Микробы и высшие организмы

Содержание

Бактерии в микробиологии: стоение, классификация

Микробы и высшие организмы

Те, кто не сталкивались с изучением микроскопических организмов, редко могут представить всю биологическую насыщенность природы. Но иногда жизнь буквально заставляет вникать в подробности микромира и вести его учет.

Страх инфекций, необходимость освоения новых технологий, да и простое желание узнать больше о себе и о мире обращают взгляд к основам микробиологии.

Что же может современная микробиология рассказать о бактериях, вирусах и прочих невидимых глазу живых организмах?

Микробиология изучает мельчайшие организмы, окружающие нас

Разнообразие микроорганизмов

Микробиология – наука с глубокими корнями и с глобальными планами на будущее. Можно сказать, что сейчас микробиология только осваивает те инструменты и методы, которые позволят в ближайшем будущем совершить биотехнологическую революцию.

Что же представляют собой эти микроскопические объекты, с которыми человечество связывает свои лучшие чаяния на будущее и почему именно микроорганизмы помогут решить ряд глобальных проблем?

  1. От микроорганизмов практически полностью зависит здоровье и жизнь человека.
  2. Некоторые микробы демонстрируют чудеса приспособляемости к меняющимся условиям. Изучение этих биологических методов дает материал для решения основных проблем человечества.
  3. Микроорганизмы формируют среду, в которой мы живем, и нам важно иметь хотя бы частичный контроль над процессами формирования тех или иных элементов окружающей среды.

В микробиологии выделяют множество групп мельчайших живых организмов

Эти три аспекта имеют для нашей физиологии первостепенную важность. Вот почему микробиология главным образом изучает возможности поставить биологические механизмы на службу человеческому обществу.

Для понимания основ общей микробиологии следует учесть, что микроорганизмы – это не только бактерии. Представители микробов есть во всех четырех царствах живой природы (царство – таксон):

  • бактерии (прокариоты) – безъядерные одноклеточные организмы;
  • археи – тоже безъядерные одноклеточные организмы, но отличающиеся от прокариот и по химическому составу некоторых органоидов, и по биохимии;
  • эукариоты – клетки с ядром, в это царство входят как микроорганизмы, так и высшие организмы (растения, животные), среди микроорганизмов в царстве эукариот рассматриваются одноклеточные грибы, протисты, хромисты;
  • вирусы – особая форма жизни, которая не имеет собственной клетки, но обладает генетическим аппаратом, который может встраиваться в другие живые клетки, благодаря чему вирусы получают возможность размножаться.

Из перечисленных групп микробов самыми безопасными являются археи. Исследования не зафиксировали ни одного патогена для человека в составе царства архей.

Полностью безопасные для нас «соседи» – археи

Несмотря на огромное значение для жизни и здоровья человека таких микроорганизмов, как вирусы и грибы, особый интерес представляют в микробиологии именно бактерии. Они глобально влияют на работу всего нашего организма, являются его биологическим щитом и даже контролируют работу иммунной системы.

Форма и строение бактерии

Несмотря на многообразие видов, по своему строению прокариоты очень похожи. В состав бактериальной клетки обязательно входят:

  • клеточная стенка;
  • цитоплазматическая мембрана;
  • кольцевая ДНК;
  • рибосома;
  • цитоплазма.

Микробиология изучает строение бактериальных клеток

Есть бактерии, которые могут образовывать споры или капсулы. Есть те, у которых в цитоплазме находятся пигменты, например, хлорофилл. Есть подвижные, в состав которых входят жгутики и реснички, а есть неподвижные. Есть еще множество отличий по типам дыхания, форме, вырабатываемым ферментам и способам питания, но указанная пятерка органоидов обязательна для любого прокариота.

Если говорить о классификации по форме и строению, то общая микробиология допускает возможность классификации на такие основные группы:

  • кокки (круглая форма);
  • бациллы (форма палочки);
  • извитые или спириллы (спиральная форма);
  • вибрионы (форма запятой).

Кроме строения, для классификации групп микроорганизмов важно, какие колонии они могут образовывать. По форме колонии бывают диплококковые, стрептококковые, стафилококковые и т.д.

Извитые бактерии чаще всего не объединяются в стабильные колонии, а ведут обособленную жизнь.

Пигментный состав (красящие вещества) – более индивидуальное свойство каждого вида бактерий. Так, наиболее распространенными бактериальными пигментами являются:

  • каротиноиды (желтые, красные);
  • пирогаллоловые (красный цвет);
  • пиоцианин (синий цвет).

От пигментного состава зависит цвет бактериальной клетки. Его можно различить при микроскопировании.

Еще одна важная особенность – способность образовывать споры. Спора – это видоизмененная форма бактерии, которую она принимает с целью пережить неблагоприятные времена. Спора образуется внутри клетки, заключая в себя кольцевую ДНК и минимум материала для возможности «ожить» при наступлении благоприятных времен.

Стенки споры прочны, она не боится не ультрафиолета, ни температур, ни воздействия реактивов. Спору практически невозможно уничтожить. В таком состоянии микроб может существовать не один десяток лет. Попав на питательную среду, спора сбрасывает свой защитный кокон и возрождается к новой жизни.

Окрашивание по Граму

Метод окрашивания по Граму – один из первых, благодаря которому микробиология научилась идентифицировать патогенные бактерии.

Судя по микробиологическим исследованиям, патогенными для человека являются именно грамотрицательные микробы (то есть которые не окрашиваются). Но это совершенно не значит, что если микроб грамотрицательный, он опасен для нас. Есть целый ряд микроорганизмов, которые никакого влияния на здоровье не оказывают и все-таки являются грамотрицательными.

Грамположительные же, наоборот, редко становятся возбудителями инфекционных заболеваний.

Для окончательного определения вида бактерии, которая стала причиной того или иного заболевания, необходимо проводить ряд исследований на наличие опасных ферментов и на способность микроба образовывать споры.

Исследования методом окрашивания по Граму – это главным образом определение того, как устроена клеточная стенка изучаемого штамма.

У грамотрицательных микроорганизмов клеточная стенка представляет собой несколько плотных слоев, которые сообщаются друг с другом, у грамположительных клеточная стенка – единственный, но более широкий слой липидов, который положительно реагирует на воздействие органических красителей.

Типы питания микробов

По типам питания бактерии – одни из самых разнообразных живых организмов. Питание – это способ получить энергию и углеводы из окружающей среды. Только в царстве прокариот присутствуют все нижеперечисленные типы питания:

  • фототрофы (используют энергию солнечного света и в этом схожи с растениями);
  • хемотрофы (используют энергию химических реакций);
  • гетеротрофы (сапрофиты и паразиты, используют энергию и получают углеводы за счет органических соединений, которые уже есть в природе).

Эти процессы изучает биохимия. Основными методами биохимии являются метод микроскопирования и метод исследования ферментативной активности.

Многие виды бактерий могут изменять способ получения необходимой для жизни энергии в зависимости от условий. Например, если нет возможности получать готовые органические соединения, гетеротрофы могут стать хемотрофами, а если нет солнечного света, но есть готовые органические остатки, фототрофы могут перейти на питание готовой органикой.

Опасными для здоровья человека являются гетеротрофы. Разлагая органические остатки на простые химические соединения, эти бактерии вырабатывают такие ферменты, которые разрушают клетки органов и тканей нашего тела.

Наиболее опасны для человека бактерии, которые синтезируют протеолитические ферменты:

  • расщепляющие белки – фермент коллагеназа;
  • расщепляющие жиры – фермент липаза;
  • расщепляющие клетки тканей – фермент гиалуронидаза (способствует распространению инфекции);
  • плазмокоагулаза – фермент, который свертывает кровь.

Это далеко не весь перечень бактериальных биохимических ферментов, которые способны причинить огромный вред.

Но далеко не все бактериальные ферменты опасны для человека. Так, например, многочисленные виды молочнокислых микробов, которые входят в состав полезной микрофлоры кишечника. Эти виды бактерий вырабатывают биохимические ферменты группы каталаз, которые положительно влияют на процессы пищеварения и на общее состояние ЖКТ.

Дыхательные механизмы

Для живого организма дыхание – это возможность поддерживать внутренний метаболизм. У человека и у прочих высших животных дыхание представляет собой процесс окисления кислородом. Метаболизм многих видов бактерий также поддерживается за счет окисления, однако в отличие от всего остального живого мира это окисление у микробов не всегда осуществляется за счет кислорода.

Те бактерии, у которых дыхание – окисление кислородом, называются аэробными. Кроме аэробных, есть еще и анаэробные микроорганизмы. Анаэробы – это те, метаболизм которых поддерживается за счет окисления других химических соединений.

Есть также микроорганизмы, которые в присутствии кислорода используют механизм аэробного окисления, а в отсутствие кислорода осуществляют окисление, используя доступные химические соединения. Такие бактерии называются факультативно-анаэробными. Те, которые погибают в присутствии кислорода, называются облигатными анаэробами.

Среда, в которой могут жить бактерии

На физиологию бактерий, на их рост и размножение влияет не только химический состав окружающей среды, а также такие факторы, как:

  • температура;
  • кислотность;
  • кислород;
  • соленость.

Используя каждый из этих параметров, можно осуществлять контроль над составом микрофлоры кожи, носоглотки и слизистых половых органов, желудочно-кишечного тракта. Это позволяет удерживать в рабочем состоянии биологический щит, защищающий нас от агрессивной окружающей среды.

Микрофлора, представленная в том числе бактериальными клетками, защищает нас от инфекций

Так, чересчур повышенная температура тела может губительно повлиять на те молочнокислые бактерии, которые входят в состав микрофлоры ЖКТ. Не только замедлится размножение молочнокислых бацилл, но и число жизнеспособных организмов значительно уменьшится.

Как известно, молочнокислые бациллы выживают в очень небольшом температурном диапазоне, от 34 до 40 градусов по Цельсию. 40°C – верхний предел для молочнокислых. Вот почему при более высоких температурах человек становится беззащитным перед патогенами, число которых может в этот период расти, поскольку патогены не так чувствительны к перепадам температуры, как молочнокислые.

Еще одним фактором, который формирует естественную защиту, является уровень кислотности. Кислотность – основной враг опасных для человека микробов, в то время как для молочнокислых бактерий повышенная кислотность – нормальная среда обитания.

Кислород не всегда благоприятно влияет на физиологию и темпы размножения бактерий. Так, например, некоторые бактерии брожения являются факультативно-анаэробными, и кислород может мешать им переключиться на более эффективную программу жизни в бескислородных условиях.

Осуществление контроля над подачей кислорода – один из технологических процессов на некоторых биохимических производствах.

Щелочная среда сдерживает рост и размножение некоторых патогенных бактерий, поэтому для контроля размножения патогенной микрофлоры врачи рекомендуют при появлении первых симптомов заболеваний горла полоскать его содой.

Однако такие методы не всегда помогают избежать инфекционного заболевания. Если в верхние дыхательные пути попала гемофильная бацилла, то бороться с ней можно только антибиотиками. Гемофильная палочка – возбудитель гемофильной пневмонии, которая весьма распространена среди детей младшей возрастной группы (до 4 лет).

Защитная система бактерии (антигены)

Чтобы бороться с болезнетворными микроорганизмами, а также учиться у них, микробиология изучает генетику бактерий и механизмы выработки ими антигенов. Антиген – молекула, которая вырабатывается организмом в ответ на внешнее или внутреннее неблагоприятное воздействие.

Микробиология выяснила, что бактерии боятся вирусов. Поэтому каждая структурная единица имеет свой персональный антиген:

  • капсульный (защищает от проникновения вирусов внутрь клетки);
  • соматический (защищает строительный механизм);
  • жгутиковый (защищает двигательный аппарат).

Антигены защищают бактерию не только от вирусов, но и от антибиотиков.

Приспособленческая особенность генетики бактерий такова, что они могут обмениваться друг с другом генетической информацией о том, какой антиген наиболее эффективен в борьбе с конкретным вирусом или с конкретным антибиотиком. Благодаря уникальной генетике бактерии могут очень быстро вырабатывать нужные антигены, которые блокируют разрушение бактериальной клетки вирусом или антибиотиком.

Эти особенности генетики микроорганизмов микробиология и намерена поставить на службу медицине. Ведь количество инфекций, которые окружают человека ежедневно, просто колоссально.

Учет бактерии в обыкновенной ране внешних кожных покровов показывает, что в такой ране до 10⁵ стафилококков.

И это при том, что стафилококки из раны могут быть довольно легко удалены путем обработки антибактериальными препаратами.

Кокки в ране растут в геометрической прогрессии

Ситуация усложняется, когда речь идет о внутренних или глубоких ранах, которые сложно полностью дезинфицировать. Через очень короткое время в такой ране создается среда, которая является благоприятной для грамотрицательных клостридий.

Клостридия – это не экзотический микроб. Они находятся повсюду, а, попав в рану, становятся причиной гангрены. Заражение раны клостридией может стать причиной ампутации конечности, а в некоторых случаях даже приводить к летальному исходу.

Микробиология – перспективная наука. Еще очень многое про микроорганизмы только предстоит узнать.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/bakterii-mikrobiologiya.html

Самый чувствительный орган: Наши микробы больше знают о нас, чем мы сами

Микробы и высшие организмы

Экология жизни.100 триллионов клеток, 10 миллионов генов, почти 2 килограмма чистого веса. О микробном богатстве внутри нас мы вспоминаем, только когда покупаем кефир «с бифидобактериями» или травимся непривычной пищей в экзотических странах.

Последние исследования показали, что живущие внутри нас микробы очень сильно влияют на наше здоровье, поведение и даже характер. Как этим крошкам удается манипулировать нами и насколько много в людях микробного, рассказал заведующий лабораторией биоинформатики НИИ физико-химической медицины ФМБА РФ Дмитрий Алексеев.

100 триллионов клеток, 10 миллионов генов, почти 2 килограмма чистого веса.

О микробном богатстве внутри нас мы вспоминаем, только когда покупаем кефир «с бифидобактериями» или травимся непривычной пищей в экзотических странах.

На каждую родную клетку человеческого организма приходится почти десять клеток бактериальных, так что неудивительно, что все они очень активно влияют на нашу жизнь.

«Мы привыкли думать, что микробы — это всего лишь причина наших заболеваний, — говорит Дмитрий Алексеев. — Но внутри нас они фактически являются целым органом, и поэтому надо менять отношение. Мы же не говорим, что проблемы с сердцем испортили, скажем, печень. Так и наша микробиота не провоцирует ожирение, диабет или даже рак, а страдает от этих комплексных заболеваний вместе со всеми другими органами». 

За последнее десятилетие техники геномных исследований значительно подешевели, и теперь за вменяемые деньги можно расшифровать геном не только одного организма, но и целого сообщества, вроде обитающих внутри нас бактерий. Такие исследования называют метагеномными, и их результаты впечатляют.

Так, по микробиому — совокупности генов всех наших бактерий — можно, не глядя на человека и не имея данных других анализов, диагностировать ожирение с вероятностью около 90%. Если попытаться то же самое проделать, используя геном самого человека, то вероятность будет всего около 60%.

Наши микробы больше знают о нас, чем мы сами. 

«Бактерий очень много, они очень быстро размножаются и умеют обмениваться генами, — рассказывает Дмитрий Алексеев. — Поэтому микробиота — это наш самый быстрый в смысле адаптации орган. Вода, еда, воздух, с которым взаимодействуют бактерии в легких, — микробиота контактирует с миром больше, чем все остальные органы.

За счет нее мы приспосабливаемся к внешней среде, она первая страдает он плохих условий, и именно здесь раньше всего можно увидеть признаки разных болезней.

Например, мы сравнивали микробиоту русских и китайцев и увидели, что у бактерий последних есть огромное количество генов для утилизации тяжелых металлов. Почему? Видимо, этой гадости очень много вокруг них, и скоро от этого станет плохо всему организму».

 

Учитывая, какое огромное количество информации об окружающей среде мы получаем через еду и питье, ученые уже довольно давно думают, как использовать это богатство в диагностике.

Ведь измерить все показатели воздуха, еды и воды невозможно, а по анализу микробиоты теоретически все патологические изменения в организме можно увидеть на самых ранних стадиях. Более того, уже сейчас можно персонально скорректировать питание, а в будущем, возможно, и диагностировать различные серьезные заболевания вроде рака на самых ранних стадиях.

Анализ микробиоты может стать важной частью превентивной медицинской диагностики. 

Микробиота и мышление

Понятно и естественно, что микробиота влияет на пищеварение или обмен веществ. Но может ли она определять наше мышление и психическое здоровье? Чтобы разобраться в этом вопросе, ученые ставили эксперименты на мышах.

Например, исследователи сравнивали две группы животных: одни были спокойные и флегматичные, а другие — дерганые и агрессивные. Чтобы зафиксировать эти отличия в цифрах, ученые сажали мышей на неудобный высокий постамент и засекали время, через которое грызуны спрыгивали вниз.

Затем микробиоту спокойных мышей пересадили агрессивным и наоборот. В результате грызуны «менялись поведением»: бывшие тихони становились сорви-головами, а недавние возмутители спокойствия сидели на постаментах как влитые.

Для проверки результатов проводили контрольный эксперимент: микробиоту агрессивных пересаживали агрессивным, а спокойных — спокойным. Эффекта не обнаружилось.

«Можно сказать, что у человека есть три нервные системы: центральная, небольшая нервная система для автономной работы сердца и еще одна огромная нервная система, отвечающая за пищеварение и другие функции внутренних органов, — рассказывает Дмитрий Алексеев. — Фактически это провода от кишечника к печени, селезенке, разным железам. У нас в животе химический реактор, где все время выделяются желчь, ферменты, другие вещества, и, чтобы регулировать эти процессы, нужны огромные потоки информации.

Более того, основное депо выработки веществ для синтеза дофамина и серотонина — нейромедиаторов, управляющих работой мозга, — тоже находится здесь: их производит микробиота. В животе постоянно идут вычисления, которые влияют на мышление, а мы о них даже не имеем представления».

Иногда сигналы этой периферической нервной системы все-таки пробиваются в сознание. На нервной почве перед важными событиями мы бегаем в туалет, а влюбившись, чувствуем «бабочек в животе», но в нормальном состоянии нам кажется, что мы независимы от наших внутренностей и уж тем более бактерий.

«Сейчас появляются работы, связывающие мышление и микробиоту, — говорит Дмитрий Алексеев. — Например, очень интересная история складывается с аутизмом.

Есть тест на аутичность мышей, когда они раскапывают и закапывают в землю блестящие шарики, и есть экспериментальные свидетельства, что пересадка микробиоты сильно влияет на такое поведение.

Аутичные мыши становятся здоровыми и наоборот». 

Скажи мне, кто твои друзья, и я скажу, кто ты: индивидуальность микробиоты

В 2014 году в Нью-Йорке ученые рыскали по станциям подземки и собирали мазки бактерий с эскалаторов, турникетов и ручек. Они хотели выяснить, что бактерии могут рассказать о каждой станции и отличаются ли они между собой.

Оказалось, что да, и очень заметно: микрофлора каждой станции буквально хранит всю ее историю.

Где-то несколько лет назад было наводнение — теперь там живут особые бактерии, тут — явно выход в Чайна-таун или Гарлем, а здесь тянется шлейф молочнокислых бактерий с рук и ног разносчиков пиццы, которые особенно часто спускаются в метро именно на этой станции. 

Микробиота человека может рассказать еще больше.

По словам Роба Найта, микробиолога из Принстона, бактерии коралловых рифов и прерий отличаются меньше, чем бактерии у нас во рту и кишечнике, а создатели сериала «CSI: место преступления» считают, что ФБР скоро сможет вычислять хозяина компьютерной мышки по обитающим на ней бактериям. По мнению того же Найта, они пока немного преувеличивают, но в обозримом будущем эта перспектива вполне может стать реальностью.

«Вообще, отличия в составе микробиоты всегда относительные, — говорит Дмитрий Алексеев.

Миллионы бактерий проходят через организм, не задерживаясь, а примерно 200 основных видов у нас всех одни и те же — дело только в дисбалансе, в соотношениях этих бактерий, который может много о чем рассказать. Мы проводили исследование на жителях разных городов и деревень России и увидели интересную историю. 

Микробиота всех отечественных горожан оказалась примерно одинаковой и похожей на микробиоту среднего европейца или американца

Одна группа бактерий превалирует, других совсем чуть-чуть, и так всегда. Как будто магазинная еда с консервантами — это такой фильтр, который отсеивает только определенный состав бактерий».

Для микробиоты деревенских жителей у российских ученых получился совершенно другой результат. Все деревни не только сильно отличались от города, но еще и между собой: у каждой местности оказались свои микробы. 

Первые годы жизни 

Британский химик Дэвид Уитлок не моется уже 12 лет, лишь дважды в день обтирается особым порошком, заменяющим ему мочалку и мыло. Уитлок боится новой заразы — гигиены.

Фанатичное увлечение европейцев чистотой сыграло с ними злую шутку.

