В количественном отношении эти мельчайшие живые организмы - самые многочисленные морей, атмосферы. Согласно данным ученых, в одном лишь грамме почвы может проживать не одна сотня миллионов бактерий. Да и в отношении заселения занимают почетное первое место. Ведь они появились на планете более 3,7 млрд лет назад. А некоторые из них с тех пор даже мало изменились! Какова роль бактерий в природе? В каких глобальных процессах участвуют эти микроскопические существа? Какие из них полезны, а какие вредны для человеческого организма? На все эти вопросы попробуем дать краткие ответы в данной статье.
Природа, создавая бактерии, снабдила их беспрецедентным запасом прочности и многими качествами, отсутствующими у большинства других жителей планеты Земля. Они способны выдерживать высокие и низкие температуры, спокойно существовать при высоком и низком атмосферном давлении, практически без кислорода. Микроорганизмы как бы предназначены для заселения новых миров, закрепления на незнакомых, необжитых еще территориях. При довольно примитивном строении (большинство - одноклеточные) бактерии обладают огромным запасом прочности, являются, пожалуй, самой эффективной из известных существующих форм жизни.
Эти микроорганизмы вездесущи, они обитают везде: на суше, в океанах и морях, в воздухе и даже внутри других организмов. Их великое множество, мириады. Несмотря на стали "знакомы" человеку лишь недавно, после изобретения оптического прибора, многократно увеличивающего объекты. Тогда ученые смогли их разглядеть, что называется, воочию. А до этого огромные колонии бактерий существовали незамеченными, незримо помогая или причиняя вред всему человечеству. Какова Какие же из них оказывают помощь, а какие вредят? Давайте посмотрим в микроскоп!
Эти древние жители планеты словно бы заботятся о своей территории обитания, принося огромную пользу всей планете в общем и человечеству в частности. Положительная роль бактерий прослеживается в различных сферах влияния: на природу, атмосферу, человека. Рассмотрим подробнее каждую из них.
Все дело в том, что многие бактерии поедают отмершие останки других существ, являясь своеобразными "дворниками", очищающими природу от ненужного хлама и не позволяющими накапливаться отходам жизнедеятельности. В науке это явление именуется сапротрофией. Без подобного рода бактерий мир просто задохнулся бы от массы отходов, которые необходимо постоянно утилизировать. Этим и занимаются многие микроорганизмы, выступающие в роли санитаров.
А эти цианобактерии, ошибочно ранее называемые водорослями, способны участвовать в фотосинтезе. Положительная роль бактерий данного типа заключается в массовом производстве кислорода. Ученые определили, что в начале времен именно эти мельчайшие организмы начали формировать атмосферу Земли. В результате она оказалась именно такой, какой мы ее привыкли ощущать. Конечно же, в современных условиях окружающей среды кислород в результате фотосинтеза вырабатывают не только сине-зеленые водоросли. Но все же первенство и львиная доля - за ними. А без этих бактерий невозможно было бы формирование флоры и фауны на планете в таком виде, в котором они сегодня существуют.
Еще одна положительная роль бактерий - участие во всемирном круговороте веществ в природе. На суше и на море, в воздухе постоянно происходит глобальный обмен элементами. Все вещества на планете Земля переходят от одного организма к другому. Без микроорганизмов такой переход был бы попросту невозможен. Наиболее изучен наукой процесс круговорота азота, который складывается из нескольких этапов: фиксация, окисление, восстановление (путем гниения или аммонификации). Во всех трех случаях процессы осуществляются при помощи определенных групп бактерий. Это клубеньковые и аэробные микроорганизмы, которые участвуют в процессах разложения и преобразования белка. Учеными выявлено участие этих микроскопических существ в воспроизводстве и преобразовании углекислого газа, серы, железа, фосфора. В настоящее время проводятся дополнительные исследования этих феноменов.
Какова роль бактерий в контексте питания живых существ? Несмотря на то что эти организмы микроскопически малы, они служат пищей для некоторых более крупных существ. Которыми, в свою очередь, питаются другие. Конечно же, например, для людей бактерии не являются сколько-либо значимой частью питания. Но опосредованно мы все же употребляем их в пищу, сами того не замечая. Яркий пример - продукты бочковой консервации и вся «кисломолочка» (кстати, пиво и вино также являются результатом труда бактерий и грибков). В национальных кухнях народов мира всегда присутствуют подобные продукты.
Какова роль в жизни бактерий (для человека)? Микроорганизмы, проживающие в кишечнике, являются приветливыми и беззлобными "соседями". К ним относятся бифидобактерии и бактероиды, а также кишечная палочка, энтерококки, лактобактерии. Все они составляют полезную микрофлору и выполняют защитные и пищеварительные функции. Установлено, что во всем кишечнике масса микроорганизмов составляет около трех килограммов. Это довольно много в процентном соотношении.
Еще одна отрицательная роль бактерий - участие их в порче съестного. При определенных условиях они способны "съесть" оставленную вне холодильника еду за довольно быстрое время. После чего для людей эти продукты уже становятся непригодными.
Бактерии – это группа простейших микроорганизмов, относящаяся к царству прокариот (не имеют ядра). В биологии насчитывают около 10,5 тысячи видов бактерий. Главные отличия между ними – это форма, строение и способ жизнедеятельности. Основные формы:
Принято считать, что микроорганизмы были первыми жителями на планете Земля. По роду жизнедеятельности представители царства прокариот распространены повсюду (в почве, воздухе, воде, живых организмах), они устойчивы к высоким и низким температурам. Единственными местами, где нет живых прокариотов, являются кратеры вулканов и местности, приближенные к эпицентру взрыва атомной бомбы.
В экологии бактерии царства прокариот служат для фиксации азота и минерализации органических остатков в почве. Подробнее об этих функциях:
В природе существует еще один биологический процесс – денитрификация. Это восстановление нитратов до молекул азота при одновременном окислении до СО 2 и Н 2 О органических составляющих. Главной функцией денитрифицирующего процесса является выделение NO 3 .
Для получения хорошего урожая аграрии всегда стараются удобрить почву перед новым посевом. Зачастую это делается с помощью смеси навоза и сена. Через некоторое время после внесения удобрения оно перегнивает и взрыхляет почву – так в нее попадают питательные вещества. Это результат работы бактериальных клеток, ведь процесс гниения – это тоже их функция.
Без специального приспособления, невооруженным взглядом, микроорганизмы просто так не увидишь в почве, но их там содержатся миллионы. Для примера, на одном гектаре поля в верхнем слое почвы находится до 450 кг микроорганизмов.
Выполняя свои основные функции, бактерии обеспечивают плодородие почвы и выделение углекислого газа, крайне необходимого для фотосинтеза растений.
Жизнь человека, как и растений, невозможна без бактерий, ведь невидимые микроорганизмы заселяются в человеческий организм с первым глотком воздуха после рождения. Учеными доказано, что в организме взрослого человека насчитывается до 10000 различных видов бактерий, а в перерасчете на вес это достигает 3 кг.
Основное расположение прокариотов – в кишечнике, меньше их в мочеполовых путях и на коже. 98% «наших» бактерий имеют полезные функции, а 2% – вредоносны. Крепкий иммунитет человека обеспечивает баланс между ними. Но стоит иммунитету ослабнуть, как вредные бактериальные клетки начинают усиленно размножаться, вследствие чего проявляется болезнь.
Иммунитет человека напрямую зависит от бактерий, заселенных в кишечник. Роль полезных бактерий велика, ведь они расщепляют непереваренные остатки еды, поддерживают водно-солевой обмен, помогают в выработке иммуноглобулина А, борются с патогенными бактериями и грибками.
Основные функции бактерий – это обеспечение сбалансированной микрофлоры кишечника, за счет которой и осуществляется нормальная работа иммунитета человека. Благодаря современным достижениям биологии стали известны такие полезные прокариоты, как бифидобактерии, лактобактерии, энтерококки, кишечная палочка и бактероиды. Они должны заселять кишечную среду на 99%, а на оставшийся 1% приходятся бактерии патогенной флоры (стафилококк, синегнойная палочка и другие).
Вредные микробы попадают в организм через воздух, пищу, воду и контактным способом. Если иммунитет ослаблен, то они вызывают различные заболевания. К числу самых распространенных вредных прокариотов относятся:
Микрофлора толстого кишечника меняется в зависимости от потребляемой человеком пищи, поэтому микробы могут вытеснять друг друга. С гнилостными бактериями можно бороться за счет молочнокислых микроорганизмов.
Человек живет с бактериями с самого рождения – очень крепка взаимосвязь микро- и макроорганизма. Поэтому для хорошего здоровья необходимо четко соблюдать баланс между полезными и вредными бактериями. Это сделать легко, придерживаясь личной гигиены и правильного питания.
Человек нередко относится к своему организму сравнительно легкомысленно. Да, многие знают, где находится сердце, почки, кишечник и т.д. Некоторые имеют более глубокие познания о строении человеческого организма. Но мало кто решается взглянуть на себя не только как на личность, а как на биологический механизм, который работает по определенным законам и живет своей сложной и многомерной биологической жизнью. Так, например, далеко не все ясно себе представляют, насколько ценно наше биологическое сожительство с простейшими и насколько страшна бактериальная угроза.
Организм человека населяет огромное количество бактерий, без которых человеку не выжить. Общий вес – от 1,5 до 2,5 кг. Такой полезный устойчивый симбиоз образовался:
Основной принцип работы бактерий в организме – создание такой среды на тканях органов, в условиях которой вредные микробы не могут выживать. Соответственно, попадая на кожу, в носоглотку или в желудочно-кишечный тракт, болезнетворные микробы просто погибают, поскольку среда, уже сформированная полезными микробами на тканях этих органов, является для вирулентных (опасных) прокариотов смертельной.
Это общая картина влияния полезных бактерий, локальное же воздействие микробов имеет особенности в зависимости от органа, в котором происходит такое симбиотическое взаимодействие.
Бактерии, населяющие желудочно-кишечный тракт человека, выполняют сразу несколько функций, благодаря которым человек имеет возможность выживать как биологический организм:
Основная часть полезной кишечной микрофлоры – молочнокислые бактерии. Несмотря на то что у этих бактерий могут быть разные названия, тип воздействия на организм у них один и тот же. Молочнокислые бактерии сбраживают природные сахара, в результате чего образуется такой продукт, как молочная кислота.
Наиболее популярные сегодня молочнокислые микроорганизмы – , именно их рекламируют как основное пробиотическое средство в составе полезных продуктов.
Data-lazy-type="image" data-src="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/bakterii-v-produktah.png" alt="молочнокислые бактерии" width="400" height="250" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/bakterii-v-produktah..png 300w" sizes="(max-width: 400px) 100vw, 400px">
Кроме полезных молочнокислых прокариотов, в ЖКТ есть и условно вредные – . Несмотря на то что они тоже могут оказывать благотворное воздействие, например, бактерии группы кишечной палочки также синтезируют витамины группы К, при увеличении их количества в ЖКТ влияние становится вредным: кишечные палочки отравляют организм токсинами.
Общий вес кишечных палочек, которые присутствуют в организме человека, очень незначительный в сравнении с двумя килограммами полезных микроорганизмов.
Микроорганизмы, которые населяют кожные покровы человека, играют роль естественного биологического щита, они также не дают возможность вредным бактериям развить активную деятельность на коже и тем самым оказывать отравляющее влияние на весь организм.
Основными бактериями, которые контролируют безопасность кожи, рта и носоглотки, являются:
Стрептококки и стафилококки имеют в своем роду вредных (патогенных) представителей, которые могут отравлять организм.
Возникает логичный вопрос: если человек со всех сторон защищен биологическим щитом, тогда почему же люди все-таки болеют, почему этот щит не срабатывает?
Сопротивляемость организма патогенным агентам во многом зависит от иммунитета. Поэтому важным является то, сколько трудятся над тем, чтобы иммунная система была достаточно активной.
Вторым важным обстоятельством являются характеристики самого вредного агента и способы его влияния на организм.
Так, долгое время смертельной угрозой для человека был тиф.
Тиф – сборное название нескольких смертельных болезней, которые унесли массу жизней, пока не были найдены способы их лечения.
Общие черты, характерные для всех видов тифа:
Несмотря на общие симптомы, причины, вызывающие тиф, каждый раз разные.
В кишечниках вшей большое количество риккетсий. Однако вероятность инфицирования зависит не от того, сколько вшей находится в непосредственной близости к человеку, а от того, как активно человек начинает бороться с вшами. Расчесывание вшей на себе – основная причина заражения сыпным тифом. Именно из раздавленного кишечника вши риккетсии попадают в ранки на коже и далее в кровоток человека.
Основные симптомы сыпного тифа:
Лечение сыпного тифа, так же как и лечение любых бактериальных инфекций, основано на антибиотиках. Для лечения этого вида тифа используются антибиотики тетрациклиновой группы.
Еще один страшный вид тифа – возвратный. Его переносят клещи и вши. Но именно возбудителями являются бактерии спирохеты боррелии. Заражение происходит во время укуса клеща.
Основные симптомы при заражении:
Те же симптомы возникают, если переносчиками были вши.
Лечение – антибиотики пенициллиновой и левомицетиновой группы, а также мышьяковистые препараты.
Брюшной тиф. Возбудитель – патогенная бактериальная палочка из рода Сальмонелл. Этот вид тифа опасен только для человека, животные брюшным тифом не болеют. Возбудители проникают в желудок с едой. Основные симптомы:
Лечение осуществляется также антибиотиками левомицетиновой и пенициллиновой групп и сопровождается общеукрепляющей терапией.
Кроме возбудителей тифа, человеку угрожает масса других патогенных микробов, своевременное выявление которых, а также определение симптомов инфекции, ее идентификация и лечение могут стоить человеку жизни.
Та же чума – заболевание с высокой летальностью, причиной которого является чумная палочка. Симптомы – потеря веса, лихорадка и обезвоживание организма. Человек погибает именно от обезвоживания.
Переносчиками чумной палочки могут быть грызуны, домашние животные, насекомые.
Лечение чумы осуществляется при помощи антибиотиков стрептомициновой группы. Важную роль играет профилактика и общее укрепление организма.
Рис. 1. Человеческий организм на 90% состоит из микробных клеток. В нем содержится от 500 до 1000 всевозможных видов бактерий или триллионы этих удивительных жильцов, что составляет до 4-х кг совокупного веса.
Рис. 2. Бактерии, населяющие ротовую полость: Streptococcus mutants (зеленый цвет). Bakteroides gingivalis, вызывает периодонтит (сиреневый цвет). Candida albicus (желтый цвет). Вызывает кандидозы кожных покровов и внутренних органов.
Рис. 7. Микобактерии туберкулеза. Бактерии много тысячелетий вызывают заболевания у человека и животных. Туберкулезная палочка крайне устойчива во внешней среде. В 95% случаев передается воздушно-капельным путем. Чаще поражает легкие.
Рис. 8. Возбудитель дифтерии – коринебактерии или палочки Леффлера. Чаще развивается в эпителии слизистого слоя миндалин, реже гортани. Отек гортани и увеличенные лимфоузлы могут привести к асфиксии. Токсин возбудителя фиксируется на мембранах клеток сердечной мышцы, почек, надпочечников и нервных ганглиях и разрушает их.
Рис. 9. Возбудители стафилококковой инфекции. Патогенные стафилококки вызывают обширные поражения кожи и ее придатков, поражения многих внутренних органов, пищевую токсикоинфекцию, энтериты и колиты, сепсис и токсический шок.
Рис. 10. Менингококки – возбудители менингококковой инфекции. До 80% заболевших составляют дети. Инфекция передается воздушно-капельным путем от больных и здоровых носителей бактерий.
Рис. 11. Бордетеллы коклюша.
Рис. 12. Возбудители скарлатины стрептококки pyogenes.
Рис. 13. Шигеллы. Возбудители вызывают бактериальную дизентерию. Шигеллы разрушают эпителий слизистой оболочки толстой кишки, вызывая тяжелый язвенный колит. Их токсины поражают миокард, нервную и сосудистую системы.
Рис. 14. . Вибрионы не разрушают клетки слизистого слоя тонкого кишечника, а находится на их поверхности. Выделяют токсин холероген, действие которого приводит к нарушению водно-солевого обмены в связи с чем организм теряет до 30 литров жидкости в сутки.
Рис. 15. Сальмонеллы — возбудители брюшного тифа и паратифов. Поражают эпителий и лимфоидные элементы тонкой кишки. С током крови попадают в костный мозг, селезенку и желчный пузырь, из которого вновь возбудители попадают в тонкий кишечник. В результате иммунного воспаления стенка тонкого кишечника разрывается и возникает перитонит.
Рис. 16. Возбудители туляремии (коккобактерии голубого цвета). Поражают респираторный отдел и кишечник. Обладают особенностью проникать в организм человека через целостные кожные покровы и слизистые глаз, носоглотки, гортани и кишечника. Особенность заболевания – поражение лимфоузлов (первичный бубон).
Рис. 17. Лептоспиры. Поражают капиллярную сеть человека, часто печень, почки и мышцы. Заболевание называют инфекционной желтухой.
Рис. 18. Возбудитель сибирской язвы. Десятилетия пребывает в почве в спорообразном состоянии. Особо опасная болезнь. Ее второе название – злокачественный карбункул. Прогноз заболевания неблагоприятный.
Рис. 19. Возбудитель ботулизма выделяет сильнейший токсин. 1 мкг этого яда убивает человека. Ботулотоксин поражает нервную систему, глазодвигательные нервы, вплоть до паралича и черепно-мозговые нервы. Смертность от ботулизма достигает 60%.
Рис. 20. Возбудители газовой гангрены очень быстро размножаются в мягких тканях организма без доступа воздуха, вызывая тяжелые поражения. В спорообразном состоянии сохраняется во внешней среде длительное время.
Рис. 21. Гнилостные бактерии.
Рис. 22. Поражение гнилостными бактериями продуктов питания.
Рис. 23. На фото видно, как домовой гриб разрушил деревянные балки перекрытия.
Рис. 24. Испорченный внешний вид бревен (синева), пораженных деревоокрашивающим грибом.
Рис. 25. Домовой гриб Merulius Lacrimans. а – ватообразная грибница; б – молодое плодовое тело; в – старое плодовое тело; г – старая грибница, шнуры и гниль древесины.
Рис. 26. Хлеб пораженный плесенью.
Рис. 27. Сыp пораженный плесенью и гнилостными бактериями.
Рис. 28. «Дикие дрожжи» Pichia pastoris. Фотография сделана с 600-кратным увеличением. Злостный вредитель пива. Повсеместно встречается в природе.
Рис. 29. Икорное масло, пораженное жирорасщепляющими бактериями.
Рис. 30. Испорченные яйца.
Рис. 31. Мясные консервы, пораженные уксуснокислыми бактериями в результате чего содержимое консерв закисает.
Рис. 32. Во вздутых консервах могут находиться ботулиновые палочеки и палочки перфрингенс. Вздувает банку углекислый газ, который выделяют бактерии при размножении.
Рис. 33. На фото cпорынья пурпурная. Низкие дозы спорыньи вызывают сильные боли, умственные расстройства и агрессивное поведение. Высокие дозы спорыньи вызывают мучительную смерть. Ее действие связано с сокращением мышц под воздействием алкалоидов гриба.
Рис. 34. Грибница плесени.
Рис. 35. Споры зеленой, белой и головчатой плесени могут попасть из воздуха на уже испеченный хлеб и поразить его.
Рис. 36. Поражение ягод плесневыми грибами.
Рис. 37. Поражение кожи при иерсиниозе.
Вредные бактерии проникают в организм человека с продуктами питания, через воздух, раны и слизистые оболочки. Тяжесть заболеваний, вызванных болезнетворными микробами, зависит от ядов, которые они вырабатывают и токсинов, возникающих при их массовой гибели. В течение тысячелетий они приобрели множество приспособлений, позволяющих им проникать и удерживаться в тканях живого организма и противостоять иммунитету.
Изучить вредное влияние микроорганизмов на организм и разработать профилактические мероприятия – вот задача человека!
