prawdziwe bakterie. Archebakterie. oksyfotobakterie
OPCJA 1
Do każdego pytania wybierz jedną poprawną odpowiedź z czterech podanych.
A1. Wszystkie bakterie zamieszkujące planetę Ziemia są zjednoczone w królestwie
1) Prokarionty
3) Rośliny
4) Zwierzęta
A2. Nie mają sformalizowanego rdzenia
2) rośliny
3) bakterie
4) zwierzęta
AZ. Wić bakteryjna jest organellą dla
1) ruch
2) przechowywanie białka
3) hodowla
4) transfery niekorzystne warunki
A4. Zarodniki bakterii służą do
1) dostawa
2) oddychanie
3) hodowla
4) przeniesienia niekorzystnych warunków
A5. Nazywa się organizmy, które żywią się gotowymi substancjami organicznymi
2) autotrofy
3) beztlenowce
4) heterotrofy
A6. Organizmy pobierające tlen podczas oddychania to tzw
1) aeroby
2) beztlenowce
3) autotrofy
4) heterotrofy
A7. Zamień szczątki martwych organizmów w nie materia organiczna bakteria
1) niszczyciele
2) symbionty
3) guzek
4) patogenny
A8*. Sposób odżywiania większości sinic jest
1) fotosynteza
2) fermentacja
4) gnicie
A9*.Żyją bakterie produkujące metan
1) bagna
2) słone jeziora
3) korzenie roślin
B1.
A. Chemosynteza - proces powstawania substancji organicznych pod wpływem energii związków nieorganicznych.
B. Kefir jest produkowany przy użyciu bakterii fermentacyjnych.
1) Tylko A jest prawdziwe
2) Tylko B jest prawdziwe
3) Oba stwierdzenia są poprawne
4) Oba sądy są błędne
B2. Wybierz trzy prawdziwe stwierdzenia. Komórka bakteryjna zawiera
1) Zdobiony rdzeń
2) Chloroplast
3) Cytoplazma
4) Membrana zewnętrzna
5) Mitochondria
6) Wici
B3. Ustal zgodność między cechą odżywiania a Grupa środowiskowa bakteria.
FUNKCJA MOCY
A. Żywią się sokami żywych organizmów, szkodząc im
B. Same tworzą substancje organiczne z powodu energii światło słoneczne
B. Przeprowadzić przemianę substancji organicznych zwłok w związki nieorganiczne
EKOLOGICZNA GRUPA BAKTERII
1) Niszczyciele
3) Autotrofy
W 1.
Organizmy, które same wytwarzają substancje organiczne, klasyfikuje się jako ... (A), a organizmy, które absorbują gotowe substancje organiczne, to ... (B). Spośród nich organizmy roślinne, w których światło słoneczne jest głównym źródłem energii, nazywane są ... (B).
Słowniczek: 1. Fototrofy, 2. Autotrofy, 3. Heterotrofy
Odpowiedź: A-2, B-3, C-1
OPCJA 2
A1. Najstarsi mieszkańcy naszej planety -
2) Rośliny
3) Bakterie
4) Zwierzęta
A2. Dziedziczny materiał komórki nie jest oddzielony od cytoplazmy
2) Rośliny
3) Bakterie
4) Zwierzęta
AZ. komórka bakteryjna z środowisko oddziela
1) cytoplazma
3) otoczka jądrowa
A4. Komórki bakteryjne namnażają się
1) spory
2) wici
3) skrawki cytoplazmy
4) podział komórek
A5. Nazywa się organizmy zdolne do syntezy substancji organicznych ze związków nieorganicznych
2) beztlenowce
3) autotrofy
4) heterotrofy
A6. Organizmy żyjące w środowisku beztlenowym to tzw
2) beztlenowce
3) autotrofy
4) heterotrofy
A7. Nazywa się bakterie, które wchodzą w interakcje z innymi organizmami dla obopólnej korzyści
1) niszczyciele
2) symbionty
3) patogenny
A8*. Obopólnie korzystny związek między sinicami a grzybami nazywa się
1) symbioza
3) drapieżnictwo
4) konkurencja
A9*.Żyją w nim halobakterie
1) bagna
2) słone jeziora
3) korzenie roślin
4) słodka woda
B1. Czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe?
A. Fotosynteza - proces powstawania substancji organicznych pod wpływem energii światła słonecznego.
B. Bakterie chorobotwórcze wpływają tylko na organizm ludzki i nie występują w organizmach roślin i zwierząt.
1) Tylko A jest prawdziwe
3) Tylko B jest prawdziwe
4) Oba wyroki są prawidłowe
5) Oba sądy są błędne
B2. Wybierz trzy prawdziwe stwierdzenia.
Bakterie przeprowadzają procesy życiowe
1) podział komórki na pół
2) rozmnażanie przez nasiona
3) oddychanie
4) tworzenie tkanek
5) odżywianie
6) tworzenie narządów
BZ. Ustal zgodność między osobliwościami odżywiania bakterii a sposobem odżywiania.
CECHY ODŻYWIANIA BAKTERII
A. Żyć w ciałach innych organizmów i przynosić im pożytek
B. Zjedz inne bakterie
B. Same tworzą substancje organiczne dzięki energii związków nieorganicznych
METODA ŻYWNOŚCIOWA
1) Autotroficzny
2) Symbioza
3) Drapieżnictwo
Wpisz odpowiednie liczby do tabeli.
W 1. Przeczytaj tekst. Uzupełnij luki liczbami odpowiadającymi słowom ze słownika.
Zawartość komórek bakteryjnych ogranicza... (A). W komórce prokariotycznej nie ma ... (B). Bakterie, które pochłaniają tlen podczas oddychania, nazywane są ... (C), a te, które wykorzystują inne substancje do utleniania, to ... (D).
Glosariusz: 1. Beztlenowce. 2. błona plazmatyczna. 3. Aeroby. 4. Koperta jądrowa.
Odpowiedź: A-2, B-4, C-3, D-1
2) ludność
3) zwierzęta leśne
4) rośliny łąki wodnej
A5. Skorupa Ziemi zamieszkana przez organizmy żywe jest
1) ludność
2) biocenoza
3) biosfera
4) atmosfera
A6. Grzyby są substancją biosfery
3) bioobojętne
4) organiczne
A7. Na podstawie dziedzicznej zmienności człowiek tworzy
1) gatunki bezkręgowców
2) rasy zwierząt domowych
3) gatunki roślin kwiatowych
4) narządy kręgowców
A8. W naturze, w procesie walki o byt,
1) sztuczna selekcja
3) kształtowanie się ras zwierząt domowych
4) kształtowanie się odmian roślin uprawnych
A9. Stworzył pierwszą naturalną klasyfikację gatunków
1) K. Linneusz
2) Ch.Darwin
3) Arystoteles
4) Teofrast
A10. Nazywa się zespół osobników o podobnej budowie, zajmujących wspólne terytorium, swobodnie krzyżujących się ze sobą i dających płodne potomstwo
Wszystko. Wszystkie rośliny zamieszkujące Ziemię są połączone w grupę systematyczną
1) rodzina
4) królestwo
B1. Czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe?
A. Komórka zwierzęcia jednokomórkowego jest zdolna do przeprowadzania wszystkich procesów życiowych.
B. Cały organizm zwierzęcia jest zbiorem poszczególnych organów.
1) Tylko A jest prawdziwe
2) Tylko B jest prawdziwe
3) Oba stwierdzenia są poprawne
4) Oba sądy są błędne
B2. Czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe?
A. Walka o byt jest jedną z siły napędowe ewolucja.
B. Indywidualna zmienność dziedziczna jest nieodłączną cechą wszystkich żywych organizmów.
1) Tylko A jest prawdziwe
2) Tylko B jest prawdziwe
3) Oba stwierdzenia są poprawne
4) Oba sądy są błędne
BZ. Czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe?
A. Współczesna taksonomia organizmów opiera się na podobieństwie ich budowy i pochodzenia. B. W taksonomii zwyczajowo wyróżnia się cztery królestwa żywej przyrody.
1) Tylko A jest prawdziwe
2) Tylko B jest prawdziwe
3) Oba stwierdzenia są poprawne
4) Oba sądy są błędne
B4 . Wybierz trzy prawdziwe stwierdzenia. Biosfera jako żywa powłoka Ziemi obejmuje
1) żywa materia
2) substancja bioobojętna
5) substancja obojętna
6) magma w trzewiach wulkanu
B5. Ustal sekwencję poziomów organizacji żywej materii, zaczynając od biosfery.
1) biosfera
2) organizm
6) biocenoza
B6. Ustal sekwencję systematycznych kategorii, zaczynając od największej.
3) królestwo
CZĘŚĆ 1. Królestwo Prokariontów. prawdziwe bakterie. Archebakterie. oksyfotobakterie
OPCJA 1
Do każdego pytania wybierz jedną poprawną odpowiedź z czterech podanych.
A1. Wszystkie bakterie zamieszkujące planetę Ziemia są zjednoczone w królestwie
1) Prokarionty
3) Rośliny
4) Zwierzęta
A2. Nie mają sformalizowanego rdzenia
2) rośliny
3) bakterie
4) zwierzęta
A3. Wić bakteryjna jest organellą dla
1) ruch
2) przechowywanie białka
3) hodowla
4) przeniesienia niekorzystnych warunków
A4. Zarodniki bakterii służą do
1) dostawa
2) oddychanie
3) hodowla
4) przeniesienia niekorzystnych warunków
A5. Nazywa się organizmy, które żywią się gotowymi substancjami organicznymi
1) tlenowce 3) autotrofy
2) beztlenowce 4) heterotrofy
A6. Organizmy pobierające tlen podczas oddychania to tzw
1) tlenowce 3) autotrofy
2) beztlenowce 4) heterotrofy
A7. Zamień pozostałości martwych organizmów w substancje nieorganiczne bakterie
1) niszczyciele 3) guzek
2) symbionty 4) patogenne
A8*. Sposób odżywiania większości sinic jest
1) fotosynteza
2) fermentacja
4) gnicie
A9*. Żyją bakterie produkujące metan
1) bagna
2) słone jeziora
3) korzenie roślin
4) woda źródlana
B1. Czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe?
A. Chemosynteza - proces powstawania substancji organicznych pod wpływem energii związków nieorganicznych.
B. Kefir jest produkowany przy użyciu bakterii fermentacyjnych.
1) Tylko A jest prawdziwe
2) Tylko B jest prawdziwe
3) Oba stwierdzenia są poprawne
4) Oba sądy są błędne
B2. Wybierz trzy prawdziwe stwierdzenia. Komórka bakteryjna zawiera
1) zdobiony rdzeń
2) chloroplast
3) cytoplazma
4) błona zewnętrzna
5) mitochondrium
BZ. Ustal zgodność między właściwościami odżywczymi a ekologiczną grupą bakterii.
FUNKCJA MOCY
1) Żywią się sokami żywych organizmów, szkodząc im
B. Same tworzą substancje organiczne dzięki energii światła słonecznego
2) Przeprowadzać przemianę substancji organicznych zwłok w związki nieorganiczne
Wpisz odpowiednie liczby do tabeli.
EKOLOGICZNA GRUPA BAKTERII
1) Niszczyciele
3) Autotrofy
| A | B | W |
W 1. Przeczytaj tekst. Uzupełnij luki liczbami odpowiadającymi słowom ze słownika.
Organizmy, które same wytwarzają substancje organiczne, są klasyfikowane jako ...
Nowe dane dotyczące mikrobiomuPo rozszyfrowaniu ludzkiego genomu naukowcy chcą rozszyfrować geny wszystkich mikroorganizmów zamieszkujących nasze ciało. Jak się okazało bakterie, które żyją np. w jelitach, wnoszą wiele więcej korzyści niż wcześniej sądzono. Ale nawet z mnóstwa bakterii jelitowych naukowcy wciąż znają szczegółowo tylko niektóre gatunki.
Starożytny filozof pozostawił spekulatywny opis człowieka, nazywając go „dwunożnym stworzeniem pozbawionym piór” . Współczesny naukowiec (wybierzemy do tej roli jakiegoś kosmicznego podróżnika, jak Luke Skywater, który przed spotkaniem z nimi nic nie wiedział o mieszkańcach planety), uzbrojony w mikroskop i inne wszystkowidzące przyrządy, łatwo przekonałby się, że: ogólnie rzecz biorąc, „człowiek” -jak oddzielna forma nie ma życia na ziemi. W rzeczywistości jest to zbiorcza nazwa złożonego ekosystemu. Lub, jeśli wolisz, organizm symbiotyczny składający się z jednego dwunożnego osobnika Homo sapiens , nie sto bilionów bakterii, liczne wirusy, pewna ilość grzybów, ale także roztocza, robaki, archeony i ameby.
Można powiedzieć, że człowiek to żywe ciało wypchane wieloma mikroskopijnymi zwierzętami. Czują się świetnie, osiedlając się w tej pożywce „na dwóch nogach”. Rozwijają się tu ich kolonie. Jednocześnie mają ogromny wpływ na wszelkie procesy życiowe zachodzące w organizmie, w którym się osiedliły. A te procesy są tak złożone, tak ściśle ze sobą powiązane, że możemy oddzielić skorupę, którą widzimy - dwunożne sapiens bez piór - od zawartości (archeony i robaki gęsto posypane bakteriami) to jest zabronione.
Człowiek jest istotą mieszaną, „superorganizmem”, stwierdził kategorycznie amerykański genetyk, laureat Nagrody Nobla Joshua Lederberg.
Egzoplanety dla tej jedynej
Na każdą komórkę ludzkiego ciała przypada kilkanaście bakterii. Gdyby te mikroby były wielkości nas samych, to osiedlić je na planetach rodzaj ziemi, zajęłoby to 15 tysięcy egzoplanet, bo nas na Ziemi nie jest nawet siedem bilionów, ale tylko 7 miliardów. I tak wiele planet w tej fantazji wystarczyłoby tylko po to, by wygodnie pomieścić bakterie, które wcześniej żyły w ciele pojedynczej osoby.
W naszym organizmie osiedliły się wszędzie tam, gdzie styka się jakikolwiek organ ciała lub tkanka otoczenie zewnętrzne: na skórze, w jamach nosa i ust, w przewód pokarmowy. Ta ogromna społeczność drobnoustrojów była przez nas mało badana. Według naukowców 80% rodzajów bakterii, które zamieszkują ludzkie ciało, nie zostało dotąd nawet zidentyfikowanych. Superorganizm zwany „człowiekiem” jest tak złożony, że przypomina ogromną nadającą się do zamieszkania planetę, której jeszcze nie opisaliśmy.
– Na razie nie wiemy, jakie bakterie nas zamieszkują, do jakiego gatunku należą, jakie zawierają geny i jak te geny wpływają na nasze zdrowie – mówi Dusko Erlich, jeden z liderów francuskiej Instytut Narodowy badania agronomiczne.
Naukowcy postawili sobie ambitny cel na najbliższe lata. Chcą rozszyfrować genomy wszystkich mikroorganizmów żyjących w ludzkim ciele. Ten skumulowany genom „mieszkańców planety zwanej Człowiekiem” został już nazwany „mikrobiomem”.
Członkowie europejsko-chińskiego projektu MetaHIT (jego koordynator – Ehrlich) przeprowadzają spis ludności na rozległym terytorium zajmowanym przez drobnoustroje, które osiedliły się w naszym wnętrzu. Tym terytorium są nasze jelita. Jeśli możesz to rozłożyć, rozłóż jak obrus Całkowita powierzchnia tego „mikrobiologicznego mieszkania” wynosiłoby od 300 do 400 metrów kwadratowych, dziesięć razy więcej niż wymaga tego prawo dla tak skromnej istoty jak człowiek.
W 2010 roku magazyn Nature doniósł, że po zbadaniu ponad stu ochotników uczestnicy projektu zidentyfikowali w jelitach 3,3 miliona genów różnych mikroorganizmów - to około 150 razy więcej niż genów samej osoby. Według przybliżonych szacunków ta liczba genów odpowiada około 1000 gatunkom bakterii. Mikrobiota jelitowa jest bardzo zróżnicowana u ludzi. Świat zwierząt różnych „planet grupa ludzka» jest bardzo różnorodny.
Czarodzieje epoki kamienia
Dwie dekady temu, podczas rozszyfrowywania ludzki genom, naukowcy potajemnie mieli nadzieję, że ta praca wyjaśni naturę wielu naszych chorób. Wtedy nadzieje nie były uzasadnione. Ale stało się jasne, że konieczne jest zbadanie nie tylko ludzkiego ciała, ale całego ekosystemu zwanego „człowiekiem”. Nigdy nie znajdziemy wyjaśnienia wielu chorób, dopóki nie wyjdziemy poza tradycyjne dyscypliny naukowe i nie zaczniemy badać, w jaki sposób drobnoustroje i zamieszkały przez nie organizm ludzki wchodzą w interakcje.
W większości te drobnoustroje zachowują się bardzo spokojnie, a nawet przynoszą korzyści: na przykład przetwarzają takie substancje balastowe, jak pektyna i celuloza, które znajdują się w warzywach i owocach. Dla ludzi epoki kamiennej symbioza z takimi bakteriami była bardzo korzystna, ponieważ zamieniały one niejadalne dla nich substancje w coś, co mogły wchłonąć. Ludzkie ciało. W czasach, gdy ludzie nieustannie szukali pożywienia, taki nieoczekiwany dodatek do ich diety był bardzo korzystny. Przy takiej samej ilości jedzenia, które zjedli, czuli w sobie więcej siły niż ich konkurenci, dla których znaczna część jedzenia nie była na przyszłość. W naszych czasach to dodatkowe odżywianie organizmu, przeprowadzane przez bakterie, odbija się na naszej talii – „zjada” ją.
Osoby otyłe mają inną mikroflorę jelitową niż osoby szczupłe. Pokazały to prace amerykańskich mikrobiologów (na czele z Jeffreyem Gordonem). Oczywiście drobnoustroje zamieszkujące układ jelitowy osób otyłych są bardziej biegłe w wydobywaniu składników odżywczych z resztek pożywienia, których dana osoba nie jest w stanie strawić.
W eksperymentach na zwierzętach grupa Gordona przeszczepiała drobnoustroje z jelit otyłych myszy do jelit myszy szczupłych, oczyszczonych z drobnoustrojów. Wkrótce zaczęli szybko przybierać na wadze. Szczególnie wzrosła warstwa tłuszczu. Nawet u myszy o prawidłowej wadze było o 40% więcej tłuszczu niż u krewnych z grupy kontrolnej, u których jelita były absolutnie sterylne.
W innym badaniu grupa Gordona upewniła się, że skład ich mikroflory jelitowej zależy od diety ludzi. Obserwację przeprowadzono dla osób z nadwagą. Kiedy schudli dzięki diecie i jedzeniu pokarmów niezawierających tłuszczu ani węglowodanów, ich mikroflora jelitowa coraz bardziej przypominała mikroflorę szczupłych ludzi.
Włoscy badacze obserwowali afrykańskie i włoskie dzieci. W dzieciństwo ich mikroflora jelitowa była prawie taka sama. Ale potem różnica stała się wyraźna. Włoskie dzieci miały znacznie więcej bakterii jelitowych, które zdaniem naukowców przyczyniają się do rozwoju otyłości u dorosłych. Jedli coraz więcej mięsa, jedzenia, bogaty w tłuszcz i cukier. Ale dzieci mieszkające w odległej wiosce w Burkina Faso jadły to, co było prostsze. Ich pożywienie — warzywa, rośliny strączkowe i zboża — obfituje w błonnik pokarmowy.
Jednak związek przyczynowy nie jest całkowicie jasny. Współpracownik Gordona, Fredric Beckhead, zauważył: „Mikroflora jelitowa odgrywa rolę, gdy przybieramy na wadze. Ale nie jest jeszcze jasne, czy mikroflora zmienia się, zanim osoba zacznie przybierać na wadze, czy po tym.
W każdym razie przez miliony lat bakterie jelitowe i zwierzęta, w których żyją, doskonale się do siebie przystosowały. Zawarto między nimi rodzaj rozejmu. Oszczędzają się nawzajem, ponieważ ich symbioza jest korzystna dla obu stron.
Nie wiedzieliśmy o nich: bakterie...
Powszechnie mówi się, że w naszych jelitach żyje 100 bilionów bakterii. Ale wymienia się też inne liczby: do 1000 bilionów!
Bakterie rozkładają składniki odżywcze, aby pomóc nam trawić pokarm. Chronią nasze zdrowie, niszcząc lub wydalając obce patogeny. różne choroby które dostały się do przewodu pokarmowego. Być może wpływają na nasz stan umysłu.
Wiele z tych bakterii jest nam nieznanych. Nawet nie zgadujemy, jacy lokatorzy zadomowili się w naszym żołądku. Jak opisać tę ogromną, niewidzialną dla nas społeczność, te mikroorganizmy małe małe mniej? Coraz częściej naukowcy odwołują się do genetyki: szukają fragmentów obcego DNA w próbkach pobranych z ludzkiego ciała. Następnie na podstawie dostępnych katalogów określa się, do jakich bakterii należą te konkretne geny. Jeśli nie można znaleźć dopasowania, oznacza to, że geny należą do nieznanych wcześniej drobnoustrojów.
Tak więc w 2014 roku Henrik Bjorn Nielsen i jego współpracownicy z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego zidentyfikowali około 500 nieznanych wcześniej rodzajów bakterii w jelicie człowieka. Wcześniej cała lista bakterii zasiedlających nasz organizm ograniczała się do dwustu, trzystu gatunków! W sumie, jak uważają naukowcy, żyje tam aż 1000 gatunków bakterii. Tak więc przynajmniej ta lista stopniowo zbliża się do końca.
Trudno się dziwić, że połów naukowców był tak wielki. W pobranych przez nich próbkach szukali, powtarzamy, nie samych bakterii, ale fragmentów ich DNA i już z nich odtwarzali, do jakiego mikroorganizmu mogła należeć znaleziona część. Tradycyjnie naukowcy izolowali pojedyncze znalezione bakterie, a następnie analizowali je w laboratorium.
Nie wiedzieliśmy o nich: grzyby...
Każdy centymetr kwadratowy naszej skóry zamieszkuje pstrokata społeczność składająca się z szerokiej gamy mikroorganizmów. Ale jeśli bakterie, które tu żyją, są dość dobrze znane, to mikroskopijne grzyby są słabo zbadane.
Poszukiwania tych grzybów, które osiedliły się na ludzkiej skórze, niewiele przypominają „ciche polowanie” w jesiennym lesie. Nawet przy pomocy bardzo mocnej optyki trudno jest określić gatunek grzyba ukrytego w fałdach skóry. W przeciwieństwie do bakterii, trudno je też wyhodować w laboratorium, aby później zrozumieć, do jakiego gatunku należą. Dlatego amerykańscy naukowcy z Narodowego Instytutu Badań nad Ludzkim Genomem wykorzystali do tego środki genetyki. „Sekwencjonowanie DNA ujawnia ogromną różnorodność tych grzybów i pokazuje nam, gdzie w ludzkiej skórze przeważają mikroflora, a nie bakterie, ale grzyby” – powiedziała Julia Segre, uczestniczka badania.
Jak wykazała analiza, naszą skórę zamieszkują grzyby spokrewnione z około 80 różnego rodzaju. Rozkładają się bardzo nierównomiernie. Na głowie i powierzchni ludzkiego ciała znajduje się zaledwie kilkanaście gatunków grzybów, głównie reprezentujących rodzaj Malassezia. Podobne grzyby żyją na naszym ciele, gdziekolwiek spojrzą naukowcy: za uszami, z tyłu głowy czy na palcach.
Ogólnie, Różne rodzaje grzyby preferują różne części ludzkiego ciała. Bakterie nie są tak ściśle związane z określoną częścią ciała. Bardziej polegają na warunki zewnętrzne: wilgotność, temperatura lub pH. W odpowiednim środowisku ich kolonie zaczynają się szybko rozmnażać, niezależnie od miejsca startu. „To wyraźnie pokazuje, że nasza skóra jest złożonym ekosystemem, który oferuje najwięcej drobnoustrojów i grzybów różne warunki siedlisko” – podsumowali naukowcy.
Na dłoniach i dłoniach grzybów jest niewiele, dominują tam bakterie. Ale grzyby siadają nam na nogach. Różnorodne ich typy można znaleźć na piętach, palcach i między palcami. Na przykład na piętach zidentyfikowano około 80 gatunków grzybów. W tym samym czasie, zdrowi ludzie inny skład grzybów niż u osób cierpiących na choroby grzybicze.
Na podstawie tych wyników – właściwie po raz pierwszy naukowcy szczegółowo opisali zbiorowiska grzybów zasiedlających skórę zdrowej osoby – można dowiedzieć się, co się zmieni, jeśli skóra zostanie zakażona czynnikiem sprawczym jakakolwiek choroba.
Nie wiedzieliśmy o nich: wirusy...
Jednak świat organizmów zamieszkujących naszą skórę jest jeszcze bardziej złożony, niż moglibyśmy sobie wyobrazić. Żyje tam nie tylko wiele bakterii i grzybów, ale także niezliczone wirusy. W listopadzie zeszłego roku magazyn mBio poinformowało, że 90% tych wirusów jest nam nieznanych. O ich obecności wiedzieliśmy tylko z fragmentów ich DNA. W większości przypadków wirusy te nie są nami zainteresowane, jesteśmy tylko etapem, na którym bezlitośnie ścigają bakterie. Są to bakteriofagi. Niszczą bakterie lub wnikając do ich wnętrza zmieniają ich DNA, a co za tym idzie ich charakterystyczne właściwości.
Niewątpliwie mikrobiom ma odczuwalny wpływ na nasze zdrowie, a nawet na nastrój, nawyki. Ale jeśli bakterie i grzyby, które się tu osiedliły, jesteśmy w środku ostatnie lata zbadane i opisane większość wirusy żyjące na powierzchni ciała, jesteśmy praktycznie nieznani. Jak ironicznie zauważają badacze, jest to „ciemna materia” naszego ciała. I nawet jeśli pod wpływem swojej „ciemnej energii” wirusy te ścigają i infekują tylko bakterie żyjące w naszym organizmie, może to również odbić się na naszym zdrowiu.
„Wcześniej wirusy zamieszkujące naszą skórę były prawie nie badane, także dlatego, że jest to trudne z technicznego punktu widzenia” — zauważa Elizabeth Grace z University of Pennsylvania. - Na przykład każdy wymaz pobrany ze skóry zawiera głównie fragmenty naszego DNA i DNA bakterii. Jeśli chodzi o materiał genetyczny wirusów, to występuje on tutaj w znikomych ilościach – to osławiona igła w stogu siana.
Podczas badania przeprowadzonego przez Grace i jej współpracowników okazało się, że mniej niż 10% materiału genetycznego wirusów znalezionych przez naukowców należy do wirusów już znanych. Reszta materiału to wirusy, których nie ma w żadnym banku danych genetycznych.
Jak wiadomo różne części naszego ciała - dłonie, pachy, czoło - zasiedlają różne populacje bakterii. Okazało się jednak, że wirusy, które tu żyją, są również zauważalnie inne. Nie było to jednak trudne do przyjęcia, ponieważ wciąż mówimy o wirusach bakteriofagowych.
Na pierwszy rzut oka wirusy te są dla nas niegroźne. Jednak nie wszystko takie proste. Pośrednio mogą też wpływać na nasze zdrowie. W końcu z ich winy zmienia się liczba określonej populacji bakterii zasiedlających skórę; zachowanie tych drobnoustrojów również staje się inne. W ten sposób wirus może wprowadzić do materiału genetycznego bakterii geny, które uczynią ją np. oporną na antybiotyki lub zmuszą ją do mutacji, zmieniając ją w agresywnego patogena.
A jeśli bakteriofagi niszczą drobnoustroje, które są dla nas bardzo przydatne? Im uważniej przyglądamy się planecie zwanej Człowiekiem, tym wyraźniej widzimy, jakie pasje nią trzęsą, jakie międzygatunkowe zmagania się tu toczą, jak cierpią z tego powodu populacje pewnych potrzebnych nam drobnoustrojów. Wiedząc o tym, lekarze mogliby pomóc osłabionej populacji bakterii w poprawie stanu zdrowia pacjenta. roztwór soli, który zawiera pożyteczne drobnoustroje, można było wstrzykiwać bezpośrednio do przewodu pokarmowego za pomocą specjalnej sondy.
Musimy znać wirusową „ciemną materię”, by być gotowym na wszelkie niespodzianki. W końcu populacja wirusów – jej liczba, agresywność – może się nagle zmienić. „Ciemną materię” z pewnością trzeba badać, bez względu na to, gdzie się znajduje – w odległym Kosmosie czy na planecie zwanej Człowiekiem.
Nawiasem mówiąc, w 2014 roku nieznany wcześniej wirus, tzw crAsphage. Zakażone są nim niektóre bakterie jelitowe z grupy bakteroidów. Jeszcze wcześniej zauważono związek tych mikroorganizmów z nadwagą i cukrzycą. Nie jest jeszcze jasne, jaką rolę w tym wszystkim mogą odegrać wirusy atakujące te bakterie.
Ale jeśli wrócimy do odkrycia dokonanego przez Basa Dutilcha ze Szpitala Uniwersyteckiego w Nijmegen (Holandia) i Roberta Edwardsa z Uniwersytetu w amerykańskim mieście San Diego, to dalsze badania wykazały, że najwyraźniej połowa całej populacji planeta jest nosicielem wirusa crAsphage. Odkrycie to, jak napisano w czasopiśmie Nature Communications, jeszcze razświadczy o tym, jak mało wiemy o ludzkim mikrobiomie — społeczności mikroorganizmów zamieszkujących nasze ciało. Nawet najczęstsi mieszkańcy przewodu pokarmowego nie byli jeszcze przez nas badani.
Ale takie odkrycia torują również drogę medycynie osobistej. W naszym przypadku do leczenia bakteriofagami osób zakażonych jednym lub drugim groźne bakterie. Terapia ta może stanowić alternatywę dla antybiotykoterapii. W końcu coraz częściej zdarza się, że antybiotyki nie wyrządzają żadnej szkody bakteriom – są one oporne na działanie leków. Kolejną rzeczą są bakteriofagi. To nie jest martwa chemia, ale żywe drapieżniki. Odkrywanie szkodliwe bakterie, taki drapieżnik za pomocą określonych enzymów wnika do jego wnętrza, aby się tam rozmnażać.
Bakteriofagi mogą być stosowane w leczeniu infekcje jelitowe walczyć z nadwagą, a może nawet z cukrzycą. W zasadzie możemy mieć do dyspozycji całą grupę bardzo aktywnych, wyspecjalizowanych bakteriofagów, które będą nas chronić przed różnymi bakteriami.
Nie wiedzieliśmy o nich: archeony...
Naszą skórę, jak się ostatnio okazało, zamieszkują nawet tak niezwykłe organizmy jak archeony (nazwa przestarzała: archebakterie). Przez nich samych cechy fizjologiczne I właściwości biochemiczne te mikroorganizmy znacznie różnią się od prawdziwych bakterii. Jednak na początku zostały zauważone, ponieważ zamieszkiwały najbardziej niezamieszkałe obszary planety: na przykład znajdowano je w gorących źródłach lub w morzu, na Wielka głębia gdzie ciśnienie jest ogromne. Niektóre rodzaje archeonów mogą przetrwać we wrzącej wodzie lub w kwasie, który powoduje korozję wszystkich żywych istot. W wyborze pożywienia są bardzo różnorodne, ale nawet tutaj są zaskakujące: niektóre są gotowe zjeść nawet siarkowodór, który jest bardzo trujący dla innych żywych istot.
Archaea zwróciły na siebie uwagę dopiero czterdzieści lat temu, pod koniec lat 70., kiedy stało się jasne, że w niczym nie przypominają mikrobów, które znamy. Obecnie są one połączone w odrębną domenę organizmów żywych, podobnie jak prokarionty (wszystkie bakterie są tu zawarte) i eukarionty (domena to najwyższa ranga klasyfikacji organizmów, obejmująca jedno lub więcej królestw.- Notatka. wyd.).
Z biegiem czasu stało się jasne, że archeony wcale nie składają się wyłącznie z miłośników czegoś ekstremalnego, niezwykłego. Wielu z nich spokojnie osiedla się w tym samym miejscu, w którym żyją prawdziwe bakterie. Znajdują się one w wybranych przez siebie salach szpitalnych wraz z innymi drobnoustrojami wywołującymi „zakażenia szpitalne”. Występują również w przewodzie pokarmowym człowieka, nie gorszym od tego bogatego w biotop składniki odżywcze, tylko jeden bakterie jelitowe. Naukowcy z Uniwersytetu w Ratyzbonie odkryli archeony nawet tam, gdzie nie powinno ich być - w tych sterylnych pomieszczeniach, w których wykonuje się sondy międzyplanetarne i statki kosmiczne. Może te dziwne mikroorganizmy byłyby gotowe zasiedlić inne obszary. Układ Słoneczny, gdyby nie surowe wymogi bezpieczeństwa kosmicznego?
Ci sami badacze z Uniwersytetu w Regensburgu donieśli na łamach czasopisma PLoS ONE, że po zbadaniu próbek pobranych z powierzchni Ludzkie ciało, znaleźli niezwykle dużą liczbę archeonów. W niektórych przypadkach stanowiły około jednej dziesiątej wszystkich mikroorganizmów występujących na ludzkiej skórze. Podobne mikroorganizmy można znaleźć w wielu ekosystemach glebowych i wodnych. Oni grają ważna rola w obiegu azotu na naszej planecie.
Biorą również aktywny udział w utlenianiu amonu (amon jest stabilną grupą atomów NH4, która wchodzi w skład wielu związków chemicznych.- Notatka. wyd.). Nasza skóra nieustannie uwalnia amon, więc archeony pomagają go regulować. wartość PH. Na razie jednak nie jest jasne, w jaki sposób wpływają one na zdrowie człowieka. Czy dobrze jest mieć ich tak dużo na skórze, czy raczej nam to szkodzi? Jak liczebność archeonów zmienia się wraz z wiekiem? Czy ich kolonie rosną lub przerzedzają się? Na te pytania naukowcy muszą jeszcze odpowiedzieć.
…Nasz mikrobiom wciąż się rozwija. Różnorodność gatunkowa mikroorganizmów zasiedlających nasz organizm dorównuje prawdopodobnie faunie całej planety.
© Fotolia, Alexander Raths
Ziemia nie jest planetą ludzi, ale bakterii
Jeśli nagle wydarzy się jakiś kataklizm i cała ludzkość zniknie, to natura nawet tego nie zauważy, uważa mikrobiolog Konstantin Siewierinow
Aby posłuchać i zobaczyć mikrobiologa Konstantina Siewierinowa, przybyli zarówno czcigodni wykładowcy-naukowcy, obciążeni stanowiskami w administracji, jak i studenci uniwersytetów w Charkowie. Dla pierwszego jest rewolucjonistą z nauki, która dąży do racjonalizacji istniejący system wegetacja instytucje badawcze. Dla innych - prawdziwy przykład osoby, która ze swoim poważnym budżetem naukowym potrafiła wybić się w wolny świat. Dla tych i innych – niezrozumiały ekscentryk, który mimo stanowiska profesora na amerykańskim Uniwersytecie Rutgersa z dożywotnią pensją 150 tysięcy dolarów rocznie, wyjechał i wrócił w rejon Moskwy, by wziąć udział w pracach nowego rosyjskiego ośrodek naukowy Skołkowo. W domu kieruje także laboratorium genetyki molekularnej, ale ponadto aktywnie promuje bardziej postępowy układ nauki rosyjskiej w Federacji Rosyjskiej. Jak się okazało, przeszczepienie „zagranicznych rzeczy” na rosyjską ziemię jest bardzo trudne, ale entuzjasta nie stracił jeszcze nadziei.
„Nie da się wpompować pieniędzy w nieefektywny system organizacji nauki”
Konstantin, kilka lat temu zaskoczyłeś wszystkich w rosyjskich kręgach naukowych, kiedy niespodziewanie wróciłeś z USA, aby wziąć udział w bardzo „surowym” wówczas projekcie Skolkovo. Czy nadal wierzysz, że terytorium była Unia Czy w jednym innowacyjnym mieście możliwy jest przełom naukowy? Czy oczywiście nie tak łatwo przełamać opór konserwatywnego środowiska czołowych instytutów badawczych, które są zwolennikami scentralizowanej równości w podziale środków budżetowych?
- Tak, to nie jest łatwe. Ale mimo wszystko na terenie wspomnianego przez Pana miasta powstaje już nowa Politechnika Skol. Do 2020 r. w ramach tego projektu pracować będzie około 200 czołowych profesorów naukowych z całego świata. Trwa selekcja. Przygotowaliśmy również zarys programu 1000 Laboratoriów. Naukowcy czekali na to od dawna, zapowiada rewolucję w rosyjskiej nauce. Najważniejsze jest to, że pieniądze nie są rozrzucane zgodnie ze schematem, który bardzo kocha nasze kierownictwo akademickie: wszystkie siostry - na kolczyki. Oznacza to, że najbardziej obiecujące zespoły zostaną wybrane i otrzymają znaczące granty w drodze konkursu. Młodzi zdolni naukowcy będą mogli tworzyć niezależne laboratoria, co oznacza, że nie będą wyjeżdżać za granicę.
Tak działa nauka w wielu wiodących krajach świata. Ale kierownictwo Rosyjskiej Akademii Nauk jest naprawdę kategorycznie przeciwne takiemu podejściu. Mówią, że pieniądze powinny trafić do instytucji, a ich dyrektorzy sami zdecydują, jak je rozdysponować. Taki feudalny schemat ma prawo istnieć, ale wtedy dyrektorami instytutów powinni być światowej sławy przywódcy naukowi. Dziś wystarczy spojrzeć na obiektywne oceny liderów krajowych instytutów badawczych, aby stało się jasne, kto jest kim w rzeczywistości.
Nie jest już możliwe pompowanie pieniędzy w nieefektywny system organizacji nauki. Fundusze powinny być przeznaczane na wspieranie tych, którzy naprawdę zajmują się nauką światowej klasy.
"Pytania duże liczby»
Świat zachodni słynie ze sztywnego racjonalizmu. Skąd więc ta potrzeba wydawania pieniędzy na kosztowne badania z zakresu nauk podstawowych, które nie zawsze przynoszą praktyczne rezultaty? Oznacza to, że laboratorium może nazwać swoją pracę obiecującą tak bardzo, jak chce, ale w żadnym wypadku nie może zagwarantować 100% wyniku. Jakie jest zainteresowanie inwestorów?
- Rzeczywiście, jeśli naukowiec mówi potencjalnemu klientowi, że stworzy lekarstwo na raka w ciągu trzech lat, to jest zwykłym oszustem. Nauki podstawowe, w przeciwieństwie do nauk stosowanych, zajmują się wyznaczaniem granic nieznanego. Otworzymy zasłonę nieznanego i jednocześnie zupełnie nie wiemy, co za nią zobaczymy. Prawa zaczynają obowiązywać podobne tematy które działają na giełdzie. Ich istotą jest to, że zachowanie akcji można odgadnąć raz lub dwa razy, ale nie da się odgadnąć cały czas. On, rynek giełdowy, jest nieprzewidywalny a priori. Możesz obiecać wynik za grosze, ale nie możesz dokładnie określić, dokąd prowadzi wybrana droga. I co robić? Czy można pozwolić tym naukowcom robić to, co tam robią, czerpać z tego przyjemność? Ale ty też nie możesz go mieć.
Najbardziej akceptowalne wyjście z sytuacji znaleziono w USA. Jest tam wiele różnych laboratoriów, wszystkie coś robią i nikt nie wie, do czego to doprowadzi. Ale jeśli mają choćby jedną tysięczną szansę na komercyjny sukces, kwalifikują się do wsparcia. Aby osiągnąć coś więcej, trzeba mieć co najmniej tysiąc projektów, a nawet 10 tys. W mojej branży w USA jest 25 000 laboratoriów, więc co roku gwarantowane jest wielkie odkrycie. W Rosji na tym samym poziomie działa tylko 150 laboratoriów, a na Ukrainie prawdopodobnie kilkanaście - nie więcej. Prawdopodobieństwo przełomu w takich warunkach jest praktycznie zerowe, bo ludzi po prostu brakuje. Oznacza to, że nasi naukowcy nie są głupsi. Jest ich po prostu za mało. W rzeczywistości jest to kwestia dużych liczb, a zatem duże pieniądze. Giełda jest więc nieprzewidywalna, ale jeśli w nią zainwestujesz, wygrasz więcej niż ktoś, kto trzyma je pod materacem. To samo dotyczy nauk podstawowych.
„Ludzie są małą nadbudową na naszej planecie”
Konstantin, potencjalne odkrycia nazywasz obszarem nieznanego, ale mimo to można chyba poczynić przynajmniej pewne przewidywania dotyczące przyszłych sensacji. Co nowego w mikrobiologii?
- W nowoczesna biologia szykuje się rewolucja. Wkrótce całkowicie zmieni to nasze rozumienie różnorodności życia na planecie. Jakieś 100 lat temu na ewolucyjnym drzewie życia najwyższy piedestał zajmowała korona stworzenia – człowiek. Następnie pojawiły się zwierzęta, rośliny, ryby, ptaki i tak dalej. Ale badania genetyczne całkowicie zmienił obraz. Okazało się, że na Ziemi istnieją trzy ogromne „kontynenty” form życia: bakterie, archibakterie i eukarionty. Ostatnim jest człowiek. Co więcej, większość form życia jest niewidoczna gołym okiem. A wszystko, co widzimy, co obnosiło się na gałęziach wspomnianego drzewa w podręcznikach szkolnych, to tylko maleńki ułamek, dosłownie jedna tysięczna procenta rzeczywistej różnorodności, z niewidzialnej "ciemnej materii". Jeśli nagle wydarzy się jakiś straszny kataklizm i cała ludzkość zniknie, to natura nawet tego nie zauważy, ponieważ cała „ciemna materia” na Ziemi pozostanie. Trzeba zrozumieć, że ta planeta nie jest planetą ludzi, ale bakterii. Jesteśmy tylko małą nadbudową.
Stąd w istocie charakter przyszłych odkryć. Na przykład do niedawna uważano, że wszystkie antybiotyki (tworzą je bakterie i niektóre grzyby) zostały już odkryte przez mikrobiologów. Ale teraz jest jasne, że liczba nieznanych bakterii jest nieporównywalnie większa, a więc otwarta nieograniczone możliwości znaleźć nowe leki.
Ale czy istnieje niebezpieczeństwo, że cała ta niewidzialna materia zabierze i zaaranżuje dla ludzkości jakiś kataklizm w ramach walki gatunków?
- W procesie ewolucji ustanowiono pewną kontrolę i wszystko idzie dobrze. Na każdą komórkę w ludzkim ciele przypada co najmniej 10, a nawet setki komórki bakteryjne. Bez nich człowiek po prostu nie może istnieć. Inną rzeczą jest to, że gdy coś jest nie tak z samą osobą, wtedy zwykła mikroflora bakteryjna może spowodować jego śmierć. Powiedzmy, że wszyscy jesteśmy zasiani Staphylococcus aureus. On po prostu żyje z nas. Ale nasza skóra wydziela naturalne wydzieliny, które kontrolują bakterie. A takich mechanizmów obronnych jest wiele. Najważniejsze, że sama osoba nie niszczy ich niezdrowym stylem życia.
Powiem więcej: gdyby istniały ogrody zoologiczne dla bakterii, byłyby one nieograniczone. Oni, jak przystało na żywe istoty, nieustannie ze sobą konkurują. Ale walka między nimi toczy się nie na poziomie lisa, który zjadł królika, czy królika, który mu uciekł, ale na poziomie wymiany sygnałów chemicznych. Pewna bakteria wytwarza pewną substancję, na którą sama jest odporna, a ta, która jest w pobliżu i należy do innego gatunku, umiera. Jednocześnie na każdą truciznę produkowane jest antidotum, po czym rozpoczyna się niekończący się „wyścig zbrojeń”. W rezultacie powstają bardzo złożone, wzajemnie oddziałujące systemy, które działają bardzo dobrze proste kroki. To wszystko wygląda jak maszyna Rube'a Goldberga - niesamowicie nieporęczna konstrukcja, która działa funkcje elementarne jak serwowanie serwetek czy wiązanie sznurowadeł. Organizmy żywe układają się według tej samej zasady: są nie tyle doskonałe, ile podobne do agregatu Goldberga. NA Poziom molekularnyżycie jest niesamowicie złożone, a ta złożoność często nie ma sensu.
„Po części wróciłem”
- Wróciłeś do Rosji na zawsze, czy starasz się mieszkać i pracować w obu krajach?
- No, powiedzmy tak: częściowo wróciłem, bo teraz jestem profesorem na amerykańskiej uczelni i mam obywatelstwo amerykańskie. W tym samym czasie w Rosji urodziła się moja córka. Ma teraz osiem lat. Dwoje starszych dzieci od dawna mieszka w Ameryce.
- Kiedy najmłodsza dorośnie, wyślesz ją na studia za granicę?
- Nie wiem. Patrząc na moich starszych, nie jestem pewien, czy amerykański system edukacji jest lepszy niż sowiecki. Być może staję się retrogradatorem, ale bardzo się cieszę, że moja córka mieszka i studiuje w Moskwie. To był mój świadomy wybór. Chociaż, ogólnie rzecz biorąc, nie wiem, co będzie dalej. Z reguły nie wiem dokładnie, gdzie będę nawet za miesiąc. Obraz cały czas się zmienia. To jak jazda po ruchliwej drodze. Na przykład dziś zadzwonili z laboratorium, bo dostali jakiś wynik, po którym wszystkie moje plany mogą się zmienić. Dla mnie ten proces jest bardzo ważny. Ważne jest dla mnie, żeby było ciekawie.
Tłumaczenie: Anton Efremow.