В стерильных помещениях выросли дети с аллергиями, пищевыми расстройствами и слабой иммунной системой, что объясняется как раз особенностями развития микробиоты.

«В детстве иммунная система запоминает тех, кто живет у маленького человека в кишечнике как бы по специальному «баркоду», уникальному белковому составу оболочек бактериальных клеток.

А после — все: режим обучения закончен, правильные антитела выработаны. Любая незнакомая бактерия, которая попадает к нам после, автоматически оценивается как вредная.

Поэтому важно, чтобы у ребенка в детстве была наиболее разнообразная и здоровая микробиота».

В одном исследовании авторы объясняют привычку малышей тащить все незнакомые предметы в рот серьезной эволюционной выгодой.

Дети «сканируют» окружающую местность на предмет новых бактерий, а потом во время кормления передают их матери. Ее взрослый организм быстро вырабатывает нужные и во время следующего кормления отдает их ребенку обратно.

Так иммунная система мамы учит иммунную систему малыша справляться с новыми бактериями. 

В другой работе ученые внимательно исследовали микробиоту ребенка, чтобы увидеть ключевые события первых дней жизни. Первая высокая температура, переход на детское питание — все эти события, как оказалось, достаточно сильно влияют на бактерии малыша, но даже близко не могут сравниться с приемом антибиотика.

После этого потрясения микрофлора резко меняется и приходит в себя еще несколько недель.

Излишняя гигиена мешает сбалансированному развитию микробиоты. 

Кстати, именно с антибиотиками связывают и мировую эпидемию ожирения. Сейчас в корма животных часто добавляют следовые количества антибиотиков. Они сбивают обмен веществ, и начинается резкий набор веса.

Потом животное убивают, разделывают, и мясо, все еще содержащее антибиотики, попадает в магазины, а оттуда — к нам на стол и в кишечник, где история повторяется: снова нарушение обмена веществ и снова лишний вес.

 

На пути к новой медицине

Геномные исследования микробиоты пока только приходят в медицину, хотя диагноз «дисбактериоз», наверное, хоть раз ставили каждому читателю. Сейчас по составу микробиоты могут скорректировать питание и образ жизни, но в будущем ученые обещают сделать анализ микробиоты настолько чувствительным, что у него появится предсказательная сила для выявления раковых заболеваний на ранних стадиях, и настолько точным, что он сможет, например, заменить неприятные процедуры колоноскопии и гастроскопии.  Предвестники будущей микробной терапии уже появились: экзотическая процедура пересадки микробиоты, она же фекальная трансплантация. Некоторым пациентам назначают ее при сильных кишечных инфекциях, которые можно подхватить в стационаре. В ослабленной предыдущим лечением антибиотиками микрофлоре человека сильно распространяется патогенный микроб, и победить его иногда можно только пересадкой нормальной, привычной организму, микробиоты, которая способна потеснить захватчика в кишечнике.  «Вообще, микробиота — это пока не медицинская история в европейском понимании этого слова, — говорит Алексеев. — Европейская медицина — это лечение недугов. В нормальном состоянии человек здоров, потом появилась боль или другие симптомы, потом он пришел к врачу и его продиагностировали, полечили, и боль прошла. В восточной медицине все наоборот: ты болен всегда, ты умираешь и можно только подкорректировать этот процесс; чтобы пойти к врачу или заняться здоровьем, там не ждут боли». Теперь такая практика появляется и в Европе. Ее называют медициной будущего или медициной четырех «П». Предиктивная — можно предсказывать течение болезни. Персональная — лечение подбирается индивидуально. Превентивная — лечение начинается до появления симптомов. При участии пациента — человек занимается своим здоровьем, а не ходит «подлечиться» с появлением симптомов.  Кстати, активных пациентов в России, судя по всему, уже немало. В конце января биотехнологическая компания «Атлас», которая анализирует геном человека, выделенный из слюны, вместе с возглавляемой Алексеевым компанией «Кномикс» начали краудфандинг-проект по изучению микробиоты: заявленные учеными 500 тысяч рублей собрали за первые два дня, а с тех пор сумма перевалила за миллион. Теперь каждый вкладчик станет еще и испытуемым. Сдаст анализ кала, получит результаты метагеномного исследования своей микробиоты и советы по питанию на ближайшие две недели с рекомендациями по каждому приему пищи: сколько белков, жиров или медленных углеводов хорошо съесть на завтрак, обед и ужин. 

В идеале такая диета должна сбалансировать микробиоту человека и положительно повлиять на самочувствие. Поэтому после двух недель микробиоту испытуемого снова возьмут на анализ, чтобы отследить изменения. Что получится? Пока неясно. 

опубликовано econet.ru

Михаил Петров

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое сознание – мы вместе изменяем мир! © econet

Источник: https://econet.ru/articles/173903-samyy-chuvstvitelnyy-organ-nashi-mikroby-bolshe-znayut-o-nas-chem-my-sami

Виды микроорганизмов и их описание

Микробы и высшие организмы

Микроорганизмы – это группа настолько маленьких живых организмов, что они не видны человеческим зрением. Их размер меньше 1 миллиметра, а, порою, намного меньше. Хотя встречаются в этой группе и относительно большие организмы, их даже можно рассмотреть при должном усердии. Изучением их всех занимается наука микробиология.

Представители микроорганизмов

В природе существуют десятки тысяч видов микроорганизмов, и это только те, о которых мы знаем. Они являются довольно разнообразными. Некоторые различаются средой обитания, другие – образом или условиями существования, третьи – строением. Так, практически все они одноклеточные, но встречаются среди них и многоклеточные, хоть и редко.

Все микроорганизмы можно поделить на 2 группы: безъядерные (прокариоты) и обладающие клеточным ядром (эукариоты).

Прокариоты – это одноклеточные живые организмы, не имеющие клеточного ядра. Иногда их называют доядерными, а в 20-ых веках именовали монерами, но сейчас этот термин не используется.

Представителями прокариотов являются всего 2 домена живых организмов: бактерии и археи. Полагают, что существуют миллионы видов микроорганизмов, относящихся к этим доменам.

Но найти то, что не видишь невооружённым взглядом, довольно сложно, поэтому на сегодняшний день известно около десятка-другого тысяч видов.

Микроорганизмы, относящиеся к домену Эукариоты, могут быть как многоклеточными, так и одноклеточными. их особенность – наличие ядра в клетке, поэтому их также называют ядерными.

К слову, практически все живые организмы, имеющиеся в природе, относятся к Эукариотам. Исключением являются бактерии, археи, и вирусы.
Микроорганизмы, обладающие клеточным ядром, не очень многочисленны.

Их объединяются в одну группу – протисты, хотя входят туда не все ядерные микроскопические организмы.

Бактерии: описание и типы

Бактерии – это домен микроорганизмов (чаще всего одноклеточных), не имеющих ядра. В природе их существует огромное количество видов, сотни тысяч, и даже миллионы, вероятно.

Дело в том, что они настолько малы, что их довольно трудно находить, и уж тем более изучать. Описано лишь около десяти тысяч видов бактерий. Ну а их количество, понятное дело, даже не поддаётся исчислению.

Но можно сказать, что практически все из них выполняют некую роль в природе, и обладают некими уникальными свойствами. И исходя из этих знаний, делят бактерий на различные типы, классы, семейства и рода.

Всего науке известно 4 типа бактерий, но каждый из них включает немалое количество видов:

  • – Tenericutes
  • – Firmicutes
  • – Gracilicutes
  • – Mendosicutes

Археи: описание и типы

Археи представляют собой домен одноклеточных живых организмов, не имеющих ядра и мембранных органелл. Исходя из особенностей видов этих микроорганизмов, делят их на 8 типов (6 основных и 2 предполагаемых). А каждый из типов, в свою очередь, делится на один или несколько классов архей, обладающих уникальными свойствами. Классы включают в себя семейства и роды архей.

Типы архей:

Протисты: описание и типы

Протистами называют группу живых организмов, относящихся к домену Эукариоты (их клетки имеют ядро), и не входящих в состав животных, растений, грибов и хромистов. Создана она по “остаточному принципу”. И, соответственно, включает в себя различные живые организмы, сильно отличающиеся друг от друга.

Исходя из их способа перемещения в пространстве, протистов делят на 3 типа. А каждый из этих типов, исходя из иных особенностей видов, делят на классы, семейства и рода:

  • – Инфузории
  • – Споровики
  • – Саркомастигофоры

Роль микроорганизмов в природе

Микроскопические организмы встречаются практически везде, где имеется вода. Оптимальной температурой для них является 0-50 °C (сильно приблизительно), хотя могут они существовать и при более экстремальных температурах.

Рекордно высокая температура для них, как и для всех живых существ, составляет 122 °C. Только стоит понимать, что такую температуру выдержит вовсе не каждый представитель данной группы живых существ.

Каждый из видов обладает своими особенностями.

Основная роль микроорганизмов в природе заключается в осуществлении обмена веществ. А поскольку обитают они практически повсеместно, то роль эта очень велика.

В большинстве случаев они являются редуцентами, то есть, перерабатывают остатки живых существ. Но иногда выполняют роль продуцентов, производя органические вещества из неорганических.

А в силу того, что могут эти существа обитать там, где не выживут другие живые организмы, иногда они являются единственными продуцентами экосистем.

Для человека микроорганизмы могут являться как полезными, так и не очень. Например, благодаря им осуществляет самоочищение воды в различных водоёмах. А ещё они принимают участие в круговороте различных элементов: железа, фосфора, серы и других. Это явная польза, если и не прямая, то как минимум косвенная.

Но также существует множество видов организмов, приносящих вред. Некоторые, к примеру, загрязняют водоёмы (если вспомнить, что другие их виды занимаются очищением, это можно счесть забавным). А некоторые вызывают порчу продуктов. А есть даже вредители, которые действуют не опосредованно, а прямо.

Речь о патогенных микроорганизмах, или условно-патогенных. Они вызывают инфекционные заболевания.

Заключение

Таким образом, микроорганизмы представляют собой невидимые человеческим зрением живые организмы, обитающие практически везде (поскольку вода находится также практически везде), осуществляющие в природе важные функции, и приносящие человеку как вред, так и пользу.

Источник: https://naturae.ru/zhivotnyi-mir/mikroorganizmy/

Микробы – это что такое? Классификация микроорганизмов

Микробы и высшие организмы

Микробы – это самые маленькие живые, в основном одноклеточные организмы, которые можно разглядеть только через очень точный микроскоп. Их размер настолько мал, что измеряется в микрометрах (1 мкм = 1/1000 мм) или даже нанометрах (1 нм = 1/1000 мкм).

Что изучает микробиология

Микробиологией называют науку, которая исследует сферу жизни микроорганизмов: строение, функционирование, условия жизнедеятельности, развитие и размножение.

Первым человеком, которому удалось рассмотреть и описать микробы, был голландец А. Левенгук. На закате 17-го века он смастерил линзы, увеличивающие изображение более чем в 200 раз.

Его потрясло то, что он через них увидел, что микробы – это целый мир со своими особенностями существования. Так была положена основа новой науке – микробиологии. Левенгук проиллюстрировал и описал обнаруженные микробы.

Фото и картинки с их изображением тех времен – заснятые увеличения через микроскоп.

Виды микробов

Бесчисленное многообразие видов микроорганизмов впечатляет. Микробы – это короткое название сотен их самых разных типов.

Они отличаются между собой внешним видом, строением, условиями жизни, способностью к размножению. Различают неклеточные, многоклеточные и одноклеточные микробы.

Фото с их визуализацией помогают с легкостью относить каждую особь к тому или иному виду. Классификация микробов:

  • бактерии;
  • вирусы;
  • фаги;
  • грибы;
  • микроводоросли;
  • простейшие;
  • дрожжи.

Целый раздел микробиологии – бактериология – открывает нам огромный мир бактерий – прокариотных организмов.

От эукариот (многоклеточные, простейшие, водоросли, грибы) они отличаются отсутствием хлорофилла, оформленного ядра с генетическим материалом и органоидами.

Размер бактерии непостоянен, может меняться в зависимости от внешней среды (от 0,1 до 28 мкм). Наиболее популярная классификация бактерий – по морфологическому строению.

Кокки

Кокками называют шарообразные микробы, которые могут принимать сферическую, бобовидную, эллипсовидную или ланцетовидную форму.

  1. Микрококки могут располагаться по одному, парами или беспорядочно. Они называются сапрофитами, живут в воде и воздухе.
  2. Диплококки размножаются делением в одной плоскости по две штуки. К ним относятся менингококки (носители менингита) и гонококки.
  3. Стрептококки аналогично делятся в одной плоскости, но целыми цепочками. Известны патогенные для человеческого организма виды, которые передают ангину и различные рожистые воспаления.
  4. Тетракокки располагаются по две штуки на двух плоскостях, взаимно перпендикулярных. Патогенные особи очень редки.
  5. Сардины представляют собой характерные тюки клеток по 8, 16 и более на трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Практически все их представители обитают исключительно в воздухе.
  6. Стафилококки могут делиться одновременно в нескольких плоскостях, расположенных беспорядочно относительно друг друга, по внешнему виду напоминают виноградные грозди.

Палочковидные

Цилиндрические микроорганизмы встречаются гораздо чаще других видов. Их разделяют на бактерии, не имеющие способности образовывать споры (дифтерийная, дизентерийная, туберкулезная, партифозная, кишечная палочка), и бациллы, способные к созданию спор (сибиреязвенная, сенная, столбнячная, анаэробная). Классификация по способу деления:

  • Диплобактерии, диплобациллы отличаются расположением только в одной плоскости по две клетки (пневмония).
  • Стрептобактерии, стрептобациллы в процессе деления занимают одну плоскость, на которой выстраивают целую цепочку (сибирская язва).
  • Основная часть цилиндрических микробов располагаются бессистемно по одной особи.

Извитые микробы могут принимать форму запятой, это вибрионы (например, холера). Спириллы имеют несколько завитков, спирохеты – это тонкие извитые палочки (сифилис).

Важно отметить, что все микробы и бактерии полиморфны, они имеют уникальную способность менять свою форму под воздействием самых разных факторов: внешняя среда, температура, кислотность и пр.

Именно эта способность лежит в основе многих лабораторных исследований микробов, направленных на разработку медицинских препаратов, которые помогут в дальнейшем бороться с патогенными для человека бактериями.

Вирусы

Вирусы – это обширное сообщество микробов, отличающееся от других отсутствием как такового клеточного строения. Из размеры несопоставимо меньше размеров бактерий: от 5 до 150 нм. Чтобы разглядеть их, придется настроить электронный микроскоп на самый высокий уровень точности. Большинство представителей вирусных микроорганизмов состоят только из белка и нуклеиновой кислоты (РНК, ДНК).

Некоторые микробы и вирусы могут быть возбудителями многих тяжелых человеческих заболеваний (грипп, гепатит, корь). Кроме того, существуют виды, патогенные и для животных (чума, ящур).

Микофаги – вирусы грибов. Бактериофаги – вирусы бактерий, они обитают практически повсюду, где есть хоть какая-то жизнь. Некоторые фаги обладают очень полезной способностью – разрушать микробную клетку, поэтому часто используются при производстве лекарств для профилактики и лечения инфекций различного типа.

Рикетсии – особый вид микробов, которые можно отнести как к бактериям, так и к вирусам. Это обездвиженные палочковидные внутриклеточные паразиты, неспособные образовывать споры или капсулы.

Грибы

Это особенные микроорганизмы растительного происхождения, лишенные хлорофилла и способности синтезировать органические вещества. Более того, для их жизни требуются уже готовые органические вещества, поэтому практически все они растут на основе из субстратов разного происхождения. Имеются некоторые патогенные для человека, животных и растений виды грибов.

Грибы отличаются от бактерий тем, что их клетки более похожи на растительные, имеют ядра и вакуоли. Они представлены в виде гифов – длинных нитей, которые могут ветвиться и переплетаться между собой.

