Чем отличаются вирусы от микробов и бактерий: Bacteria VS Virus. What do you need to know?

Как наука борется с бактериями, устойчивыми к антибиотикам — Российская газета

Мы думали, что после открытия пенициллина больше не будем бояться микробов. Но мы ошибались. Это напоминает настоящую войну. Человек изобретает всё новые средства обороны от бактериальных атак. В ответ микроорганизмы совершенствуют оружие, тренируют бойцов, используют средства маскировки и диверсионные группы. Проблема инфекций, устойчивых к антибиотикам, стала настолько серьёзной, что недавно ей посвятили специальное заседание Генеральной Ассамблеи ООН. Согласно представленным данным, из-за лекарственно-устойчивых инфекций ежегодно умирают минимум 700 000 человек. Не поддающиеся истреблению микробы встали в один ряд с глобальным изменением климата и прочими проблемами планетарных масштабов.

Зимой 2003 года у Рики Ланнетти, успешного 21-летнего футболиста, начался кашель, а затем тошнота. Через несколько дней мама Рики заставила сына обратиться к врачу. Все симптомы указывали на вирус гриппа, поэтому тот не прописал Рики антибиотики, ведь они убивают бактерии, а не вирусы. Но болезнь не проходила, и мать отвезла Рики в местную больницу — к этому моменту у юноши уже отказывали почки. Ему назначили два сильнодействующих антибиотика: цефепим и ванкомицин. Но меньше чем через сутки Рики умер. Анализы показали, что убийцу звали метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA) — токсичная бактерия, устойчивая ко множеству антибиотиков.

Такие штаммы, как MRSA, сегодня называют супермикробами. Подобно героям ужастикам, они мутируют и приобретают сверхспособности, позволяющие противостоять врагам — антибиотикам.

Конец эры антибиотиков

В 1928 году, вернувшись из отпуска, британский биолог Александр Флеминг обнаружил, что оставленные им по невнимательности чашки Петри с бактериальными культурами заросли плесенью. Нормальный человек взял бы да и выбросил её, но Флеминг принялся изучать, что же случилось с микроорганизмами. И выяснил, что в тех местах, где есть плесень, нет бактерий-стафилококков. Так был открыт пенициллин.

Флеминг писал: «Когда я проснулся 28 сентября 1928 года, то, конечно, не планировал совершить революцию в медицине, открыв первый в мире антибиотик, но, полагаю, именно это я и сделал». Британский биолог за открытие пенициллина в 1945-м году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине (вместе с Говардом Флори и Эрнстом Чейном, которые разработали технологию очистки вещества).

Современный человек привык к тому, что антибиотики — доступные и надёжные помощники в борьбе с инфекционными болезнями. Ни у кого не вызывает паники ангина или царапина на руке. Хотя лет двести назад это могло привести к серьёзным проблемам со здоровьем и даже к гибели. XX век стал эпохой антибиотиков. Вместе с вакцинацией они спасли миллионы, а может, и миллиарды человек, которые непременно погибли бы от инфекций. Вакцины, слава богу, исправно работают (общественное движение борцов с прививками медики всерьёз не рассматривают). А вот эпоха антибиотиков, похоже, подходит к концу. Враг наступает.

Как рождаются супермикробы

Одноклеточные существа начали осваивать планету первыми (3, 5 миллиарда лет назад) — и непрерывно воевали друг с другом. Потом появились многоклеточные организмы: растения, членистоногие, рыбы… Те, кто сохранил одноклеточный статус, задумались: а что, если покончить с междоусобицей и начать захват новых территорий? Внутри многоклеточных безопасно и много еды. В атаку! Микробы перебирались из одних существ в другие, пока не добрались до человека. Правда, если одни бактерии были «хорошими» и помогали хозяину, то другие только причиняли вред.

Люди противостояли этим «плохим» микробам вслепую: вводили карантин и занимались кровопусканием (долгое время это был единственный способ борьбы со всеми болезнями). И только в XIX веке стало ясно, что у врага есть лицо. Руки стали мыть, больницы и хирургические инструменты — обрабатывать дезинфицирующими средствами. После открытия антибиотиков казалось, что человечество получило надёжное средство борьбы с инфекциями. Но бактерии и другие одноклеточные не захотели покидать тёплое местечко и стали приобретать устойчивость к лекарствам.

