Európu vyľakal veľmi malý tvor - patogénny kmeň Escherichia coli. Jeho dĺžka je iba 2 - 3 mikróny, ale je nebezpečná a svižná. Nedobrovoľne sa bude pýtať, kto je dominantným druhom našej planéty - človekom alebo takými malými?
Ak sa jedna z Escherichia coli, ktorá, ako viete, rozmnožuje jednoduchým binárnym štiepením, umiestni do ideálneho živného média a predpokladá sa, že ona a jej potomkovia budú mať dostatok potravy, potom môže toto dieťa vytvoriť kolóniu s hmotnosťou asi … 10 miliónov ton za deň! Šokujúca postava, však? Jednobunkové organizmy sú, ak nie najdôležitejšie, potom určite najdôležitejšie v pravom slova zmysle obyvatelia planéty. Celková biomasa všetkých mikroorganizmov vrátane mikroskopických húb a rias je 76 miliárd ton (v sušine okrem vody). Všetky mnohobunkové rastliny vážia 55 miliárd ton a hmotnosť zvierat vrátane ľudí predstavuje približne 500 miliónov ton.
A v každom zdravom ľudskom tele budú dva kilogramy baktérií, pretože človek je symbiotickým konglomerátom buniek vlastného tela a baktérií. Podľa mladej vedy o metabolomike sú ľudia superorganizmy, v ktorých sú priamo našimi príbuznými príbuzní iba 2 až 3 bilióny buniek. Ďalších sto biliónov sú mikroorganizmy - v ľudskom tele je
viac ako 500 druhov. V tomto superorganizme ľudská DNA vôbec neprevláda, hovorí zakladajúci otec metabolomikov, britský biochemik Jeremy Nicholson.
Každý z nás má jedinečný genóm, ktorý pozostáva z nášho vlastného genetického materiálu a DNA početných jednobunkových organizmov, ktoré nás obývajú.
Kto žije v osobe?
Vo väčšine prípadov sa deti narodia sterilné. Hneď v prvý deň svojho života sa však začína vytvárať mikrobiocenóza: človek je kolonizovaný mnohými mikroorganizmami. Spočiatku je to chaotický proces, počas ktorého baktérie tvrdo bojujú o „miesto na slnku“tak vnútri, ako aj vonku. Po 2 až 3 dňoch dostávajú rezistentné kolónie povolenie na celý život v rôznych častiach tela. Sú to tzv. Povinnosti - užitočné a užitočné. okrem toho potrebné mikróby. Môžeme povedať, že živé bytosti najbližšie k ľuďom na tomto svete.
Po celej ploche kože a v jej hornej vrstve sa pohodlne usadzujú propionibaktérie, difteroidy a korynebaktérie. Vedia, ako absorbovať patogénne baktérie prichádzajúce zvonka, držia prvú líniu obrany. Sliznica očí je obývaná stafylokokmi a mykoplazmami, ktoré nedovoľujú náhodným cudzincom získať oporu a začať sa rozmnožovať. všetky dobre tolerujú kyslé prostredie žalúdočnej šťavy a začínajú procesom trávenia. Viac ako 15 hlavných typov anaeróbnych baktérií a húb rodu Candida žije v črevách v stiesnených, ale neurazených. Medzi nimi je rovnaká E. coli E. coli, nepatogénne kmene, ktoré ľudia skutočne potrebujú. Je to ona, ktorá v našom tele produkuje vitamín K2, ktorý je zodpovedný za zrážanie krvi.
„Aj keď som už mal 50 rokov, moje zuby sú veľmi dobre zachované, pretože mám zvyk trvať ich každé ráno soľou a po vyčistení veľkých zubov husím perom ich dôkladne utrite vreckovkou“- tieto slová si môžete prečítať v liste strážnej komory súdu z holandského mesta Delft Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), ktorý poslal do Kráľovskej spoločnosti v Londýne. Nemôžete povedať nič, pôvodný spôsob dodržiavania ústnej hygieny, ale Levenguk sa stal slávnym, samozrejme, nie pre to - ale pre učenie ľudstva vidieť skryté stránky života prírody. Levenguk nemal „vedecké“vzdelanie, mal však skutočne ohnivú vášeň: lupy. Bol jedným z prvých, ktorý uhádol kombinovať niekoľko šošoviek do ďalekohľadu, aby neštudoval makro, ale mikrosvet. A tak dostal mikroskop.
