Una persona suele tratar su cuerpo con relativa frivolidad. Sí, mucha gente sabe dónde se encuentran el corazón, los riñones, los intestinos, etc. Algunos tienen un conocimiento más profundo de la estructura del cuerpo humano. Pero pocas personas se atreven a verse a sí mismas no sólo como una persona, sino como un mecanismo biológico que funciona de acuerdo con ciertas leyes y vive su propia vida biológica compleja y multidimensional. Por ejemplo, no todo el mundo comprende claramente el importante papel que desempeñan las bacterias en el cuerpo humano, lo valiosa que es nuestra coexistencia biológica con los más simples y lo terrible que es la amenaza bacteriana.
El cuerpo humano está habitado por una gran cantidad de bacterias, sin las cuales una persona no puede sobrevivir. El peso total de las bacterias en el cuerpo humano es de 1,5 a 2,5 kg. Se ha formado una simbiosis estable tan útil:
- en el tracto gastrointestinal;
- en la piel;
- en la nasofaringe y la cavidad bucal.
Sin bacterias beneficiosas, mutualistas (el mutualismo es una forma de interacción en la que cada organismo obtiene un cierto beneficio), los órganos enumerados serían atacados instantáneamente por microbios patógenos.
Por supuesto, esto no sería un ataque en el verdadero sentido de la palabra. Simplemente, nada impediría que los microorganismos patógenos se asentaran en los tejidos del cuerpo, se multiplicaran en ellos y los envenenaran con productos tóxicos de su actividad vital.
El principio básico de cómo funcionan las bacterias en el cuerpo es crear un entorno en los tejidos de los órganos en el que los microbios dañinos no puedan sobrevivir. En consecuencia, cuando los microbios patógenos entran en contacto con la piel, la nasofaringe o el tracto gastrointestinal, simplemente mueren, ya que el entorno ya formado por microbios beneficiosos en los tejidos de estos órganos es letal para los procariotas virulentos (peligrosos).
Este es un cuadro general de la influencia de las bacterias beneficiosas, pero el efecto local de los microbios tiene características que dependen del órgano en el que se produce dicha interacción simbiótica.
Tracto gastrointestinal
Las bacterias que habitan el tracto gastrointestinal humano realizan varias funciones a la vez, gracias a las cuales una persona tiene la oportunidad de sobrevivir como organismo biológico:
- Los microbios crean un ambiente en el intestino que es antagonista de los microbios patógenos. Este papel de los microorganismos beneficiosos se reduce al hecho de que crean un ambiente ácido en los intestinos y los microbios patógenos no viven bien en un ambiente ácido.
- Las mismas bacterias beneficiosas digieren los alimentos vegetales que ingresan a los intestinos. Las enzimas sintetizadas por el cuerpo humano no son capaces de digerir las células vegetales que contienen celulosa, y las bacterias se alimentan libremente de dichas células, desempeñando así otro papel importante.
- Las bacterias beneficiosas también sintetizan las vitaminas necesarias para el ser humano de los grupos B y K. La función de las vitaminas del grupo K es asegurar el metabolismo en los huesos y los tejidos conectivos. El papel de las vitaminas B es global. Estos compuestos orgánicos de bajo peso molecular participan en una gran cantidad de procesos: desde la liberación de energía de los carbohidratos hasta la síntesis de anticuerpos y la regulación del sistema nervioso. A pesar de que las vitaminas B están presentes en muchos alimentos, es gracias a su síntesis por la microflora intestinal que el organismo recibe la cantidad de estas vitaminas necesaria para la vida humana normal.
La parte principal de la microflora intestinal beneficiosa son las bacterias del ácido láctico. Aunque estas bacterias pueden tener nombres diferentes, tienen el mismo tipo de efecto en el cuerpo. Las bacterias del ácido láctico fermentan los azúcares naturales, lo que da como resultado la formación de un producto llamado ácido láctico.
Los microorganismos del ácido láctico más populares en la actualidad son los lactobacilos y las bifidobacterias, y se anuncian como el principal agente probiótico en productos saludables.
- bifidobacterias– microorganismos filamentosos de ácido láctico que recubren la superficie del intestino y evitan que los microbios dañinos se establezcan y se multipliquen en sus paredes. El peso total de las bifidobacterias del ácido láctico en relación con otras bacterias simbiontes es aproximadamente del 80%.
- Lactobacilos– bacilos de ácido láctico grampositivos, cuya función principal no es solo la digestión de alimentos vegetales y la creación de un ambiente antagónico, sino también la estimulación de la síntesis de anticuerpos. Se trata de microorganismos que tienen un gran impacto en el sistema inmunológico humano.
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Además de los procariotas beneficiosos del ácido láctico, el tracto gastrointestinal también contiene otros condicionalmente dañinos: bacterias del grupo Escherichia coli. A pesar de que también pueden tener un efecto beneficioso, por ejemplo, la bacteria E. coli también sintetiza vitamina K, cuando aumenta su cantidad en el tracto gastrointestinal, el efecto se vuelve dañino: E. coli envenena el cuerpo con toxinas.
El peso total de E. coli presentes en el cuerpo humano es muy pequeño en comparación con los dos kilogramos de microorganismos beneficiosos.
Bacterias en la piel, boca y nasofaringe.
Los microorganismos que habitan en la piel humana desempeñan el papel de un escudo biológico natural y tampoco permiten que las bacterias dañinas desarrollen actividad activa en la piel y, por lo tanto, tengan un efecto tóxico en todo el cuerpo.
Las principales bacterias que controlan la seguridad de la piel, boca y nasofaringe son:
- micrococos;
- estreptococos;
- estafilococos.
Los estreptococos y estafilococos en su género tienen representantes dañinos (patógenos) que pueden envenenar el cuerpo.
Causas de enfermedades
Surge una pregunta lógica: si una persona está protegida por todos lados por un escudo biológico, entonces ¿por qué la gente todavía se enferma, por qué este escudo no funciona?
La resistencia del organismo a los agentes patógenos depende en gran medida del sistema inmunológico. Por lo tanto, es importante cuántas bacterias actúan en el tracto gastrointestinal para garantizar que el sistema inmunológico esté suficientemente activo.
La segunda circunstancia importante son las características del propio agente nocivo y las formas en que afecta al organismo.
Por tanto, durante mucho tiempo el tifus fue una amenaza mortal para los seres humanos.
La fiebre tifoidea es el nombre colectivo de varias enfermedades mortales que se cobraron muchas vidas hasta que se encontraron formas de tratarlas.
Rasgos comunes característicos de todos los tipos de tifus:
- una persona pierde peso rápidamente;
- en el contexto de intoxicación y pérdida de peso, comienza una fiebre intensa;
- Todas estas manifestaciones dolorosas provocan una crisis nerviosa grave y la persona muere.
A pesar de los síntomas comunes, las causas del tifus son diferentes cada vez.
Bacterias que causan enfermedades
Hay una gran cantidad de rickettsias en los intestinos de los piojos. Sin embargo, la probabilidad de infección no depende de cuántos piojos haya cerca de una persona, sino de qué tan activamente la persona comienza a combatir los piojos. Rascarse los piojos es la principal causa de la infección por tifus. Es desde el intestino triturado que los piojos rickettsia ingresan a las heridas de la piel y luego al torrente sanguíneo humano.
Los principales síntomas del tifus:
- fiebre (temperatura corporal superior a 40ºС);
- dolor de espalda;
- erupción rosada en el abdomen;
- la conciencia del paciente está inhibida casi hasta el punto del coma.
