Evropu vyděsilo velmi malé stvoření - patogenní kmen Escherichia coli. Jeho délka je pouze 2 - 3 mikrony, ale je nebezpečná a svižná. Nedobrovolně se divíme, kdo je dominantním druhem naší planety - člověkem nebo tak malými?
Pokud je jedna Escherichia coli, která, jak víte, rozmnožuje se jednoduchým binárním štěpením, umístěna do ideálního živného média a předpokládá se, že ona a její potomci budou mít spoustu jídla, pak toto dítě může vytvořit kolonii o hmotnosti asi 10 milionů tun denně! Šokující postava, že? Jednobuněčné organismy jsou, ne-li nejdůležitější, pak rozhodně nejvýznamnější v doslovném smyslu obyvatelé planety. Celková biomasa všech mikroorganismů, včetně mikroskopických hub a řas, je 76 miliard tun (sušina, kromě vody). Všechny mnohobuněčné rostliny váží 55 miliard tun a hmotnost zvířat, včetně lidí, se zvyšuje na „mizerných“500 milionů tun.
A v každém zdravém lidském těle budou dva kilogramy bakterií, protože člověk je symbiotickým konglomerátem buněk vlastního těla a bakterií. Podle mladé vědy o metabolomice jsou lidé superorganismy, ve kterých jsou přímo našimi příbuznými pouze 2 až 3 biliony buněk. Dalších sto bilionů jsou mikroorganismy - v lidském těle je jich
více než 500. V tomto superorganismu není lidská DNA vůbec dominantní, tvrdí zakladatel metabolomiky, britský biochemik Jeremy Nicholson.
Každý z nás má jedinečný genom, který se skládá z našeho vlastního genetického materiálu a DNA mnoha jednobuněčných organismů, které nás obývají.
KDO Žije v OSOBĚ?
Ve většině případů se děti rodí sterilní. Avšak hned v první den svého života začíná mikrobiocenóza: člověk je kolonizován mnoha mikroorganismy. Nejprve je to chaotický proces, během kterého bakterie tvrdě bojují o „místo na slunci“uvnitř i vně. Po 2-3 dnech obdrží rezistentní kolonie celoživotní povolení k pobytu v různých částech těla. Jedná se o tzv. Závazek - užitečné a užitečné. navíc nezbytné mikroby. Můžeme říci, že živé bytosti nejblíže lidem v tomto světě.
Po celém povrchu kůže a v její horní vrstvě se pohodlně usazovaly propionibakterie, difteroidy a korynebakterie. Umí absorbovat patogenní bakterie přicházející zvnějšku, drží první linii obrany. Sliznice očí je osídlena stafylokoky a mykoplazmy, které nedovolují náhodným mimozemšťanům získat oporu a začínají se rozmnožovat. Všichni dobře snášejí kyselé prostředí žaludeční šťávy a zahájí proces trávení. Více než 15 hlavních typů anaerobních bakterií a hub rodu Candida žije ve střevech ve stísněných, ale ne urážených. A mezi nimi je stejná E. coli E. coli, nepatogenní kmeny, které lidé skutečně potřebují. Je to ona, kdo produkuje vitamín K2 v našem těle, která je zodpovědná za srážení krve.
"Ačkoliv jsem již dosáhl 50 let, moje zuby jsou velmi dobře zachovány, protože mám ve zvyku každé ráno je otírat solí a po očištění velkých zubů husím peřím je důkladně setřu kapesníkem" - tato slova lze přečíst v dopise strážce soudní síně z nizozemského města Delft Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), který poslal do Královské společnosti v Londýně. Nemůžete říci nic, původní způsob pozorování ústní hygieny, ale Levenguk se stal slavným, samozřejmě ne za to - ale za to, že učil lidstvo vidět skryté stránky života přírody. Levenguk neměl „vědecké“vzdělání, ale měl skutečně ohnivou vášeň: lupy. Byl jedním z prvních, kdo uhodl zkombinovat několik čoček do dalekohledu, aby studoval ne makro, ale mikrosvět. A tak dostal mikroskop.
Pro svůj výzkum si náhodně vybral materiály: pepřová infuze, křenová vlákna, kožní vločky, mušky, mušle ulovené v delftských kanálech. Zředil škrábání ze zubů vodou a pozoroval v kouzelných brýlích „neuvěřitelný počet malých zvířat, a navíc v tak malém kousku výše uvedené látky, že bylo téměř nemožné tomu uvěřit, a pokud ne přesvědčenými svými vlastními očima.
Samouk Levenguk na 50 let pozorování načrtl více než 200 druhů „drobných zvířat“, když nazýval své nové známé. Vědecká revoluce se však tehdy nestala - po sto let po Levenguku zůstal mikrokosmos pro vědecký svět jakýmsi „stanem v mikroskopu“.
PŘÁTELÉ A nepřátelé
Možná, že téměř všechny nejznámější potravinové výrobky pro nás - chléb, sýr, jogurt, pivo, víno, čokoláda a mnohem více - nejsou ničím jiným než fermentačními produkty. Veškerou hlavní práci na jejich přípravě provádějí anaerobní bakterie a kvasinky. Člověk může pouze pečlivě ukládat, vybírat a kultivovat startovací kultury - bakteriální kolonie. A dělá to po tisíciletí. Dokonce i pět tisíc let před narozením Krista ve starém Babylonu věděli, jak kvasit nápoje, a před třemi a půl tisíci lety Egypťané vymysleli kvasnicový chléb. Takže člověk už dávno krotil své mikro-přátele.
Profesionální „školitelé“, vědci-biotechnologové, vyzbrojení úspěchy molekulární biologie a genetického inženýrství, naučili mikroby dělat pro člověka mnoho užitečných věcí. Dnes se bakteriální hnojiva aplikují na půdu na polích a nebezpečná chemická zemědělská činidla nahrazují mikrobiální insekticidy a biologicky rozložitelné pesticidy. Thionické bakterie (oxidující síru) vyluhují cenné kovy z koncentrátů rudy a zlepšují kvalitu uhlí obsahujícího síru. Moderní léčiva jsou nemyslitelná bez „pracovních koní“- bakterií, jednobuněčných hub a řas, které produkují všechny typy antibiotik, antineoplastická léčiva, vitamíny a aminokyseliny.
Tým vědců vedený profesorem Josephem Chappellem z Americké univerzity v Kentucky zjistil, že všechny zásoby ropy a uhlí na naší planetě jsou výsledkem života jediné mikroalga, Botryococcus braunii. Takže kdyby to nebylo pro ni, neviděli bychom ani tepelnou energii, ani auta.
Některé mikroorganismy jsou navíc také nejnáročnějšími a nejpřesnějšími čističi na světě. Vypočítá se, že kdyby to nebylo pro hnijící bakterie, které rozkládají organickou hmotu, pak by kosti zvířat, která na Zemi žila od začátku doby ledové, pokryly dnes celou zemi vrstvou a půl metru.
Vzájemně prospěšná existence lidí a mikroorganismů je zkazena pouze jednou okolností: existuje spousta protozoů, které nejsou averzní k urychlení procesu přeměny života na mrtvého a jeho snížení na pár dní.
Od dob Hippokratů až do poloviny 19. století se věřilo, že nemoci, které dnes nazýváme infekční, jsou způsobeny špatným vzduchem a škodlivými výpary - „miasmami“. Mezi teoretiky patogeneze byl Copernicův spolužák Girolamo Fracastoro nejblíže k pravdě. kteří žili více než sto let před Levengukem. Psal o malých „semenech“, která se předávají z člověka na člověka, usazují se uvnitř a způsobují nemoc. Fracastoro si však nedokázal ani představit, že tato „semena“jsou naživu.
Ztráty lidí způsobené epidemickými infekčními chorobami výrazně převyšují počet obětí vojenských konfliktů. Stovky tisíc lidí zahynuly na bojiscích Staleté války (1337–1453). A epidemie démonického moru, ke kterému došlo během té války a trvalo jen pět let, si vyžádala životy 34 milionů Evropanů. Celkově za celou existenci naší civilizace zemřelo jako oběti jednobuněčných patogenů asi jedna a půl miliardy lidí.
Celé 19. století ve vědeckém světě nepodlehlo debatě o tom, zda mikroorganismy mají vinu za to, že onemocníme a umíráme. Na jedné straně vědci neustále našli patogenní původce v tkáních těch, kteří zemřeli na choleru, tuberkulózu, záškrtu; jejich čisté kultury byly identifikovány prvními mikrobiology, všechny jako jedna - nositelé Nobelovy ceny v medicíně: Emil Bering, Paul Ehrlich, Ilja Mechnikov a objevitel původců antraxu, tuberkulózy a cholery Robert Koch. Ale na druhé straně přívrženci hygienické teorie nikdy nebaví opakovat, že všechny nemoci pocházejí z nečistot. Hygienici vedl Max von Pettenkofer, prezident Bavorské akademie věd. Profesor se stal slavným skutečností, že v 73, v přítomnosti svědků, spolkl čistou kulturu Vibrio cholera, aby dokázal své vědecké teorie. Cholera Pettenkoferová nezranila,všechno se ukázalo jako mírné zažívací potíže. Pojem „specifická imunita“v tu chvíli ještě neexistoval a profesor byl stejně zdravý jako býk. Pravděpodobně také fungovala síla vnitřního přesvědčení vlastní spravedlnosti.
Pettenkofer si tolik vážil svého vlastního zdraví a nechtěl se mu z toho stát nemocný, protože se cítil jako zchátralý starý muž ve 82 letech, raději se zastřelil.
Dnes to víme jistě: nemoci, jako je mor, záškrt, cholera, tuberkulóza a mnoho dalších, jsou určitě způsobeny bakteriemi, které během svého života uvolňují toxiny. Neštovice, spalničky, hepatitida, poliomyelitida nejsou vyvolány bakteriemi, ale viry. Viry jsou mnohem menší než bakterie (průměr 20–500 nanometrů) a stále není zcela jasné, zda jsou živé nebo ne. Virus sám se nemůže množit - produkuje potomstvo pomocí DNA buňky, do které je zaveden.
NEJSOU NEJLEPŠÍ SÍLA KAT
Na rozdíl od virů jsou bakterie při reprodukci nezávislé. Vysoká míra reprodukce jim umožňuje přežití druhů a relativně krátká DNA jim umožňuje rychlou mutaci, což nutí lidstvo, aby vynalezlo stále více antibiotik. Trik mikroorganismů se neomezuje pouze na mutaci - existují případy, kdy bakterie manipulují s jejich nosiči. Takovou úžasnou schopnost dokazuje například jednobuněčný parazit Toxoplasma.
Hlavními hostiteli parazita jsou zástupci kočičí rodiny. Toxoplasma se v jejich organismech množí. Nosiči mohou být myši, krysy, prasata, ptáci a lidé. Až donedávna se parazitologové domnívali, že toxoplasma představuje nebezpečí pouze pro děti v děloze: s vrozenou toxoplazmózou je poškozen centrální nervový systém a oči a často dítě umírá úplně. Někteří vědci se však domnívají, že Toxoplasma může také ovlivnit chování dospělých.
V roce 2007 vědci ze Stanfordské univerzity prokázali, že tito paraziti ovládají sebezáchovný instinkt myší. Zdravé myši jsou od přírody naprogramovány tak, aby se zabránilo kočičím značkám, ale pokud Toxoplasma vstoupí do těla hlodavců, pak je kočičí značky začnou přitahovat. V tomto případě nejsou zbytky reflexů narušeny. Toxoplasma tedy řídí svůj vlastní životní cyklus a řídí vektor: je prospěšné, že myš zemře po požití kočkou.
Parazit je také schopen transplantace do člověka. Samozřejmě to neznamená, že bychom chtěli jíst kočky, ale dochází k určitým změnám vědomí. Můžete si například vzpomenout na známé všechny babičky kočičí dámy, které jsou připraveny v jejich bytech ukrýt celé hejno ocasu.
Vědci však stále musí zjistit skutečnou roli Toxoplasmy. Zatím lze říci pouze jednu věc - nikdy nebyla „jinou osobou“. Na rozdíl od našeho symbiontu - E. coli. Jak se stal nenahraditelný pomocník vrahem? Tato detektivní intrika stále čeká na vyřešení.
Zatímco vědci hledali viníka, třídili všechny možné podezřelé, počínaje španělskou okurkou a končící pískavice z Egypta, epidemie sama o sobě zmizela. Nyní již není možné určit ani „scénu zločinu“, ani žádný z miliónů jiných druhů bakterií nepřevedl část svého genomu na „dobrou * E. coli, po které získal nepříjemnou vlastnost produkce toxinů, které jsou pro ledviny fatální a ničily červené krvinky. Kromě toho nový kmen označený O104: H4 získal úžasnou odolnost vůči antibiotikům od některých jiných mikroorganismů.
Protozoa lze také říci. Zdálo by se, že všechno je jednoduché: jednobuněčné organismy se rozmnožují dělením nebo pučením, což znamená, že celý genom by měl být přenesen z „matky“na „dceru“bezpečnou a zdravou. Existuje však také tzv. Horizontální přenos genů - proces, který se vágně podobá páření. K fyzickému kontaktu dochází, během kterého si bakterie vyměňují genetické informace. Navíc se mohou jednotlivci zcela odlišných druhů kontaktovat - a úspěšně. V důsledku toho vznikají nové poddruhy - kmeny, které se stávají spojnicí v nepředvídatelném vývoji bakterií, vývoj mnohem rychlejší než vývoj mnohobuněčných organismů. Tato rychlost poskytuje jejich neuvěřitelnou rozmanitost druhů.
V roce 2009 izraelští mikrobiologové studovali Paunibacillus dentintiformis bacillus a rozhodli se provést experiment: co se stane, pokud jim začnete hladovět? Předpokládalo se, že za podmínek nedostatku výživy se buňky začnou aktivně množit, aby se zachoval druh. Všechno však šlo úplně jinak: bakterie se nejen přestaly množit, ale také začaly zabíjet příbuzné, zbavovat se „dalších úst“. Když velikost kolonie začala odpovídat množství živin, situace se stabilizovala.
Vědci dosud netvrdí, že mikrobi mají kolektivní mysl, ale existence primitivních sociálních mechanismů v nich je považována za prokázanou.
„Bakterie mají primitivní formu sociálního vědomí. - řekl vedoucí studie, profesor Eshel Ben-Jacob. "Vědí, jak shromažďovat informace z prostředí a předávat je navzájem." Mohou distribuovat úkoly a ukládat „sdílenou paměť“. Chemický jazyk, který používají ke komunikaci, přeměňuje kolonie mikrobů na velký mozek. ““
Chtěl bych se naučit porozumět tomuto „velkému mozku“a ještě lépe - být s ním kamarádi. Mikrokosmos však žije podle svých vlastních zákonů a naše znalosti o něm jsou stále příliš malé na to, aby bylo možné uzavřít dlouhodobou dohodu o urovnání.
Časopis Discovery Listopad 2011
Propagační video: