Кто в теремочке живет: мир бактерий внутри нас
22.02.2019 16:50:52
Ольга БЕБЕНИНА
Когда мы смотрим фантастические фильмы, где в людей внедряются некие “чужие”, то, разумеется, ужасаемся. И при этом совершенно не подозреваем, что в нашем собственном теле подобных “квартирантов” полным-полно. И выглядят они ничуть не лучше персонажей Ридли Скотта и других киношных “фантазеров”. Правда, чтобы их рассмотреть, понадобится очень мощный микроскоп. Причем за тысячелетия эволюции мы так сроднились с этими милыми страшилищами, что по отдельности нам уже не выжить. Людям точно.
Японские ученые исследовали колонии бактерий в ультрацентрифуге. И обнаружили, что они способны выживать и размножаться как при гипер-гравитации, в 400 раз превышающей земную, так и при микрогравитации — в состоянии невесомости. А в 2013 году бактерия Tersicoccus phoenicis была практически одновременно обнаружена в стерильных исследовательских лабораториях NASA и Европейского космического агентства, которые дезинфицируются сильнейшими химикатами и ультрафиолетом. И как ее ни травили, колония возрождалась снова. Ученые практически уверены, что эти (а может, и другие) бактерии уже отправились путешествовать по Вселенной на корпусах исследовательских космических аппаратов, таких как “Вояджер”. Так что же это за “терминаторы”?
Сфера деятельности бактерий поистине необъятна. Они контролируют уровень атмосферного азота, разлагают останки животных и растений, формируют почву, регулируют состав воды и выполняют множество других функций. Короче, участвуют абсолютно во всех процессах. И это не считая того, что патогенные и условно-патогенные формы периодически доставляют человечеству неприятности. Инфекционные болезни, чума, холера, сифилис, проказа, туберкулез и прочие напасти — тоже проделки бактерий. Препараты против них — антибиотики — были изобретены 100 лет назад. Но что это за срок для организмов, которые царствуют на Земле испокон веков? Бактерии упорно вырабатывают устойчивость к лекарствам, держа ученых и медиков в постоянном напряжении. Но наряду с вредными существуют и полезные виды бактерий, которые издавна являются нашими симбионтами.
Симбионты — это организмы, которые приспособились существовать в тесном сотрудничестве. Так вот, в теле человека их содержится от 1,5 до 2 килограммов. Это бактерии-мутуалисты (мутуализм — форма взаимовыгодного взаимодействия). Места их локализации — кожные покровы, ротовая полость и носоглотка, желудочно-кишечный тракт. Без этих “чужих”, уже давно ставших родными, нам не выжить. Схема проста — бактериям нужны среда обитания и питательные вещества. А “квартплату” они отрабатывают как охранники — создают на тканях органов такую среду (например, кислую в кишечнике), в которой их болезнетворные собратья погибают.
Недавно в научном журнале Nature была опубликована статья, содержащая описание свыше двух тысяч видов новых, ранее неизвестных бактерий, “прописанных” в пищеварительной системе человека. Это первый шаг к составлению так называемой карты кишечника. Казалось бы, зачем она нужна? Дело в том, что ученые уже давно догадывались, что внутренняя микрофлора оказывает огромное влияние на наше физическое и психическое состояние. Тут, конечно, есть чему удивляться. Ведь известно, что нами управляет и вертит, как хочет, мозг. Получается, что и желудок туда же — в руководители? Впрочем, успокаивает то, что вмешательство бактерий все же имеет рамки. В частности, от качества микрофлоры зависит метаболизм. Проще говоря, чем больше в нас живет полезных бактерий, тем качественней переваривается пища и выводятся шлаки. Лишний вес вполне может говорить о том, что желудочно-кишечный тракт излишне чистый. Кстати, этот факт — следствие комфортной жизни — ученым абсолютно не нравится. Объясним почему.
