Zarówno w ramach programu szkolnego, jak iw ramach specjalistycznej edukacji uniwersyteckiej, koniecznie uwzględnia się przykłady z królestwa bakterii. Ta najstarsza forma życia na naszej planecie pojawiła się wcześniej niż jakakolwiek inna znana człowiekowi. Po raz pierwszy, jak szacują naukowcy, bakterie powstały około trzy i pół miliarda lat temu, a przez około miliard lat na planecie nie było innych form życia. Przykłady bakterii, naszych wrogów i przyjaciół, są koniecznie uwzględniane w ramach każdego programu edukacyjnego, ponieważ to właśnie te mikroskopijne formy życia umożliwiają procesy charakterystyczne dla naszego świata.
Cechy rozpowszechnienia
Gdzie w świecie żywym można znaleźć przykłady bakterii? Tak, prawie wszędzie! Znajdują się one w wodach źródlanych, na pustynnych wydmach, a także w elementach gleby, powietrzu i skałach skalistych. Na przykład w lodzie Antarktydy bakterie żyją przy mrozie -83 stopni, ale wysokie temperatury im nie przeszkadzają - formy życia znaleziono w źródłach, w których ciecz jest podgrzewana do +90. O gęstości zaludnienia mikroskopijnego świata świadczy fakt, że na przykład bakterie w gramie gleby to niezliczone setki milionów.
Bakterie mogą żyć na każdej innej formie życia - na roślinie, zwierzęciu. Wiele osób zna wyrażenie „mikroflora jelitowa”, aw telewizji nieustannie reklamuje produkty, które ją poprawiają. W rzeczywistości jest na przykład po prostu utworzona przez bakterie, to znaczy normalnie w ludzkim ciele istnieją również niezliczone mikroskopijne formy życia. Są też na naszej skórze, w ustach - jednym słowem wszędzie. Niektóre z nich są naprawdę szkodliwe, a nawet zagrażają życiu, dlatego środki przeciwbakteryjne są tak rozpowszechnione, ale bez innych przetrwanie byłoby po prostu niemożliwe – nasz gatunek współistnieje w symbiozie.
warunki życia
Niezależnie od przykładu bakterii, organizmy te są wyjątkowo odporne, potrafią przetrwać w niesprzyjających warunkach, łatwo przystosowują się do negatywnych czynników. Niektóre formy potrzebują tlenu, aby przetrwać, podczas gdy inne doskonale sobie radzą bez niego. Istnieje wiele przykładów przedstawicieli bakterii, które doskonale przeżywają w środowisku beztlenowym.
Badania wykazały, że mikroskopijne formy życia potrafią przetrwać w silnym mrozie, niestraszne im bardzo duża susza czy wysokie temperatury. Zarodniki, przez które namnażają się bakterie, z łatwością poradzą sobie nawet z długotrwałym gotowaniem lub obróbką w niskich temperaturach.
co tam jest?
Badając przykłady bakterii (wrogów i przyjaciół człowieka), należy pamiętać, że współczesna biologia wprowadza system klasyfikacji, który nieco ułatwia zrozumienie tego zróżnicowanego królestwa. Zwyczajowo mówi się o kilku różnych formach, z których każda ma specjalistyczną nazwę. Tak więc bakterie w postaci kuli nazywane są ziarniakami, paciorkowce to kulki zebrane w łańcuch, a jeśli formacja wygląda jak wiązka, należy do grupy gronkowców. Takie mikroskopijne formy życia są znane, gdy dwie bakterie żyją jednocześnie w jednej kapsułce pokrytej błoną śluzową. Są to tak zwane diplokoki. Bakterie mają kształt pałeczek, spiryle to spirale, a vibrios to przykład bakterii (każdy student, który odpowiedzialnie zaliczy program, powinien być w stanie ją przynieść), która swoim kształtem przypomina przecinek.
Nazwę tę przyjęto dla mikroskopijnych form życia, które analizowane przez Grama nie zmieniają koloru pod wpływem fioletu krystalicznego. Na przykład patogenne i nieszkodliwe bakterie Gram-dodatnie zachowują purpurowy odcień nawet po przemyciu alkoholem, ale bakterie Gram-ujemne są całkowicie odbarwione.
Podczas badania mikroskopijnej formy życia po praniu Grama należy użyć barwnika kontraktowego (safraniny), który spowoduje, że bakteria zmieni kolor na różowy lub czerwony. Reakcja ta jest spowodowana strukturą błony zewnętrznej, która zapobiega przenikaniu barwnika do wnętrza.
Dlaczego jest to potrzebne?
Jeśli w ramach kursu szkolnego uczeń otrzymuje zadanie podania przykładów bakterii, zwykle pamięta te formy, które są rozważane w podręczniku, a ich kluczowe cechy są już dla nich wskazane. Test plam został wynaleziony właśnie po to, aby wykrywać te specyficzne parametry. Początkowo badanie miało na celu sklasyfikowanie przedstawicieli mikroskopijnej formy życia.
Wyniki testu Grama pozwalają na wyciągnięcie wniosków dotyczących budowy ścian komórkowych. Na podstawie otrzymanych informacji wszystkie zidentyfikowane formy można podzielić na dwie grupy, co dodatkowo zostało uwzględnione w pracy. Na przykład bakterie chorobotwórcze z klasy Gram-ujemnej są znacznie bardziej odporne na działanie przeciwciał, ponieważ ściana komórkowa jest nieprzenikniona, chroniona i potężna. Ale dla bakterii Gram-dodatnich odporność charakteryzuje się znacznie mniejszą.
Patogeniczność i cechy interakcji
Klasycznym przykładem choroby wywołanej przez bakterie jest proces zapalny, który może rozwinąć się w różnych tkankach i narządach. Najczęściej taką reakcję wywołują Gram-ujemne formy życia, ponieważ ich ściany komórkowe powodują reakcję układu odpornościowego człowieka. Ściany zawierają LPS (warstwę lipopolisacharydową), w odpowiedzi na którą organizm wytwarza cytokiny. To prowokuje stany zapalne, organizm gospodarza jest zmuszony radzić sobie ze zwiększoną produkcją toksycznych składników, co wynika z walki między mikroskopijną formą życia a układem odpornościowym.
Które są znane?
Obecnie w medycynie szczególną uwagę zwraca się na trzy formy, które wywołują poważne choroby. Bakteria Neisseria gonorrhoeae jest przenoszona drogą płciową, objawy patologii układu oddechowego obserwuje się, gdy organizm jest zakażony Moraxella catarrhalis, a jedna z bardzo niebezpiecznych chorób dla ludzi - zapalenie opon mózgowych - jest wywoływana przez bakterię Neisseria meningitidis.
Bakterie i choroby
Biorąc pod uwagę na przykład bakterie, choroby, które wywołują, po prostu nie można zignorować pałeczek. To słowo jest obecnie znane każdemu laikowi, nawet bardzo słabo wyobrażającemu sobie cechy mikroskopijnych form życia, i to właśnie ta odmiana bakterii Gram-ujemnych jest niezwykle ważna dla współczesnych lekarzy i badaczy, gdyż wywołuje poważne problemy układu oddechowego człowieka . Znane są również przykłady chorób układu moczowego wywołanych taką infekcją. Niektóre pałeczki niekorzystnie wpływają na funkcjonowanie przewodu pokarmowego. Stopień uszkodzenia zależy zarówno od odporności danej osoby, jak i od konkretnej formy, która zainfekowała organizm.
Pewna grupa bakterii Gram-ujemnych wiąże się ze zwiększonym prawdopodobieństwem zakażenia szpitalnego. Najbardziej niebezpieczna ze stosunkowo rozpowszechnionych przyczyn wtórnego zapalenia opon mózgowych, zapalenia płuc. Najdokładniejsi powinni być pracownicy placówek medycznych oddziału intensywnej terapii.
litotrofy
Biorąc pod uwagę przykłady odżywiania się bakterii, należy zwrócić szczególną uwagę na unikalną grupę litotrofów. To taka mikroskopijna forma życia, która do swojej aktywności otrzymuje energię ze związku nieorganicznego. Wykorzystywane są metale, siarkowodór, amon i wiele innych związków, z których bakteria otrzymuje elektrony. Cząsteczka tlenu lub inny związek, który przeszedł już etap utleniania, działa jako środek utleniający w reakcji. Przeniesieniu elektronu towarzyszy wytwarzanie energii magazynowanej przez organizm i wykorzystywanej w metabolizmie.
Dla współczesnych naukowców litotrofy są interesujące przede wszystkim dlatego, że są organizmami żywymi raczej nietypowymi dla naszej planety, a badania pozwalają znacznie poszerzyć nasze zrozumienie możliwości, jakie mają niektóre grupy istot żywych. Znając przykłady, nazwy bakterii z klasy litotrofów, badając cechy ich życiowej aktywności, można w pewnym stopniu przywrócić pierwotny system ekologiczny naszej planety, czyli okres, kiedy nie było fotosyntezy, tlen nie nie istnieje, a nawet materia organiczna jeszcze się nie pojawiła. Badanie litotrofów daje szansę poznania życia na innych planetach, gdzie może ono powstawać dzięki utlenianiu materii nieorganicznej, przy całkowitym braku tlenu.
Kto i co?
Czym są litotrofy w przyrodzie? Przykładem są bakterie brodawkowe, chemotroficzne, karboksytroficzne, metanogeny. Obecnie naukowcy nie mogą z całą pewnością stwierdzić, że udało im się wykryć wszystkie gatunki należące do tej grupy mikroskopijnych form życia. Przyjmuje się, że dalsze badania w tym kierunku to jedna z najbardziej obiecujących dziedzin mikrobiologii.
Litotrofy biorą czynny udział w cyklicznych procesach, które są ważne dla warunków istnienia życia na naszej planecie. Często reakcje chemiczne wywołane przez te bakterie mają dość silny wpływ na przestrzeń. Bakterie siarkowe mogą więc utleniać siarkowodór w osadach na dnie zbiornika, a bez takiej reakcji składnik reagowałby z tlenem zawartym w warstwach wody, co uniemożliwiałoby życie w nim.
Symbioza i sprzeciw
Kto nie zna przykładów wirusów, bakterii? W ramach kursu szkolnego wszystkim mówi się o bladym treponemie, który może wywołać kiłę, flambezję. Istnieją również wirusy bakteryjne, które są znane nauce jako bakteriofagi. Badania wykazały, że w ciągu zaledwie jednej sekundy mogą zarazić od 10 do 24 stopnia bakterii! Jest to zarówno potężne narzędzie ewolucji, jak i metoda stosowana w inżynierii genetycznej, która jest obecnie aktywnie badana przez naukowców.
Znaczenie życia
W środowisku filisterskim panuje błędne przekonanie, że bakterie są tylko przyczyną chorób człowieka i nie ma z nich żadnych korzyści ani szkód. Stereotyp ten wynika z antropocentrycznego obrazu otaczającego świata, czyli poglądu, że wszystko w jakiś sposób koreluje z człowiekiem, kręci się wokół niego i istnieje tylko dla niego. W rzeczywistości mówimy o ciągłej interakcji bez określonego środka rotacji. Bakterie i eukarionty oddziałują na siebie odkąd istnieją oba te królestwa.
Pierwszy sposób walki z bakteriami, wynaleziony przez ludzkość, wiązał się z odkryciem penicyliny, grzyba zdolnego do niszczenia mikroskopijnych form życia. Grzyby należą do królestwa eukariontów iz punktu widzenia hierarchii biologicznej są bliżej spokrewnione z człowiekiem niż z roślinami. Ale badania wykazały, że grzyby nie są jedyną, a nawet pierwszą rzeczą, która stała się wrogiem bakterii, ponieważ eukarionty pojawiły się znacznie później niż mikroskopijne życie. Początkowo walka między bakteriami (a inne formy po prostu nie istniały) polegała na wykorzystywaniu składników, które produkowały te organizmy, aby wywalczyć dla siebie miejsce do istnienia. Obecnie człowiek, próbując odkryć nowe sposoby walki z bakteriami, może odkryć tylko te metody, które są znane naturze od dawna i były stosowane przez organizmy w walce o życie. Ale oporność na leki, która tak bardzo przeraża tak wielu ludzi, jest normalną reakcją oporności, która jest nieodłącznym elementem mikroskopijnego życia od wielu milionów lat. To ona określiła zdolność bakterii do przetrwania przez cały ten czas i dalszego rozwoju i namnażania.
Atakuj lub giń
Nasz świat to miejsce, w którym przetrwać mogą tylko ci, którzy są przystosowani do życia, zdolni do obrony, ataku, przetrwania. Jednocześnie zdolność do ataku jest ściśle związana z możliwościami obrony siebie, swojego życia i interesów. Gdyby pewna bakteria nie mogła uciec przed antybiotykami, gatunek ten wymarłby. Obecnie istniejące mikroorganizmy mają dość rozwinięte i złożone mechanizmy obronne, które są skuteczne przeciwko szerokiej gamie substancji i związków. Najbardziej odpowiednią metodą w przyrodzie jest przekierowanie zagrożenia na inny cel.
Pojawieniu się antybiotyku towarzyszy oddziaływanie na cząsteczkę mikroskopijnego organizmu - na RNA, białko. Jeśli zmienisz cel, zmieni się miejsce, w którym antybiotyk może się związać. Mutacja punktowa, która czyni jeden organizm odpornym na działanie agresywnego składnika, staje się przyczyną poprawy całego gatunku, ponieważ to właśnie ta bakteria nadal aktywnie się rozmnaża.
Wirusy i bakterie
Temat ten jest obecnie przedmiotem wielu dyskusji zarówno wśród profesjonalistów, jak i laików. Niemal co drugi uważa się za specjalistę od wirusów, co wiąże się z pracą systemów masowego przekazu: gdy tylko zbliża się epidemia grypy, wszędzie i wszędzie mówią i piszą o wirusach. Osoba po zapoznaniu się z tymi danymi zaczyna wierzyć, że wie wszystko, co jest możliwe. Oczywiście warto zapoznać się z danymi, ale nie należy się mylić: nie tylko zwykli ludzie, ale także profesjonaliści, obecnie nie odkryli jeszcze większości informacji o cechach żywotnej aktywności wirusów i bakterii .
Nawiasem mówiąc, w ostatnich latach znacznie wzrosła liczba osób przekonanych, że rak jest chorobą wirusową. Wiele setek laboratoriów na całym świecie przeprowadziło badania, z których można wyciągnąć taki wniosek dotyczący białaczki, mięsaka. Na razie są to jednak tylko przypuszczenia, a oficjalna baza dowodowa nie wystarcza do wyciągnięcia precyzyjnego wniosku.
Wirusologia
To dość młoda dziedzina nauki, której początki sięgają osiemdziesiąt lat temu, kiedy odkryto, że wywołuje chorobę mozaikowatości tytoniu. Zauważalnie później uzyskano pierwszy obraz, choć bardzo niedokładny, a mniej lub bardziej poprawne badania przeprowadzono dopiero w ciągu ostatnich piętnastu lat, kiedy dostępne ludzkości technologie umożliwiły badanie tak małych form życia.
Obecnie nie ma dokładnych informacji o tym, jak i kiedy pojawiły się wirusy, ale jedną z głównych teorii jest to, że ta forma życia pochodzi od bakterii. Zamiast ewolucji nastąpiła tu degradacja, rozwój się cofnął i powstały nowe organizmy jednokomórkowe. Grupa naukowców twierdzi, że wirusy były wcześniej znacznie bardziej złożone, ale z czasem wiele cech zostało utraconych. Stan, który jest dostępny do badania przez współczesnego człowieka, różnorodność danych funduszu genetycznego to tylko echa różnych stopni, etapów degradacji, charakterystycznych dla danego gatunku. Nadal nie wiadomo, jak poprawna jest ta teoria, ale nie można zaprzeczyć istnieniu bliskiego związku między bakteriami i wirusami.
Bakterie: tak różne
Nawet jeśli współczesny człowiek rozumie, że bakterie otaczają go wszędzie i wszędzie, nadal trudno jest sobie uświadomić, jak bardzo procesy otaczającego świata zależą od mikroskopijnych form życia. Dopiero niedawno naukowcy odkryli, że żywe bakterie wypełniają nawet chmury, gdzie unoszą się wraz z parą wodną. Zdolności nadane takim organizmom są zaskakujące i inspirujące. Niektóre prowokują przemianę wody w lód, co powoduje opady atmosferyczne. Gdy grudka zaczyna opadać, ponownie się topi, a deszcz wody lub śniegu, w zależności od klimatu i pory roku, spada na ziemię. Nie tak dawno naukowcy sugerowali, że dzięki bakteriom można osiągnąć wzrost opadów.
Opisane zdolności zostały dotychczas odkryte w badaniach gatunku, który otrzymał naukową nazwę Pseudomonas Syringae. Naukowcy wcześniej zakładali, że chmury, które są przejrzyste dla ludzkiego oka, są wypełnione życiem, a nowoczesne środki, technologie i narzędzia pozwoliły udowodnić ten punkt widzenia. Według przybliżonych szacunków metr sześcienny chmury wypełniony jest drobnoustrojami w stężeniu 300-30 000 kopii. Występuje tu między innymi wspomniana forma Pseudomonas Syringae, prowokująca tworzenie się lodu z wody o dość wysokiej temperaturze. Po raz pierwszy odkryto go kilkadziesiąt lat temu, badając rośliny i hodując je w sztucznym środowisku – okazało się to dość proste. Obecnie Pseudomonas Syringae aktywnie działają na rzecz ludzkości w ośrodkach narciarskich.
Jak to się stało?
Istnienie Pseudomonas Syringae jest związane z produkcją białek, które pokrywają powierzchnię mikroskopijnego organizmu w siatce. Kiedy zbliża się cząsteczka wody, rozpoczyna się reakcja chemiczna, sieć jest wyrównana, pojawia się siatka, która powoduje tworzenie się lodu. Rdzeń przyciąga wodę, zwiększa rozmiar i masę. Jeśli to wszystko wydarzyło się w chmurze, to wzrost wagi prowadzi do niemożności dalszego szybowania i śrut spada. Forma opadów zależy od temperatury powietrza w pobliżu powierzchni ziemi.
Przypuszczalnie Pseudomonas Syringae można wykorzystać w okresie suszy, dla której konieczne jest wprowadzenie kolonii bakterii do chmury. Obecnie naukowcy nie wiedzą dokładnie, jakie stężenie mikroorganizmów może wywołać deszcz, dlatego prowadzone są eksperymenty, pobierane są próbki. Jednocześnie należy dowiedzieć się, dlaczego Pseudomonas Syringae porusza się w chmurach, jeśli mikroorganizm normalnie żyje na roślinie.