Na svoj výskum si náhodne vybral materiály: korenie, korenie, vlákna z chrenu, kožné vločky, muchy, mušle ulovené v kanáloch Delft. Zriedil zoškrabanie zubov vodou a pozoroval v magických pohári „neuveriteľný počet malých zvierat, a navyše v takom malom kúsku vyššie uvedenej látky, že bolo takmer nemožné tomu uveriť, a ak nie presvedčený svojimi vlastnými očami.
Samouk Levenguk na 50 rokov pozorovania načrtol viac ako 200 druhov „malých zvierat“, keď nazýval svojich nových známych. Vedecká revolúcia sa však nestala - sto rokov po Levengukovi zostal mikrokozmos pre vedecký svet akýmsi „stanom v mikroskopu“.
PRIATELIA A Nepriatelia
Možno, že takmer všetky najznámejšie potravinové výrobky pre nás - chlieb, syr, jogurt, pivo, víno, čokoláda a oveľa viac - nie sú nič viac ako fermentačné produkty. Celú hlavnú prácu na ich príprave vykonávajú anaeróbne baktérie a kvasinky. Človek môže opatrne uchovávať, vyberať a kultivovať štartovacie kultúry - bakteriálne kolónie. A robí to už tisícročia. Dokonca päť tisíc rokov pred narodením Krista v starom Babylone vedeli, ako kvasiť nápoje, a pred tromi a pol tisíc rokmi Egypťania vymysleli kvasnicový chlieb. Takže človek už dávno skrotil svojich mikro-priateľov.
Profesionálni „školitelia“, vedci-biotechnológovia, vyzbrojení výsledkami molekulárnej biológie a genetického inžinierstva, naučili mikróby robiť pre človeka veľa užitočných vecí. V súčasnosti sa bakteriálne hnojivá aplikujú na pôdu na poliach a nebezpečné poľnohospodárske chemikálie nahradili mikrobiálne insekticídy a biologicky rozložiteľné pesticídy. Thionické baktérie (oxidujúce síru) vylúhujú cenné kovy z koncentrátov rúd a zlepšujú kvalitu uhlia obsahujúceho síru. Moderné liečivá sú nemysliteľné bez „pracovných koní“- baktérií, jednobunkových húb a rias, ktoré produkujú všetky typy antibiotík, protirakovinové lieky, vitamíny a aminokyseliny.
Tím vedcov vedený profesorom Josephom Chappellom z Americkej univerzity v Kentucky zistil, že všetky zásoby ropy a uhlia na našej planéte sú výsledkom života jedinej mikroalga Botryococcus braunii. Keby to tak nebolo, neboli by sme vidieť tepelnú energiu ani autá.
Okrem toho sú niektoré mikroorganizmy tiež najnáročnejším a najpresnejším čistiacim prostriedkom na svete. Vypočítava sa, že keby to nebolo pre hnijúce baktérie, ktoré rozkladajú organickú hmotu, kosti zvierat, ktoré žili na Zemi od začiatku doby ľadovej, by dnes pokryli celú zem vrstvou a pol metrom.
Vzájomne prospešná existencia ľudí a mikroorganizmov je pokazená iba jednou okolnosťou: existuje veľké množstvo prvokov, ktoré nie sú averzné k urýchleniu procesu premeny života na mŕtve a jeho zníženie na pár dní.
Od Hippokratov až do polovice 19. storočia sa verilo, že choroby, ktoré dnes nazývame infekčné, sú spôsobené zlým vzduchom a škodlivými výparmi - „miasmami“. Spomedzi teoretikov patogenézy bol Copernicusov spolužiak Girolamo Fracastoro najbližšie k pravde. ktorí žili viac ako sto rokov pred Levengukom. Napísal o malých „semenách“, ktoré sa prenášajú z človeka na človeka, usadia sa vo vnútri a spôsobujú choroby. Fracastoro si však nedokázal ani predstaviť, že tieto „semená“sú živé.
Ľudské straty spôsobené epidemickými infekčnými chorobami výrazne prevyšujú počet obetí vojenských konfliktov. Stovky tisícov ľudí zomreli na bojiskách storočnej vojny (1337 - 1453). A epidémia démonického moru, ku ktorej došlo počas vojny a ktorá trvala iba päť rokov, si vyžiadala životy 34 miliónov Európanov. Celkovo za celú existenciu našej civilizácie zomrelo asi 1 a pol miliardy ľudí ako obete jednobunkových patogénov.
Celé 19. storočie vo vedeckom svete nepodľahlo diskusii o tom, či za to, že ochorieme a zomrieme, môžu zodpovedať mikroorganizmy. Na jednej strane vedci neustále našli patogénne látky v tkanivách tých, ktorí zomreli na choleru, tuberkulózu, záškrt; ich čisté kultúry boli identifikované prvými mikrobiológmi, všetci ako jeden - nositelia Nobelovej ceny za medicínu: Emil Bering, Paul Ehrlich, Ilja Mechnikov a objaviteľ pôvodcov antraxu, tuberkulózy a cholery Robert Koch. Na druhej strane však prívrženci hygienickej teórie nikdy nebavili opakovať, že všetky choroby pochádzajú z nečistôt. Na čele hygienistov bol Max von Pettenkofer, prezident Bavorskej akadémie vied. Profesor sa preslávil skutočnosťou, že v 73 rokoch pri prítomnosti svedkov prehltol čistú kultúru Vibrio cholera, aby preukázal svoje vedecké teórie. Cholera Pettenkofer neochorel,všetko sa ukázalo ako mierne trávenie. Pojem „špecifická imunita“v tom čase ešte neexistoval a profesor bol rovnako zdravý ako býk. Pravdepodobne tiež fungovala sila vnútorného presvedčenia vlastnej spravodlivosti.
Pettenkofer si tak veľmi vážil svoje zdravie a nechcel sa mu zle, keď sa cítil ako zdevastovaný starý muž vo veku 82 rokov, radšej sa sám zastrelil.
Dnes vieme s istotou: choroby ako mor, záškrt, cholera, tuberkulóza a mnoho ďalších sú určite spôsobené baktériami, ktoré uvoľňujú toxíny v priebehu svojho života. Kiahne, osýpky, hepatitída, detská obrna nie sú vyvolané baktériami, ale vírusmi. Vírusy sú omnoho menšie ako baktérie (priemer 20 - 500 nanometrov) a stále nie je celkom jasné, či sú živé alebo nie. Samotný vírus sa nemôže množiť - produkuje potomstvo pomocou DNA bunky, do ktorej je zavedený.
NIE JE ŽIADNA KATALÓG NIE SÚ KRÁSY
Na rozdiel od vírusov sú baktérie pri rozmnožovaní nezávislé. Vysoká miera reprodukcie im umožňuje prežitie druhov a relatívne krátka DNA im umožňuje rýchlo mutovať, čo ľudstvo núti vymýšľať stále viac antibiotík. Trik mikroorganizmov sa neobmedzuje iba na mutáciu - existujú prípady, keď baktérie manipulujú so svojimi nosičmi. Takúto úžasnú schopnosť demonštruje napríklad jednobunková toxoplazma parazita.
Hlavnými hostiteľmi parazita sú zástupcovia mačacej rodiny. Toxoplazma sa v ich organizmoch znásobuje. Nosičmi môžu byť myši, potkany, ošípané, vtáky a ľudia. Až donedávna sa parazitológovia domnievali, že toxoplazma predstavuje nebezpečenstvo iba pre deti v lone: s vrodenou toxoplazmózou je poškodený centrálny nervový systém a oči a často dieťa zomrie úplne. Niektorí vedci sa však domnievajú, že toxoplazma môže ovplyvniť aj správanie dospelých.