Размножаться грибы могут несколькими способами: вегетативным делением, бесполым и половым – образованием спор. Споры грибов характеризуются высокой стойкостью, они могут продолжительное время жить в разной внешней среде и перемещаться при этом на огромные расстояния до тех пор, пока не попадут в питательную среду, где они достаточно быстро трансформируются в гифы.

Плесневые грибы встречаются нам очень часто, их можно легко разглядеть невооруженным взглядом на подпорченных пищевых продуктах. Они выглядят как творожистый налет неоднородного цвета. Существуют некоторые виды грибов, которые не просто портят продукты, они вырабатывают токсичный для людей и животных митоксин, например аспергиллус или фузариум.

Однако грибы не всегда вредны, их многочисленные полезные свойства успешно используются производителями медицинских препаратов. Самый эффективный и популярный антибиотик пенициллин изготавливают на основе грибов из вида пенициллов.

Актиномицеты – исключительный вид микроорганизмов, который имеет строение и свойства бактерий и способ размножения, аналогичный грибам.

Дрожжи

Это обездвиженные одноклеточные микробы размером от 10 до 15 мкм, которые могут иметь круглую, овальную, в редких случаях цилиндрическую и серповидную форму. Дрожжи аналогичны грибам по своему строению, содержат вакуоль и ядро.

Возможные способы размножения – деление, почкование или с помощью спор. Они быстро развиваются в почве, на продуктах питания, растениях. Дрожжи на поверхности продуктов питания приводят к их брожению и закисанию.

Спиртовое брожение трансформирует сахар в спирт, этот процесс заложен в основу алкогольной промышленности и домашнего виноделия.

Существуют патогенные для человеческого организма типы. Например, довольно распространенный род дрожжей кандида способствует распространению неприятного заболевания – кандидоза.

Полезные микробы в организме человека

Человеческое тело населено триллионами различных бактерий, которые могут быть как вредными, так и полезными. Существуют и бактерии, которые жизненно необходимы для нормального функционирования нашего организма. Суммарный вес бактерий во взрослом человеке может достигать 4 кг, причем ¾ из них проживают в нашем кишечнике.

Остальные прекрасно себя чувствуют в мочеполовой системе, на поверхности кожи и слизистых. Интересно, что тело ребенка заселяется микроорганизмами уже в процессе его рождения, а к 10 годам кишечная микрофлора уже полностью сформирована.

Некоторые микробы для детей крайне опасны, поэтому первый год жизни гигиена тела ребенка должна быть очень тщательной.

Какие микробы живут в кишечнике:

  • лактобактерии;
  • бифидобактерии;
  • стрептококки;
  • энтеробактерии;
  • грибы;
  • простейшие;
  • вирусы.

Польза бактерий для человека

  1. При помощи энтеробактерий организмом осваиваются витамины группы В, С, К, никотиновая и фолиевая кислота.
  2. Помогают переварить нерасщепленную пищу.
  3. Поддерживают ионный и водно-солевой обмен.
  4. Сдерживают рост патогенных микроорганизмов.
  5. Способствуют поддержанию иммунитета.

  6. Развивают лимфоидный аппарат.
  7. Снижают чувствительность стенок кишечника к канцерогенным продуктам.
  8. Повышают вирусоустойчивость.
  9. Активно участвуют в тепловом балансе.

Бифидо- и лактобактерии занимают более половины кишечной микрофлоры, они играют важную роль в жизни здорового человека:

  1. Молочная кислота и ацетат, вырабатываемые с участием этих микроорганизмов, способны создавать такую среду в кишечнике, в которой не могут жить болезнетворные микробы.
  2. Бифидобактерии – натуральное антигистаминное средство, подавляет аллергические реакции в организме.
  3. Они оказывают антиоксидантный эффект и борются с ростом опухолевых клеток.
  4. Бифидобактерии активно участвуют в выработке витаминов группы В.
  5. Бифидо- и лактобактерии способствуют увеличению процента усвоения человеком железа, кальция и витамина Д.

Значение микробов для природы

Бактерии, содержащие аммонифицирующие ферменты, инициативно способствуют процессу гниения останков людей, животных, растений и пищевых отходов. В ходе разложения белка в атмосферу выделяются очень важные газы: аммиак и азот, которые жизненно важны для человека, животных, растений.

Уробактерии способны разложить мочевину, производимую ежедневно каждым человеком и животным. А это, между прочим, не менее 55 млн тонн каждый год.

Микробы, способные к нитрофикации, окисляют аммиак. Денитрифицирующие микроорганизмы способствуют выделению из почвы молекулярного кислорода.

Углерод – одно из важнейших клеточных веществ мира растений и животных. Клетчатка, которую употребляют в пищу многие животные, содержит много углерода. В их желудках он при помощи целлюлозных бактерий ферментируется и выходит с навозом обратно в природу. Таким образом, земля получает гумус, становится гораздо более плодородной, а атмосфера насыщается углекислотами.

Таким образом, бактерии и микробы – это очень важная составляющая всего живого мира. Множество полезных бактерий постоянно сопровождают человека на протяжении всей жизни и защищают наш организм от нежелательных внешних воздействий. Очень важно не нарушить тонкий и хрупкий баланс между благотворными и патогенными микроорганизмами.

Источник: https://FB.ru/article/274782/mikrobyi---eto-chto-takoe-klassifikatsiya-mikroorganizmov

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.