Európát egy nagyon kicsi lény rémítette meg - az Escherichia coli kórokozó törzse. Hossza csak 2-3 mikron, de veszélyes és fürge. Az önkéntelenül kíváncsi lesz, hogy ki az uralkodó faj a bolygónkon - ember vagy ilyen kicsi?
Ha egy Escherichia coli-t, amely, mint tudjuk, egyszerű bináris hasítással szaporodik, ideális tápközegbe helyezkedik, és feltételezzük, hogy ő és leszármazottjai rengeteg ételben fognak lenni, akkor ez a csecsemő kb. 10 millió tonna / nap súlyú kolóniát képezhet! Megdöbbentő figura, nem igaz? Az egysejtű organizmusok ha nem a legfontosabbak, akkor minden bizonnyal a legfontosabbak, szó szerint a világ lakói. Az összes mikroorganizmus - beleértve a mikroszkopikus gombákat és algákat - teljes biomassza 76 milliárd tonna (szárazanyagban, a víz kivételével). Az összes többsejtű növény súlya 55 milliárd tonna, az állatok tömege, beleértve az embereket is, körülbelül 500 millió tonna szánalmas.
És minden egészséges emberi testben két kilogramm baktérium lesz, mivel az ember a testének sejtjeinek és baktériumainak szimbiotikus konglomerátuma. A metabolomika fiatal tudománya szerint az emberek szuperorganizmusok, amelyekben csak 2-3 trillió sejt van közvetlenül a miénk, rokonok. További száz trillió mikroorganizmus - ezek közül
több mint 500 faj található az emberi testben. Ebben a szuperorganizmusban az emberi DNS egyáltalán nem domináns, mondja a metabolizmus alapító atyja, brit biokémikus Jeremy Nicholson.
Mindegyikünknek van egy egyedi genomja, amelyet saját genetikai anyagunkból és a sok egysejtű szervezetünk DNS-ből áll, amelyek körülöttünk élnek.
KIK ÉLETEK SZEMEN?
A legtöbb esetben a csecsemők sterilen születnek. Ugyanakkor életük első napján mikrobiocenosis alakul ki: az embert sok mikroorganizmus gyarmatolja. Először egy kaotikus folyamat, amelyben a baktériumok hevesen küzdenek a "helyért a Napban" belül és kívül. 2-3 nap elteltével a rezisztens kolóniák élettartamú tartózkodási engedélyt kapnak a test különböző részein. Ezek az úgynevezett kötelező - hasznos és. továbbá a szükséges mikrobák. Azt mondhatjuk, hogy a világ legközelebb állnak az élőlényekhez.
A bőr teljes felületén és annak felső rétegében a propionibaktériumok, a diftheroidok és a korinbakteriák kényelmesen fészkeltek. Tudják, hogyan kell felszívni a kívülről érkező patogén baktériumokat, ők tartják az első védelmi vonalat. A szem nyálkahártyáját sztafilokokok és mikoplazma élik, amelyek nem teszik lehetővé a véletlen idegenek idei lábának megszerzését és a szaporodás megkezdését. Streptococcusok, lakto- és bifidobaktériumok barátságos csapata, élesztőszerű gombákkal körülvéve úszik a gyomorban; mindegyik jól tolerálja a gyomornedv savas környezetét, és megindítja az emésztés folyamatát. A Candida nemzetségbe tartozó anaerob baktériumok és gombák több mint 15 fő típusa zsírosan él a belekben, de nem sértődött meg. És köztük ugyanaz az E. coli E. coli, amelynek nem-patogén törzsei az embereknek valóban szükségesek. Ő az, aki K2-vitamint termel a testünkben, és az a felelős a vérrögképződésért.
„Noha már 50 éves lettem, a fogaim nagyon jól megőrződnek, mivel szokásom, hogy minden reggel sóval dörzsöltem őket, és miután nagy fogakat lúdtolllal tisztítottam, alaposan megtöröltem őket zsebkendővel” - ezek a szavak olvashatók a bírósági kamara őrének levélében. Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723) holland Delft városából, amelyet a londoni királyi társasághoz küldött. Nem mondhat semmit, a szájhigiénés megfigyelésének eredeti módját, ám Levenguk természetesen nem azért lett híres, hanem azért, hogy az emberiséget megtanította látni a természet életének rejtett oldalait. Levenguknak nem volt "tudós" végzettsége, de valóban tüzes szenvedélye volt: nagyító. Ő volt az első, aki arra gondolt, hogy több lencsét egyesít egy távcsőbe, hogy nem a makrót, hanem a mikrovilágot tanulmányozza. És így kapott egy mikroszkópot.
A kutatáshoz anyagokat választott véletlenszerűen: borsinfúzió, tormaszálak, bőrpelyhek, légyszem, kagyló, amelyet a Delft-csatornákba fogtak. Hígította a fogakkal való kaparást vízzel, és a mágikus szemüvegben hihetetlen számú kisállatot észlelt, ráadásul egy olyan apró darabban a fenti anyagot, hogy szinte lehetetlen volt elhinni, és ha nem látta a saját szemével.
Az öntanító Levenguk 50 éves megfigyelés alatt több mint 200 apró állatfajt vázolt fel, ahogy új ismerőseinek hívták. A tudományos forradalom azonban akkor nem történt meg - Levenguk után száz évig a mikrokozmosz a tudományos világ számára egyfajta "sátor volt egy mikroszkópban".
Barátok és ellenségek
Talán szinte az összes számunkra legismertebb élelmiszer-termék - kenyér, sajt, joghurt, sör, bor, csokoládé és még sok más - nem más, mint erjedési termékek. Az előkészítésük fő munkáját anaerob baktériumok és élesztők végzik. Az ember csak óvatosan tárolhatja, válogathatja és termesztheti kezdő kultúrákat - baktériumtelepeket. És évezredek óta ezt csinálja. Még ötezer évvel Krisztus születése előtt az ókori Babilonban tudták, hogyan kell erjesztni az italokat, és három és fél ezer évvel ezelőtt az egyiptomiak élesztő kenyeret találtak ki. Tehát az ember már régen megszelídítette mikro-barátait.
A professzionális "oktatók", a tudósok-biotechnológusok, a molekuláris biológia és a géntechnika eredményeivel felfegyverkezve, a mikrobákat arra tanították, hogy sok mindent hasznosítsanak az ember számára. Manapság baktérium-műtrágyákat alkalmaznak a talajban a mezőkön, és a mikrobiális rovarirtók és a biológiailag lebontható rovarirtók felváltották a veszélyes vegyi mezőgazdasági reagenseket. A tionos (ként oxidáló) baktériumok kioldják az érckoncentrátumokból az értékes fémeket és javítják a ként tartalmazó szén minőségét. A modern gyógyszerkészítmények elképzelhetetlenek "munkatartók" nélkül - baktériumok, egysejtű gombák és algák, amelyek bármilyen típusú antibiotikumokat, daganatellenes gyógyszereket, vitaminokat és aminosavakat termelnek.
A kutatók egy csoportja, amelyet Joseph Chappell professzor vezet, a Kentucky Amerikai Egyetemen, megállapította, hogy bolygónk olaj- és szénkészlete egyetlen mikroalga, a Botryococcus braunii életének eredménye. Tehát, ha nem neki lenne, akkor sem hőenergiát, sem autót nem látnánk.
Ezenkívül egyes mikroorganizmusok a legszorgalmasabbak és aprólékosabb tisztítószerek a világon. Becslések szerint ha a rothadó baktériumok nem a szerves anyagokat lebontják, akkor a jégkorszak kezdete óta a Földön élő állatok csontjai ma az egész földet másfél méteres réteggel lefedik.
Az emberek és a mikroorganizmusok kölcsönösen előnyös létezését csak egy körülmény romolja el: Van egy csomó olyan protozoja, amelyek nem hajlandók felgyorsítani az élet halálossá válását, pár napra csökkentve.
A Hippokratész idejétől a 19. század közepéig azt hitték, hogy azokat a betegségeket, amelyeket ma fertőzőnek nevezünk, a rossz levegő és a káros füst okozza - "miasma". A patogenezis teoretikusai közül Kopernikusz osztálytársa, Girolamo Fracastoro volt a legközelebb az igazsághoz. akik több mint száz évvel éltek Levenguk előtt. Olyan apró "magokról" írt, amelyeket emberről emberre továbbítanak, belsejükben telepednek le és betegséget okoznak. Fracastoro azonban még azt sem tudta elképzelni, hogy ezek a "magok" életben vannak.
A járványos fertőző betegségekből származó emberi veszteségek jelentősen meghaladják a katonai konfliktusok áldozatainak számát. Emberek százezrei haltak meg a százéves háború (1337-1453) csatatéren. És a háború alatt bekövetkezett, mindössze öt évig tartó kórokozó járvány 34 millió európainak életét követelték. Összességében a civilizációnk teljes létezése során körülbelül másfél milliárd ember halt meg az egysejtű kórokozók áldozataként.
A tudományos világ egész 19. századában nem esett vita arról, hogy a mikroorganizmusok felelősek-e abban, hogy megbetegszünk és meghalunk. Egyrészt a tudósok folyamatosan találtak patogén kórokozókat azokban a szövetekben, akik kolera, tuberkulózis, diftéria következtében haltak meg; tiszta kultúrájukat az első mikrobiológusok azonosították - mind a gyógyszer Nobel-díjasai: Emil Bering, Paul Ehrlich, Ilya Mechnikov, valamint a méh, a tuberkulózis és a kolera kórokozóinak felfedezője Robert Koch. Másrészt viszont a higiéniai elmélet hívei soha nem fáradtak megismételni, hogy minden betegség szennyeződésből származik. A higiénikusokat Max von Pettenkofer, a Bajor Tudományos Akadémia elnöke vezette. A professzor híressé vált azért, hogy 73 éves korában tanúk jelenlétében lenyelte a Vibrio kolera tiszta kultúráját, hogy tudományos elméleteit bizonyítsa. Cholera Pettenkofer nem beteg,minden kismértékű emésztési zavarnak bizonyult. A "specifikus immunitás" fogalma abban a pillanatban még nem létezett, a professzor ugyanolyan egészséges volt, mint a bika. A saját igazságosság belső meggyőződésének hatalma valószínűleg szintén működött.
Pettenkofer annyira értékelte saját egészségét, és nem akart betegni, hogy a 82 éves korában érezte magát úgy, mintha magának lőne.
Ma már biztosan tudjuk: olyan betegségeket, mint a pestis, a diftéria, a kolera, a tuberkulózis és még sok más egyértelműen a baktériumok okozzák, amelyek életük során méreganyagokat bocsátanak ki. A himlőt, a kanyarót, a hepatitist és a poliomyelitist nem baktériumok, hanem vírusok provokálják. A vírusok sokkal kisebbek, mint a baktériumok (20-500 nanométer átmérőjűek), és még mindig nem teljesen világos, hogy életben vannak-e vagy sem. Maga a vírus nem képes szaporodni - utódokat termel annak a sejtnek a DNS-ével, amelybe bekerül.
NINCS VÉGREHAJTOTT CAT
A vírusokkal ellentétben a baktériumok függetlenek a szaporodásban. A magas szaporodási sebesség biztosítja számukra a faj túlélését, és a viszonylag rövid DNS lehetővé teszi számukra a gyors mutációt, és arra készteti az emberiséget, hogy egyre több antibiotikumot találjon ki. A mikroorganizmusok "trükkö" nem korlátozódnak a mutációra - vannak olyan esetek, amikor a baktériumok manipulálják hordozóikat. Ilyen lenyűgöző képességet például az egysejtű parazita Toxoplasma bizonyítja.
A parazita fő házigazdái a macska család képviselői. A toxoplazma a szervezetükben szaporodik. A hordozó lehet egerek, patkányok, sertések, madarak és emberek. A közelmúltban a parazitológusok úgy gondolták, hogy a toxoplasma csak a méhben lévő csecsemők számára jelent veszélyt: veleszületett toxoplazmózis esetén a központi idegrendszer és a szem károsodik, és a csecsemő gyakran teljesen meghal. Egyes kutatók azonban úgy vélik, hogy a Toxoplasma befolyásolhatja a felnőttek viselkedését is.
2007-ben a Stanfordi Egyetem tudósai bebizonyították, hogy ezek a paraziták ellenőrzik az egerek önmegőrző ösztönét. Az egészséges egereket a természet szerint úgy programozták, hogy elkerüljék a macskacímkéket, de ha a Toxoplasma bejut a rágcsálók testébe, akkor a macskacímkék éppen ellenkezőleg kezdenek vonzani őket. Ebben az esetben a többi reflex nem zavart. Tehát a Toxoplasma szabályozza a saját életciklusát, és irányítja a vektorot: az előnyös, ha az egér meghal, miután egy macska megevett.
A parazita képes átültetni az emberekbe. Természetesen ez nem arra készteti bennünket, hogy macskákat akarunk enni, de bizonyos tudatosságváltozások történnek. Emlékeztetheti például az összes macskás hölgy nagymamát, akik már ismertek egy egész farkú állományt lakásukban.
A tudósoknak azonban még ki kell deríteniük a Toxoplasma valódi szerepét. Eddig csak egy dolgot lehet mondani - soha nem volt „másik ember”. A szimbólumtól eltérően - E. coli. Hogyan vált a gyilkossá a pótolhatatlan asszisztens? Ez a nyomozó még mindig megoldásra vár.
Miközben a tudósok az összes lehetséges gyanúsítottat - a spanyol uborkától az egyiptomi fenugreekig - kiválogatva a tettet keresték, maga a járvány semmissé vált. Most már nem lehet meghatározni sem a "bűncselekmény helyét", sem a többi baktériumtípus millióit, amelyek genomjuk egy részét átvitték a "jó * E. coliba", miután megszerezte a kellemetlen tulajdonságot a vesékre végzetes és a vörösvérsejteket elpusztító toxinok előállításában. Ezen felül az O104: H4 elnevezésű új törzs lenyűgöző antibiotikum-rezisztenciát kapott más mikroorganizmusoktól.
Protozoa is mondható. Úgy tűnik, hogy minden egyszerű: az egysejtű organizmusok szaporodással vagy buddissal szaporodnak, ami azt jelenti, hogy az egész genomot biztonságosan és egészségesen kell átvinni az „anyától” a „lányához”. De van még az úgynevezett horizontális génátadás is - ez a folyamat homályosan hasonlít a párzásra. Fizikai kontaktus zajlik, amelynek során a baktériumok cserélnek genetikai információkat. Sőt, teljesen különböző fajok egyének kapcsolatba léphetnek - és sikeresen. Ennek eredményeként új alfajok alakulnak ki - a törzsek, amelyek összeköttetést jelentenek a baktériumok kiszámíthatatlan fejlődésében, sokkal gyorsabban alakulnak ki, mint a többsejtű szervezetek. Ez a sebesség biztosítja a hihetetlen fajok sokféleségét.
2009-ben az izraeli mikrobiológusok megvizsgálták a Paunibacillus dentintiformis bacillust, és úgy döntöttek, hogy kísérletet végeznek: mi történik, ha elkezdi éhezni? Feltételezték, hogy táplálkozási hiány esetén a sejtek aktívan szaporodni kezdenek a faj megőrzése érdekében. Mindazonáltal minden teljesen másképp ment: a baktériumok nemcsak abbahagyták a szaporodást, hanem rokonokat kezdtek megölni, megszabadulva az „extra szájaktól”. Amikor a kolónia mérete megegyezett a tápanyagok mennyiségével, a helyzet stabilizálódott.
A tudósok még nem állítják, hogy a mikrobák kollektív gondolkodásmóddal rendelkeznek, ám bizonyítottnak tekintik a primitív társadalmi mechanizmusok létezését.
„A baktériumoknak a társadalmi tudat primitív formája van. - hiszi a tanulmány vezetője, Eshel Ben-Jakob professzor. „Tudják, hogyan lehet információkat gyűjteni a környezetből, és továbbadni egymásnak. Eloszthatják a feladatokat és tárolhatják a „megosztott memóriát”. A kommunikációhoz használt kémiai nyelv a mikrobák kolóniáit nagy agysá alakítja."
Szeretnék megtanulni megérteni ezt a "nagy agyat", és még jobb, - ha barátok lenni vele. De a mikrokozmosz a saját törvényei szerint él, és ennek ismerete még mindig kevés ahhoz, hogy hosszú távú rendezési megállapodást megköthessünk.
A Discovery Magazine 2011. november
Promóciós videó: