клетками эукаритот, давая клеткам пищу в обмен на стабильные условия, которые можно было назвать домом. Это были первые растения. Невероятное событие эндосимбиоза до сих пор считается одним из важнейших в становлении первой жизни.
По материалам listverse.com
