Бактерии, краткое описание и роль в жизни планеты и человека

Бактерии это самый древний организм на земле, а также самый простой в своем строении. Он состоит всего из одной клетки, которую можно увидеть и изучить только под микроскопом. Характерным признаком бактерий является отсутствие ядра, вот почему бактерии относят к прокариотам.

Симбиотические отношения между микробами

Симбиоз является более редкой формой взаимоотношений в мире микробов, чем конкуренция. При наличии наибольшей степени связей формируется консорциум – структурированная симбиотическая ассоциация двух или более видов, предполагающая тесную интеграцию их метаболизма[2].

Основные признаки симбиоза между микробами

Границы между различными типами симбиозов микробов в природе часто трудно различимы. Различные формы симбиотических отношений могут переходить друг в друга[2].

Симбиозы классифицируют по нескольким признакам:

1. По обязательности симбиотической связи выделяют:

· факультативный симбиоз – каждый организм может существовать самостоятельно;

· облигатный симбиоз – один или оба симбионта сильно зависимы друг от друга, и развиваться раздельно не могут.

2. По расположению партнеров различаются:

· экзосимбиоты – микроорганизмы существуют раздельно друг от друга;

· эндосимбиоты – один из микробов развивается в клетке другого[2].

Типы симбиоза по характеру взаимоотношений между микробами

Характер образующихся между микроорганизмами взаимоотношений позволяет выделять несколько основных типов симбиозов:

  1. Собственно симбиоз – тип взаимоотношений между микробами, при котором два или более вида при совместном развитии создают друг для друга взаимовыгодные условия жизнедеятельности[2].
  2. Метабиоз – тип взаимоотношений, когда пользу извлекает только один партнер, не причиняя вреда другому. Чаще всего наблюдается развитие одного организма за счет продуктов метаболизма другого[2].
  3. Сателлитизм – разновидность метабиоза. В данном случае развитие одного микроба стимулируется другим в результате выделения фактора роста (витаминов, аминокислот, азотистых веществ)[2].
  4. Синергизм – тип взаимоотношений между членами ассоциации, при которых они стимулируют развитие друг друга за счет выделения продуктов жизнедеятельности[2].
Читайте также:  Но-Шпа: от чего помогает, состав, аналоги

Картирование кожи

До недавнего времени знания о кожной микрофлоре могли быть получены только в результате искусственного культивирования микроорганизмов, несмотря на то, что не более 1% таких бактерий вообще поддаются культивированию. Однако применение современных молекулярно-биологических методов существенно расширило возможности исследователей. Гены малой субъединицы рибосомы (16S рРНК) имеются у всех прокариотических клеток, и при этом содержат видоспецифичные вариабельные участки. Использовании техники ПЦР (полимеразой цепной реакции) позволяет амплифицировать такие гены в пробирке и получать информацию о видовом составе исследуемой микробной популяции. Подобная методика недавно позволила получить важную информацию о высокой гетерогенности микрофлоры, собранной из мазков в области запястья [5]. В данном исследовании также было показано, что видовой состав микрофлоры не является постоянным для каждого из волонтеров и может быстро изменяться в течение короткого промежутка времени. Однако используя только образцы с поверхности кожи, невозможно детально изучить распределение микроорганизмов в её более глубоких слоях. Поэтому необходимо применять дополнительные проникающие методики и анализировать соскрёбы и материалы инвазивной биопсии (рис. 1), которая, впрочем, имеет ограничения, поскольку такой метод может оставлять кожные дефекты, и поэтому применим только на малозаметных участках кожи испытуемых добровольцев. В целом, использование подобного комплексного подхода, сочетающего медицинские и молекулярно-биологические подходы, позволяет проводить картирование кожной микрофлоры не только на различных участках поверхности эпидермиса, но и в глубине нижележащих слоев.

Рисунок 1. Многообразие бактерий на разной глубине кожи. Слева: На срезе кожи показаны области, из которых получают образцы микрофлоры для генетического анализа: 1 — мазок с поверхности, 2 — соскрёб верхнего слоя эпидермиса, 3 — инвазивная биопсия. Справа: Диаграмма Венна, иллюстрирующая видовые перекрывания популяций бактерий, полученных из образцов разных типов. Видно, что из 113 видов, общими для всех областей являются 36. Это соответствует 97.2% от всей полученной бактериальной ДНК.

[4]

Биотипы бактерий

Тот факт, что патогенные бактерии постоянно борются с иммунной системой своего хозяина, может объяснять ошеломляющее количество различных штаммов или типов бактерий, принадлежащих к одному и тому же виду. Им присуща мутация.

Читайте также:  Как выглядит рожа на ноге, лечение воспаления

Для многих видов бактерий существуют тысячи различных штаммов, называемых сероварами, которые отличаются друг от друга главным образом антигенной идентичностью их липополисахаридов, жгутиков или капсул.

Различные серовары (например, штаммы кишечных бактерий, таких как кишечная палочка и сальмонелла кишечная) заселяясь в различных хозяев (животных или человека) вызывают различные заболевания. Образование этих многочисленных сероваров повышает способность бактерий эффективно реагировать на интенсивные защитные действия иммунной системы организмов.

Классификация

Классификация бактерий может быть основана на таких показателях, как:

  • Форма
  • способ передвижения;
  • способ получения энергии;
  • продукты жизнедеятельности;
  • степень опасности.

По способу питания бывают бактерии автотрофы или гетеротрофы. Автотрофные бактерии пребывают в основном в почве. Гетеротрофы различают такие, как: симбионты, паразиты и сапрофиты.

Бактерии симбионты живут в содружестве с иными организмами.

Бактерии паразиты ничего не производят, поэтому питаются тем, что произвел организм хозяина, либо питается тканями другого организма.

Бактерии сапрофиты проживают на уже отмерших организмах, продуктах и органических отходах. Они способствуют процессам гниения и брожения.

Классификация

Гниение очищает природу от трупов и других отходов органического происхождения. Без процесса гниения не было бы круговорота веществ в природе. Так в чем же состоит роль бактерий в круговороте веществ?

Бактерии гниения — это помощник в процессе расщепления белковых соединений, а также жиров и других соединений, содержащих в себе азот. Проведя сложную химическую реакцию, они разрывают связи между молекулами органических организмов и захватывают молекулы белка, аминокислот. Расщепляясь, молекулы высвобождают аммиак, сероводород и другие вредные вещества. Они ядовиты и могут вызывать отравление у людей и животных.

Читайте также:  Паротит у детей – симптомы и лечение, профилактика, фото

Бактерии гниения быстро размножаются в благоприятных для них условиях. Так как это не только полезные бактерии, но и вредные, то чтобы не допустить преждевременного гниения у продуктов, люди научились их обрабатывать: сушить, мариновать, солить, коптить. Все эти способы обработки убивают бактерии и не дают им размножаться.

Бактерии брожения при помощи ферментов способны расщеплять углеводы. Эту способность люди заметили еще в древние времена и используют такие бактерии для изготовления молочнокислых продуктов, уксусов, а также других продуктов питания до сих пор.

Кроме полезных, существуют также и патогенные бактерии. Их жизнедеятельность базируется на паразитизме в организме животных, растений и даже человека. Они вызывают серьезные инфекционные болезни, примером может служить туберкулез, сифилис, язву (сибирскую и язву желудка), дифтерию, чуму и многие другие не менее тяжелые заболевания.

Бактерии, трудясь в совокупности с другими организмами, делают очень важную химическую работу. Очень важно знать какие есть виды бактерий и какую пользу или вред приносят для природы.

Термиты и внутриклеточные симбионты

Сравнительно долгое время все ученые пребывали в недоумении, размышляя о процессах пищеварения термитов. Как этому биологическому виду удается процветать, питаясь одной только древесиной? Сравнительно недавно было все же выяснено, что за непосредственную переработку древесной целлюлозы отвечают мельчайшие симбионты-бактерии, являющиеся симбионтами простейших, которые обитают в кишечнике самих термитов. Такая вот сложная, но весьма действенная схема.

Вот только исследователи все равно не понимали, откуда насекомые берут достаточное количество энергии: как-никак, целлюлоза в любом случае не отличается особой питательностью. Кроме того, им требуется огромное количество азота. Такого объема в переваренной древесине деревьев нет просто по определению. Недавно ученые из Японии пришли к феноменальному результату, который ими был получен при тщательном изучении генома симбионтов жгутиконосцев, живущих в ЖКТ термитов.