Эволюция внутри: как вирусы и бактерии меняются внутри кишечника. Полезные микробы внутри нас Бактерии и человек

Каждое животное, будь то человек, кальмар или оса, служит домом для миллионов бактерий и других микробов. Научный журналист Эд Йонг, автор книги «Как микробы управляют нами», побуждает нас посмотреть на себя и наших внутренних спутников в новом свете - не как на индивидуумов, а как на большой взаимосвязанный и взаимозависимый мир. Книга в русском переводе подготовлена в издательстве «АСТ». О том, почему её стоит прочесть, рассказывает научный редактор издания Виктор Ковылин , выпускник кафедры антропологии биологического факультета МГУ, главный редактор научно-популярного проекта The Batrachospermum Magazine . Беседу ведёт Анна Тимофеева .

- Виктор Андреевич, как вы думаете, почему сейчас так часто говорят о мире внутри нас? Связано ли это с развитием науки или, скорее, имеет общественные корни?

Я думаю, это связано с тем, что микробиология как таковая долгое время оставалась предметом узких научных интересов, в общественном же сознании укоренилось негативное восприятие микробов как инфекционных агентов, которые приходят извне и от которых нужно избавляться. Даже в XX веке микробы в основном изучались в рамках такой парадигмы, и только во второй его половине внимание переключилось на позитивные аспекты мира микробов, в том числе живущих внутри нас. До общественного сознания, разумеется, всё это доходит с задержкой, и я полагаю, что понимать всю важность нашего внутреннего микробного мира, мириться с его существованием и принимать как часть себя обычные люди стали совсем недавно. Это достаточно новая концепция, она во многом непонятна, поэтому пугает: уж слишком силён старый стереотип восприятия микробов как исключительно патогенов.

Кроме того, сам бум исследований микробиома человека происходит буквально прямо сейчас, благо в арсенале учёных появились усовершенствованные методы и технологии для его изучения. Наш «внутренний мир» только начал открываться по-настоящему. И у общества, как мне кажется, в последнее время повысился интерес к научным открытиям, так что оно готово впитывать эти новые знания и обсуждать их.

- Название у книги в оригинале звучит несколько иначе: «I Contain Multitudes: The Microbes Within Us and a Grander View of Life» («Я вмещаю множества: микробы внутри нас и грандиозный взгляд на жизнь»). С чем связано решение изменить его?

Думаю, издательство решило изменить название, чтобы сделать его более понятным и интригующим для обывателя. Я предпочёл бы сохранить оригинальное название и активно за это выступал. Оно, как мне кажется, адекватнее содержанию книги, которая призвана познакомить читателей с микробным миром внутри и вокруг нас, его многоликостью, грандиозностью и неоднозначностью. А управление - лишь один из аспектов этого мира, причём недостаточно ещё изученный, чтобы категорично утверждать, кто кем управляет. Мы тоже можем микробами управлять и использовать их, можем влиять на наш микробиом, так что тут взаимный процесс, и об этом следует помнить, читая книгу, чтобы не складывалось ложных представлений исходя из одного лишь названия. Книга вмещает намного больше, чем отражено в её названии. Другой вопрос, что большинству людей, признаемся честно, мало интересен микробный мир как таковой и его взаимодействие с миром животных. Интереснее, насколько безопасно жить с микробами и что они делают непосредственно с нами, людьми.

- Слово «микробы» действительно обладает негативным оттенком: мы чаще всего видим за ним некие вредные микроскопические организмы, которые угрожают нашему здоровью. Вот и в названии есть этот посыл: нами управляет кто-то нехороший! Слово «микроб» очень часто используется как простой синоним слова «бактерия», в том числе и в этой книге, не так ли? Как вы относитесь к проблеме «злых» микробов?

Ну разве не интригует, когда узнаёшь, что нами управляет некая тёмная сущность! Это же входит в противоречие с нашими стремлениями к добру и вообще меняет наш взгляд на самих себя. Возможно, на это и расчёт у нового названия. И если оно привлечёт широкую публику и просветит её хоть немного на тему микробов вообще - и плохих и хороших, - будет не так уж и плохо, не правда ли?

Микробы - это не только бактерии. В книге рассказывается и о других микробах, например об археях, но о них мы пока знаем недостаточно много, их открыли только в конце 1970-х. В основном в книге речь действительно о бактериях - и о том, как они сожительствуют и взаимодействуют с животными, включая людей. И да, вы правы - слово «микробы» часто употребляется для замены слова «бактерии», но это не синонимы, микробы - более широкое понятие.

«Злые» микробы - это, как я уже сказал, стереотип и пережиток научных представлений первой половины XX века. На самом деле внутри нас обитает менее сотни видов бактерий, которые вредят нам или могут стать опасными при определённых условиях. Но нейтральных, мирных и полезных микробов, помогающих нам выживать, - тысячи видов! И они в том числе помогают нашему организму бороться с вредными микробами. Врага, безусловно, надо знать в лицо, но огульно переносить негативное отношение на тех, кто просто выглядит похоже, неправильно. И книга должна помочь изменить это отношение.

- В ней больше про «злых» микробов или про обыкновенных и скромных?

У микробов нет морали, их нельзя разделить на хороших и плохих. Они, как и все живые организмы, пытаются выживать и в первую очередь думают о себе. Приносят микробы кому-то пользу или причиняют вред - не сильно их волнует. Это мы можем оценивать их - по отношению к нам. С нашей точки зрения, есть злодеи, с которыми ни при каких условиях лучше не встречаться, кроме как в костюме биологической защиты: например, чумная палочка или бацилла сибирской язвы. Но с такими, как правило, и не встречаешься. А вот другие могут жить внутри нас и творить нам и добро и зло одновременно. Например, знаменитая Helicobacter pylori , которую связывают с язвой и раком желудка, вроде как препятствует раку пищевода. Всё относительно. Если организм держит ту или иную бактерию в узде, она ведёт себя смирно, а если иммунитет вдруг ослабнет - может этим воспользоваться. Бактерия будет мирно жить в кишечнике, а случайно попав в кровь, спровоцирует жёсткую иммунную реакцию с тяжёлыми последствиями. Кишечная палочка полезна в кишечнике, но в других органах вызовет неприятности. Изгнать бактерий из себя, чтобы не давать им повода нас предать, тоже нельзя: они ведь помогают нам в пищеварении, регуляции иммунной системы и так далее. Нужно и привечать такие бактерии, и учиться их контролировать.

- Человеческий организм - многоквартирный дом, блок коммуналок или, скорее, офисное здание?

Это город, в разных районах которого живут разные слои населения. Какие-то микробы просто живут, пользуясь подходящей инфраструктурой, другие ещё и работают на организм, дающий им дом, ну и правонарушители тоже попадаются - если микроб сунется туда, куда не следует, полицейские клетки иммунной системы сразу возьмут его в оборот.

- Что такое по сути союз человека и бактерий? Насколько он равноправный - и кто извлекает из него большую выгоду?

В силу разных размеров наши представления о выгоде попросту несопоставимы! Если же рассматривать микробиом в целом (мы с ним примерно равны в клеточном отношении, хотя клеток микробов в нашем теле на треть больше, чем наших собственных), то тут можно сказать, что человеку туго придётся без него. А вот микробы, пожалуй, найдут себе других хозяев. Микробы жили на Земле до человека и после гибели человечества тоже не пропадут. Нам союз с ними однозначно выгоден, и мы учимся извлекать из него всё больше и больше выгоды, использовать микробов для улучшения нашего существования, даже тех из них, которые не связаны союзом конкретно с людьми: в пищевой промышленности, например.

- Какие дела, творимые бактериями внутри нас, вызывают наибольшее удивление?

Особенно много полезной для нас работы микробы проводят на ранних этапах жизни. Они, например, помогают формировать ворсинки кишечника, обновлять слои его стенок. Помогают созревать иммунной системе, стимулируют развитие разных групп иммунных клеток, тренируют их и вместе с ними обеспечивают иммунитет, настраивая его против других бактерий, но не против себя. Появляются научные работы, где говорится о влиянии бактерий на развитие нервных клеток, на мозг, на поведение.

Одним из самых больших откровений для меня стало то, как определённые бактерии формируют здоровую экосистему младенца при содействии материнского молока. Оно, оказывается, необходимо не для самого младенца, а для бактерий внутри него, чтобы они выполнили свою работу. И там всё связано: молоко, бактерии, здоровый кишечник, иммунная система, а возможно, и развитие мозга. Это поразительно. И сложно.

- Как вы считаете, для кого написана эта книга? Кому она будет полезна?

Она будет интересна и полезна тем, кто увлекается биологией, а также интересуется проблемами здоровья. Это, конечно же, не только биологи и врачи, но и многие любознательные люди, которые хотят разобраться в устройстве природы и человека как её части. Тех, кто не имеет специального образования, книга не должна отпугнуть кажущейся узкой тематикой, она написана достаточно живо, я бы даже сказал местами игриво и не особенно сложным языком. Хотя тут у меня может быть когнитивное искажение из-за биологического образования. Но всё же она во многих местах потребует вдумчивого чтения, это не текст для «чайников», написанный детским языком, это научно-популярный текст, где оба компонента - «популярно» и «научно» - одинаково значимы. Скажу про себя: я ведь далеко не микробиолог, и микробы со всеми их секретами и суперспособностями меня обычно мало интересовали. Но теперь смотрю на окружающий мир по-новому - пришло осознание, что привычные, видимые глазом объекты и существа находятся в постоянном взаимодействии с миром микробов. Как Йонг написал в конце первой главы, «хоть невооружённым глазом его не разглядеть, я его наконец-то вижу».

- Какова, на ваш взгляд, разница между российскими читателями этой книги и её изначальной англоговорящей аудиторией? Возникнет ли разница в восприятии? А сама книга - сильно ли она изменилась, получив русское лицо?

Аудитория, потребляющая научно-популярную литературу, на Западе огромна, и научпоп там «лезет» изо всех щелей, включая обычные общественно-политические издания. Сейчас в России наметился явный рост аудитории, интересующейся наукой, но всё равно, как мне кажется, в этом плане мы отстаём от США и Великобритании. Например, в англоязычных СМИ и блогосфере микробиология весьма популярна, по крайней мере если судить по доступной на сайтах статистике просмотров. У нас эта тема не вызывает столь массового интереса. Если речь идёт о микробах как о возможной угрозе или полезной в хозяйстве субстанции, то ухо читателя более или менее навостряется, а вот микробы как часть природы уже мало кого трогают. Не сформировалось понимание того, что жизнь микробов и наука о них могут быть увлекательными. Поэтому если говорить о массовом читателе, то тут разница в восприятии может быть в силу разной изначальной подготовленности к этому самому восприятию.

Что же касается каких-то культурных моментов и контекстов, понятных жителям США и Великобритании, но непонятных нам, то в книге их мало, и там, где возникала необходимость пояснений, они даны. В целом мы стремились сделать перевод, максимально близкий по смыслу к оригиналу. Перевод сверялся с оригиналом построчно. Старались адаптировать даже авторскую игру, аллюзии. Даже каламбуры умудрились перевести, и, как мне кажется, удачно. Русскоязычный читатель останется доволен. Ну и поскольку я биолог, то взял на себя смелость заняться научной редактурой: смотрел, чтобы термины употреблялись правильно, добавлял примечания с некоторыми разъяснениями. Кроме того, поскольку за год с момента выпуска книги за рубежом по затронутым в ней темам вышли новые научные статьи, то я по мере возможности добавил эти крупицы новых знаний в сносках, обновил список литературы.

- Что вы думаете о современном состоянии популяризации науки в нашей стране? Каких научно-популярных книг должно быть больше на полках книжных магазинов?

Сейчас с популяризацией науки в России всё очень хорошо по сравнению с тем, что было десять лет назад. Много мероприятий, фестивалей, лекций с участием видных и известных фигур. Регулярно появляются новые талантливые активисты, которым удаётся влиться в популяризаторские ряды. Меня скорее напрягает, что многие люди, заметив тренд, пытаются участвовать в нём ради популяризации не столько науки, сколько самих себя, ещё и чтобы заработать на этом. Зачастую такая «популяризация» бесталанна, неоригинальна, я бы даже сказал, пошла. Это неприятное явление. Качественная популяризация не может быть ширпотребом по определению. Но качественной популяризации очень мало на телевидении. В этом я вижу проблему. И во многом это происходит из нежелания популяризаторов участвовать в том «цирке», который транслируется по ТВ. Что бы там ни говорили о смерти телевидения, это по-прежнему очень эффективный канал донесения информации. Пока популяризаторы не желают ходить на рейтинговые обсуждения актуальных проблем, так или иначе апеллирующих к науке, из боязни быть заплёванными, туда ходят всякие клоуны и мракобесы. Коих и в интернете тоже полно и с огромными аудиториями. Только в интернете пространства больше, из него мракобесов не выдавишь, а на ТВ всё «канализировано» - так нужно этими каналами пользоваться, засылать туда «наукоботов» массово. Но это тема для отдельного большого обсуждения.

Что же о том, каких книг должно быть больше, - ну так это не решается «по заказу». Хорошая научно-популярная книга рождается, если автор действительно увлечён конкретной темой и её популяризацией. Такая книга не останется без внимания. Лично мне не нравится, когда текст написан по потребностям толпы: это попытки донести до неё науку житейским, порой даже откровенно идиотским, зато «модным» языком. Я люблю книги, которые удерживают баланс научного и популярного, и тут уже не так важно, о каких науках эта книга, - она получается достойной и найдёт своего читателя, пусть даже не столь массового.

- Вы ведёте научно-популярный проект «Батрахоспермум». Откуда такое название?

От научного имени одной водоросли. Мы назвали так стенгазету на биофаке в 2000 году, будучи смешливыми первокурсниками, просто потому что звучит дерзко и смешно, ну и материалы наши были такими же. Сейчас это онлайн-журнал о науке, всё по-серьёзному, но местами провокативно и весело - в традициях бренда.

В моменты, когда вдруг появляется чувство собственной беззащитности и уязвимости, полезно вспомнить о том, что даже если мы окажемся на Северном полюсе в полном одиночестве, внутри нашего одинокого организма всегда есть дружная команда, которая всеми силами старается защитить нас и поддержать. Одно из открытий в микробиологии – это наличие жизни внутри нас в виде гигантского числа бактерий.

Для того чтобы понять важность ситуации, достаточно представить себе, что на каждую клетку тела человека приходится 10 клеток бактерий, на 1 ген человека – 100 бактериальных генов. Кишечник – основное место их дислокации, кроме него бактерии проживают на коже, в рту, в мочеполовой системе, в дыхательных путях. Гигантское количество невероятно крошечных бактерий: их вес в кишечнике составляет от 2 до 3 кг. Хотя это тоже удивительно: 2-3 кг живых существ внутри нас!

То, что делают бактерии в организме, просто невероятно.

Бактерии и пищеварение

Та еда, которая не до конца переварилась, подхватывается бактериями. Они ее расщепляют, позволяя максимально усвоиться и не превратиться в токсины. В процессе усвоения еды – в пищеварении – обязательно участвуют ферменты. Бактерии производят большинство ферментов. Но, оказывается, ферменты не только «участники» завтраков и ланчей. Все важные процессы жизнедеятельности – дыхание, обмен веществ, детоксикация – для этих процессов также нужны ферменты. Почувствуем важность работы бактерий!

Бактерии и иммунитет

Бактерии являются частью иммунной системы. Около 80% иммунных клеток находится в кишечнике, и полезные бактерии стимулируют их работу. Поэтому дисбаланс в кишечнике ведет к снижению общего иммунитета и болезням.

Бактерии и эмоции

Бактерии вырабатывают аминокислоты, которые направляются дальше в головной мозг, а там трансформируются в гормоны – серотонин и дофамин, гормоны счастья и удовольствия. За выработку примерно 80% серотонина отвечают кишечные бактерии. Мы это интуитивно понимаем, когда выбираем послеобеденное время, чтобы получить максимум благожелательности, например, в переговорах.

Бактерии и витамины

Из того, что изучено сейчас, бактерии производят витамин К и В. Витамин К отвечает за здоровую циркуляцию крови, витамины группы В являются источники энергии и хорошего настроения.

Бактерии и вес

Установлено, что у людей с избыточным весом и людей худых состав бактерий очень отличается. У тучных людей микрофлора очень бедная. Обогащение микрофлоры, возможно, ведет к уменьшению веса. Пока исследования проводились на мышах, но уже есть данные, что введение худым мышам бактерий от «коллег» с лишним весом приводило к набору веса у первых и, наоборот, тучные мышки худели в присутствии бактерий от их худых собратьев.

Бактерии полезные, вредные и промежуточные

Мы знаем о полезных и вредных бактериях. Но оказывается, кроме них есть еще и промежуточные, серая масса, которая в итоге и «делает погоду». Это электорат, который на выборах поддерживает большинство. Больше вредных бактерий – промежуточные встанут на их сторону. Больше полезных – голоса нейтральных будут за них.

И опять питание

Когда мы кормим ребенка и говорим ему «за маму», «за папу», честно будет добавить еще и «за полезные бактерии». Мы кормим не только себя, мы кормим ту команду, которая живет внутри нас. Поэтому так важно давать пищу, ведущую к росту полезной микрофлоры внутри.

Пробиотики и пребиотики

Первые – это непосредственно сами живые полезные бактерии, вторые – еда для них. Важны и те, и другие: пробиотики – наши ценные соседи, пребиотики их кормят и, таким образом, увеличивают полезную жизнь внутри нас.

Пробиотики : вся ферментированная еда, квашенная капуста, соленья, соевый соус и мисо, кисломолочные продукты.

Пребиотики : клетчатка, бананы, корень цикория, лук, лук-порей, фрукты, бобовые, авокадо, батат, зерновые, чеснок, зеленый чай.
Наши бактерии всячески нас поддерживают и помогают при условии, что и мы о них позаботимся. Мы же «голосуем едой» за здоровые изменения внутри себя.

Материал подготовлен по информации из книг: Хироми Шинья «Омоложение на клеточном уровне », Джулия Эндерс «Очаровательный кишечник ».

Нравятся наши тексты? Присоединяйтесь к нам в соцсетях, чтобы быть в курсе всего самого свежего и интересного!

Какие бывают бактерии: виды бактерий, их классификация

Бактерии — это крошечные микроорганизмы, которые появились много тысячелетий назад. Увидеть микробы невооруженным глазом невозможно, но не следует забывать об их существовании. Существует огромное количество бацилл. Их классификацией, изучением, разновидностями, особенностями строения и физиологии занимается наука микробиология.

Микроорганизмы по-разному называются, в зависимости от своего рода действий и функций. Под микроскопом можно наблюдать, как эти маленькие существа взаимодействуют друг с другом. Первые микроорганизмы были довольно примитивными по форме, но и их значение ни в коем случае нельзя преуменьшать. С самого начала бациллы развивались, создавали колонии, пытались выжить в изменчивых климатических условиях. Разные вибрионы способны обмениваться аминокислотами, чтобы в результате нормально расти, развиваться.

Сегодня трудно сказать, сколько на земле есть видов этих микроорганизмов (это число превышает миллион), но самые известные и их названия знакомы практически каждому человеку. Неважно, какие бывают и как называются микробы, все они имеют одно преимущество — они живут колониями, так им намного легче адаптироваться и выживать.

Для начала давайте разберемся, какие существуют микроорганизмы. Самая простая классификация — это хорошие и плохие. Другими словами те, которые несут вред человеческому организму, становятся причиной многих болезней и те, которые приносят пользу. Далее мы поговорим детально, какие есть основные полезные бактериии дадим их описание.

Можно также классифицировать микроорганизмы соответственно их форме, характеристике. Наверное, многие помнят, что в школьных учебниках была специальная таблица с изображением разных микроорганизмов, а рядышком было значение и их роль в природе. Есть несколько типов бактерий:

• кокки — небольшие шарики, которые напоминают цепочку, так как располагаются друг за дружкой;
• палочковидные;
• спириллы, спирохеты (имеют извитую форму);
• вибрионы.

Бактерии разных форм

Мы уже упоминали, что одна из классификаций делит микробы на виды в зависимости от их форм.

Бактерии палочки тоже имеют некоторые особенности. Например, есть виды палочковидных с заостренными полюсами, с утолщенными, с закругленными или же с прямыми концами. Как правило, палочковидные микробы очень разные и всегда находятся в хаосе, они не выстраиваются цепочкой (за исключением стрептобацилл), не крепятся друг к дружке (кроме диплобацилл).

К микроорганизмам шаровидных форм микробиологи относят стрептококки, стафилококки, диплококки, гонококки. Это могут быть пары или же длинные цепочки из шариков.

Изогнутые бациллы — это спириллы, спирохеты. Они всегда активны, но не производят спор. Спириллы безопасны для людей, для животных. Отличить спириллы от спирохет можно, если обратить внимание на количество завитков, они менее извиты, имеют специальные жгутики на конечностях.

Виды болезнетворных бактерий

Например, группа микроорганизмов под названием кокки, а более детально стрептококки и стафилококки становятся причиной настоящих гнойных заболеваний (фурункулез, стрептококковая ангина).

Анаэробы прекрасно живут и развиваются без кислорода, для некоторых типов этих микроорганизмов кислород вообще становится смертельным. Аэробные микробы нуждаются в кислороде для полноценного существования.

Археи— это практически бесцветные одноклеточные организмы.

Патогенных бактерий нужно остерегаться, ведь они вызывают инфекции, грамотрицательные микроорганизмы считаются устойчивыми к антителам. Много информации есть о почвенных, гнилостных микроорганизмах, которые бывают вредными, полезными.

В общей сложности спириллы не представляют собой опасности, но некоторые виды могут вызывать содоку.

Разновидности полезных бактерий

О том, что бациллы бывают полезные и вредные, знают даже школьники. Некоторые названия люди знают на слух (стафилококк, стрептококк, чумная палочка). Это вредные существа, которые мешают не только внешней среде, но и человеку. Есть микроскопические бациллы, которые вызывают пищевые отравления.

Обязательно нужно знать полезную информацию о молочнокислых, пищевых, пробиотических микроорганизмах. Например, пробиотики, иными словами хорошие организмы, часто применяют в медицинских целях. Вы спросите: для чего? Они не позволяют вредным бактериям размножаться внутри человека, укрепляют защитные функции кишечника, хорошо влияют на иммунную систему человека.

Бифидобактерии также очень полезны для кишечника. Молочнокислые вибрионы включают в себя около 25 видов. В человеческом организме они имеются в огромных количествах, но не являются опасными. Наоборот, защищают желудочно-кишечный тракт от гнилостных и других микробов.

Говоря о хороших, нельзя не упомянуть и огромный вид стрептомицетов. Они известны тем, кто принимал левомицетин, эритромицин и подобные препараты.

Есть такие микроорганизмы, как азотобактеры. Они много лет живут в грунтах, благотворно влияют на почву, стимулируют рост растений, очищают землю от тяжелых металлов. Они незаменимы в медицине, сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности.

Виды изменчивости бактерий

По своей природе микробы очень непостоянные, они быстро умирают, они могут быть спонтанными, индуцированными. Мы не будем вдаваться в подробности об изменчивости бактерий, так как эта информация больше интереснатем, кого интересует микробиология и все ее ответвления.

Виды бактерий для септиков

Жители частных домов понимают острую необходимость очищать сточные воды, а также выгребные ямы. Сегодня быстро и качественно очистить стоки можно с помощью специальных бактерий для септиков. Для человека это огромное облегчение, так как заниматься чисткой канализации—дело не из приятных.

Мы уже прояснили, где применяется биологический вид очистки стоков, а теперь поговорим о самой системе. Бактерии для септиков выращиваются в лабораториях, они убивают неприятный запах стоков, дезинфицируют дренажные колодцы, выгребные ямы, уменьшают объем сточных вод. Есть три вида бактерий, которые используются для септиков:

• аэробные;
• анаэробные;
• живые (биоактиваторы).

Очень часто люди используют комбинированные методы очистки. Строго следуйте инструкциям на препарате, следите, чтобы уровень воды способствовал нормальному выживанию бактерий. Также не забывайте использовать канализацию как минимум раз в две недели, чтобы бактериям было чем питаться, иначе они умрут. Не забывайте, что хлор из порошков и жидкостей для чистки, убивает бактерии.

Самыми популярными являются бактерии Доктор Робик, Септифос, Вэйст Трит.

Виды бактерий в моче

По идее бактерий в моче быть не должно, но после различных действий и ситуаций, крошечные микроорганизмы поселяются, где им вздумается: во влагалище, в носу, в воде и так далее. Если бактерии были обнаружены во время анализов, это означает, что человек страдает от болезней почек, мочевого пузыря или мочеточников. Есть несколько путей, по которым микроорганизмы попадают в мочу. Перед лечением очень важно исследовать и точно определить тип бактерий и способ попадания. Определить это можно при биологическом посеве мочи, когда бактерии помещают в благоприятную среду обитания. Далее проверяется реакция бактерий на различные антибиотики.

Мы желаем вам оставаться всегда здоровыми. Следите за собой, регулярно мойте руки, берегите свой организм от вредоносных бактерий!

БАКТЕРИИ
обширная группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии (дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК) занимает в клетке вполне определенное место - зону, называемую нуклеоидом. Организмы с таким строением клеток называются прокариотами ("доядерными") в отличие от всех остальных - эукариот ("истинно ядерных"), ДНК которых находится в окруженном оболочкой ядре. Бактерии, ранее считавшиеся микроскопическими растениями, сейчас выделены в самостоятельное царство Monera - одно из пяти в нынешней системе классификации наряду с растениями, животными, грибами и протистами.

Ископаемые свидетельства. Вероятно, бактерии - древнейшая известная группа организмов. Слоистые каменные структуры - строматолиты, - датируемые в ряде случаев началом археозоя (архея), т.е. возникшие 3,5 млрд. лет назад, - результат жизнедеятельности бактерий, обычно фотосинтезирующих, т.н. сине-зеленых водорослей. Подобные структуры (пропитанные карбонатами бактериальные пленки) образуются и сейчас, главным образом у побережья Австралии, Багамских островов, в Калифорнийском и Персидском заливах, однако они относительно редки и не достигают крупных размеров, потому что ими питаются растительноядные организмы, например брюхоногие моллюски. В наши дни строматолиты растут в основном там, где эти животные отсутствуют из-за высокой солености воды или по другим причинам, однако до появления в ходе эволюции растительноядных форм они могли достигать огромных размеров, составляя существенный элемент океанического мелководья, сравнимый с современными коралловыми рифами. В некоторых древних горных породах обнаружены крохотные обугленные сферы, которые также считаются остатками бактерий. Первые ядерные, т.е. эукариотические, клетки произошли от бактерий примерно 1,4 млрд. лет назад.
Экология. Бактерий много в почве, на дне озер и океанов - повсюду, где накапливается органическое вещество. Они живут в холоде, когда столбик термометра чуть превышает нулевую отметку, и в горячих кислотных источниках с температурой выше 90° С. Некоторые бактерии переносят очень высокую соленость среды; в частности, это единственные организмы, обнаруженные в Мертвом море. В атмосфере они присутствуют в каплях воды, и их обилие там обычно коррелирует с запыленностью воздуха. Так, в городах дождевая вода содержит гораздо больше бактерий, чем в сельской местности. В холодном воздухе высокогорий и полярных областей их мало, тем не менее они встречаются даже в нижнем слое стратосферы на высоте 8 км. Густо заселен бактериями (обычно безвредными) пищеварительный тракт животных. Эксперименты показали, что для жизнедеятельности большинства видов они не обязательны, хотя и могут синтезировать некоторые витамины. Однако у жвачных (коров, антилоп, овец) и многих термитов они участвуют в переваривании растительной пищи. Кроме того, иммунная система животного, выращенного в стерильных условиях, не развивается нормально из-за отсутствия стимуляции бактериями. Нормальная бактериальная "флора" кишечника важна также для подавления попадающих туда вредных микроорганизмов.

СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ

Бактерии гораздо мельче клеток многоклеточных растений и животных. Толщина их обычно составляет 0,5-2,0 мкм, а длина - 1,0-8,0 мкм. Разглядеть некоторые формы едва позволяет разрешающая способность стандартных световых микроскопов (примерно 0,3 мкм), но известны и виды длиной более 10 мкм и шириной, также выходящей за указанные рамки, а ряд очень тонких бактерий может превышать в длину 50 мкм. На поверхности, соответствующей поставленной карандашом точке, уместится четверть миллиона средних по величине представителей этого царства.
Строение. По особенностям морфологии выделяют следующие группы бактерий: кокки (более или менее сферические), бациллы (палочки или цилиндры с закругленными концами), спириллы (жесткие спирали) и спирохеты (тонкие и гибкие волосовидные формы). Некоторые авторы склонны объединять две последние группы в одну - спириллы. Прокариоты отличаются от эукариот главным образом отсутствием оформленного ядра и наличием в типичном случае всего одной хромосомы - очень длинной кольцевой молекулы ДНК, прикрепленной в одной точке к клеточной мембране. У прокариот нет и окруженных мембранами внутриклеточных органелл, называемых митохондриями и хлоропластами. У эукариот митохондрии вырабатывают энергию в процессе дыхания, а в хлоропластах идет фотосинтез (см. также КЛЕТКА). У прокариот вся клетка целиком (и в первую очередь - клеточная мембрана) берет на себя функцию митохондрии, а у фотосинтезирующих форм - заодно и хлоропласта. Как и у эукариот, внутри бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые структуры - рибосомы, необходимые для синтеза белка, но они не связаны с какими-либо мембранами. За очень немногими исключениями, бактерии не способны синтезировать стеролы - важные компоненты мембран эукариотической клетки. Снаружи от клеточной мембраны большинство бактерий одето клеточной стенкой, несколько напоминающей целлюлозную стенку растительных клеток, но состоящей из других полимеров (в их состав входят не только углеводы, но и аминокислоты и специфические для бактерий вещества). Эта оболочка не дает бактериальной клетке лопнуть, когда в нее за счет осмоса поступает вода. Поверх клеточной стенки часто находится защитная слизистая капсула. Многие бактерии снабжены жгутиками, с помощью которых они активно плавают. Жгутики бактерий устроены проще и несколько иначе, чем аналогичные структуры эукариот.

"ТИПИЧНАЯ" БАКТЕРИАЛЬНАЯ КЛЕТКА и ее основные структуры.

Сенсорные функции и поведение. Многие бактерии обладают химическими рецепторами, которые регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ, например сахаров, аминокислот, кислорода и диоксида углерода. Для каждого вещества существует свой тип таких "вкусовых" рецепторов, и утрата какого-то из них в результате мутации приводит к частичной "вкусовой слепоте". Многие подвижные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды - на изменения освещенности. Некоторые бактерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли, с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита (магнитного железняка - Fe3O4). В воде бактерии используют эту свою способность для того, чтобы плыть вдоль силовых линий в поисках благоприятной среды. Условные рефлексы у бактерий неизвестны, но определенного рода примитивная память у них есть. Плавая, они сравнивают воспринимаемую интенсивность стимула с ее прежним значением, т.е. определяют, стала она больше или меньше, и, исходя из этого, сохраняют направление движения или изменяют его.
Размножение и генетика. Бактерии размножаются бесполым путем: ДНК в их клетке реплицируется (удваивается), клетка делится надвое, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК. Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися клетками. При этом их слияния (как у эукариот) не происходит, число особей не увеличивается, и обычно в другую клетку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов), в отличие от "настоящего" полового процесса, при котором потомок получает по полному комплекту генов от каждого родителя. Такой перенос ДНК может осуществляться тремя путями. При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды "голую" ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий или сознательно "подсунутую" экспериментатором. Процесс называется трансформацией, поскольку на ранних стадиях его изучения основное внимание уделялось превращению (трансформации) таким путем безвредных организмов в вирулентные. Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особыми вирусами - бактериофагами. Это называется трансдукцией. Известен также процесс, напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией: бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами (копуляционными фимбриями), через которые ДНК переходит из "мужской" клетки в "женскую". Иногда в бактерии присутствуют очень мелкие добавочные хромосомы - плазмиды, которые также могут переноситься от особи к особи. Если при этом плазмиды содержат гены, обусловливающие резистентность к антибиотикам, говорят об инфекционной резистентности. Она важна с медицинской точки зрения, поскольку может распространяться между различными видами и даже родами бактерий, в результате чего вся бактериальная флора, скажем кишечника, становится устойчивой к действию определенных лекарственных препаратов.

МЕТАБОЛИЗМ

Отчасти в силу мелких размеров бактерий интенсивность их метаболизма гораздо выше, чем у эукариот. При самых благоприятных условиях некоторые бактерии могут удваивать свою общую массу и численность примерно каждые 20 мин. Это объясняется тем, что ряд их важнейших ферментных систем функционирует с очень высокой скоростью. Так, кролику для синтеза белковой молекулы требуются считанные минуты, а бактерии - секунды. Однако в естественной среде, например в почве, большинство бактерий находится "на голодном пайке", поэтому если их клетки и делятся, то не каждые 20 мин, а раз в несколько дней.
Питание. Бактерии бывают автотрофами и гетеротрофами. Автотрофы ("сами себя питающие") не нуждаются в веществах, произведенных другими организмами. В качестве главного или единственного источника углерода они используют его диоксид (CO2). Включая CO2 и другие неорганические вещества, в частности аммиак (NH3), нитраты (NO-3) и различные соединения серы, в сложные химические реакции, они синтезируют все необходимые им биохимические продукты. Гетеротрофы ("питающиеся другим") используют в качестве основного источника углерода (некоторым видам нужен и CO2) органические (углеродсодержащие) вещества, синтезированные другими организмами, в частности сахара. Окисляясь, эти соединения поставляют энергию и молекулы, необходимые для роста и жизнедеятельности клеток. В этом смысле гетеротрофные бактерии, к которым относится подавляющее большинство прокариот, сходны с человеком.
Главные источники энергии. Если для образования (синтеза) клеточных компонентов используется в основном световая энергия (фотоны), то процесс называется фотосинтезом, а способные к нему виды - фототрофами. Фототрофные бактерии делятся на фотогетеротрофов и фотоавтотрофов в зависимости от того, какие соединения - органические или неорганические - служат для них главным источником углерода. Фотоавтотрофные цианобактерии (сине-зеленые водоросли), как и зеленые растения, за счет световой энергии расщепляют молекулы воды (H2O). При этом выделяется свободный кислород (1/2O2) и образуется водород (2H+), который, можно сказать, превращает диоксид углерода (CO2) в углеводы. У зеленых и пурпурных серных бактерий световая энергия используется для расщепления не воды, а других неорганических молекул, например сероводорода (H2S). В результате также образуется водород, восстанавливающий диоксид углерода, но кислород не выделяется. Такой фотосинтез называется аноксигенным. Фотогетеротрофные бактерии, например пурпурные несерные, используют световую энергию для получения водорода из органических веществ, в частности изопропанола, но его источником у них может служить и газообразный H2. Если основной источник энергии в клетке - окисление химических веществ, бактерии называются хемогетеротрофами или хемоавтотрофами в зависимости от того, какие молекулы служат главным источником углерода - органические или неорганические. У первых органика дает как энергию, так и углерод. Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических веществ, например водорода (до воды: 2H4 + O2 в 2H2O), железа (Fe2+ в Fe3+) или серы (2S + 3O2 + 2H2O в 2SO42- + 4H+), а углерод - из СO2. Эти организмы называют также хемолитотрофами, подчеркивая тем самым, что они "питаются" горными породами.
Дыхание. Клеточное дыхание - процесс высвобождения химической энергии, запасенной в "пищевых" молекулах, для ее дальнейшего использования в жизненно необходимых реакциях. Дыхание может быть аэробным и анаэробным. В первом случае для него необходим кислород. Он нужен для работы т.н. электронотранспортной системы: электроны переходят от одной молекулы к другой (при этом выделяется энергия) и в конечном итоге присоединяются к кислороду вместе с ионами водорода - образуется вода. Анаэробным организмам кислород не нужен, а для некоторых видов этой группы он даже ядовит. Высвобождающиеся в ходе дыхания электроны присоединяются к другим неорганическим акцепторам, например нитрату, сульфату или карбонату, или (при одной из форм такого дыхания - брожении) к определенной органической молекуле, в частности к глюкозе. См. также МЕТАБОЛИЗМ.

КЛАССИФИКАЦИЯ

У большинства организмов видом принято считать репродуктивно изолированную группу особей. В широком смысле это означает, что представители данного вида могут давать плодовитое потомство, спариваясь только с себе подобными, но не с особями других видов. Таким образом, гены конкретного вида, как правило, не выходят за его пределы. Однако у бактерий может происходить обмен генами между особями не только разных видов, но и разных родов, поэтому правомерно ли применять здесь привычные концепции эволюционного происхождения и родства, не вполне ясно. В связи с этой и другими трудностями общепринятой классификации бактерий пока не существует. Ниже приведен один из широко используемых ее вариантов.
ЦАРСТВО MONERA

Тип Gracilicutes (тонкостенные грамотрицательные бактерии)

Класс Scotobacteria (нефотосинтезирующие формы, например миксобактерии) Класс Anoxyphotobacteria (не выделяющие кислорода фотосинтезирующие формы, например пурпурные серные бактерии) Класс Oxyphotobacteria (выделяющие кислород фотосинтезирующие формы, например цианобактерии)

Тип Firmicutes (толстостенные грамположительные бактерии)

Класс Firmibacteria (формы с жесткой клеткой, например клостридии)
Класс Thallobacteria (разветвленные формы, например актиномицеты)

Тип Tenericutes (грамотрицательные бактерии без клеточной стенки)

Класс Mollicutes (формы с мягкой клеткой, например микоплазмы)

Тип Mendosicutes (бактерии с неполноценной клеточной стенкой)

Класс Archaebacteria (древние формы, например метанобразующие)

Домены. Недавние биохимические исследования показали, что все прокариоты четко разделяются на две категории: маленькую группу архебактерий (Archaebacteria - "древние бактерии") и всех остальных, называемых эубактериями (Eubacteria - "истинные бактерии"). Считается, что архебактерии по сравнению с эубактериями примитивнее и ближе к общему предку прокариот и эукариот. От прочих бактерий они отличаются несколькими существенными признаками, включая состав молекул рибосомной РНК (pРНК), участвующей в синтезе белка, химическую структуру липидов (жироподобных веществ) и присутствие в клеточной стенке вместо белково-углеводного полимера муреина некоторых других веществ. В приведенной выше системе классификации архебактерии считаются лишь одним из типов того же царства, которое объединяет и всех эубактерий. Однако, по мнению некоторых биологов, различия между архебактериями и эубактериями настолько глубоки, что правильнее рассматривать архебактерии в составе Monera как особое подцарство. В последнее время появилось еще более радикальное предложение. Молекулярный анализ выявил между двумя этими группами прокариот столь существенные различия в структуре генов, что присутствие их в рамках одного царства организмов некоторые считают нелогичным. В связи с этим предложено создать таксономическую категорию (таксон) еще более высокого ранга, назвав ее доменом, и разделить все живое на три домена - Eucarya (эукариоты), Archaea (архебактерии) и Bacteria (нынешние эубактерии).

ЭКОЛОГИЯ

Две важнейшие экологические функции бактерий - фиксация азота и минерализация органических остатков.
Азотфиксация. Связывание молекулярного азота (N2) с образованием аммиака (NH3) называется азотфиксацией, а окисление последнего до нитрита (NO-2) и нитрата (NO-3) - нитрификацией. Это жизненно важные для биосферы процессы, поскольку растениям необходим азот, но усваивать они могут лишь его связанные формы. В настоящее время примерно 90% (ок. 90 млн. т) годового количества такого "фиксированного" азота дают бактерии. Остальное количество производится химическими комбинатами или возникает при разрядах молний. Азот воздуха, составляющий ок. 80% атмосферы, связывается в основном грамотрицательным родом ризобиум (Rhizobium) и цианобактериями. Виды ризобиума вступают в симбиоз примерно с 14 000 видов бобовых растений (семейство Leguminosae), к которым относятся, например, клевер, люцерна, соя и горох. Эти бактерии живут в т.н. клубеньках - вздутиях, образующихся на корнях в их присутствии. Из растения бактерии получают органические вещества (питание), а взамен снабжают хозяина связанным азотом. За год таким способом фиксируется до 225 кг азота на гектар. В симбиоз с другими азотфиксирующими бактериями вступают и небобовые растения, например ольха. Цианобактерии фотосинтезируют, как зеленые растения, с выделением кислорода. Многие из них способны также фиксировать атмосферный азот, потребляемый затем растениями и в конечном итоге животными. Эти прокариоты служат важным источником связанного азота почвы в целом и рисовых чеков на Востоке в частности, а также главным его поставщиком для океанских экосистем.
Минерализация. Так называется разложение органических остатков до диоксида углерода (CO2), воды (H2O) и минеральных солей. С химической точки зрения, этот процесс эквивалентен горению, поэтому он требует большого количества кислорода. В верхнем слое почвы содержится от 100 000 до 1 млрд. бактерий на 1 г, т.е. примерно 2 т на гектар. Обычно все органические остатки, попав в землю, быстро окисляются бактериями и грибами. Более устойчиво к разложению буроватое органическое вещество, называемое гуминовой кислотой и образующееся в основном из содержащегося в древесине лигнина. Оно накапливается в почве и улучшает ее свойства.

БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Учитывая разнообразие катализируемых бактериями химических реакций, неудивительно, что они широко используются в производстве, в ряде случаев с глубокой древности. Славу таких микроскопических помощников человека прокариоты делят с грибами, в первую очередь - дрожжами, которые обеспечивают большую часть процессов спиртового брожения, например при изготовлении вина и пива. Сейчас, когда стало возможным вводить в бактерии полезные гены, заставляя их синтезировать ценные вещества, например инсулин, промышленное применение этих живых лабораторий получило новый мощный стимул. См. также ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.
Пищевая промышленность. В настоящее время бактерии применяются этой отраслью в основном для производства сыров, других кисломолочных продуктов и уксуса. Главные химические реакции здесь - образование кислот. Так, при получении уксуса бактерии рода Acetobacter окисляют этиловый спирт, содержащийся в сидре или других жидкостях, до уксусной кислоты. Аналогичные процессы происходят при квашении капусты: анаэробные бактерии сбраживают содержащиеся в листьях этого растения сахара до молочной кислоты, а также уксусной кислоты и различных спиртов.
Выщелачивание руд. Бактерии применяются для выщелачивания бедных руд, т.е. переведения из них в раствор солей ценных металлов, в первую очередь меди (Cu) и урана (U). Пример - переработка халькопирита, или медного колчедана (CuFeS2). Кучи этой руды периодически поливают водой, в которой присутствуют хемолитотрофные бактерии рода Thiobacillus. В процессе своей жизнедеятельности они окисляют серу (S), образуя растворимые сульфаты меди и железа: CuFeS2 + 4O2 в CuSO4 + FeSO4. Такие технологии значительно упрощают получение из руд ценных металлов; в принципе, они эквивалентны процессам, протекающим в природе при выветривании горных пород.
Переработка отходов. Бактерии служат также для превращения отходов, например сточных вод, в менее опасные или даже полезные продукты. Сточные воды - одна из острых проблем современного человечества. Их полная минерализация требует огромных количеств кислорода, и в обычных водоемах, куда принято сбрасывать эти отходы, его для их "обезвреживания" уже не хватает. Решение заключается в дополнительной аэрации стоков в специальных бассейнах (аэротенках): в результате бактериям-минерализаторам хватает кислорода для полного разложения органики, и одним из конечных продуктов процесса в наиболее благоприятных случаях становится питьевая вода. Остающийся по ходу дела нерастворимый осадок можно подвергнуть анаэробному брожению. Чтобы такие водоочистные установки отнимали как можно меньше места и денег, необходимо хорошее знание бактериологии.
Другие пути использования. К другим важным областям промышленного применения бактерий относится, например, мочка льна, т.е. отделение его прядильных волокон от других частей растения, а также производство антибиотиков, в частности стрептомицина (бактериями рода Streptomyces).

БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Бактерии приносят не только пользу; борьба с их массовым размножением, например в пищевых продуктах или в водных системах целлюлозно-бумажных предприятий, превратилась в целое направление деятельности. Пища портится под действием бактерий, грибов и собственных вызывающих автолиз ("самопереваривание") ферментов, если не инактивировать их нагреванием или другими способами. Поскольку главная причина порчи все-таки бактерии, разработка систем эффективного хранения продовольствия требует знания пределов выносливости этих микроорганизмов. Одна из наиболее распространенных технологий - пастеризация молока, убивающая бактерии, которые вызывают, например, туберкулез и бруцеллез. Молоко выдерживают при 61-63° С в течение 30 мин или при 72-73° С всего 15 с. Это не ухудшает вкуса продукта, но инактивирует болезнетворные бактерии. Пастеризовать можно также вино, пиво и фруктовые соки. Давно известна польза хранения пищевых продуктов на холоде. Низкие температуры не убивают бактерий, но не дают им расти и размножаться. Правда, при замораживании, например, до -25° С численность бактерий через несколько месяцев снижается, однако большое количество этих микроорганизмов все же выживает. При температуре чуть ниже нуля бактерии продолжают размножаться, но очень медленно. Их жизнеспособные культуры можно хранить почти бесконечно долго после лиофилизации (замораживания - высушивания) в среде, содержащей белок, например в сыворотке крови. К другим известным методам хранения пищевых продуктов относятся высушивание (вяление и копчение), добавка больших количеств соли или сахара, что физиологически эквивалентно обезвоживанию, и маринование, т.е. помещение в концентрированный раствор кислоты. При кислотности среды, соответствующей pH 4 и ниже, жизнедеятельность бактерий обычно сильно тормозится или прекращается.