Так чем же недовольны ученые? “На сегодняшний день люди проделали большую работу, чтобы снизить содержание микроорганизмов в пище. Это помогает уменьшить количество заболеваний и отравлений некачественной едой, однако имеет и обратную сторону — мы исключили возможность проникновения в организм потенциально благоприятных бактерий”, — говорит микробиолог Стенфордского университета Джастин Сонненберг.
ЛЮБОПЫТНО
Некоторые виды ракообразных питаются бактериями, которые выращивают на своем теле — такое вот личное “приусадебное хозяйство”. Самый активный “огородник” — Kiwa puravida, которого называют также йети-крабом. Он на самом деле похож на мифического персонажа, так как его конечности покрыты длинными белыми щетинками. Особенно густая растительность — на первой паре, несущей клешни. Здесь обитают десятки видов бактерий, за которыми краб тщательно ухаживает. Kiwa puravida живет на глубинах более 2000 метров около глубоких щелей в скальном грунте — там, где наружу выходят пары метана и сернистых соединений, необходимые подопечным бактериям. Краб активно помогает их росту, подставляя ворсистые клешни под питательные потоки, словно танцуя.
bebenina@sb.by
Звездный десант
Согласно популярной в научном мире теории панспермии, жизнь на нашу планету была принесена извне. И наиболее вероятно, что первыми колонистами стали именно бактерии. По крайней мере, считается, что такая (бактериальная) жизнь существовала уже 3,4 миллиарда лет назад, когда в атмосфере Земли преобладали углекислый газ и метан, а кислорода практически не было. Самые древние найденные окаменелости —микроорганизмы, которые существовали за счет сернистых соединений. Их потомки и в наши дни обитают в горячих источниках, гейзерах и даже вулканах. На самый главный вопрос — могли ли бактерии действительно прилететь к нам из далеких планетарных систем и при этом оставаться полными сил — наука уже дала положительный ответ. Многие виды этих микроорганизмов (в основном древние, не подвергшиеся изменениям генотипа) поразительно живучи.Японские ученые исследовали колонии бактерий в ультрацентрифуге. И обнаружили, что они способны выживать и размножаться как при гипер-гравитации, в 400 раз превышающей земную, так и при микрогравитации — в состоянии невесомости. А в 2013 году бактерия Tersicoccus phoenicis была практически одновременно обнаружена в стерильных исследовательских лабораториях NASA и Европейского космического агентства, которые дезинфицируются сильнейшими химикатами и ультрафиолетом. И как ее ни травили, колония возрождалась снова. Ученые практически уверены, что эти (а может, и другие) бактерии уже отправились путешествовать по Вселенной на корпусах исследовательских космических аппаратов, таких как “Вояджер”. Так что же это за “терминаторы”?
Что ты такое?
Слово “бактерия” происходит от латинского bacterium — трость, палочка, так как первые описанные экземпляры были палочковидными. Но они могут иметь совершенно произвольные формы: шарообразную, спиралевидную и так далее. С научной точки зрения бактерии — это домен (верхний ранг) одноклеточных живых организмов, не обладающих клеточным ядром. Они живут везде — в почве (в 1 грамме их содержится свыше 40 миллионов), воде и даже в радиоактивных отходах. Их суммарная масса в разы превышает массу всех живых существ на Земле. При этом большинство бактерий еще не описаны. А недавно исследователи международного научного проекта Deep Carbon Observatory пришли к шокирующим выводам: у нашей планеты есть подземная био-сфера, населенная миллиардами неизвестных нам микроорганизмов. Она вдвое превышает объем Мирового океана и простирается на глубину до 5 километров.Сфера деятельности бактерий поистине необъятна. Они контролируют уровень атмосферного азота, разлагают останки животных и растений, формируют почву, регулируют состав воды и выполняют множество других функций. Короче, участвуют абсолютно во всех процессах. И это не считая того, что патогенные и условно-патогенные формы периодически доставляют человечеству неприятности. Инфекционные болезни, чума, холера, сифилис, проказа, туберкулез и прочие напасти — тоже проделки бактерий. Препараты против них — антибиотики — были изобретены 100 лет назад. Но что это за срок для организмов, которые царствуют на Земле испокон веков? Бактерии упорно вырабатывают устойчивость к лекарствам, держа ученых и медиков в постоянном напряжении. Но наряду с вредными существуют и полезные виды бактерий, которые издавна являются нашими симбионтами.
Кто-кто в теремочке живет
Симбионты — это организмы, которые приспособились существовать в тесном сотрудничестве. Так вот, в теле человека их содержится от 1,5 до 2 килограммов. Это бактерии-мутуалисты (мутуализм — форма взаимовыгодного взаимодействия). Места их локализации — кожные покровы, ротовая полость и носоглотка, желудочно-кишечный тракт. Без этих “чужих”, уже давно ставших родными, нам не выжить. Схема проста — бактериям нужны среда обитания и питательные вещества. А “квартплату” они отрабатывают как охранники — создают на тканях органов такую среду (например, кислую в кишечнике), в которой их болезнетворные собратья погибают.
Недавно в научном журнале Nature была опубликована статья, содержащая описание свыше двух тысяч видов новых, ранее неизвестных бактерий, “прописанных” в пищеварительной системе человека. Это первый шаг к составлению так называемой карты кишечника. Казалось бы, зачем она нужна? Дело в том, что ученые уже давно догадывались, что внутренняя микрофлора оказывает огромное влияние на наше физическое и психическое состояние. Тут, конечно, есть чему удивляться. Ведь известно, что нами управляет и вертит, как хочет, мозг. Получается, что и желудок туда же — в руководители? Впрочем, успокаивает то, что вмешательство бактерий все же имеет рамки. В частности, от качества микрофлоры зависит метаболизм. Проще говоря, чем больше в нас живет полезных бактерий, тем качественней переваривается пища и выводятся шлаки. Лишний вес вполне может говорить о том, что желудочно-кишечный тракт излишне чистый. Кстати, этот факт — следствие комфортной жизни — ученым абсолютно не нравится. Объясним почему.
Плата за безопасность
У жителей разных регионов планеты бактериальный состав кишечной микрофлоры различается. И порой кардинально. Поэтому китайцы могут есть ласточкины гнезда, тайцы — муравьиные яйца, чукчи — оленье мясо “с душком” и так далее. А вот желудок европейца таких экспериментов может и не выдержать. Например, в 2010 году исследователи из парижского университета Пьера и Марии Кюри обнаружили, что в кишечниках японцев живут бактерии Bacteroides plebeius, которые позволяют перерабатывать высокомолекулярные углеводы (а точнее, полисахарид порфиран) морских водорослей, использующихся для приготовления суши, гораздо лучше, чем у людей других национальностей. Это стало возможным благодаря горизонтальному переносу генов — передаче кода ДНК от одного вида микроорганизмов другим. Изначальным носителем были бактерии Zobellia galactanivorans, обитающие на поверхности морской растительности и проходившие через пищеварительный тракт японцев в течение многих поколений.Так чем же недовольны ученые? “На сегодняшний день люди проделали большую работу, чтобы снизить содержание микроорганизмов в пище. Это помогает уменьшить количество заболеваний и отравлений некачественной едой, однако имеет и обратную сторону — мы исключили возможность проникновения в организм потенциально благоприятных бактерий”, — говорит микробиолог Стенфордского университета Джастин Сонненберг.
ЛЮБОПЫТНО
Некоторые виды ракообразных питаются бактериями, которые выращивают на своем теле — такое вот личное “приусадебное хозяйство”. Самый активный “огородник” — Kiwa puravida, которого называют также йети-крабом. Он на самом деле похож на мифического персонажа, так как его конечности покрыты длинными белыми щетинками. Особенно густая растительность — на первой паре, несущей клешни. Здесь обитают десятки видов бактерий, за которыми краб тщательно ухаживает. Kiwa puravida живет на глубинах более 2000 метров около глубоких щелей в скальном грунте — там, где наружу выходят пары метана и сернистых соединений, необходимые подопечным бактериям. Краб активно помогает их росту, подставляя ворсистые клешни под питательные потоки, словно танцуя.
bebenina@sb.by