V roku 2007 vedci zo Stanfordskej univerzity dokázali, že títo paraziti kontrolujú inštinkt samokonzervácie myší. Zdravé myši sú od prírody naprogramované tak, aby sa vyhli mačkám, ale ak Toxoplasma vstúpi do tela hlodavcov, potom mačacích známok začne priťahovať. V tomto prípade nie sú ostatné reflexy rušené. Toxoplazma teda riadi svoj vlastný životný cyklus a riadi vektor: je prospešné, že myš zomrie po konzumácii mačkou.
Parazit je tiež schopný transplantácie na človeka. Samozrejme, nenúti nás jesť mačky, ale vyskytujú sa určité zmeny vo vedomí. Môžete si napríklad spomenúť na všetkých známych babičiek, ktoré sú pripravené na ubytovanie vo svojich apartmánoch s kŕdlom.
Vedci však stále musia zistiť skutočnú úlohu toxoplazmy. Doteraz možno povedať iba jednu vec - nikdy nebola „iná osoba“. Na rozdiel od nášho symbiontu - E. coli. Ako sa stal nenahraditeľný asistent vrahom? Táto detektívna intrika stále čaká na vyriešenie.
Kým vedci hľadali vinníka, triedili všetkých možných podozrivých, počnúc španielskou uhorkou a končiac pískavice z Egypta, samotná epidémia zmizla. Teraz už nie je možné určiť ani „scénu zločinu“, ani žiaden z miliónov iných typov baktérií nepreniesol časť ich genómu na „dobrú * E. coli, po ktorej získala nepríjemnú vlastnosť produkovať toxíny, ktoré sú fatálne pre obličky a ničiť červené krvinky. Okrem toho nový kmeň označený ako O104: H4 získal úžasnú odolnosť voči antibiotikám od niektorých iných mikroorganizmov.
Dá sa teda povedať aj prvok. Zdá sa, že všetko je jednoduché: jednobunkové organizmy sa rozmnožujú delením alebo pučaním, čo znamená, že celý genóm by sa mal preniesť z „matky“na „dcéru *“neporušenú. Existuje však aj tzv. Horizontálny prenos génov - proces, ktorý sa nejasne podobá páreniu. K fyzickému kontaktu dochádza, keď si baktérie vymieňajú genetické informácie. Okrem toho môžu jednotlivci úplne iného druhu kontaktovať - a úspešne. V dôsledku toho sa objavia nové poddruhy - kmene, ktoré sa stávajú spojivom v nepredvídateľnom vývoji baktérií, vývoj oveľa rýchlejší ako vývoj mnohobunkových organizmov. Táto rýchlosť poskytuje ich neuveriteľnú rozmanitosť druhov.
V roku 2009 izraelskí mikrobiológovia študovali bacil Paunibacillus dentintiformis a rozhodli sa uskutočniť experiment: čo sa stane, ak ich začnete hladovať? Predpokladalo sa, že za podmienok nedostatku výživy sa bunky začnú aktívne množiť, aby sa zachoval druh. Všetko však prebehlo úplne inak: baktérie sa nielen prestali množiť, ale aj začali zabíjať príbuzných a zbavovať sa „ďalších úst“. Keď sa veľkosť kolónie začala zhodovať s množstvom živín, situácia sa stabilizovala.
Vedci zatiaľ netvrdia, že mikróby majú spoločnú myseľ, ale existencia primitívnych sociálnych mechanizmov v nich sa považuje za dokázanú.
„Baktérie majú primitívnu formu sociálneho vedomia. - je presvedčený, že vedúci štúdie, profesor Eshel Ben-Jakob. „Vedia, ako zbierať informácie z prostredia a odovzdávať ich navzájom. Môžu distribuovať úlohy a ukladať „zdieľanú pamäť“. Chemický jazyk, ktorý používajú na komunikáciu, premieňa kolónie mikróbov na veľký mozog. ““
Chcel by som sa naučiť porozumieť tomuto „veľkému mozgu“a ešte lepšie - byť s ním priateľmi. Mikrokozmos však žije podľa svojich vlastných zákonov a naše vedomosti o ňom sú stále príliš malé na to, aby bolo možné uzavrieť dlhodobú dohodu o urovnaní.
Časopis Discovery November 2011
Propagačné video: