Kontakti
Dom/ Rasvjeta

Što je ukratko bakterija? Faza pada stope smrtnosti. Pozitivan test i bakterijske infekcije

Skup bakterija koje obitavaju ljudsko tijelo, Ima uobičajeno ime– mikrobiota. U normalnoj, zdravoj ljudskoj mikroflori nalazi se nekoliko milijuna bakterija. Svaki od njih ima važnu ulogu za normalno funkcioniranje ljudskog tijela.

U nedostatku bilo koje vrste korisnih bakterija, osoba se počinje razboljeti, funkcioniranje gastrointestinalnog trakta i dišnog trakta je poremećeno. Korisne bakterije za ljude koncentrirane su na koži, u crijevima i na sluznicama tijela. Brojnost mikroorganizama regulira imunološki sustav.

Normalno, ljudsko tijelo sadrži i korisnu i patogenu mikrofloru. Bakterije mogu biti korisne i patogene.

Postoji mnogo više korisnih bakterija. Oni čine 99% ukupnog broja mikroorganizama.

U ovoj situaciji održava se potrebna ravnoteža.

Među različiti tipovi mogu se razlikovati bakterije koje žive na ljudskom tijelu:

  • bifidobakterije;
  • laktobacili;
  • enterokoki;
  • coli.

Bifidobakterije


Ova vrsta mikroorganizama je najčešća i uključena je u proizvodnju mliječne kiseline i acetata. Stvara kiseli okoliš, čime neutralizira većinu patogenih mikroba. Patogena flora se prestaje razvijati i izazivati ​​procese truljenja i fermentacije.

Bifidobakterije igraju važnu ulogu u životu djeteta, jer su odgovorne za prisutnost alergijska reakcija za bilo koji prehrambeni proizvodi. Osim toga, djeluju antioksidativno i sprječavaju razvoj tumora.

Sinteza vitamina C nije potpuna bez sudjelovanja bifidobakterija. Osim toga, postoje informacije da bifidobakterije pomažu u apsorpciji vitamina D i B, koji su neophodni za normalno funkcioniranje osobe. Ako postoji nedostatak bifidobakterija, čak ni uzimanje sintetskih vitamina ove skupine neće donijeti nikakve rezultate.

Laktobacili


Ova skupina mikroorganizama također je važna za ljudsko zdravlje. Zahvaljujući njihovoj interakciji s drugim stanovnicima crijeva, blokira se rast i razvoj patogenih mikroorganizama i suzbijaju uzročnici crijevnih infekcija.

Laktobacili sudjeluju u stvaranju mliječne kiseline, lizocina i bakteriocina. Ovo je velika pomoć za imunološki sustav. Ako postoji nedostatak ovih bakterija u crijevima, tada se vrlo brzo razvija disbioza.

Laktobacili nastanjuju ne samo crijeva, već i sluznice. Dakle, ovi mikroorganizmi su važni za zdravlje žena. Održavaju kiselost okoline rodnice i sprječavaju razvoj bakterijske vaginoze.

Escherichia coli


Ne sve vrste coli su patogeni. Većina njih, naprotiv, obavlja zaštitnu funkciju. Korisnost roda E. coli leži u sintezi kocilina, koji se aktivno odupire većini patogene mikroflore.

Ove bakterije su korisne za sintezu različite grupe vitamini, folna i nikotinska kiselina. Njihovu ulogu u zdravlju ne treba podcjenjivati. Na primjer, folna kiselina je neophodna za proizvodnju i održavanje crvenih krvnih stanica normalna razina hemoglobin.

Enterokoki


Ova vrsta mikroorganizama kolonizira ljudska crijeva odmah nakon rođenja.

Pomažu u apsorpciji saharoze. Živeći uglavnom u tankom crijevu, one, poput drugih korisnih nepatogenih bakterija, pružaju zaštitu od prekomjerne proliferacije štetnih elemenata. U isto vrijeme, enterokoki se smatraju relativno sigurnim bakterijama.

Ako počnu prelaziti prihvatljivim standardima, razvijaju se razne bakterijske bolesti. Popis bolesti je vrlo dugačak. Počevši od crijevnih infekcija, završavajući s meningokoknom.

Pozitivni učinci bakterija na tijelo


Korisna svojstva nepatogene bakterije su vrlo raznolike. Sve dok postoji ravnoteža između stanovnika crijeva i sluznice, ljudsko tijelo funkcionira normalno.

Većina bakterija sudjeluje u sintezi i razgradnji vitamina. Bez njihove prisutnosti vitamini B skupine se ne apsorbiraju u crijevima, što dovodi do poremećaja živčani sustav, kožne bolesti, smanjen hemoglobin.

Glavninu neprobavljenih sastojaka hrane koji dospijevaju u debelo crijevo razgrađuju upravo bakterije. Osim toga, mikroorganizmi osiguravaju postojanost metabolizma vode i soli. Više od polovice cjelokupne mikroflore sudjeluje u regulaciji apsorpcije masnih kiselina i hormona.

Intestinalna mikroflora tvori lokalni imunitet. Tu se uništava većina patogenih organizama i blokira štetni mikrob.

Sukladno tome, ljudi ne osjećaju nadutost i plinove. Porast limfocita provocira aktivne fagocite da se bore protiv neprijatelja i stimuliraju proizvodnju imunoglobulina A.

Korisni nepatogeni mikroorganizmi pozitivno djeluju na stijenke tankog i debelog crijeva. Oni tamo održavaju stalnu razinu kiselosti, stimuliraju limfni aparat, epitel postaje otporan na razne kancerogene tvari.

Peristaltika crijeva također uvelike ovisi o tome koji se mikroorganizmi nalaze u njemu. Suzbijanje procesa truljenja i fermentacije jedan je od glavnih zadataka bifidobakterija. Mnogi se mikroorganizmi godinama razvijaju u simbiozi s patogenim bakterijama, čime ih kontroliraju.

Biokemijske reakcije koje se stalno događaju s bakterijama oslobađaju puno toplinske energije, održavajući ukupnu toplinsku ravnotežu tijela. Mikroorganizmi se hrane neprobavljenim ostacima.

Disbakterioza


Disbakterioza je promjena u kvantitativnom i kvalitativnom sastavu bakterija u ljudskom tijelu . pri čemu korisnih organizama umiru, a štetni se aktivno razmnožavaju.

Disbakterioza utječe ne samo na crijeva, već i na sluznice (može postojati disbakterioza usne šupljine, vagine). Nazivi koji će prevladavati u analizama su: streptokok, stafilokok, mikrokok.

U normalnim uvjetima korisne bakterije reguliraju razvoj patogene mikroflore. Koža i dišni organi obično su ispod pouzdana zaštita. Kada je ravnoteža poremećena, osoba doživljava sljedeće simptome: nadutost crijeva, nadutost, bol u trbuhu, frustraciju.

Kasnije može početi gubitak težine, anemija i nedostatak vitamina. Iz reproduktivnog sustava postoji obilan iscjedak, često popraćen neugodan miris. Na koži se pojavljuju iritacija, hrapavost i pukotine. Disbakterioza nuspojava nakon uzimanja antibiotika.

Ako primijetite takve simptome, svakako se trebate posavjetovati s liječnikom koji će propisati niz mjera za vraćanje normalne mikroflore. To često zahtijeva uzimanje probiotika.

Bakterije su mikroskopski jednostanični organizmi. Građa bakterijske stanice ima značajke koje su razlog izdvajanja bakterija u zasebno carstvo živog svijeta.

Stanične membrane

Većina bakterija ima tri ljuske:

Stanična membrana je u neposrednom kontaktu sa sadržajem stanice – citoplazmom. Tanak je i mekan.

Stanična stijenka je gusta, deblja membrana. Njegova funkcija je zaštita i podrška stanici. Stanična stijenka i membrana imaju pore kroz koje u stanicu ulaze tvari koje su joj potrebne.

Mnoge bakterije imaju mukoznu kapsulu koja obavlja zaštitnu funkciju i osigurava prianjanje na različite površine.

TOP 4 artiklakoji čitaju uz ovo

Upravo zahvaljujući sluznici streptokoki (vrsta bakterija) se lijepe na zube i uzrokuju karijes.

Citoplazma

Citoplazma je unutarnji sadržaj stanice. 75% se sastoji od vode. U citoplazmi postoje inkluzije - kapljice masti i glikogena. Oni su rezervni hranjivi sastojci stanice.

Riža. 1. Dijagram građe bakterijske stanice.

Nukleoid

Nukleoid znači "poput jezgre". Bakterije nemaju pravu, ili, kako se također kaže, formiranu jezgru. To znači da nemaju nuklearnu membranu i nuklearni prostor, poput stanica gljiva, biljaka i životinja. DNK se nalazi izravno u citoplazmi.

Funkcije DNK:

  • pohranjuje nasljedne informacije;
  • implementira te informacije kontrolirajući sintezu proteinskih molekula karakterističnih za određenu vrstu bakterija.

Odsutnost istinske jezgre je najviše važna značajka bakterijska stanica.

Organoidi

Za razliku od biljnih i životinjskih stanica, bakterije nemaju organele izgrađene od membrana.

Ali bakterijska stanična membrana na nekim mjestima prodire u citoplazmu, stvarajući nabore koji se nazivaju mezosomi. Mezosom je uključen u staničnu reprodukciju i razmjenu energije te, takoreći, zamjenjuje membranske organele.

Jedine organele prisutne u bakterijama su ribosomi. To su mala tjelešca koja se nalaze u citoplazmi i sintetiziraju proteine.

Mnoge bakterije imaju flagellum, s kojim se kreću u tekućem okruženju.

Oblici bakterijskih stanica

Oblik bakterijskih stanica je različit. Bakterije u obliku lopte nazivaju se koke. U obliku zareza - vibriosi. Štapićaste bakterije su bacili. Spirile imaju izgled valovite linije.

Riža. 2. Oblici bakterijskih stanica.

Bakterije se mogu vidjeti samo pod mikroskopom. Prosječna veličina stanica je 1-10 mikrona. Pronađene su bakterije duljine do 100 mikrona. (1 µm = 0,001 mm).

Sporulacija

Kada nastupe nepovoljni uvjeti, bakterijska stanica ulazi u stanje mirovanja koje se naziva spora. Uzroci sporulacije mogu biti:

  • niske i visoke temperature;
  • suša;
  • nedostatak prehrane;
  • tvari opasne po život.

Prijelaz se događa brzo, unutar 18-20 sati, a stanica može ostati u stanju spore stotinama godina. Po ozdravljenju normalnim uvjetima Bakterija klija iz spore za 4-5 sati i ulazi u normalan način života.

Riža. 3. Shema nastanka spora.

Reprodukcija

Bakterije se razmnožavaju diobom. Razdoblje od rođenja stanice do njezine diobe je 20-30 minuta. Stoga su bakterije široko rasprostranjene na Zemlji.

Što smo naučili?

Naučili smo da su bakterijske stanice općenito slične biljnim i životinjskim stanicama, imaju membranu, citoplazmu i DNA. Glavna razlika između bakterijskih stanica je odsutnost formirane jezgre. Stoga se bakterije nazivaju prenuklearni organizmi (prokarioti).

Test na temu

Ocjena izvješća

Prosječna ocjena: 4.1. Ukupno primljenih ocjena: 281.

Bakterije su najmanji drevni mikroorganizmi nevidljivi golim okom. Samo pod mikroskopom može se ispitati njihova struktura, izgled i međusobna interakcija. Prvi mikroorganizmi imali su primitivnu strukturu; razvijali su se, mutirali, stvarali kolonije i prilagođavali se promjenjivoj okolini. Bakterije različitih vrsta međusobno izmjenjuju aminokiseline koje su neophodne za rast i razvoj.

Vrste bakterija

Školski udžbenici biologije sadrže slike različitih vrsta bakterija koje se razlikuju po obliku:

  1. Koke su kuglasti organizmi koji se međusobno razlikuju. Pod mikroskopom je vidljivo da streptokoki formiraju lanac kuglica, diplokoki žive u parovima, a stafilokoki žive u skupinama nasumičnog oblika. Određeni broj koka ulaskom u ljudsko tijelo izaziva različite upalne procese (gonokok, stafilokok, streptokok). Nisu svi koki koji žive u ljudskom tijelu patogeni. Uvjetno patogene vrste sudjeluju u formiranju obrane organizma od vanjskih utjecaja i sigurne su ako se održava ravnoteža flore.
  2. Štapićasti se razlikuju po obliku, veličini i sposobnosti stvaranja spora. Vrste koje stvaraju spore nazivaju se bacili. U bacile spadaju: bacil tetanusa, bacil antraksa. Spore su tvorevine unutar mikroorganizma. Spore su neosjetljive na kemijski tretman, njihova otpornost na vanjske utjecaje ključ je očuvanja vrste. Poznato je da se spore uništavaju na visokim temperaturama (iznad 120ºC).

Oblici štapićastih mikroba:

  • sa šiljastim polovima, poput fusobacteriuma, koji je dio normalne mikroflore gornjeg dišnog trakta;
  • sa zadebljanim polovima nalik na toljagu, poput korinebakterije - uzročnika difterije;
  • sa zaobljenim krajevima, kao što su E. coli, koji su neophodni za proces probave;
  • s ravnim krajevima, poput bacila antraksa.

Većina štapićastih bacila i bakterija smještena je kaotično jedna u odnosu na drugu. Razlikujemo streptobakterije (streptobacilli), koje su raspoređene u lanac, i diplobakterije (diplobacillus), koje postoje u paru.

3. Spirila i spirohete su zamršeni mikroorganizmi. Ne stvaraju spore i vrlo su pokretljivi. Pod mikroskopom možete vidjeti njihove brze pokrete. Većina spirila je sigurna za ljude i životinje. Saprofiti su i hrane se neživim supstratima. Izuzetak su vrste koje uzrokuju sodoku. Spirohete su opasnije za ljude i životinje; mogu uzrokovati bolesti kože, dišnih putova i probavnog trakta. Spirile se razlikuju od spiroheta po tome što imaju manje vijuga i prisutnost flagela na polovima.

4. Vibriosi su vibrirajući mikrobi. Kada ih promatrate pod mikroskopom, možete vidjeti njihove vibrirajuće pokrete. Mikroorganizam se mijenja ovisno o uvjetima okoline. Vibriosi dolaze u spiralnim, štapićastim, nitimastim i sfernim oblicima. Najopasniji za ljude je vibrio kolera.

gram(+) i gram(-)

Danski mikrobiolog Hans Gram proveo je eksperiment prije više od 100 godina, nakon kojeg su se sve bakterije počele klasificirati kao gram-pozitivne i gram-negativne. Gram-pozitivni organizmi stvaraju dugotrajnu stabilnu vezu s tvari za bojenje, koja se pojačava izlaganjem jodu. Gram-negativne, naprotiv, nisu osjetljive na boju, njihova je ljuska čvrsto zaštićena.

U gram-negativne mikrobe spadaju klamidije, rikecije, a u gram-pozitivne stafilokoke, streptokoke i korinebakterije.

Danas se u medicini naširoko koristi test na gram(+) i gram(-) bakterije. Bojenje po Gramu jedna je od metoda proučavanja sluznice za određivanje sastava mikroflore.

Aerobni i anaerobni

Najprimitivnije bakterije žive duboko pod vodom. Za razvoj im nije potreban pristup kisiku. Razvijenije kolonije stigle su do kopna i žive na površini. Za reprodukciju i razvoj kolonije, ti mikroorganizmi trebaju kisik. S obzirom na njihovu ovisnost o kisiku, skupine mikroorganizama nazivaju se aerobnim i anaerobnim.

Aerobnim mikroorganizmima potreban je kisik za razvoj i disanje:

Obligate aerobi - ove bakterije žive slobodno u vanjskom okruženju. Primjer je bacil tuberkuloze koji je otporan na okoliš, u vodi traje do 5 mjeseci, a u vlažnoj, toploj i tamnoj prostoriji do 7 godina.

Mikroaerofili - ovi mikrobi trebaju 2% kisika za normalan život i razvoj. Oni su streptokoki, koji uzrokuju faringitis, šarlah i žive u dišnom traktu. Kada se mikrobi uzgajaju u tekućem okruženju, ti se organizmi nakupljaju blizu površine, gdje je sadržaj kisika nizak.

Anaerobni mikroorganizmi mogu rasti i razmnožavati se bez kisika:

  • obvezni anaerobi izbjegavaju molekularni kisik (na primjer, fusobacteria);
  • fakultativni su sposobni za rast i razvoj u prisutnosti kisika i bez njega, to mogu biti streptokoki, gonokoki;
  • aerotolerantni mikroorganizmi ne koriste kisik za razvoj, iako rastu u prisutnosti molekularnog kisika, poput bakterija mliječno-kiselog vrenja.

Kako žive bakterije

Biolozi definiraju bakterije kao zasebno carstvo; one se razlikuju od ostalih živih bića. To je jednostanični organizam bez jezgre unutra. Njihov oblik može biti u obliku lopte, stošca, štapića ili spirale. Prokarioti za kretanje koriste flagele.

Biofilm je grad za mikroorganizme i prolazi kroz nekoliko faza formiranja:

  • Adhezija ili sorpcija je pričvršćivanje mikroorganizma na površinu. Filmovi se u pravilu formiraju na granici dvaju medija: tekućine i zraka, tekućine i tekućine. Početna faza je reverzibilna i može se spriječiti stvaranje filma.
  • Fiksacija - bakterije otpuštaju polimere, osiguravajući njihovu snažnu fiksaciju, tvoreći matricu za snagu i zaštitu.
  • Sazrijevanje - mikrobi se spajaju, izmjenjuju hranjive tvari i razvijaju se mikrokolonije.
  • Stadij rasta - bakterije se nakupljaju, spajaju i raseljavaju. Broj mikroorganizama kreće se od 5 do 35%, ostatak prostora zauzima međustanični matriks.
  • Disperzija - mikroorganizmi se povremeno odvajaju od filma, pričvršćuju na druge površine i tvore biofilm.

Procesi koji se odvijaju u biofilmu razlikuju se od onoga što se događa mikrobu koji nije sastavni dio kolonije. Kolonije su stabilne, mikrobi organiziraju jedinstveni sustav reakcija ponašanja, određujući interakciju članova unutar matrice i izvan filma. Ljudske sluznice su naseljene veliki iznos mikroorganizmi koji proizvode gel za zaštitu i osiguravaju stabilnost rada organa. Primjer je želučana sluznica. Poznato je da Helicobacter pylori, koja se smatra uzročnikom želučanog ulkusa, ima više od 80% pregledanih osoba, ali ne obolijevaju svi od peptičkog ulkusa. Pretpostavlja se da Helicobacter pylori, kao članovi kolonije, sudjeluje u probavi. Njihova sposobnost nanošenja štete očituje se tek nakon stvaranja određenih uvjeta.

Interakcija bakterija u biofilmovima još uvijek je nedovoljno poznata. Ali danas su neki mikrobi postali ljudski pomoćnici pri izvođenju radova na obnovi i povećanju čvrstoće premaza. U Europi proizvođači dezinficijensa nude tretiranje površina bakterijskim otopinama koje sadrže sigurne mikroorganizme koji sprječavaju razvoj patogene flore. Bakterije se koriste za stvaranje polimernih spojeva i također će na kraju proizvoditi električnu energiju.

Povijest studija

Temelje opće mikrobiologije i proučavanja uloge bakterija u prirodi postavili su Beijerinck, Martinus Willem i Vinogradsky, Sergej Nikolajevič.

Proučavanje strukture bakterijskih stanica počelo je izumom elektronskog mikroskopa 1930-ih. Godine 1937. E. Chatton je predložio podjelu svih organizama prema vrsti stanične strukture na prokariote i eukariote, a 1961. godine Steinier i Van Niel konačno su formalizirali tu podjelu. Razvoj molekularne biologije doveo je 1977. godine do otkrića K. Woesea temeljnih razlika među samim prokariotima: između bakterija i arheja.

Struktura

Velika većina bakterija (s izuzetkom aktinomiceta i filamentoznih cijanobakterija) su jednostanične. Prema obliku stanica mogu biti okrugle (koke), štapićaste (bacili, klostridije, pseudomonade), zavojite (vibrioni, spirile, spirohete), rjeđe zvjezdaste, tetraedarske, kubične, C- ili O- oblikovana. Oblik određuje sposobnosti bakterija kao što su pričvršćivanje na površinu, pokretljivost i apsorpcija hranjivih tvari. Uočeno je, na primjer, da oligotrofi, odnosno bakterije koje žive s niskim sadržajem hranjivih tvari u okolišu, imaju tendenciju povećanja omjera površine i volumena, na primjer, stvaranjem izraslina (tzv. prostek) .

Od obveznih staničnih struktura razlikuju se tri:

S vanjske strane CPM nalazi se nekoliko slojeva (stanična stijenka, kapsula, sluznica), tzv stanična membrana, i površinske strukture(flagele, resice). CPM i citoplazma zajedno se spajaju u koncept protoplast.

Struktura protoplasta

CPM ograničava sadržaj stanice (citoplazme) iz vanjske okoline. Homogena frakcija citoplazme koja sadrži skup topljive RNA, proteina, proizvoda i supstrata metaboličkih reakcija naziva se citosol. Drugi dio citoplazme predstavljaju različiti strukturni elementi.

Sve genetske informacije potrebne za život bakterija sadržane su u jednoj DNK (bakterijskom kromosomu), najčešće u obliku kovalentno zatvorenog prstena (linearni kromosomi se nalaze u Streptomyces I borelija). Na jednom je mjestu pričvršćen za CPM i smješten je u strukturu izoliranu, ali ne odvojenu membranom od citoplazme, i tzv. nukleoid. Nesmotana DNK duga je više od 1 mm. Bakterijski kromosom obično je prisutan u jednoj kopiji, odnosno gotovo svi prokarioti su haploidni, iako pod određenim uvjetima jedna stanica može sadržavati više kopija svog kromosoma, a Burkholderia cepacia ima tri različita kružna kromosoma (dužine 3,6, 3,2 i 1,1 milijuna parova baza). Ribosomi prokariota također se razlikuju od ribosoma eukariota i imaju sedimentacijsku konstantu od 70 S (80 S u eukariota).

Osim ovih struktura, uključci rezervnih tvari mogu također biti prisutni u citoplazmi.

Stanična membrana i površinske strukture

Kod bakterija postoje dvije glavne vrste strukture stanične stijenke, karakteristične za gram-pozitivne i gram-negativne vrste.

Stanična stijenka Gram-pozitivnih bakterija je homogeni sloj debljine 20-80 nm, izgrađen uglavnom od peptidoglikana s manjim udjelom teihoične kiseline i malim udjelom polisaharida, proteina i lipida (tzv. lipopolisaharid). Stanična stijenka ima pore promjera 1-6 nm, koje je čine propusnom za brojne molekule.

Kod gram-negativnih bakterija sloj peptidoglikana je labavo uz CPM i ima debljinu od samo 2-3 nm. Okružen je vanjskom membranom, koja u pravilu ima neravni, zakrivljeni oblik. Između CPM, peptidoglikanskog sloja i vanjske membrane nalazi se prostor tzv periplazmatski i ispunjen otopinom koja uključuje transportne proteine ​​i enzime.

S vanjske strane stanične stijenke može se nalaziti kapsula – amorfni sloj koji održava vezu sa stijenkom. Sluzni slojevi nemaju veze sa stanicom i lako se odvajaju, dok pokrovi nisu amorfni, već su fine strukture. Međutim, između ova tri idealizirana slučaja postoje mnogi prijelazni oblici.

Dimenzije

Prosječna veličina bakterija je 0,5-5 mikrona. Težina - 4⋅10−13 g. Escherichia coli, na primjer, ima dimenzije 0,3-1 x 1-6 mikrona, Staphylococcus aureus- promjer 0,5-1 mikrona, Bacillus subtilis- 0,75 puta 2-3 mikrona. Najveća poznata bakterija je Thiomargarita namibiensis, dosežući veličinu od 750 mikrona (0,75 mm). Drugi je Epulopiscium fishelsoni, promjera 80 mikrona i duljine do 700 mikrona, koji živi u probavnom traktu kirurških riba Acanthurus nigrofuscus. Achromatium oxaliferum dostiže dimenzije od 33 x 100 mikrona, Beggiatoa alba- 10 x 50 mikrona. Spirohete mogu narasti do 250 µm u duljinu s debljinom od 0,7 µm. U isto vrijeme, bakterije uključuju najmanje organizme sa staničnom strukturom. Mycoplasma mycoides ima veličinu od 0,1-0,25 mikrona, što odgovara veličini velikih virusa, na primjer, duhanskog mozaika, kravljih boginja ili gripe. Prema teoretskim izračunima, sferična stanica promjera manjeg od 0,15-0,20 mikrona postaje nesposobna za samostalnu reprodukciju, jer fizički ne može primiti sve potrebne biopolimere i strukture u dovoljnim količinama.

S linearnim povećanjem polumjera stanice, njezina se površina povećava proporcionalno kvadratu polumjera, a njezin volumen proporcionalno kubu, stoga je kod malih organizama omjer površine i volumena veći nego kod većih, što za prve znači aktivniju izmjenu tvari s okolinom. Metabolička aktivnost, mjerena različitim pokazateljima, po jedinici biomase veća je kod malih oblika nego kod velikih. Stoga male veličine čak i za mikroorganizme daju bakterijama i arhejama prednosti u stopi rasta i razmnožavanja u usporedbi sa složenijim eukariotima i određuju njihovu važnu ekološku ulogu.

Višestaničnost kod bakterija

Višestanični organizam mora ispunjavati sljedeće uvjete:

  • njegove stanice moraju biti agregirane,
  • mora postojati podjela funkcija između stanica,
  • između agregiranih stanica moraju se uspostaviti stabilni specifični kontakti.

Poznata je višestaničnost u skupinama cijanobakterija i aktinomiceta. Kod nitastih cijanobakterija opisane su strukture u staničnoj stijenci koje osiguravaju kontakt dviju susjednih stanica - mikroplazmodezmi. Pokazana je mogućnost izmjene između stanica tvari (bojila) i energije (električne komponente transmembranskog potencijala). Neke od nitastih cijanobakterija sadrže, osim uobičajenih vegetativnih stanica, i funkcionalno diferencirane: akinete i heterociste. Potonji obavljaju fiksaciju dušika i intenzivno razmjenjuju metabolite s vegetativnim stanicama.

Obrasci kretanja i razdražljivost

Mnoge bakterije su pokretne. Postoji nekoliko važnih različite vrste kretanje bakterija. Najčešće se kreće uz pomoć flagela: pojedinačne bakterije i bakterijske udruge (rojenje). Poseban slučaj ovoga je također kretanje spiroheta, koje se migolje zahvaljujući aksijalnim filamentima, slične strukture bičevima, ali smještenim u periplazmi. Druga vrsta kretanja je klizanje bakterija bez flagela po površini čvrstih medija i kretanje u vodi bičevatih bakterija roda Synechococcus. Njegov mehanizam još nije dobro shvaćen; pretpostavlja se da uključuje izlučivanje sluzi (gura stanicu) i fibrilarnih niti smještenih u staničnoj stijenci, uzrokujući "val koji trči" duž površine stanice. Naposljetku, bakterije mogu plutati i uroniti u tekućine, mijenjajući njihovu gustoću, puneći se plinovima ili prazneći aerosome.

Bakterije se aktivno kreću u smjeru određenom određenim podražajima. Taj se fenomen naziva taksi. Postoje kemotaksija, aerotaksija, fototaksija itd.

Metabolizam

Konstruktivni metabolizam

Uz izuzetak nekih specifičnih točaka, biokemijski putovi kojima se odvija sinteza proteina, masti, ugljikohidrata i nukleotida u bakterijama slični su onima u drugim organizmima. Međutim, prema broju moguće opcije Ovi putovi i, sukladno tome, u stupnju ovisnosti o opskrbi organskih tvari izvana, oni se razlikuju.

Neki od njih mogu sintetizirati sve organske molekule koje su im potrebne iz ne organski spojevi(autotrofi), dok drugi zahtijevaju gotove organske spojeve, koje mogu samo transformirati (heterotrofi).

Bakterije svoje potrebe za dušikom mogu zadovoljiti i putem njegovih organskih spojeva (kao heterotrofni eukarioti) i putem molekularnog dušika (kao neke arheje). Većina bakterija koristi anorganske dušikove spojeve za sintetiziranje aminokiselina i drugih organskih tvari koje sadrže dušik: amonijak (ulazi u stanice u obliku amonijevih iona), nitrite i nitrate (koji se prethodno reduciraju u amonijeve ione). Sposobni su apsorbirati fosfor u obliku fosfata, sumpor u obliku sulfata ili, rjeđe, sulfida.

Energetski metabolizam

Načini na koje bakterije dobivaju energiju su jedinstveni. Postoje tri vrste proizvodnje energije (i sva tri su poznata kod bakterija): fermentacija, disanje i fotosinteza.

Bakterije koje provode samo fotosintezu bez kisika nemaju fotosustav II. Prvo, to su purpurne i zelene filamentozne bakterije kod kojih funkcionira samo ciklički put prijenosa elektrona, usmjeren na stvaranje transmembranskog protonskog gradijenta, zahvaljujući kojem se sintetizira ATP (fotofosforilacija), a reducira NAD(P)+ koji se koristi za asimilacija CO 2 . Drugo, to su zeleni sumpor i heliobakterije koje imaju i ciklički i neciklički transport elektrona, što omogućuje izravnu redukciju NAD(P)+. Reducirani spojevi sumpora (molekularni, sumporovodik, sulfit) ili molekularni vodik koriste se kao donor elektrona koji popunjava „prazno mjesto“ u molekuli pigmenta u fotosintezi bez kisika.

Postoje i bakterije s vrlo specifičnim energetskim metabolizmom. Tako se u listopadu 2008. godine u časopisu Science pojavio izvještaj o otkriću ekosustava koji se sastoji od predstavnika jedne jedine dosad nepoznate vrste bakterije - Desulforudis audaxviator, koji dobivaju energiju za svoju životnu aktivnost iz kemijske reakcije uz sudjelovanje vodika nastalog kao rezultat raspadanja molekula vode pod utjecajem zračenja bakterija uranove rude koje se nalaze u blizini lokacije. Neke kolonije bakterija koje žive na dnu oceana koriste električnu struju za prijenos energije svojim bližnjima.

Vrste života

U sljedećoj tablici možete kombinirati tipove konstruktivnog i energetskog metabolizma:

Načini postojanja živih organizama (Lvov matrica)
Izvor energije Donator elektrona Izvor ugljika Naziv načina postojanja Zastupnici
OVR Anorganski spojevi Ugljični dioksid Kemolitoautotrofija Nitrifikacijske, tionske, acidofilne bakterije željeza
Organski spojevi Kemolitoheterotrofija Arhebakterije koje proizvode metan, vodikove bakterije
Organska tvar Ugljični dioksid Kemoorganoautotrofija Fakultativni metilotrofi, bakterije koje oksidiraju mravlju kiselinu
Organski spojevi Kemoorganoheterotrofija Većina prokariota, eukariota: životinje, gljive, ljudi
Svjetlo Anorganski spojevi Ugljični dioksid Fotolitoautotrofija Cijanobakterije, ljubičaste, zelene bakterije, iz eukariota: biljke
Organski spojevi Fotolitoheterotrofija Neke cijanobakterije, ljubičaste, zelene bakterije
Organska tvar Ugljični dioksid Fotoorganoautotrofija Neke ljubičaste bakterije
Organska tvar Fotoorganoheterotrofija Halobakterije, neke cijanobakterije, ljubičaste bakterije, zelene bakterije

Tablica pokazuje da je raznolikost tipova prehrane prokariota mnogo veća nego kod eukariota (potonji su sposobni samo za kemoorganoheterotrofiju i fotolitoautotrofiju).

Razmnožavanje i građa genetskog aparata

Razmnožavanje bakterija

Neke bakterije nemaju spolni proces i razmnožavaju se samo jednakom binarnom transverzalnom fisijom ili pupanjem. Za jednu skupinu jednostaničnih cijanobakterija opisana je višestruka fisija (niz brzih uzastopnih binarnih fisija koje dovode do stvaranja 4 do 1024 nove stanice). Kako bi osigurali plastičnost genotipa potrebnu za evoluciju i prilagodbu promjenjivom okolišu, imaju druge mehanizme.

Genetski aparat

Geni nužni za život i određujući specifičnost vrste najčešće su u bakterijama smješteni u jednoj kovalentno zatvorenoj molekuli DNA - kromosomu (ponekad se termin genofor koristi za označavanje bakterijskih kromosoma kako bi se naglasila njihova razlika od eukariotskih). Regija u kojoj se nalazi kromosom naziva se nukleoid i nije okružena membranom. U tom smislu, novosintetizirana mRNA odmah je dostupna za vezanje na ribosome, a transkripcija i translacija su spregnute.

Jedna stanica može sadržavati samo 80% zbroja gena prisutnih u svim sojevima svoje vrste (tzv. "kolektivni genom").

Osim kromosoma, bakterijske stanice često sadrže plazmide – također zatvorene u DNA prsten, sposobne za neovisnu replikaciju. Mogu biti toliko veliki da se ne mogu razlikovati od kromosoma, ali sadrže dodatne gene potrebne samo pod određenim uvjetima. Posebni mehanizmi distribucije osiguravaju zadržavanje plazmida u stanicama kćerima tako da se one gube s učestalošću manjom od 10 −7 po staničnom ciklusu. Specifičnost plazmida može biti vrlo raznolika: od prisutnosti u samo jednoj vrsti domaćina do plazmida RP4, koji se nalazi u gotovo svim Gram-negativnim bakterijama. Plazmidi kodiraju mehanizme rezistencije na antibiotike, uništavanje specifičnih tvari itd. U plazmidima se također nalaze nif geni potrebni za fiksaciju dušika. Plazmidni gen može biti uključen u kromosom s učestalošću od oko 10−4 - 10−7.

DNA bakterija, kao i DNA drugih organizama, sadrži transpozone - pokretne segmente koji se mogu kretati s jednog dijela kromosoma na drugi, odnosno na izvankromosomsku DNA. Za razliku od plazmida, oni nisu sposobni za autonomnu replikaciju i sadrže IS segmente – regije koje kodiraju njihov transport unutar stanice. IS segment može djelovati kao zaseban transpozon.

Horizontalni prijenos gena

Kod prokariota može doći do djelomičnog ujedinjenja genoma. Tijekom konjugacije stanica donor prenosi dio svog genoma (u nekim slučajevima cijeli genom) na stanicu primatelja tijekom izravnog kontakta. Dijelovi DNK donora mogu se zamijeniti za homologne dijelove DNK primatelja. Vjerojatnost takve izmjene značajna je samo za bakterije jedne vrste.

Slično, bakterijska stanica može apsorbirati DNA slobodno prisutnu u okolišu, uključujući je u svoj genom u slučaju visok stupanj homologija s vlastitom DNK. Taj se proces naziva transformacija. U prirodni uvjeti Genetske informacije se razmjenjuju uz pomoć umjerenih faga (transdukcija). Osim toga, prijenos nekromosomskih gena moguć je korištenjem plazmida određene vrste koji kodiraju ovaj proces, proces izmjene drugih plazmida i prijenos transpozona.

Horizontalnim prijenosom ne nastaju novi geni (kao što je slučaj s mutacijama), već se stvaraju različite kombinacije gena. Ovo je važno iz razloga što prirodna selekcija djeluje na cijeli niz karakteristika organizma.

Diferencijacija stanica

Stanična diferencijacija je promjena skupa proteina (obično se također očituje u promjeni morfologije) s nepromijenjenim genotipom.

Formiranje oblika u mirovanju

Obrazovanje pogotovo stabilne forme sa sporim metabolizmom, služi za očuvanje u nepovoljnim uvjetima i distribuciju (rjeđe za reprodukciju) najčešći je tip diferencijacije kod bakterija. Najstabilnije od njih su endospore, formirane od predstavnika Bacil, Clostridium, Sporohalobacter, Anaerobacter(iz jedne stanice stvara 7 endospora i pomoću njih se može razmnožavati) i Heliobacterium. Formiranje ovih struktura počinje normalnom diobom iu ranim se fazama može pretvoriti u nju određenim antibioticima. Endospore mnogih bakterija mogu izdržati 10-minutno vrenje na 100 °C, sušenje 1000 godina i, prema nekim podacima, sačuvane su u tlu i stijene ah u održivom stanju milijunima godina.

Manje stabilne su egzospore, ciste ( Azotobacter klizne bakterije itd.), akinete (cijanobakterije) i miksospore (miksobakterije).

Ostale vrste morfološki diferenciranih stanica

Aktinomicete i cijanobakterije tvore diferencirane stanice koje služe za razmnožavanje (spore, te hormogonije i baeocite). Također je potrebno istaknuti strukture slične bakteroidima kvržičnih bakterija i heterocistama cijanobakterija koje služe za zaštitu nitrogenaze od djelovanja molekularnog kisika.

Klasifikacija

Najpoznatija je fenotipska klasifikacija bakterija na temelju strukture njihove stanične stijenke, posebno uključena u IX izdanje Identifikatora bakterija Bergeya (1984.-1987.). Najveće taksonomske skupine u njemu bile su 4 odjela: Gracilicutes(gram negativno), Firmicutes(gram pozitivno), Tenericutes(mikoplazma) i Mendosicutes(arheje).

U zadnje vrijeme sve veći razvoj prima filogenetsku klasifikaciju bakterija (a to je ono što se koristi u Wikipediji), na temelju podataka molekularna biologija. Jedna od prvih metoda za procjenu srodnosti na temelju sličnosti genoma bila je metoda usporedbe sadržaja gvanina i citozina u DNK, predložena još 60-ih godina prošlog stoljeća. Iako identične vrijednosti njihovog sadržaja ne mogu dati nikakvu informaciju o evolucijskoj bliskosti organizama, njihove razlike od 10% znače da bakterije ne pripadaju istom rodu. Još jedna metoda koja je revolucionirala mikrobiologiju 1970-ih bila je analiza sekvenci gena u 16s rRNA, što je omogućilo identificiranje nekoliko filogenetskih grana eubakterija i procjenu odnosa među njima. Za klasifikaciju na razini vrste koristi se metoda DNA-DNA hibridizacije. Analiza uzorka dobro proučenih vrsta sugerira da 70% razine hibridizacije karakterizira jednu vrstu, 10-60% - jedan rod, manje od 10% - različite rodove.

Filogenetska klasifikacija djelomično ponavlja fenotipsku, na primjer, skupinu Gracilicutes prisutan je u oba. Istodobno je potpuno revidirana taksonomija gram-negativnih bakterija, arhebakterije su potpuno izdvojene u samostalan takson najvišeg ranga, neke taksonomske skupine podijeljene su na dijelove i pregrupirane, organizmi s potpuno različitim funkcije okoliša, što izaziva niz neugodnosti i nezadovoljstva dijela znanstvene zajednice. Predmet kritike je i činjenica da se zapravo vrši klasifikacija molekula, a ne organizama.

Podrijetlo, evolucija, mjesto u razvoju života na Zemlji

Bakterije su, zajedno s arhejama, bile među prvim živim organizmima na Zemlji, a pojavile su se prije otprilike 3,9-3,5 milijardi godina. Evolucijski odnosi između ovih skupina još nisu u potpunosti proučeni; postoje najmanje tri glavne hipoteze: N. Pace sugerira da imaju zajedničkog pretka protobakterija, a arheje smatraju slijepom granom evolucije eubakterija; savladao je ekstremna staništa; konačno, prema trećoj hipotezi, arheje su prvi živi organizmi od kojih su potekle bakterije.

Patogene bakterije

Bakterije koje parazitiraju na drugim organizmima nazivaju se patogenim. Bakterije uzrokuju veliki broj ljudskih bolesti poput kuge ( Yersinia pestis), antraks ( Bacillus anthracis), lepra (guba, uzročnik: Mycobacterium leprae), difterija ( Corynebacterium diphtheriae), sifilis ( Treponema pallidum), kolera ( Vibrio cholerae), tuberkuloza ( Mycobacterium tuberculosis), listerioza ( Listeria monocytogenes) itd. Otkrivanje patogenih svojstava kod bakterija se nastavlja: 1976. Legionarska bolest, uzrokovana Legionella pneumophila, 1980-1990-ih se pokazalo da Helicobacter pylori uzrokuje peptičke čireve, pa čak i rak želuca, kao i kronične

U ovom trenutku, čovječe, kada čitaš ove retke, ti imaš koristi od rada bakterija. Od kisika koji udišemo do hranjivih tvari koje naš želudac izvlači iz hrane, možemo zahvaliti bakterijama što napreduju na ovom planetu. U našem tijelu ima oko deset puta više mikroorganizama, uključujući bakterije, nego naših vlastitih stanica. U biti, mi smo više mikrobi nego ljudi.

Tek smo nedavno počeli shvaćati nešto o mikroskopskim organizmima i njihovom utjecaju na naš planet i zdravlje, ali povijest pokazuje da su stoljećima prije naši preci već koristili moć bakterija za fermentaciju hrane i pića (tko god je čuo za kruh i pivo?).

U 17. stoljeću počeli smo proučavati bakterije izravno u našim tijelima u bliskoj vezi s nama – u ustima. Znatiželja Antonia van Leeuwenhoeka dovela je do otkrića bakterije kada je ispitivao plak između vlastitih zuba. Van Leeuwenhoek je poetično opisao bakterije, opisujući koloniju bakterija na svojim zubima kao "malu bijelu tvar, poput stvrdnutog tijesta". Stavljajući uzorak pod mikroskop, van Leeuwenhoek je vidio da se mikroorganizmi kreću. Dakle, živi su!

Trebali biste znati da su bakterije odigrale vitalnu ulogu za Zemlju, postajući ključna stvar u stvaranju zraka pogodnog za disanje i biološkog bogatstva za planet koji zovemo domom.

U ovom članku ćemo vam dati pregled ovih sićušnih, ali vrlo utjecajnih mikroorganizama. Pogledat ćemo dobre, loše i sasvim bizarne načine na koje su bakterije oblikovale ljudsku povijest i okoliš. Prvo, pogledajmo po čemu se bakterije razlikuju od drugih vrsta života.

Osnove bakterija

Pa, ako su bakterije nevidljive golim okom, kako možemo znati toliko o njima?