Супермикроб может по-разному противостоять антибиотику. Например, он способен вырабатывать ферменты, которые разлагают препарат. Иногда ему просто везёт: в результате мутаций становится неуязвимой его мембрана — оболочка, по которой раньше лекарства наносили сокрушительный удар. Устойчивые бактерии рождаются по-разному. Иногда в результате горизонтального переноса генов вредные для человека бактерии заимствуют у полезных средства защиты от лекарств.

Ещё одно, более реалистичное изображение метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA). С каждым годом он распространяется всё шире, особенно внутри больниц и среди людей с ослабленным иммунитетом. По некоторым данным, в США этот микроб ежегодно убивает около 18 тысяч человек (точное число заболевших и умерших определить пока невозможно). Фото: «Кот Шрёдингера»

Порой человек сам превращает организм в центр по тренировке бактерий-убийц. Допустим, мы лечим пневмонию с помощью антибиотиков. Врач предписал: принимать лекарство нужно десять дней. Но на пятый всё проходит и мы решаем, что хватит травить организм всякой гадостью и прекращаем приём. К этому моменту мы уже перебили часть бактерий, наименее устойчивых к препарату. Но самые крепкие остались живы и получили возможность размножаться. Так, под нашим чутким руководством заработал естественный отбор.

«Лекарственная устойчивость является естественным явлением эволюции. Под воздействием противомикробных препаратов наиболее чувствительные микроорганизмы погибают, а резистентные остаются. И начинают размножаться, передавая устойчивость своему потомству, а в ряде случаев и другим микроорганизмам», — поясняет Всемирная организация здравоохранения.

— Возникновению лекарственной устойчивости способствует то, что многие антибиотики можно купить в аптеке без рецепта врача. Да и сами врачи часто перестраховываются и необоснованно выписывают эти препараты. Допустим, поднялась у человека температура  — ему тут же антибиотики дают, не сделав анализы и не разобравшись, что её вызвало, — рассказывает профессор ММСУ Юрий Венгеров (врач-инфекционист, доктор медицинских наук, соавтор книг «Инфекционные и паразитарные болезни», «Заразные болезни», «Тропические болезни. Руководство для врачей», «Лекции по инфекционным болезням»). — Особенно активно селекция микробов происходит в больницах. Там контактируют люди с разными инфекциями, там принимают много антибиотиков. В итоге сейчас стала широко распространятся больничная пневмония и другие внутрибольничные инфекции. Речь идёт не только о бактериальных заболеваниях, но и, например, о грибковых. Среди грибов уже 30% приобрели устойчивость к лекарствам.

Одноклеточные атакуют

Осенью 2016 года в Нью-Йорке идёт заседание Генеральной Ассамблеи ООН, в котором участвуют представители 193 стран, то есть фактически вся планета. Обычно здесь обсуждают вопросы войны и мира. Но сейчас речь не о Сирии, а о микробах, выработавших устойчивость к лекарствам.

«Мировые лидеры продемонстрировали беспрецедентное внимание к проблеме сдерживания инфекций, устойчивых к противомикробным препаратам. Имеется в виду формирование у бактерий, вирусов, паразитов и грибков способности сопротивляться действию препаратов, которые раньше использовались для их уничтожения и лечения вызванных ими болезней. Впервые главы государств приняли на себя обязательство предпринять масштабные и координированные действия по борьбе с первопричинами развития устойчивости к противомикробным препаратам сразу в целом ряде сфер, прежде всего в сферах здравоохранения, охраны здоровья животных и сельском хозяйстве. Это лишь четвёртый в истории случай, когда вопрос здравоохранения был поднят Генеральной Ассамблеей ООН», — сообщает сайт ВОЗ.

Прогноз мрачный. «Пациентам становится всё сложнее излечиваться от инфекций, поскольку уровень устойчивости патогенных микроорганизмов к действию антибиотиков и, что ещё хуже, антибиотиков резервного ряда стабильно растёт. В сочетании с чрезвычайно медленной разработкой новых антибиотиков это повышает вероятность того, что респираторные и кожные инфекции, инфекции мочевых путей, кровотока могут стать неизлечимыми, а значит, смертельными», — поясняет доктор Недрет Эмироглу из Европейского бюро ВОЗ.

— К этому списку заболеваний я бы обязательно добавил малярию и туберкулёз. В последние годы бороться с ними становится всё труднее, поскольку возбудители приобрели устойчивость к лекарствам, — уточняет Юрий Венгеров.

Примерно о том же говорит помощник генерального директора ВОЗ по безопасности здравоохранения Кейджи Фукуда: «Антибиотики теряют эффективность, так что обычные инфекции и небольшие травмы, которые излечивались в течение многих десятилетий, сейчас снова могут убивать».

Модель бактериофага, поражающего микроба. Эти вирусы внедряются в бактерий и вызывают их лизис, то есть растворение. Хотя бактериофаги были открыты в начале XX века, только сейчас их стали включать в официальные медицинские справочники. Фото: «Кот Шрёдингера»

— Бактерии начали сопротивляться особенно рьяно, когда антибиотики стали в огромных количествах применяться в больницах и в сельском хозяйстве, — уверяет биохимик Константин Мирошников (доктор химических наук, руководитель лаборатории молекулярной биоинженерии Института биоорганической химии им. Академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН). — Например, чтобы остановить болезни у цыплят, фермеры используют десятки тысяч тонн антибиотиков. Зачастую для профилактики, что позволяет бактериям узнать врага поближе, привыкнуть к нему и выработать устойчивость. Сейчас применение антибиотиков стали ограничивать законодательно. Считаю, что общественное обсуждение таких вопросов и дальнейшее ужесточение закона позволят замедлить рост устойчивых бактерий. Но не остановят их.

— Возможности создания новых антибиотиков почти исчерпаны, а старые выходят из строя. В какой-то момент мы окажемся бессильны перед инфекциями, — признаёт Юрий Венгеров. — Тут ещё важно понимать, что антибиотики превращаются в лекарство только тогда, когда существует доза, способная убить микробов, но при этом не навредить человеку. Вероятность найти такие вещества всё меньше и меньше.

Враг победил?

Всемирная организация здравоохранения периодически публикует панические заявления: мол, антибиотики первого ряда перестают действовать, более современные тоже близки к капитуляции, а принципиально новые препараты пока не появились. Война проиграна?

— Бороться с микробами можно двумя способами, — говорит биолог Денис Кузьмин (кандидат биологических наук, сотрудник учебно-научного центра ИБХ РАН). — Во-первых, искать новые антибиотики, воздействующие на конкретные организмы и мишени, ведь именно антибиотики «большого калибра», поражающие разом целый букет бактерий, вызывают ускоренный рост резистентности. Например, можно конструировать лекарства, которые начинают действовать только при попадании внутрь бактерии с определённым обменом веществ. Причём производителей антибиотиков — микробов-продуцентов — нужно искать в новых местах, активнее задействовать природные источники, уникальные географические и экологические зоны их обитания. Во-вторых, следует разрабатывать новые технологии получения, культивирования продуцентов антибиотиков.

Эти два способа уже реализуются. Разрабатываются новые методы поиска и проверки антибиотиков. Микроорганизмы, которые могут стать оружием нового поколения, ищут повсюду: в гниющих растительных и животных остатках, иле, озёрах и реках, воздухе… Например, учёным удалось выделить антимикробное вещество из слизи, которая образуется на коже лягушки. Помните древнюю традицию класть лягушку в крынку с молоком, чтобы оно не скисало? Сейчас этот механизм изучили и пытаются довести до медицинской технологии.

Ещё пример. Совсем недавно российские учёные из НИИ по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе исследовали жителей съедобных грибов и нашли несколько потенциальных поставщиков новых лекарств.

Другим путём пошли учёные из Новосибирска, работающие в российско-американской лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН. Им удалось разработать новый класс веществ — фосфорилгуанидины (выговорить сложно, да и записать нелегко). Это искусственные аналоги нуклеиновых кислот (точнее, их фрагментов), которые легко проникают в клетку и вступают во взаимодействие с её ДНК и РНК. Такие фрагменты можно создавать под каждый конкретный патоген на основе анализа его генома. Возглавляет проект американец Сидней Альтман (лауреат Нобелевской премии по химии 1989 года (вместе с Томасом Чеком). Профессор Йельского университета. В 2013-м получил российский мегагрант и стал работать в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН).

Но самые популярные направления поиска средств против инфекций — это бактериофаги и антимикробные пептиды.

Союзники из лужи

С высоты птичьего полёта здание ИБХ РАН выглядит как двойная спираль ДНК. А сразу за воротами стоит непонятная скульптура. Табличка поясняет, что это комплекс антибиотика валиномицина с ионом калия посередине. Пятьдесят лет назад сотрудники института поняли, как связываются друг с другом ионы металлов и как проходят потом сквозь оболочку клетки благодаря ионофорам.

Сейчас в ИБХ занимаются и другой темой — бактериофагами. Это особые вирусы, которые избирательно атакуют бактерии. Руководитель лаборатории молекулярной биоинженерии Константин Мирошников ласково называет своих подопечных-бактериофагов зверюшками.

— Фаги хороши и одновременно плохи тем, что действуют на конкретный патоген. С одной стороны, мы целимся только в те микробы, которые мешают жить, и не беспокоим остальных, а с другой — на поиски нужного фага требуется время, которого обычно не хватает, — улыбается завлаб.

И бактерии, и бактериофаги есть в каждой луже. Они постоянно сражаются друг с другом, но уже миллионы лет ни одна сторона не может победить другую. Если человек хочет одолеть бактерий, которые атакуют его организм или картошку на складе, нужно в место размножения бактерий доставить больше соответствующих бактериофагов. Вот метафора, к примеру: когда осваивали побережье Золотых песков в Болгарии, там было много змей, тогда привезли много ежиков и те быстро сместили равновесие фауны.

— Два года назад мы начали сотрудничать с агропарком «Рогачёво» под Дмитровом. Генеральный директор организации Александр Чуенко — бывший электронщик и просвещённый капиталист, не чуждый научному подходу, — рассказывает Константин. — Урожай картошки подъедали пектолитические бактерии — мягкая гниль, которая живёт на складах. Если проблему не решать, картофель быстро превращается в тонны вонючей жижи. Обработка картошки фагами как минимум резко замедляет развитие инфекции — продукт дольше сохраняет вкус и товарный вид как в хранилище, так и на полках магазина. При этом фаги атаковали гнилостных микробов и биодеградировали — распались на частицы ДНК, белки и пошли на корм другим микроорганизмам. После успешных испытаний руководство нескольких крупных агрокомплексов заинтересовалось такой биозащитой урожая.

— Как вам удалось найти нужные бактериофаги и превратить их в противоядие? — спрашиваю я, поглядывая на игрушечного фага, стоящего на стопке книг.

— Для поиска есть классический метод двойного агара. Вначале на первый слой агара в чашке Петри стелите эдакий газон из бактерий, сверху льете воду из лужи и закрываете вторым слоем агара. Через какое-то время на этом мутном газоне появляется чистое пятно, значит, фаг сожрал бактерию. Мы выделяем фаг и изучаем его.

Лаборатория Мирошникова вместе с российскими и зарубежными коллегами получила грант РНФ на исследования и диагностику патогенов картофеля. Тут есть над чем работать: растительные бактерии изучены гораздо хуже человеческих. Впрочем, с нашим организмом тоже много неясного. По словам учёных, врачи не так обследуют человека: все анализы и осмотры заточены под антибиотики, а для фаговой терапии нужны другие методы.

— Фаготерапия — это не лекарство в нынешнем понимании, а скорее комплексная услуга, которая включает быструю диагностику и подбор нужного средства против конкретного патогена. В России препараты фагов входят в список лекарственных средств, но не упомянуты в методических рекомендациях для терапевтов. Так что врачи, которые в теме, вынуждены применять фаги на свой страх и риск. А в Польше, например, законодательство гласит, что, если пациента нельзя вылечить методами традиционной доказательной медицины, можно применять хоть танцы с бубном, хоть гомеопатию, хоть фаговую терапию. И во вроцлавском институте имени Гиршфельда фаги применяют в качестве персонализированной медицинской помощи. Причём с большим успехом, даже в случае запущенных гнойных инфекций. Применение фагов — научно обоснованный и биологически понятный, хотя и не банальный метод, — подытоживает Мирошников.

Пептиды — это семейство веществ, состоящих из остатков аминокислот. В последнее время учёные всё чаще рассматривают пептиды как основу для будущих лекарств. Речь идёт не только об антибактериальных средствах. Например, в МГУ им. М.В. Ломоносова и НИИ молекулярной генетики РАН был создан пептидный препарат, который нормализует работу мозга, улучшает память, внимание и устойчивость к стрессу. Фото: «Кот Шрёдингера»

А вот новость из наукограда Пущино. Учёные из филиала ИБХ РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН исследовали, как фермент бактериофага Т5 действует на кишечную палочку. То есть работали не с самими бактериофагами, а с их белками-ферментами. Эти ферменты разрушают клеточные стенки бактерий — они начинают растворяться и гибнуть. Но у некоторых микробов есть надёжная наружная мембрана, и этот метод на них не действует. В Пущине решили в помощь ферменту привлечь вещества, которые увеличивают проницаемость мембраны. В результате экспериментов на культурах клеток кишечной палочки учёные выяснили, что вместе фермент и агент уничтожают бактерии намного эффективнее, чем по отдельности. Количество выживших клеток удалось уменьшить чуть ли не в миллионы раз относительно контрольного опыта. В качестве вещества-помощника использовали дешёвые распространённые антисептики, такие как хлоргексидин, причём в очень низких концентрациях.

Фаги можно использовать не только в качестве лекарства, но и как средство, повышающее эффективность прививок.

— В рамках проекта, получившего поддержку Министерства образования и науки России, мы собираемся применить белки бактериофагов для усиления иммуногенных свойств искусственного антигена, — рассказывает микробиолог Андрей Летаров (доктор биологических наук, заведующий лабораторией вирусов микроорганизмов Института микробиологии им. С.Н. Виноградского ФИЦ Биотехнологии РАН). — Для этого фрагменты антигена методами генной инженерии сшивают с некоторыми белками бактериофагов, которые способны собираться в упорядоченные структуры, например в трубочки или сферы.

Как объясняет учёный, такие структуры своими свойствами напоминают частицы патогенных вирусов, хотя на самом деле никакой опасности для человека и животных не представляют. Иммунная система гораздо охотнее распознаёт такие вирусоподобные частицы и быстро развивает антительный ответ. Это путь к созданию улучшенной вакцины, которая в дополнение к традиционной долговременной защите будет обеспечивать быстрый защитный эффект для предотвращения распространения заболевания в очаге инфекции.

Иммунитет червя и свиньи

Младший научный сотрудник учебно-научного центра ИБХ РАН Павел Пантелеев (кандидат химических наук) любит кататься на велосипеде по горам. Ещё он любит изучать морских беспозвоночных, точнее, их антимикробные пептиды, которые ежедневно сражаются с бактериями в организмах живых существ. Пептиды — это младшие братья белков: они тоже состоят из аминокислот, только их там не больше пятидесяти, а в белках сотни и тысячи.

— В начале каждой статьи о пептидах пишется примерно такая фраза: «Существует острая необходимость создания новых антибиотиков, потому что старые уже не работают из-за резистентности. А антимикробные пептиды обладают чудесным свойством — резистентность со стороны бактерий вырабатывается к ним с большим трудом «. Учебно-научный центр, в котором я работаю, занимается поиском пептидов, которые позволили бы нам противостоять патогенным микроорганизмам, — говорит Павел.

Сегодня известно более 800 таких пептидов, но все они не работают на людях. Лекарства на основе пептидов раз за разом проваливают клинические испытания: не удаётся найти стабильные структуры, которые бы в нужном количестве поступали в нужное место и не вызывали побочных эффектов. Они имеют свойство накапливаться в организме: например, могут убить инфекцию, но не выйти с мочой, а остаться в почках.

— Мы изучаем морских кольчатых червей, — рассказывает Павел. — Вместе с коллегами из Института экспериментальной медицины мы выделили из червей Arenicola marina (морской пескожил) два пептида и изучили их. Когда я был аспирантом, мы ещё ездили на Белое море за червями, но в них новых пептидов так и не нашли. Конечно, это может быть связано с несовершенством методики поиска, но, скорее всего, у этого червя действительно только два пептида, и этого достаточно, чтобы защищаться от патогенов.

— Почему именно черви, их проще изучать?

Дело в том, что существует концепция, согласно которой у древних беспозвоночных система врожденного иммунитета должна быть очень сильной, потому что многие из них живут в не самых благоприятных условиях среды обитания и до сих пор существуют. Сейчас одними из объектов моих исследований являются пептиды мечехвостов.

Павел достаёт телефон и показывает нечто с черепашьим панцирем и кучей отвратительных крабьих лапок. Такое можно увидеть только в фильме ужасов или в плохом сне.

Бактериофаг. Его реальная высота примерно 200 нанометров. Утолщение в верхней части называется головкой. В ней содержится нуклеиновая кислота. Фото: «Кот Шрёдингера»

— Однако не важно, что ты изучаешь, червей, мечехвостов или свиней, — продолжает Павел. — У всех организмов ты будешь исследовать одни и те же ткани и клетки, где находятся пептиды. Например, клетки крови — нейтрофилы у млекопитающих или гемоциты у беспозвоночных. Пока неизвестно почему, можно лишь выдвигать гипотезы, в том числе шутливые. Свинья — не особо чистоплотное животное, поэтому ей нужно больше защитников, которые не дадут бактериям из её грязевой ванны заразить организм чем-нибудь. Но есть и универсальный ответ: в каждом конкретном случае пептидов столько, сколько необходимо для защиты организма.