БАКТЕРИИ И БОЛЕЗНИ

ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИЙ

Многие бактерии нетрудно выращивать в т.н. культуральной среде, в состав которой могут входить мясной бульон, частично переваренный белок, соли, декстроза, цельная кровь, ее сыворотка и другие компоненты. Концентрация бактерий в таких условиях обычно достигает примерно миллиарда на кубический сантиметр, в результате чего среда становится мутной. Для изучения бактерий необходимо уметь получать их чистые культуры, или клоны, представляющие собой потомство одной-единственной клетки. Это нужно, например, для определения того, какой вид бактерии инфицировал больного и к какому антибиотику данный вид чувствителен. Микробиологические образцы, например, взятые из горла или ран мазки, пробы крови, воды или других материалов, сильно разводят и наносят на поверхность полутвердой среды: на ней из отдельных клеток развиваются округлые колонии. Отверждающим культуральную среду агентом обычно служит агар - полисахарид, получаемый из некоторых морских водорослей и почти ни одним видом бактерий не перевариваемый. Агаровые среды используют в виде "косячков", т.е. наклонных поверхностей, образующихся в стоящих под большим углом пробирках при застывании расплавленной культуральной среды, или в виде тонких слоев в стеклянных чашках Петри - плоских круглых сосудах, закрываемых такой же по форме, но чуть большей по диаметру крышкой. Обычно через сутки бактериальная клетка успевает размножиться настолько, что образует легко заметную невооруженным глазом колонию. Ее можно перенести на другую среду для дальнейшего изучения. Все культуральные среды должны быть перед началом выращивания бактерий стерильными, а в дальнейшем следует принимать меры против поселения на них нежелательных микроорганизмов. Чтобы рассмотреть выращенные таким способом бактерии, прокаливают на пламени тонкую проволочную петлю, прикасаются ею сначала к колонии или мазку, а затем - к капле воды, нанесенной на предметное стекло. Равномерно распределив взятый материал в этой воде, стекло высушивают и два-три раза быстро проводят над пламенем горелки (сторона с бактериями должна быть обращена вверх): в результате микроорганизмы, не повреждаясь, прочно прикрепляются к субстрату. На поверхность препарата капают краситель, затем стекло промывают в воде и вновь сушат. Теперь можно рассматривать образец под микроскопом. Чистые культуры бактерий идентифицируют главным образом по их биохимическим признакам, т.е. определяют, образуют ли они из определенных сахаров газ или кислоты, способны ли переваривать белок (разжижать желатину), нуждаются ли для роста в кислороде и т.д. Проверяют также, окрашиваются ли они специфическими красителями. Чувствительность к тем или иным лекарственным препаратам, например антибиотикам, можно выяснить, поместив на засеянную бактериями поверхность маленькие диски из фильтровальной бумаги, пропитанные данными веществами. Если какое-либо химическое соединение убивает бактерии, вокруг соответствующего диска образуется свободная от них зона.

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

В теле человека примерно сто триллионов клеток, но лишь десятая часть из них - человеческие клетки. Остальные - микробы. Они населяют нашу кожу, живут в носоглотке, на всем протяжении кишечника. Конечно, они мельче человеческих клеток в 10-100 раз, но они сильно влияют на нашу жизнь.

Так выглядит под микроскопом бактерия, вызывающая язву желудка. Длинные жгутики на заднем конце позволяют ей не только плавать в содержимом желудка, но и "заякориваться" в его слизистой оболочке. Бактерия стимулирует секрецию соляной кислоты, желудок начинает сам себя переваривать, а бактерия питается продуктами этого самопереваривания. Тем не менее иногда она живет в желудке здоровых людей как безвредный симбионт и даже, по мнению некоторых ученых, приносит определенную пользу, защищая человека от пищевых отравлений.

Симбиоз с человеком явно полезен для бактерий: мы даем им укрытие с постоянными благоприятными условиями и обильной пищей. Но и они нам кое-что дают.

Наиболее наглядно вклад микроорганизмов выявляется в опытах, при которых подопытных животных освобождают от симбиотической микрофлоры. У мышей, извлеченных из чрева матери кесаревым сечением и воспитанных в стерильных условиях, кишечник сильно вздут. Предполагается, что для усвоения пищи без участия симбиотических микробов кишечник должен быть длиннее и толще. У безмикробных мышей длиннее микроскопические ворсинки, выстилающие внутреннюю стенку тонкого кишечника. Через эти ворсинки идет всасывание переваренной пищи. В стенке кишечника меньше микроскопических углублений, в которых обычно поселяются микробы. В кишечнике меньше клеток, обеспечивающих иммунитет. Уменьшено даже количество нервов, управляющих движениями кишок. Предполагается, что микробы в некоторой степени управляют развитием кишечника, создавая нужные для себя условия. Пример такого взаимодействия в развитии известен у бобовых растений: азотфиксирующие микроорганизмы из почвы вызывают у растения появление специальных клубеньков на корнях, в которых и поселяются. У растения есть соответствующие гены образования клубеньков, но эти гены не проявляются, если их не простимулируют бактерии.

Безмикробные мыши очень чувствительны к инфекции. Для того чтобы такую мышь заразить, достаточно сотни болезнетворных микробов, а для обычной мыши нужно сто миллионов. Бактерии, живущие в кишечнике обычных мышей, физически блокируют пришельцев и даже выделяют антибиотик для их уничтожения.

Бактерии, живущие в кишечнике человека, вырабатывают витамин К, не синтезируемый нашим организмом и необходимый для свертывания крови. Ряд других витаминов также поставляют нам кишечные бактерии. В кишечнике жвачных животных живут микробы, способные переваривать целлюлозу растений и превращать ее в глюкозу, львиная доля которой идет на питание самого животного. У некоторых морских животных в специальных железах обитают светящиеся бактерии, облегчающие своими световыми сигналами поиск жертвы или брачного партнера.

Недавно шведский микробиолог Стаффан Нормарк обнаружил, что чем-то полезна даже бактерия, вызывающая язву желудка. Ее роль в этой болезни открыта более десяти лет назад, но только сейчас становится ясно, почему эта бактерия встречается в желудке и у многих здоровых людей. Она вырабатывает антибиотик, защищающий от сальмонелл и других опасных микроорганизмов. Видимо, в принципе, это полезный симбионт, который иногда "сходит с ума" и вызывает изъязвления стенки желудка - возможно, у людей с пониженным иммунитетом.