El tratamiento del tifus, así como el tratamiento de cualquier infección bacteriana, se basa en antibióticos. Para tratar este tipo de tifus se utilizan antibióticos del grupo de las tetraciclinas.
Otro tipo terrible de tifus. retornable Lo transmiten las garrapatas y los piojos. Pero los agentes causantes son la bacteria espiroqueta borrelia. La infección ocurre durante la picadura de una garrapata.
Principales síntomas de infección:
- vomitar;
- el bazo y el hígado aumentan de tamaño;
- Comienzan los trastornos mentales y las alucinaciones.
Los mismos síntomas ocurren si los portadores fueran piojos.
El tratamiento consiste en antibióticos de los grupos de penicilina y cloranfenicol, así como fármacos que contienen arsénico.
Fiebre tifoidea. El agente causal es un bacilo bacteriano patógeno del género Salmonella. Este tipo de tifus es peligroso sólo para los humanos, los animales no padecen fiebre tifoidea. Los patógenos ingresan al estómago con los alimentos. Síntomas principales:
- la aparición de bacterias en la orina (bacteriemia);
- síntomas generales de intoxicación (palidez, dolor de cabeza, ritmos cardíacos irregulares);
- estómago hinchado;
- Delirios, alucinaciones y otros trastornos mentales.
El tratamiento también se realiza con antibióticos de los grupos cloranfenicol y penicilina y se acompaña de una terapia reconstituyente.
Además de los patógenos tifoideos, los seres humanos se ven amenazados por muchos otros microbios patógenos, cuya detección oportuna, así como la determinación de los síntomas de la infección, su identificación y tratamiento, pueden costar la vida de una persona.
La misma peste es una enfermedad de alta mortalidad, cuya causa es el bacilo de la peste. Los síntomas incluyen pérdida de peso, fiebre y deshidratación. Una persona muere por deshidratación.
Los portadores del bacilo de la peste pueden ser roedores, mascotas e insectos.
El tratamiento de la peste se lleva a cabo con antibióticos del grupo de las estreptomicinas. La prevención y el fortalecimiento general del cuerpo juegan un papel importante.
Hay aproximadamente cien billones de células en el cuerpo humano, pero sólo una décima parte de ellas son células humanas. El resto son microbios. Habitan en nuestra piel, viven en la nasofaringe y en todos los intestinos. Por supuesto, son entre 10 y 100 veces más pequeñas que las células humanas, pero influyen mucho en nuestras vidas.
Así es como se ve la bacteria que causa las úlceras de estómago bajo un microscopio. Los largos flagelos en la parte posterior le permiten no solo nadar en el contenido del estómago, sino también "anclarse" en su membrana mucosa. La bacteria estimula la secreción de ácido clorhídrico, el estómago comienza a digerirse y la bacteria se alimenta de los productos de esta autodigestión. Sin embargo, a veces vive en el estómago de personas sanas como un simbionte inofensivo e incluso, según algunos científicos, aporta algún beneficio, protegiendo a las personas de la intoxicación alimentaria.
La simbiosis con los humanos es claramente beneficiosa para las bacterias: les damos refugio con condiciones favorables constantes y comida abundante. Pero también nos aportan algo.
La contribución de los microorganismos se revela más claramente en experimentos en los que se libera a animales de experimentación de la microflora simbiótica. Los ratones extraídos del útero de su madre mediante cesárea y criados en condiciones estériles tienen intestinos muy distendidos. Se supone que para digerir los alimentos sin la participación de microbios simbióticos, los intestinos deben ser más largos y gruesos. Los ratones libres de gérmenes tienen vellosidades microscópicas más largas que recubren la pared interna del intestino delgado. Los alimentos digeridos se absorben a través de estas vellosidades. Hay menos cavidades microscópicas en la pared intestinal donde normalmente viven los microbios. Hay menos células en los intestinos que proporcionan inmunidad. Incluso se reduce la cantidad de nervios que controlan las deposiciones. Se supone que los microbios controlan hasta cierto punto el desarrollo del intestino, creando las condiciones que necesitan. Un ejemplo de esta interacción en el desarrollo se conoce en las leguminosas: los microorganismos fijadores de nitrógeno del suelo hacen que la planta desarrolle nódulos especiales en las raíces, en las que se asientan. La planta tiene los genes apropiados para la formación de nódulos, pero estos genes no aparecen a menos que sean estimulados por bacterias.
Los ratones libres de gérmenes son muy susceptibles a las infecciones. Para infectar a un ratón así, bastan cien microbios patógenos, pero para un ratón normal se necesitan cien millones. Las bacterias que viven en los intestinos de los ratones comunes bloquean físicamente a los invasores e incluso liberan un antibiótico para destruirlos.
Las bacterias que viven en el intestino humano producen vitamina K, que nuestro cuerpo no sintetiza y es necesaria para la coagulación de la sangre. Las bacterias intestinales también aportan otras vitaminas. En los intestinos de los rumiantes viven microbios que pueden digerir la celulosa vegetal y convertirla en glucosa, la mayor parte de la cual se destina a alimentar al propio animal. Algunos animales marinos tienen bacterias luminosas en sus glándulas especiales, que facilitan la búsqueda de presas o pareja con sus señales luminosas.
Recientemente, el microbiólogo sueco Staffan Normark descubrió que incluso la bacteria que causa las úlceras de estómago tiene algún beneficio. Su papel en esta enfermedad se descubrió hace más de diez años, pero sólo ahora está claro por qué esta bacteria se encuentra en el estómago de muchas personas sanas. Produce un antibiótico que protege contra la salmonella y otros microorganismos peligrosos. Al parecer, en principio se trata de un simbionte útil que a veces “se vuelve loco” y provoca ulceraciones en la pared del estómago, tal vez en personas con inmunidad reducida.
Las bacterias son el grupo de organismos más antiguo que existe actualmente en la Tierra. Las primeras bacterias probablemente aparecieron hace más de 3.500 millones de años y durante casi mil millones de años fueron los únicos seres vivos en nuestro planeta. Como fueron los primeros representantes de la naturaleza viva, su cuerpo tenía una estructura primitiva.
Con el tiempo, su estructura se volvió más compleja, pero hasta el día de hoy las bacterias se consideran los organismos unicelulares más primitivos. Es interesante que algunas bacterias aún conservan las características primitivas de sus ancestros antiguos. Esto se observa en las bacterias que viven en manantiales de azufre calientes y en lodos anóxicos en el fondo de los embalses.
La mayoría de las bacterias son incoloras. Sólo unos pocos son morados o verdes. Pero las colonias de muchas bacterias tienen un color brillante, causado por la liberación de una sustancia coloreada al medio ambiente o la pigmentación de las células.
El descubridor del mundo de las bacterias fue Antony Leeuwenhoek, un naturalista holandés del siglo XVII, que creó por primera vez un microscopio de aumento perfecto que aumenta los objetos entre 160 y 270 veces.
Las bacterias se clasifican como procariotas y se clasifican en un reino separado: las bacterias.
Forma del cuerpo
Las bacterias son organismos numerosos y diversos. Varían en forma.
| Nombre de la bacteria | Forma de bacterias | Imagen de bacterias |
| cocos | En forma de bola | |
| Bacilo |  | En forma de varilla |
| vibrio | En forma de coma | |
| espirilo |  | Espiral |
| Estreptococos |  | cadena de cocos |
| Estafilococo |  | Racimos de cocos |
| Diplococo | Dos bacterias redondas encerradas en una cápsula mucosa. |
Métodos de transporte
Entre las bacterias existen formas móviles e inmóviles. Los móviles se mueven debido a contracciones onduladas o con la ayuda de flagelos (hilos helicoidales retorcidos), que consisten en una proteína especial llamada flagelina. Puede haber uno o más flagelos. En algunas bacterias, se encuentran en un extremo de la célula, en otras, en dos o en toda la superficie.
Pero el movimiento también es inherente a muchas otras bacterias que carecen de flagelos. Así, las bacterias cubiertas por fuera de moco son capaces de realizar movimientos deslizantes.
Algunas bacterias acuáticas y del suelo que carecen de flagelos tienen vacuolas de gas en el citoplasma. Puede haber entre 40 y 60 vacuolas en una célula. Cada uno de ellos está lleno de gas (presumiblemente nitrógeno). Al regular la cantidad de gas en las vacuolas, las bacterias acuáticas pueden hundirse en la columna de agua o subir a su superficie, y las bacterias del suelo pueden moverse en los capilares del suelo.
Hábitat
Debido a su simplicidad de organización y sencillez, las bacterias están muy extendidas en la naturaleza. Las bacterias se encuentran en todas partes: incluso en una gota del agua de manantial más pura, en los granos de tierra, en el aire, en las rocas, en la nieve polar, en las arenas del desierto, en el fondo del océano, en el petróleo extraído de grandes profundidades e incluso en el agua de manantiales termales con una temperatura de unos 80ºC. Viven en plantas, frutas, diversos animales y en los humanos en los intestinos, la cavidad bucal, las extremidades y en la superficie del cuerpo.
Las bacterias son los seres vivos más pequeños y numerosos. Debido a su pequeño tamaño, penetran fácilmente en grietas, hendiduras o poros. Muy resistente y adaptado a diversas condiciones de vida. Toleran el secado, el frío extremo y el calentamiento hasta 90ºC sin perder su viabilidad.
Prácticamente no hay lugar en la Tierra donde no se encuentren bacterias, pero en cantidades variables. Las condiciones de vida de las bacterias son variadas. Algunos de ellos necesitan oxígeno atmosférico, otros no lo necesitan y pueden vivir en un ambiente libre de oxígeno.
En el aire: las bacterias ascienden a la atmósfera superior hasta 30 km. y más.
Especialmente hay muchos de ellos en el suelo. 1 g de suelo puede contener cientos de millones de bacterias.
En agua: en las capas superficiales del agua en embalses abiertos. Las bacterias acuáticas beneficiosas mineralizan los residuos orgánicos.
En los organismos vivos: las bacterias patógenas ingresan al cuerpo desde el ambiente externo, pero solo en condiciones favorables causan enfermedades. Los simbióticos viven en los órganos digestivos, ayudando a descomponer y absorber los alimentos y a sintetizar vitaminas.
Estructura externa
La célula bacteriana está cubierta por una capa densa especial: una pared celular que realiza funciones protectoras y de apoyo y también le da a la bacteria una forma característica y permanente. La pared celular de una bacteria se parece a la pared de una célula vegetal. Es permeable: a través de él, los nutrientes pasan libremente a la célula y los productos metabólicos salen al medio ambiente. A menudo, las bacterias producen una capa protectora adicional de moco encima de la pared celular: una cápsula. El grosor de la cápsula puede ser muchas veces mayor que el diámetro de la propia célula, pero también puede ser muy pequeño. La cápsula no es una parte esencial de la célula, se forma dependiendo de las condiciones en las que se encuentran las bacterias. Protege a las bacterias de la desecación.
En la superficie de algunas bacterias hay flagelos largos (uno, dos o muchos) o vellosidades cortas y delgadas. La longitud de los flagelos puede ser muchas veces mayor que el tamaño del cuerpo de la bacteria. Las bacterias se mueven con la ayuda de flagelos y vellosidades.
Estructura interna
Dentro de la célula bacteriana hay un citoplasma denso e inmóvil. Tiene una estructura en capas, no hay vacuolas, por lo que varias proteínas (enzimas) y nutrientes de reserva se encuentran en la sustancia del propio citoplasma. Las células bacterianas no tienen núcleo. Una sustancia que transporta información hereditaria se concentra en la parte central de su célula. Bacterias, - ácido nucleico - ADN. Pero esta sustancia no se transforma en núcleo.
La organización interna de una célula bacteriana es compleja y tiene características específicas. El citoplasma está separado de la pared celular por la membrana citoplasmática. En el citoplasma hay una sustancia principal, o matriz, ribosomas y una pequeña cantidad de estructuras de membrana que realizan una variedad de funciones (análogos de mitocondrias, retículo endoplásmico, aparato de Golgi). El citoplasma de las células bacterianas suele contener gránulos de diversas formas y tamaños. Los gránulos pueden estar compuestos de compuestos que sirven como fuente de energía y carbono. También se encuentran gotitas de grasa en la célula bacteriana.
En la parte central de la célula se localiza la sustancia nuclear: el ADN, que no está delimitado del citoplasma por una membrana. Este es un análogo del núcleo: un nucleoide. El nucleoide no tiene membrana, nucléolo ni conjunto de cromosomas.
Métodos de alimentación
Las bacterias tienen diferentes métodos de alimentación. Entre ellos se encuentran los autótrofos y los heterótrofos. Los autótrofos son organismos que son capaces de producir de forma independiente sustancias orgánicas para su nutrición.
Las plantas necesitan nitrógeno, pero no pueden absorberlo del aire por sí mismas. Algunas bacterias combinan las moléculas de nitrógeno del aire con otras moléculas, lo que da como resultado sustancias que están disponibles para las plantas.
Estas bacterias se asientan en las células de las raíces jóvenes, lo que provoca la formación de engrosamientos en las raíces, llamados nódulos. Estos nódulos se forman en las raíces de las plantas de la familia de las leguminosas y en algunas otras plantas.
Las raíces proporcionan carbohidratos a las bacterias, y las bacterias a las raíces proporcionan sustancias que contienen nitrógeno que pueden ser absorbidas por la planta. Su convivencia es mutuamente beneficiosa.
Las raíces de las plantas secretan una gran cantidad de sustancias orgánicas (azúcares, aminoácidos y otras) de las que se alimentan las bacterias. Por lo tanto, especialmente muchas bacterias se asientan en la capa de suelo que rodea las raíces. Estas bacterias convierten los restos de plantas muertas en sustancias disponibles para las plantas. Esta capa de suelo se llama rizosfera.
Existen varias hipótesis sobre la penetración de bacterias nódulos en el tejido radicular:
- por daño al tejido epidérmico y de la corteza;
- a través de pelos radiculares;
- sólo a través de la membrana celular joven;
- gracias a bacterias compañeras que producen enzimas pectinolíticas;
- debido a la estimulación de la síntesis de ácido B-indolacético a partir del triptófano, siempre presente en las secreciones de las raíces de las plantas.
El proceso de introducción de bacterias nódulos en el tejido radicular consta de dos fases:
- infección de pelos radiculares;
- proceso de formación de nódulos.
En la mayoría de los casos, la célula invasora se multiplica activamente, forma los llamados hilos infecciosos y, en forma de dichos hilos, penetra en el tejido vegetal. Las bacterias de los nódulos que emergen del hilo infectado continúan multiplicándose en el tejido del huésped.
Las células vegetales llenas de células de bacterias nódulos que se multiplican rápidamente comienzan a dividirse rápidamente. La conexión de un nódulo joven con la raíz de una leguminosa se realiza gracias a haces vasculares y fibrosos. Durante el período de funcionamiento, los nódulos suelen ser densos. Cuando se produce la actividad óptima, los nódulos adquieren un color rosado (gracias al pigmento leghemoglobina). Sólo aquellas bacterias que contienen leghemoglobina son capaces de fijar nitrógeno.
Las bacterias de los nódulos producen decenas y cientos de kilogramos de fertilizante nitrogenado por hectárea de suelo.
Metabolismo
Las bacterias se diferencian entre sí en su metabolismo. En algunos ocurre con la participación de oxígeno, en otros, sin él.
La mayoría de las bacterias se alimentan de sustancias orgánicas preparadas. Solo unos pocos de ellos (azul-verde o cianobacterias) son capaces de crear sustancias orgánicas a partir de inorgánicas. Desempeñaron un papel importante en la acumulación de oxígeno en la atmósfera terrestre.
Las bacterias absorben sustancias del exterior, rompen sus moléculas en pedazos, ensamblan su caparazón a partir de estas partes y reponen su contenido (así es como crecen) y arrojan moléculas innecesarias. La cáscara y la membrana de la bacteria le permiten absorber solo las sustancias necesarias.
Si la cáscara y la membrana de una bacteria fueran completamente impermeables, ninguna sustancia entraría en la célula. Si fueran permeables a todas las sustancias, el contenido de la célula se mezclaría con el medio, la solución en la que vive la bacteria. Para sobrevivir, las bacterias necesitan una capa que permita el paso de las sustancias necesarias, pero no de las innecesarias.
La bacteria absorbe los nutrientes que se encuentran cerca de ella. ¿Qué pasa después? Si puede moverse de forma independiente (moviendo un flagelo o empujando la mucosidad hacia atrás), se mueve hasta que encuentra las sustancias necesarias.
Si no puede moverse, espera hasta que la difusión (la capacidad de las moléculas de una sustancia para penetrar en la maraña de moléculas de otra sustancia) le traiga las moléculas necesarias.
Las bacterias, junto con otros grupos de microorganismos, realizan un enorme trabajo químico. Al convertir varios compuestos, reciben la energía y los nutrientes necesarios para su vida. Los procesos metabólicos, los métodos de obtención de energía y la necesidad de materiales para construir las sustancias de su organismo son diversos en las bacterias.
Otras bacterias satisfacen todas sus necesidades de carbono necesario para la síntesis de sustancias orgánicas en el organismo a expensas de compuestos inorgánicos. Se les llama autótrofos. Las bacterias autótrofas son capaces de sintetizar sustancias orgánicas a partir de inorgánicas. Entre ellos están:
Quimiosíntesis
El uso de energía radiante es la forma más importante, pero no la única, de crear materia orgánica a partir de dióxido de carbono y agua. Se sabe que las bacterias no utilizan la luz solar como fuente de energía para dicha síntesis, sino la energía de los enlaces químicos que se producen en las células de los organismos durante la oxidación de ciertos compuestos inorgánicos: sulfuro de hidrógeno, azufre, amoníaco, hidrógeno, ácido nítrico, compuestos ferrosos de hierro y manganeso. Utilizan la materia orgánica formada con esta energía química para construir las células de su cuerpo. Por tanto, este proceso se llama quimiosíntesis.
El grupo más importante de microorganismos quimiosintéticos son las bacterias nitrificantes. Estas bacterias viven en el suelo y oxidan el amoníaco formado durante la descomposición de residuos orgánicos en ácido nítrico. Este último reacciona con los compuestos minerales del suelo, convirtiéndose en sales de ácido nítrico. Este proceso se desarrolla en dos fases.
Las bacterias del hierro convierten el hierro ferroso en óxido de hierro. El hidróxido de hierro resultante se sedimenta y forma el llamado mineral de hierro de pantano.
Algunos microorganismos existen debido a la oxidación del hidrógeno molecular, proporcionando así un método de nutrición autótrofo.
Un rasgo característico de las bacterias del hidrógeno es la capacidad de cambiar a un estilo de vida heterótrofo cuando se les proporcionan compuestos orgánicos y la ausencia de hidrógeno.
Por tanto, los quimioautótrofos son autótrofos típicos, ya que sintetizan de forma independiente los compuestos orgánicos necesarios a partir de sustancias inorgánicas y no los toman ya preparados de otros organismos, como los heterótrofos. Las bacterias quimioautótrofas se diferencian de las plantas fototróficas por su total independencia de la luz como fuente de energía.
Fotosíntesis bacteriana
Algunas bacterias de azufre que contienen pigmentos (púrpura, verde), que contienen pigmentos específicos: bacterioclorofilas, pueden absorber la energía solar, con la ayuda de la cual el sulfuro de hidrógeno en sus cuerpos se descompone y libera átomos de hidrógeno para restaurar los compuestos correspondientes. Este proceso tiene mucho en común con la fotosíntesis y solo se diferencia en que en las bacterias violetas y verdes el donante de hidrógeno es el sulfuro de hidrógeno (ocasionalmente ácidos carboxílicos), y en las plantas verdes es el agua. En ambos la separación y transferencia de hidrógeno se realiza gracias a la energía de los rayos solares absorbidos.
Esta fotosíntesis bacteriana, que se produce sin liberación de oxígeno, se llama fotorreducción. La fotorreducción del dióxido de carbono está asociada con la transferencia de hidrógeno no del agua, sino del sulfuro de hidrógeno:
6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О
La importancia biológica de la quimiosíntesis y la fotosíntesis bacteriana a escala planetaria es relativamente pequeña. Sólo las bacterias quimiosintéticas desempeñan un papel importante en el proceso del ciclo del azufre en la naturaleza. Absorbido por las plantas verdes en forma de sales de ácido sulfúrico, el azufre se reduce y pasa a formar parte de las moléculas de proteínas. Además, cuando las bacterias putrefactas destruyen los restos de plantas y animales muertos, se libera azufre en forma de sulfuro de hidrógeno, que las bacterias del azufre oxidan para liberar azufre (o ácido sulfúrico), formando sulfitos en el suelo que son accesibles para las plantas. Las bacterias quimio y fotoautótrofas son esenciales en el ciclo del nitrógeno y el azufre.
esporulación
Las esporas se forman dentro de la célula bacteriana. Durante el proceso de esporulación, la célula bacteriana sufre una serie de procesos bioquímicos. La cantidad de agua libre que contiene disminuye y la actividad enzimática disminuye. Esto asegura la resistencia de las esporas a condiciones ambientales desfavorables (alta temperatura, alta concentración de sal, secado, etc.). La esporulación es característica sólo de un pequeño grupo de bacterias.
Las esporas son una etapa opcional en el ciclo de vida de las bacterias. La esporulación comienza solo con falta de nutrientes o acumulación de productos metabólicos. Las bacterias en forma de esporas pueden permanecer latentes durante mucho tiempo. Las esporas bacterianas pueden resistir una ebullición prolongada y una congelación muy prolongada. Cuando se presentan condiciones favorables, la espora germina y se vuelve viable. Las esporas bacterianas son una adaptación para sobrevivir en condiciones desfavorables.
Reproducción
Las bacterias se reproducen dividiendo una célula en dos. Al alcanzar un cierto tamaño, la bacteria se divide en dos bacterias idénticas. Luego, cada uno de ellos comienza a alimentarse, crece, se divide, etc.
Después del alargamiento celular, se forma gradualmente un tabique transversal y luego las células hijas se separan; En muchas bacterias, bajo ciertas condiciones, después de dividirse, las células permanecen conectadas en grupos característicos. En este caso, dependiendo de la dirección del plano de división y del número de divisiones, surgen diferentes formas. La reproducción por gemación ocurre como excepción en las bacterias.
En condiciones favorables, la división celular en muchas bacterias ocurre cada 20 a 30 minutos. Con una reproducción tan rápida, la descendencia de una bacteria en 5 días puede formar una masa que puede llenar todos los mares y océanos. Un cálculo sencillo muestra que se pueden formar 72 generaciones (720.000.000.000.000.000.000 de células) por día. Si se convierte en peso: 4720 toneladas. Sin embargo, esto no sucede en la naturaleza, ya que la mayoría de las bacterias mueren rápidamente bajo la influencia de la luz solar, el secado, la falta de alimento, el calentamiento a 65-100ºC, como resultado de la lucha entre especies, etc.
La bacteria (1), habiendo absorbido suficiente alimento, aumenta de tamaño (2) y comienza a prepararse para la reproducción (división celular). Su ADN (en una bacteria la molécula de ADN está cerrada en un anillo) se duplica (la bacteria produce una copia de esta molécula). Ambas moléculas de ADN (3,4) se encuentran adheridas a la pared de la bacteria y, a medida que la bacteria se alarga, se separan (5,6). Primero se divide el nucleótido y luego el citoplasma.
Después de la divergencia de dos moléculas de ADN, aparece una constricción en la bacteria, que divide gradualmente el cuerpo de la bacteria en dos partes, cada una de las cuales contiene una molécula de ADN (7).
Sucede (en Bacillus subtilis) que dos bacterias se pegan y se forma un puente entre ellas (1,2).
El saltador transporta ADN de una bacteria a otra (3). Una vez en una bacteria, las moléculas de ADN se entrelazan, se pegan en algunos lugares (4) y luego intercambian secciones (5).
El papel de las bacterias en la naturaleza.
Giro
Las bacterias son el eslabón más importante del ciclo general de sustancias en la naturaleza. Las plantas crean sustancias orgánicas complejas a partir del dióxido de carbono, el agua y las sales minerales del suelo. Estas sustancias regresan al suelo con hongos muertos, plantas y cadáveres de animales. Las bacterias descomponen sustancias complejas en otras simples, que luego son utilizadas por las plantas.
Las bacterias destruyen sustancias orgánicas complejas de plantas muertas y cadáveres de animales, excreciones de organismos vivos y diversos desechos. Al alimentarse de estas sustancias orgánicas, las bacterias saprofitas de la descomposición las convierten en humus. Estos son una especie de ordenanzas de nuestro planeta. Así, las bacterias participan activamente en el ciclo de las sustancias en la naturaleza.
Formación del suelo
Dado que las bacterias están distribuidas por casi todas partes y se encuentran en grandes cantidades, determinan en gran medida diversos procesos que ocurren en la naturaleza. En otoño, las hojas de los árboles y arbustos caen, los brotes de hierba que se encuentran sobre el suelo mueren, las ramas viejas se caen y, de vez en cuando, caen los troncos de los árboles viejos. Todo esto se convierte poco a poco en humus. En 1cm3. La capa superficial del suelo forestal contiene cientos de millones de bacterias saprofitas del suelo de varias especies. Estas bacterias convierten el humus en diversos minerales que las raíces de las plantas pueden absorber del suelo.
Algunas bacterias del suelo son capaces de absorber nitrógeno del aire y utilizarlo en procesos vitales. Estas bacterias fijadoras de nitrógeno viven de forma independiente o se asientan en las raíces de las leguminosas. Al penetrar en las raíces de las legumbres, estas bacterias provocan el crecimiento de las células de las raíces y la formación de nódulos en ellas.
Estas bacterias producen compuestos nitrogenados que utilizan las plantas. Las bacterias obtienen carbohidratos y sales minerales de las plantas. Así, existe una estrecha relación entre la planta leguminosa y la bacteria nódulo, lo que resulta beneficioso tanto para uno como para otro organismo. Este fenómeno se llama simbiosis.
Gracias a la simbiosis con las bacterias nódulos, las leguminosas enriquecen el suelo con nitrógeno, lo que ayuda a aumentar el rendimiento.
Distribución en la naturaleza
Los microorganismos son omnipresentes. Las únicas excepciones son los cráteres de volcanes activos y pequeñas áreas en los epicentros de bombas atómicas que explotaron. Ni las bajas temperaturas de la Antártida, ni las corrientes hirvientes de los géiseres, ni las soluciones salinas saturadas en los estanques de sal, ni la fuerte insolación de los picos de las montañas, ni la dura irradiación de los reactores nucleares interfieren con la existencia y el desarrollo de la microflora. Todos los seres vivos interactúan constantemente con los microorganismos, siendo muchas veces no sólo sus depositarios, sino también sus distribuidores. Los microorganismos son nativos de nuestro planeta y exploran activamente los sustratos naturales más increíbles.
Microflora del suelo
La cantidad de bacterias en el suelo es extremadamente grande: cientos de millones y miles de millones de individuos por gramo. Hay muchos más en el suelo que en el agua y el aire. El número total de bacterias en el suelo cambia. La cantidad de bacterias depende del tipo de suelo, su condición y la profundidad de las capas.
En la superficie de las partículas del suelo, los microorganismos se ubican en pequeñas microcolonias (de 20 a 100 células cada una). A menudo se desarrollan en el espesor de coágulos de materia orgánica, en raíces de plantas vivas y moribundas, en capilares finos y en el interior de grumos.
La microflora del suelo es muy diversa. Aquí existen diferentes grupos fisiológicos de bacterias: bacterias de putrefacción, bacterias nitrificantes, bacterias fijadoras de nitrógeno, bacterias del azufre, etc. entre ellas se encuentran las aerobias y anaerobias, las formas esporadas y no esporadas. La microflora es uno de los factores en la formación del suelo.
El área de desarrollo de microorganismos en el suelo es la zona adyacente a las raíces de las plantas vivas. Se llama rizosfera y el conjunto de microorganismos que contiene se llama microflora de rizosfera.
Microflora de embalses.
El agua es un entorno natural donde los microorganismos se desarrollan en gran número. La mayor parte de ellos ingresa al agua desde el suelo. Un factor que determina la cantidad de bacterias en el agua y la presencia de nutrientes en ella. Las aguas más limpias provienen de pozos y manantiales artesianos. Los embalses y ríos abiertos son muy ricos en bacterias. La mayor cantidad de bacterias se encuentra en las capas superficiales del agua, más cercanas a la costa. A medida que se aleja de la orilla y aumenta la profundidad, la cantidad de bacterias disminuye.
El agua limpia contiene entre 100 y 200 bacterias por ml y el agua contaminada, entre 100 y 300 mil o más. Hay muchas bacterias en el lodo del fondo, especialmente en la capa superficial, donde las bacterias forman una película. Esta película contiene muchas bacterias de azufre y hierro, que oxidan el sulfuro de hidrógeno a ácido sulfúrico y evitan así la muerte de los peces. Hay más formas que contienen esporas en el limo, mientras que en el agua predominan las formas que no contienen esporas.
En términos de composición de especies, la microflora del agua es similar a la microflora del suelo, pero también existen formas específicas. Al destruir diversos desechos que caen al agua, los microorganismos llevan a cabo gradualmente la llamada depuración biológica del agua.
Microflora del aire
La microflora del aire es menos numerosa que la microflora del suelo y el agua. Las bacterias se elevan al aire junto con el polvo, pueden permanecer allí durante algún tiempo y luego asentarse en la superficie de la tierra y morir por falta de nutrición o bajo la influencia de los rayos ultravioleta. La cantidad de microorganismos en el aire depende de la zona geográfica, el terreno, la época del año, la contaminación del polvo, etc. cada mota de polvo es portador de microorganismos. La mayoría de las bacterias se encuentran en el aire sobre las empresas industriales. El aire en las zonas rurales es más limpio. El aire más limpio se encuentra en los bosques, las montañas y las zonas nevadas. Las capas superiores de aire contienen menos microbios. La microflora del aire contiene muchas bacterias pigmentadas y portadoras de esporas, que son más resistentes que otras a los rayos ultravioleta.
Microflora del cuerpo humano.
El cuerpo humano, incluso uno completamente sano, es siempre portador de microflora. Cuando el cuerpo humano entra en contacto con el aire y el suelo, diversos microorganismos, incluidos los patógenos (bacilos del tétanos, gangrena gaseosa, etc.), se depositan en la ropa y la piel. Las partes del cuerpo humano más frecuentemente expuestas están contaminadas. En las manos se encuentran E. coli y estafilococos. Hay más de 100 tipos de microbios en la cavidad bucal. La boca, con su temperatura, humedad y residuos de nutrientes, es un entorno excelente para el desarrollo de microorganismos.
El estómago tiene una reacción ácida, por lo que la mayoría de los microorganismos que contiene mueren. A partir del intestino delgado, la reacción se vuelve alcalina, es decir favorable para los microbios. La microflora del intestino grueso es muy diversa. Cada adulto excreta diariamente alrededor de 18 mil millones de bacterias en los excrementos, es decir. hay más individuos que personas en el mundo.
Los órganos internos que no están conectados con el entorno externo (cerebro, corazón, hígado, vejiga, etc.) suelen estar libres de microbios. Los microbios ingresan a estos órganos solo durante la enfermedad.
Bacterias en el ciclo de sustancias.
Los microorganismos en general, y las bacterias en particular, desempeñan un papel importante en los ciclos biológicamente importantes de las sustancias en la Tierra, llevando a cabo transformaciones químicas que son completamente inaccesibles tanto para las plantas como para los animales. Las diferentes etapas del ciclo de los elementos las llevan a cabo organismos de diferentes tipos. La existencia de cada grupo individual de organismos depende de la transformación química de elementos llevada a cabo por otros grupos.
Ciclo del nitrógeno
La transformación cíclica de compuestos nitrogenados desempeña un papel primordial en el suministro de las formas necesarias de nitrógeno a los organismos de la biosfera con diferentes necesidades nutricionales. Más del 90% de la fijación total de nitrógeno se debe a la actividad metabólica de determinadas bacterias.
Ciclo del carbono
La transformación biológica del carbono orgánico en dióxido de carbono, acompañada de la reducción del oxígeno molecular, requiere la actividad metabólica conjunta de varios microorganismos. Muchas bacterias aeróbicas oxidan completamente las sustancias orgánicas. En condiciones aeróbicas, los compuestos orgánicos se descomponen inicialmente mediante fermentación y los productos orgánicos finales de la fermentación se oxidan aún más mediante respiración anaeróbica si están presentes aceptores de hidrógeno inorgánicos (nitrato, sulfato o CO2).
ciclo del azufre
El azufre está disponible para los organismos vivos principalmente en forma de sulfatos solubles o compuestos orgánicos reducidos de azufre.
ciclo del hierro
Algunos cuerpos de agua dulce contienen altas concentraciones de sales de hierro reducidas. En tales lugares, se desarrolla una microflora bacteriana específica: las bacterias del hierro, que oxidan el hierro reducido. Participan en la formación de minerales de hierro de turberas y fuentes de agua ricas en sales de hierro.
Las bacterias son los organismos más antiguos y aparecieron hace unos 3.500 millones de años en el Arcaico. Durante unos 2.500 millones de años dominaron la Tierra, formaron la biosfera y participaron en la formación de la atmósfera de oxígeno.
Las bacterias son uno de los organismos vivos de estructura más simple (excepto los virus). Se cree que son los primeros organismos que aparecieron en la Tierra.
Bacterias. Además de ellos, nuestro cuerpo está habitado por arqueas: organismos unicelulares, hongos y virus que forman la microflora humana. El conjunto de microflora humana y genes microbianos se denomina microbioma.
Según la topografía, se distingue el microbioma de la piel, la cavidad bucal, el tracto respiratorio, el tracto urogenital y los intestinos. Se sabe mucho sobre los microbios intestinales, pero esto no hace que los tipos restantes sean menos importantes. Por ejemplo, según un estudio, la cepa Staphylococcus epidermidis encontrada en la piel humana protege contra el cáncer de piel.
El microbioma de cada persona es individual. Depende del conjunto de nutrientes del cuerpo, pH, humedad, temperatura y otros criterios. "Si nos fijamos en el microbioma de dos personas de la misma ciudad, habrá grandes diferencias", afirma Rob Knight, profesor de pediatría y ciencias informáticas e ingeniería de la Universidad de California en San Diego. Los miembros de una misma familia que viven juntos, las mascotas y sus dueños tienen microbiomas similares.
Viejos mitos
¿En qué influye el microbioma y por qué estudiarlo?
El microbioma intestinal influye en la salud humana, incluido el apetito, la salud alimentaria y el sistema inmunológico. Incluso existen varios mecanismos para influir en el estado de ánimo, uno de los cuales es a través del nervio vago, que conecta el cerebro y los órganos.
La respuesta de una persona a los medicamentos, la quimioterapia e incluso al sueño depende de las bacterias de los intestinos. Y el microbioma vaginal influye en la eficacia de los fármacos vaginales contra el VIH.
El microbioma es tan único como las huellas dactilares de una persona, por eso recientemente se ha empezado a hablar de su uso en medicina forense. Gracias a las bacterias es posible determinar si una persona estuvo en un determinado lugar, así como el momento de su muerte.
Nuevos tratamientos
El trasplante de heces ya se utiliza para tratar la clostridiosis. En este procedimiento, a una persona con trastornos se le inyectan heces de un donante sano, lo que le permite "reiniciarse" y hacer que el microbioma de la persona sea más diverso. Algunos científicos creen que el procedimiento puede ayudar a tratar otras enfermedades.
Con un acceso limitado a los trasplantes de heces, las personas están tomando el asunto en sus propias manos, como lo muestran los videos de YouTube. Los expertos advierten que intentar un trasplante en casa es peligroso. “Se corre el riesgo de transmitir enfermedades realmente graves. Sólo porque puedas hacer algo en casa no significa que debas hacerlo”, dice Knight.
Algunos investigadores, incluido Cryan, creen que la investigación del microbioma conducirá al desarrollo de nuevas terapias mentales. Cryan cree que en el futuro las pruebas de microbioma se convertirán en una rutina para los médicos y el estudio de las bacterias conducirá a una medicina de precisión.
¿Cómo mantener tu microbioma en buenas condiciones?
La diversidad de microbios en el cuerpo es importante, y para ello necesitamos ampliarla. Se beneficiarán los alimentos fermentados: chucrut, kéfir, kombucha y alimentos ricos en fibra dietética: ciruelas pasas, orejones, lentejas hervidas, frijoles y alcachofas.
Los prebióticos y los probióticos son importantes. Las primeras son sustancias que nutren y promueven el crecimiento de microbios beneficiosos. Los segundos son las lactobacterias y bifidobacterias, levaduras, microbios que están presentes en los intestinos de una persona sana y se consideran beneficiosos para la salud.
El científico de fama mundial explicó cómo las bacterias afectan nuestra salud y nuestro carácter, de dónde vienen las nuevas infecciones y cuándo aparecerán los antibióticos revolucionarios.Konstantin Severinov- Doctor en Ciencias Biológicas, dirige el laboratorio de genética molecular de microorganismos en el Instituto de Biología Genética de la Academia de Ciencias de Rusia, así como un laboratorio en el Instituto de Genética Molecular de la Academia de Ciencias de Rusia, es profesor de la Instituto Skolkovo de Ciencia y Tecnología (Skoltech), profesor de la Universidad de Rutgers (EE.UU.) .
BACTERIAS EN EL ÁRBOL DE LA VIDA
Imagine un árbol enorme en el que cada rama es un texto genético, un determinado conjunto de genes correspondientes a algún organismo. Konstantin Severinov pinta el “paisaje”.- En este árbol muy extendido y ramificado, las personas, los animales y las plantas ocuparán un lugar muy pequeño en la copa, y el resto de la variedad serán bacterias, es decir, microbios. A nosotros nos pueden parecer monótonos porque son muy pequeños y no vemos las diferencias. Pero, de hecho, las bacterias constituyen más del 95% de la diversidad de vida en el planeta. A muchos microbios se les llama “extremófilos” porque viven en condiciones muy inadecuadas desde nuestro punto de vista: en el permafrost, en aguas termales, en el fondo del océano bajo una enorme presión y en la loca concentración de sal en el Mar Muerto.
Pero estamos acostumbrados a que los microbios sean plagas, patógenos. Si son tan omnipresentes y pueden adaptarse a cualquier cosa, ¿resulta que la humanidad nunca ganará la lucha contra ellos y no podrá deshacerse de infecciones peligrosas?
Este estereotipo ha existido desde la época de Pasteur ( famoso microbiólogo francés, fundador de la teoría de las enfermedades infecciosas. - Autenticación.): supuestamente estamos en estado de guerra con un enemigo insidioso: los microbios que están planeando algunos pasos, levantando obstáculos y quieren conquistarnos. La situación real es completamente diferente. En primer lugar, la inmensa mayoría de los microorganismos no nos conocen, no lo saben, se dedican a sus asuntos y nosotros les somos profundamente indiferentes. Por otro lado, nosotros mismos dependemos en gran medida de los microbios que nos habitan, mucho más de lo que ellos dependen de nosotros.
¿PEDÍ VITAMINAS?
- Entonces cuéntanos: ¿por qué y cómo dependemos de las bacterias?
El cuerpo humano está formado por aproximadamente un billón de células. ¡Y al mismo tiempo, dentro de nuestro cuerpo viven decenas de veces más células bacterianas! Viven principalmente en los intestinos y, de hecho, forman un único órgano enorme: el microbioma. Es el órgano humano de mayor tamaño en peso, mucho más grande que el hígado o el cerebro.
Nuestras bacterias realizan muchas funciones insustituibles. Por ejemplo, las personas han perdido la capacidad que tienen sus parientes más cercanos, los primates, de producir una serie de vitaminas y aminoácidos necesarios para la vida. Podemos permitírnoslo porque tenemos bacterias que producen esas sustancias por nosotros mismos. Las bacterias intestinales contribuyen de manera importante al funcionamiento del sistema inmunológico: producen importantes compuestos antiinflamatorios que nuestro cuerpo no puede sintetizar. Por cierto, la investigación moderna muestra que algunas enfermedades que hasta hace poco se consideraban genéticas y estaban asociadas con el estrés y otros factores, en realidad son de naturaleza bacteriana. Diabetes, enfermedades autoinmunes. (cuando el sistema inmunológico ataca las propias células sanas del cuerpo y destruye órganos. - Autor.), incluso algunas enfermedades mentales, como la esquizofrenia, pueden ser causadas por cambios en la composición del microbioma.
AL PUNTO
- Los científicos canadienses llevaron a cabo una serie de experimentos que demostraron: una infección intestinal bacteriana puede dañar... la memoria. Los ratones de laboratorio fueron infectados con la bacteria Citrobacter rodentium, que altera la función intestinal. Los roedores con este trastorno comenzaron a reconocer mucho peor los objetos familiares: comenzaron a explorarlos como si los vieran por primera vez. Los expertos especulan que Escherichia coli también puede afectar la memoria de las personas.
- El médico australiano Barry Marshall se infectó con la bacteria Helicobacter pylori en 1984 y desarrolló gastritis y luego una úlcera de estómago. Y se curó con éxito con antibióticos. El dedicado investigador que descubrió la naturaleza bacteriana de la gastritis y las úlceras de estómago recibió el Premio Nobel.
- Los científicos daneses han descubierto que las personas delgadas tienen en el intestino muchas más bacterias de la familia Christensenelaceae que las personas con sobrepeso. Dado que los microorganismos participan activamente en nuestro metabolismo, los investigadores han sugerido que este tipo de bacterias es uno de los factores responsables de una buena figura.
ATRAE MICROBIOS PARA PERDER PESO Y ESTAR SALUDABLE
Existe una versión de que el exceso de peso en las personas también es el resultado del trabajo (¿o del fracaso?) de las bacterias. Si es así, ¿es posible perder peso atacando las bacterias?
Sí, existen tales ejemplos. En los EE. UU., un método no muy estético, pero sí muy eficaz, ya ha sido objeto de ensayos clínicos y se utiliza en la práctica. Las personas con sobrepeso reciben el contenido intestinal de donantes delgados. Algunas bacterias echan raíces, otras mueren y es necesario repetir los procedimientos. Pero el efecto es notable. Además, esta tecnología permite tratar enfermedades graves y peligrosas: la colitis y la enfermedad de Crohn. En general, creo que cuanto más aprendamos sobre la relación entre las bacterias y determinadas enfermedades, más activamente se desarrollará una nueva dirección prometedora en la medicina: el tratamiento mediante la restauración de la composición normal del microbioma.
Además de trasplantar bacterias beneficiosas de los intestinos, ¿hay alguna forma de introducirlas en el cuerpo? ¿Tomar los probióticos, por ejemplo?
Los probióticos suelen ser preparaciones secas de uno o más tipos de bacterias intestinales "normales" cultivadas en el laboratorio. Para crear probióticos que realmente puedan curar a las personas, es necesario aislar una gran cantidad de bacterias, caracterizar y estudiar sus efectos conjuntos entre sí y en las personas, y proporcionar una forma eficaz de llevarlas al lugar correcto del intestino y permitir para desalojar a sus “competidores”. Aunque después de tomar antibióticos, que son como una bomba atómica y matan la mayoría de los microorganismos en nuestro intestino, también pueden ser útiles los probióticos simples existentes, que pueden ayudar a restaurar y normalizar parcialmente la microflora. Sólo recuerde que no tiene sentido tomar estos medicamentos hasta que haya finalizado el tratamiento con antibióticos: destruirán todas las bacterias recién colonizadas.
LOS ANTIBIÓTICOS SON INVENTADOS POR LAS BACTERIAS PARA COMUNICARSE ENTRE SÍ
La Organización Mundial de la Salud cree que una de las principales amenazas para la humanidad actualmente es la resistencia de las bacterias dañinas a la mayoría de los antibióticos conocidos. Debido a esto, las personas pueden perder la protección contra infecciones peligrosas. Y hace mucho tiempo que no aparecen nuevos antibióticos en las farmacias. ¿Por qué?
En general, los antibióticos no son en absoluto una invención humana, sino sustancias químicas con la ayuda de las cuales las bacterias se "comunican" entre sí. En la naturaleza, los microorganismos forman comunidades complejas. Los miembros de la comunidad dependen unos de otros, algunos se ayudan unos a otros, mientras que otros intentan lidiar con los competidores; todo es como personas, relaciones difíciles. profesor sonriente. - El objetivo final de cada tipo de bacteria en una comunidad es ganar, ocupar el mayor espacio posible. Pero otros no lo dan, porque ellos mismos tienen el mismo objetivo. Como resultado, se crea y mantiene un cierto equilibrio.
Al mismo tiempo, la información más importante para las bacterias es si hay comida en algún lugar y cuántos otros representantes tanto de su especie como de otra especie hay allí que pueden no dejarle entrar. Y lo determinan mediante un mecanismo llamado detección de quórum en inglés y “sensación del codo” en ruso. De hecho, se ve así: en un cierto volumen del ambiente hay un cierto número de bacterias, y cada bacteria libera una determinada sustancia, cuya presencia ella y sus compañeros pueden sentir. Si hay muchas bacterias, entonces la concentración de esta sustancia será alta y los microbios "comprenderán" que aquí hay mucha gente, que no hay suficiente comida para todos y dejarán de crecer. Estas sustancias, que dan una señal de que es imposible seguir creciendo, son antibióticos. Entonces, históricamente, los antibióticos fueron “inventados” por bacterias para comunicarse entre sí.
- Dado que existen innumerables bacterias en la naturaleza, ¿tenemos posibilidades de descubrir muchos más antibióticos nuevos?
En cierto momento surgió un problema con esto. Inicialmente, los científicos cultivaron ( aumentó. - Autenticación.) diferentes bacterias en el laboratorio, en placas de Petri, y estudiaron las sustancias secretadas por los microorganismos cultivados. Utilizamos principalmente bacterias del suelo porque hay muchas en el suelo, se "comunican" activamente entre sí mediante señales químicas y algunas de ellas crecen bien en el laboratorio. Sin embargo, la variedad de estos microorganismos "cultivables" es todavía limitada, por lo que últimamente no se ha oído hablar del descubrimiento de nuevos antibióticos. Y la mayoría de las bacterias antiguas se adaptaron mediante mutaciones y se volvieron resistentes.
METAGENOMA Y EL QUINTO iPhone
Hace relativamente poco tiempo se produjo un gran avance: apareció la nueva ciencia de la genómica. Los científicos ahora tienen la oportunidad de identificar y estudiar los genomas de bacterias que se niegan a crecer en el laboratorio. Y estas bacterias son mayoría; simplemente no son visibles para los microbiólogos clásicos. Si ahora, aquí, cerca de usted y de mí, aspiramos aire a través de un filtro bacteriano con una aspiradora, entonces con la ayuda de instrumentos modernos podremos determinar el metagenoma, el conjunto de genes de todos los organismos que estaban presentes. en la muestra de aire. Puedes tomar una muestra de microflora intestinal, lavar la piel, lo que sea. Y luego, con la ayuda de otra ciencia nueva: la bioinformática, es posible leer textos genéticos, comparar genes entre sí, genes nuevos con aquellos que ya nos son familiares.
Resulta que en cualquier muestra habrá una gran variedad de genes desconocidos de bacterias no cultivadas. No podemos cultivarlos, no podemos tenerlos en nuestras manos, pero los reconocemos por sus genes. Es este enfoque el que permite, por ejemplo, establecer una relación entre los cambios en el metagenoma bacteriano dentro de una persona y el desarrollo de ciertas enfermedades, afecciones e incluso rasgos de carácter. Si miramos hacia el futuro, con un desarrollo suficiente de las redes sociales y las tecnologías de secuenciación genómica ( descifrar genomas. - Autenticación.) podrás mostrar tanto tu propio genoma como tu microbioma en tu página personal. Los expertos en marketing podrán realizar estudios asociativos a gran escala: en presencia de tal o cual bacteria, la gente suele desear comprar un quinto iPhone... Pero en serio, gracias a estas tecnologías será posible diagnosticar enfermedades y anomalías con la mayor precisión, cuya naturaleza es ahora un misterio. Y seleccione con éxito el tratamiento, incluso con la ayuda de bacterias.
Al mismo tiempo, la genómica abre amplios horizontes para la búsqueda de nuevos antibióticos. Leemos la información genética de bacterias hasta ahora desconocidas y, mediante la bioinformática, predecimos grupos de genes responsables de la producción de sustancias antibióticas. Y luego los ingenieros genéticos crean nuevas cepas basadas en bacterias que crecen bien en el laboratorio, contienen esos genes y, por lo tanto, producen nuevos antibióticos.
CONOCE LA NUEVA INFECCIÓN
- Desde que el Ébola arrasó África, muchos se han preocupado por la pregunta: ¿cómo y de dónde vienen las nuevas infecciones?
Los microbios se adaptan muy bien a los cambios ambientales. Los microorganismos intercambian constantemente sus genes y virus entre sí, de los cuales tienen muchos. Algunos virus se insertan accidentalmente en el genoma de las bacterias, dando como resultado un microbio con propiedades ligeramente alteradas. Lo más probable es que muera, pero a veces no es así, y algunos de estos microbios raros pueden causar un brote debido a genes dañinos introducidos por el virus.
El medio ambiente ha cambiado mucho desde que la gente empezó a utilizar antibióticos de forma generalizada, especialmente en la agricultura. Los genes de resistencia a los antibióticos se han extendido y, de hecho, han sido seleccionados por los humanos y ahora se encuentran con alta frecuencia en la mayoría de las bacterias patógenas. Esto crea enormes dificultades para tratar las “nuevas” y antiguas infecciones que causan, que son especialmente comunes dentro de los hospitales.
En cuanto a la fiebre del Ébola, no es causada por una bacteria, sino por un virus. No se transmite de persona a persona a través del aire. Si no comes carne de gorila o de murciélago africano en el desayuno, entonces no tienes nada de qué preocuparte.
ESTO SERÁ ÚTIL
Cómo alimentar bacterias beneficiosas
Dicen que las bacterias beneficiosas de nuestro cuerpo mueren no sólo por los antibióticos, sino también cuando comemos alimentos con conservantes. ¿Esto es cierto?
No conozco ningún estudio científico que lo confirme. Todos los productos que se utilizan ampliamente como alimento se someten a pruebas muy serias: de toxicidad, carcinogenicidad y otros indicadores de seguridad. La mayoría de estas pruebas están relacionadas con la comprobación del efecto de los componentes de los alimentos sobre las bacterias. Por lo tanto, los productos de calidad que han sido sometidos a pruebas completas son seguros. Al menos con un consumo moderado.
- ¿Qué ayudará a que nuestras bacterias beneficiosas se sientan mejor?
El kéfir y los productos lácteos fermentados son algo saludable, Mechnikov lo promovió hace más de cien años. En general, aunque no se han realizado tales estudios, es casi seguro que resultará que nuestros microbios beneficiosos responden bien a las recetas del libro "Sobre alimentos sabrosos y saludables". Nutricionistas y amas de casa no sabían nada de microbios, pero al final fueron aquellos platos que no provocaron el rechazo de los habitantes de nuestro órgano más grande los que echaron raíces.