Znanstvenici su razvili moćne mikroskope za promatranje bakterija - čija veličina varira od jednog do nekoliko mikrona (milijunti dio metra) - i otkrivaju njihov odnos prema drugim oblicima života, biljkama, životinjama, virusima i gljivama.

Kao što možda znate, stanice su građevni blokovi života, od tkiva našeg tijela do stabla koje raste izvan našeg prozora. Ljudi, životinje i biljke imaju stanice s genetskom informacijom sadržanom u membrani koja se naziva jezgra. Ove vrste stanica, koje se nazivaju eukariotske stanice, imaju specijalizirane organele, od kojih svaka ima jedinstvenu zadaću da pomogne funkcioniranju stanice.

Bakterije, međutim, nemaju jezgru, a njihov genetski materijal (DNK) slobodno pluta unutar stanice. Ove mikroskopske stanice nemaju organele i imaju druge metode reprodukcije i prijenosa genetskog materijala. Bakterije se smatraju prokariotskim stanicama.

  • Preživljavaju li bakterije u okruženju sa ili bez kisika?
  • Njihov oblik: štapići (bacillus), krugovi (cocci) ili spirale (spirillum)
  • Jesu li bakterije gram-negativne ili gram-pozitivne, odnosno imaju li vanjsku zaštitnu membranu koja sprječava bojenje unutrašnjosti stanice?
  • Kako se bakterije kreću i istražuju svoj okoliš (mnoge bakterije imaju bičeve, malene strukture nalik biču koje im omogućuju kretanje u svom okolišu)

Mikrobiologija- znanost o svim vrstama mikroba, uključujući bakterije, arheje, gljive, viruse i protozoe - razlikuje bakterije od njihovih mikrobnih rođaka.

Prokarioti slični bakterijama, sada klasificirani kao arheje, nekoć su bili zajedno s bakterijama, ali kako su znanstvenici saznavali više o njima, dali su bakterijama i arhejama vlastite kategorije.

Mikrobna prehrana (i mijazma)

Poput ljudi, životinja i biljaka, bakterije trebaju hranu za preživljavanje.

Neke bakterije - autotrofi - koriste osnovne resurse kao što su sunčeva svjetlost, voda i kemijske tvari iz okoliša za stvaranje hrane (mislite na cijanobakterije, koje su se pretvorile sunčeva svjetlost u kisik unutar 2,5 milijuna godina). Druge bakterije znanstvenici nazivaju heterotrofima jer dobivaju energiju iz postojeće organske tvari kao hrane (na primjer, mrtvog lišća na šumskom tlu).

Istina je da ono što je bakterijama ukusno nama će biti odvratno. Oni su evoluirali da apsorbiraju sve vrste proizvoda, od izlijevanja nafte i nuklearnih nusproizvoda do ljudskog otpada i proizvoda raspadanja.

Ali afinitet bakterije za određeni izvor hrane mogao bi koristiti društvu. Na primjer, stručnjaci za umjetnost u Italiji okrenuli su se bakterijama koje mogu pojesti višak slojeva soli i ljepila, smanjujući tako trajnost neprocjenjivih umjetničkih djela. Sposobnost bakterija da prerađuju organske tvari također je vrlo korisna za Zemlju, kako u tlu tako iu vodi.

Iz svakodnevnog iskustva dobro ste svjesni mirisa koji uzrokuju bakterije dok konzumiraju sadržaj vaše kante za smeće, probavljajući ostatke hrane i ispuštajući vlastite plinovite nusprodukte. Međutim, ovo nije sve. Također možete kriviti bakterije za izazivanje onih neugodnih trenutaka kada sami ispuštate plinove.

Jedna velika obitelj

Bakterije rastu i formiraju kolonije kada im se za to pruži prilika. Ako su hrana i okolišni uvjeti povoljni, oni se razmnožavaju i stvaraju ljepljive nakupine koje se nazivaju biofilmovi kako bi preživjeli različite površine- od kamena do zuba vaših usta.

Biofilmovi imaju svoje prednosti i nedostatke. S jedne strane, oni su obostrano korisni prirodni objekti(mutualizam). S druge strane, mogu biti ozbiljna prijetnja. Na primjer, liječnici koji liječe pacijente s medicinskim implantatima i uređajima ozbiljno su zabrinuti zbog biofilmova jer pružaju nekretninu za bakterije. Jednom kolonizirani, biofilmovi mogu proizvesti nusproizvode koji su otrovni – a ponekad i smrtonosni – za ljude.

Poput ljudi u gradovima, stanice u biofilmu međusobno komuniciraju, razmjenjujući informacije o hrani i potencijalnim opasnostima. Ali umjesto da zovu susjede na telefon, bakterije šalju poruke pomoću kemikalija.

Također, bakterije se ne boje živjeti samostalno. Neke su vrste razvile zanimljive načine preživljavanja u teškim uvjetima. Kada više nema hrane i uvjeti postanu nepodnošljivi, bakterije se čuvaju stvaranjem tvrdog omotača, endospore, koja stanicu stavlja u stanje mirovanja i čuva genetski materijal bakterije.

U takvim vremenskim kapsulama znanstvenici nalaze bakterije koje su bile pohranjene 100 ili čak 250 milijuna godina. To sugerira da se bakterija može sama skladištiti dugo vremena.

Sada kada znamo koje mogućnosti kolonije pružaju bakterijama, shvatimo kako do toga dospiju - dijeljenjem i razmnožavanjem.

Razmnožavanje bakterija

Kako bakterije stvaraju kolonije? Kao i drugi oblici života na Zemlji, bakterije se moraju umnožavati kako bi preživjele. Drugi organizmi to čine putem spolnog razmnožavanja, ali ne bakterije. Ali prvo, raspravimo zašto je raznolikost dobra.

Život prolazi prirodnu selekciju, ili selektivne sile određenog okoliša dopuštaju jednoj vrsti da cvjeta i razmnožava se više od druge. Možda se sjećate da su geni mehanizam koji stanici daje upute što da radi i određuje koje će vam boje biti kosa i oči. Gene dobivate od roditelja. Spolno razmnožavanje rezultira mutacijama, odnosno nasumičnim promjenama u DNK, što stvara raznolikost. Što je veća genetska raznolikost, veća je šansa da će se organizam moći prilagoditi ograničenjima okoliša.

Za bakterije, reprodukcija ne ovisi o susretu s pravim mikrobom; jednostavno kopiraju vlastitu DNK i dijele se u dvije identične stanice. Ovaj proces, nazvan binarna fisija, događa se kada se jedna bakterija podijeli na dvije, kopira DNK i prosljeđuje je u oba dijela podijeljene stanice.

Budući da će rezultirajuća stanica u konačnici biti identična onoj iz koje je rođena, ova metoda razmnožavanja nije najbolja za stvaranje raznolikog genskog fonda. Kako bakterije dobivaju nove gene?

Ispostavilo se da se bakterije služe lukavim trikom: horizontalnim prijenosom gena, odnosno razmjenom genetskog materijala bez reprodukcije. Postoji nekoliko načina na koje bakterije to čine. Jedna metoda uključuje prikupljanje genetskog materijala iz okoline izvan stanice – od drugih mikroba i bakterija (putem molekula koje se nazivaju plazmidi). Drugi način su virusi, koji koriste bakterije kao dom. Kada virusi zaraze novu bakteriju, ostavljaju genetski materijal prethodne bakterije u novoj.

Razmjena genetskog materijala daje bakterijama fleksibilnost prilagodbe, a one se prilagođavaju ako osjete stresne promjene u okolišu, poput nestašice hrane ili kemijskih promjena.

Razumijevanje načina na koji se bakterije prilagođavaju iznimno je važno za borbu protiv njih i stvaranje antibiotika za lijekove. Bakterije mogu toliko često razmjenjivati ​​genetski materijal da ponekad tretmani koji su prije djelovali više ne djeluju.

Nema visokih planina, nema velikih dubina

Ako postavite pitanje "gdje su bakterije?", lakše je pitati "gdje nema bakterija?"

Bakterije se nalaze gotovo posvuda na Zemlji. Nemoguće je zamisliti broj bakterija na planetu u bilo kojem trenutku, ali neke procjene njihov broj (bakterija i arheja zajedno) iznosi 5 oktiliona - broj sa 27 nula.

Klasifikacija bakterijskih vrsta izuzetno je složena. iz očitih razloga. Danas postoji oko 30.000 službeno identificiranih vrsta, ali baza znanja stalno raste, a postoje mišljenja da smo mi samo vrh ledenog brijega svih vrsta bakterija.

Istina je da bakterije postoje već jako dugo. Proizveli su neke od najstarijih fosila, stare 3,5 milijarde godina. rezultate znanstveno istraživanje sugeriraju da su cijanobakterije počele stvarati kisik prije otprilike 2,3-2,5 milijardi godina u svjetskim oceanima, zasićujući Zemljinu atmosferu kisikom koji udišemo do danas.

Bakterije mogu preživjeti u zraku, vodi, tlu, ledu, toplini, na biljkama, u crijevima, na koži – posvuda.

Neke bakterije su ekstremofili, što znači da mogu izdržati ekstremne uvjete u kojima je ili jako vruće ili hladno, ili nema hranjivim tvarima i kemikalije koje obično povezujemo sa životom. Istraživači su takve bakterije pronašli u Marijanskoj brazdi, najdubljoj točki na Zemlji na dnu Tihog oceana, u blizini hidrotermalnih otvora u vodi i ledu. Postoje i bakterije koje vole visoke temperature, poput onih koje boje opalescentni bazen u Nacionalnom parku Yellowstone.

Loše (za nas)

Dok bakterije daju važan doprinos ljudskom i planetarnom zdravlju, one također imaju tamnu stranu. Neke bakterije mogu biti patogene, što znači da uzrokuju bolesti i bolesti.

Kroz ljudsku povijest, određene bakterije su (razumljivo) dobile lošu reputaciju, izazivajući paniku i histeriju. Uzmimo, na primjer, kugu. Bakterija koja uzrokuje kugu, Yersinia pestis, ne samo da je ubila više od 100 milijuna ljudi, već je možda pridonijela i raspadu Rimskog Carstva. Prije pojave antibiotika, lijekova koji pomažu u borbi protiv bakterijskih infekcija, bilo ih je vrlo teško zaustaviti.

I danas nas te patogene bakterije ozbiljno plaše. Zahvaljujući razvoju rezistencije na antibiotike, uvijek nam prijete bakterije uzročnici antraksa, upale pluća, meningitisa, kolere, salmoneloze, upale krajnika i drugih bolesti koje su nam još uvijek bliske.

To posebno vrijedi za Staphylococcus aureus, bakteriju odgovornu za infekcije stafilokokom. Ova “superbakterija” uzrokuje brojne probleme u klinikama, jer se pacijenti vrlo često zaraze ovom infekcijom prilikom ugradnje medicinskih implantata i katetera.

Već smo razgovarali o prirodni odabir te da neke bakterije proizvode različite gene koji im pomažu nositi se s uvjetima okoliša. Ako imate infekciju i neke se bakterije u vašem tijelu razlikuju od drugih, antibiotici mogu utjecati na većinu bakterijske populacije. Ali one bakterije koje prežive razvit će otpornost na lijek i ostati čekati sljedeću priliku. Stoga liječnici preporučuju dovršiti tijek antibiotika do kraja i općenito ih koristiti što je rjeđe moguće, samo kao posljednje sredstvo.

Biološko oružje još je jedan zastrašujući aspekt ovog razgovora. Bakterije se u nekim slučajevima mogu upotrijebiti kao oružje, a svojedobno je korišten antraks. Osim toga, ne samo ljudi pate od bakterija. Odvojen pogled- Halomonas titanicae - pokazao je apetit za potonulim prekooceanskim brodom Titanic, nagrizajući metal povijesnog broda.

Naravno, bakterije mogu uzrokovati više od puke štete.

Herojske bakterije

Istražimo dobre strane bakterija. Uostalom, ovi mikrobi su nam to dali ukusni proizvodi, poput sira, piva, kiselog tijesta i drugih fermentiranih elemenata. Također poboljšavaju ljudsko zdravlje i koriste se u medicini.

Pojedine bakterije mogu zahvaliti što su oblikovale ljudsku evoluciju. Znanost prikuplja sve više podataka o mikroflori - mikroorganizmima koji žive u našim tijelima, posebice u probavni sustav i crijeva. Istraživanja pokazuju da bakterije, novi genetski materijali i raznolikost koju donose našim tijelima omogućuju ljudima da se prilagode novim izvorima hrane koji prije nisu bili iskorištavani.

Pogledajmo to ovako: oblažući površinu želuca i crijeva, bakterije "rade" za vas. Kada jedete, bakterije i drugi mikrobi pomažu vam razgraditi i izvući hranjive tvari iz hrane, osobito ugljikohidrata. Što su bakterije koje konzumiramo raznolikije, naša tijela dobivaju veću raznolikost.

Iako je naše znanje o vlastitim mikrobima vrlo ograničeno, postoji razlog za vjerovanje da odsutnost određenih mikroba i bakterija u tijelu može biti povezana s ljudskim zdravljem, metabolizmom i osjetljivošću na alergene. Preliminarne studije na miševima pokazale su da su metaboličke bolesti poput pretilosti povezane s raznolikom i zdravom mikrobiotom, a ne s našim prevladavajućim mentalitetom "kalorije unutra, kalorije van".

Trenutno se aktivno istražuje mogućnost unošenja određenih mikroba i bakterija u ljudski organizam koji bi mogli pružiti određene dobrobiti, ali u vrijeme pisanja još nisu utvrđene opće preporuke za njihovu upotrebu.

Osim toga, bakterije su imale važnu ulogu u razvoju znanstvene misli i ljudske medicine. Bakterije su imale vodeću ulogu u razvoju Kochovih postulata iz 1884., koji su doveli do općeg shvaćanja da bolest uzrokuje određena vrsta mikroba.

Istraživači koji su proučavali bakterije slučajno su otkrili penicilin, antibiotik koji je spasio mnoge živote. Također, nedavno je, u vezi s tim, otvoren jednostavan način urediti genom organizama, što bi moglo revolucionirati medicinu.

Zapravo, tek počinjemo shvaćati kako izvući korist iz zajedničkog života s ovim malim prijateljima. Osim toga, nije jasno tko je pravi vlasnik Zemlje: ljudi ili mikrobi.

22. srpnja 2017 Genadij