— Почему пептиды лучше антибиотиков?

— Пептиды хитро устроены. В отличие от антибиотиков, которые, как правило, действуют на определённую молекулярную мишень, пептиды встраиваются в клеточную оболочку бактерии и формируют в ней особые структуры. В конце концов оболочка клетки разрушается под весом пептидов, захватчики проникают внутрь, а сама клетка взрывается и погибает. Кроме того, пептиды действуют быстро, а эволюция структуры мембраны — очень невыгодный и сложный для бактерии процесс. В таких условиях вероятность развития устойчивости к пептидам сводится к минимуму. Кстати, в нашей лаборатории изучают пептиды не только животных, но и растений, например защитные соединения белково-пептидной природы из чечевицы, укропа. На базе отобранных природных образцов мы создаём что-то интересное. Получившееся вещество вполне может быть гибридом — чем-то средним между пептидом червяка и мечехвоста, — уверяет Павел.

P. S.

Хочется надеяться, что лет через пять, десять или двадцать наступит новая эра борьбы с микробами. Бактерии — существа хитрые и, возможно, создадут в ответ ещё более мощные средства обороны и нападения. Но и наука не будет стоять на месте, так что в этой гонке вооружений победа всё-таки останется за человеком.

Человек и бактерии. Метафоры

Друзья

Штатные сотрудники — бактерии, обитающие в нашем организме. По некоторым оценкам, их общая масса составляет от одного до трёх килограммов, а по количеству их больше, чем клеток человека. Они могут быть заняты на производстве (выработка витаминов), в перерабатывающей промышленности (переваривание пищи) и в армии (в нашем кишечнике эти бактерии подавляют рост своих патогенных собратьев).

Приглашённые специалисты по пищевому производству — молочнокислые и другие бактерии используются для производства сыра, кефира, йогурта, хлеба, квашеной капусты и других продуктов.

Двойные агенты — вообще-то, они враги. Но их удалось завербовать и заставить работать на нужды нашей обороны. Речь идёт о прививках, то есть введении в организм ослабленных вариантов бактерий.

Приёмные дети — это уже не бактерии, а части наших клеток — митохондрии. Когда-то они были самостоятельными организмами, но, проникнув сквозь клеточную мембрану, лишились независимости и с тех пор исправно обеспечивают нас энергией.

Рабочие-военнопленные — генетически модифицированные бактерии используются для производства лекарств (в том числе — антибиотиков) и многих других полезных веществ.

Враги

Оккупанты — все те, кто внедряется в наш организм, паразитирует на нём и приводит к ангине, туберкулёзу, чуме, холере и многим другим заболеваниям.

Пятая колона — некоторые бактерии, обитающие в нашем теле или на коже, в обычной ситуации могут быть вполне безвредными. Но когда организм ослаблен, они коварно поднимают восстание и переходят в наступление. Их ещё называют условно-патогенными штаммами.

Защитные крепости — колонии бактерий, которые покрывают себя слизью и плёнками, предохраняющими от действия препаратов.

Бронированная пехота — среди бактерий, устойчивых к антибиотикам, есть такие, которые умеют делать свои внешние оболочки непроницаемыми для молекул лекарств. Мощь пехоты скрыта в липополисахаридном слое. После гибели бактерий этот слой из жиров и сахара попадает в кровь и может вызвать воспаление или даже септический шок.

Тренировочные базы — ситуации, в которых выживают самые устойчивые и опасные штаммы. Такой тренировочной базой для бактериального спецназа может служить организм человека, который нарушает курс приёма антибиотиков.

Химическое оружие — некоторые бактерии научились вырабатывать вещества, которые разлагают лекарства, лишая их целебных свойств. Например, ферменты из группы бета-лактамаз блокируют действие антибиотиков из группы пенициллинов и цефалоспоринов.

Маскировка — микробы, меняющие внешнюю оболочку и белковый состав так, что лекарства их «не замечают».

Троянский конь — некоторые бактерии используют особые приёмчики для поражения врага. Например, возбудитель туберкулёза (Mycobacterium tuberculosis) способен забираться внутрь макрофагов — иммунных клеток, которые отлавливают и переваривают блуждающих болезнетворных бактерий.

Суперсолдаты — этим всесильным бактериям не страшны почти никакие лекарства.

Рекомендации ВОЗ

Десять заповедей антибактериального поведения

1. Своевременно проходите вакцинацию.

2. Применяйте противомикробные препараты только в случае их назначения дипломированным врачом.

3. Ещё раз: не занимайтесь самолечением с помощью антибиотиков!

4. Помните, что антибиотики не помогают от вирусов. Лечить ими грипп и многие виды «простуды» не только бесполезно, но и вредно. Вроде бы это проходят в школе, однако во время исследования ВЦИОМ на вопрос «Согласны ли вы с утверждением, что антибиотики убивают вирусы так же хорошо, как и бактерии?» 46% респондентов ответили «да».

5. Принимайте лекарство ровно в тех дозах и столько дней, сколько назначил врач. Не прекращайте приём, даже когда почувствуете себя здоровым. «В случае если вы не доведёте лечение до конца, есть риск, что антибиотики не убьют все бактерии, вызвавшие вашу болезнь, что эти бактерии мутируют и станут устойчивыми. Это происходит не в каждом случае — проблема в том, что мы не знаем, кто может закончить лечение преждевременно и без последствий», — признаются эксперты ВОЗ.

6. Никогда не делитесь антибиотиками.

7. Не используйте назначенные ранее и оставшиеся после приёма антибиотики.

8. Мойте руки. Пейте только чистую воду.

9. Используйте средства защиты при половых актах.

10. Избегайте тесных контактов с больными. Если сами заболели, проявите благородство — не пытайтесь заразить своих одноклассников, сокурсников или коллег. В смысле — сидите дома.

Какие бактерии живут на наших руках

Однозначно ответить на вопрос о том, сколько же бактерий обитает на руках человека, невозможно. Ни одно фото, сделанное под микроскопом, не помогут определить даже приблизительное количество бактерий, живущих на наших пальцах и ладонях.

Все мы знаем, что и в природе, и в быту нас непременно окружают бактерии (микробы). То же самое касается и человеческого тела. Обратим внимание на наши руки. Их мы пожимаем при встрече, ими дотрагиваемся до лица, готовим и едим. На фото, сделанном при сильном увеличении, наша кисть похожа на огромный мегаполис в час пик – столько там микроорганизмов. Так какие же бактерии живут на наших руках, и опасно ли это?

С раннего возраста ребёнку объясняют, что если грязными руками брать яблоко, то от него будет больше вреда, чем пользы. Становясь старше, мы узнаем, что бактерии являются причиной не только кожных проблем, но и заболеваний внутренних органов человека. Ведь именно своими руками мы заносим бактерии, провоцирующие возникновение разных заболеваний, передающихся бытовым путём в органы пищеварения или даже в кровь через повреждённую кожу.

Однозначно ответить на вопрос о том, сколько же бактерий обитает на руках человека, невозможно. Ни одно фото, сделанное под микроскопом, или видео, снятое с большим разрешением, не помогут определить даже приблизительное количество бактерий, живущих на наших пальцах и ладонях.

Состав микрофлоры

Дать чёткий перечень живущих на нашей коже бактерий невозможно. Состав микрофлоры у каждого человека свой.

Большинство микробов приносят пользу человеку. Они питаются кожными выделениями, очищая поверхность тела и обогащая организм полезными веществами. Лечение от них не требуется.

Меньшая часть бактерий относится к условно-патогенным. Они не приносит вреда в обычных условиях, но могут стать причиной заражения при ослаблении иммунитета.

Ещё меньше на коже болезнетворных бактерий. Вот они-то и являются причиной многих наших болезней, иногда требующих серьёзного лечения. Желающие «знать врага в лицо» могут рассмотреть эти бактерии на фото, которые сделаны с помощью микроскопа, или на обучающем видео с макетом. Там патогенные бактерии в виде больших моделей расположены на макете руки.

Наибольшую опасность представляют следующие гости наших рук:

1. Сальмонеллы – некоторые виды вызывают острые кишечные заболевания (сальмонеллёзы), например, брюшной тиф.
2. Кишечная палочка – отдельные штаммы приводят к тяжёлым пищевым отравлениям, могут вырабатывать токсины, смертельные для детей, людей пожилого возраста или с ослабленным иммунитетом.
3. Шигеллы – вызывают целый ряд инфекционных заболеваний, например, дизентерию.
4. Бруцеллы – приводят к множественному поражению внутренних органов, вызывают бруцеллёз.
5. Стафилококк золотистый – наиболее патогенный для человека вид стафилококка. Вызывает целую гамму заболеваний – от лёгких кожных (угри, фурункулы) до смертельно опасных (пневмония, менингит, сепсис). Существуют штаммы, устойчивые к антибиотикам, что ощутимо усложняет лечение.

Привитие ребёнку навыков гигиены

Вырабатывать у ребёнка правильную модель ухода за собой надо с раннего детства. Нужно в доступной форме рассказать о полезных и вредных бактериях на теле человека. При объяснении можно воспользоваться фото, сделанными под микроскопом, и обучающими видео.

Можно сделать макеты некоторых болезнетворных бактерий. Тогда объяснения будут нагляднее. Есть достаточное количество видео по изготовлению макетов из подручных материалов своими руками. К их изготовлению можно привлечь и ребёнка. Макеты желательно делать с фантазией, основываясь на достоверных фото. Они не должны вызывать симпатию, но и чрезмерно пугать ребёнка тоже не стоит.

Макеты можно выставлять на видном месте каждый раз, когда малыш садится за стол с грязными руками или забывает помыть их после улицы. Они лучше слов родителей будут напоминать детям о необходимости следить за чистотой своих рук. Со временем макеты могут прийти в негодность. Вместо них можно будет использовать увеличенные фото микробов.

Главное же в воспитании – сами родители, которые своим примером показывают детям, как соблюдать правила гигиены. Не стоит делать из малыша фанатика чистоты. Основное, что он должен чётко усвоить, – причиной многих требующих медикаментозного лечения болезней могут стать грязные руки, а макет ему в этом поможет.

Предупреждение заражения

Хотим мы того или нет, но наши руки постоянно контактируют с различными поверхностями, заселёнными бактериями. Перила лестниц, кнопки лифта, ручки дверей, поручни в автотранспорте, денежные купюры – всех этих предметов касается руками множество людей. При этом происходит взаимообмен бактериями.

Предметы в квартире не являются исключением. Особенно богатой микрофлорой отличаются:

• ручки входной и межкомнатных дверей;
• клавиатура и компьютерная мышка;
• блоки дистанционного управления различными устройствами;
• места общего пользования и т.д.

Известно, что лучшее лечение – это предупреждение болезни. Для этого достаточно периодически проводить влажную уборку и поддерживать чистоту квартиры и своих рук.

Чем отличается вирус от микроба

Некоторые объекты, проявляющие свою активность в окружающем мире, настолько малы, что без увеличительных приборов разглядеть их невозможно. К таковым относятся вирусы и микробы. Эти микроскопические образования из-за ряда признаков нельзя отнести к одной группе. Итак, остановимся подробней на том, чем отличается вирус от микроба.

Определение

Вирусы – паразитарные существа, обладающие примитивной формой жизни и являющиеся источниками разнообразных инфекций.

Вирусы

Микробы – организмы, которые отличаются простейшим строением и размерами, неуловимыми человеческим глазом. К таким существам относятся в том числе бактерии и некоторые грибы. Есть микробы, которые являются вредоносными для человека. Другие же выполняют важные и полезные функции.

Микробык содержанию ↑

Сравнение

к содержанию ↑

Размеры

Итак, оба организма ничтожно малы. Однако уже здесь можно заметить, в чем разница между вирусом и микробом, – первый из них существенно проигрывает второму в своих параметрах. Крупнейший вирус меньше самого миниатюрного микроба. Более того, вирус способен даже поселяться в микробе, а вот обратного никогда не происходит.

к содержанию ↑

Строение

Вирусы не состоят из клеток и сами не являются клетками. Их структура – молекула с генетическим материалом (ДНК или РНК) в окружении белкового вещества, образующего оболочку. Неклеточное строение могло бы позволить не относить вирусы к живым организмам. Однако способность к размножению свидетельствует о причастности вирусов к живому миру.

Микроб – это как минимум, и преимущественно, одна клетка, что, без сомнения, позволяет называть подобные существа живыми организмами. Среди микробов есть и многоклеточные представители.

к содержанию ↑

Биологическая активность

Вирусы способны длительно существовать только в живых организмах. Вне этих условий они никак себя не проявляют. Обмен веществ, даже в элементарной форме, у вирусов отсутствует.

Каким образом мельчайшие создания увеличивают число себе подобных? Для этого они проникают в клетки «хозяина», которым может быть и человек. В результате взаимодействия вируса с компонентами клетки образуются новые молекулы нуклеиновой кислоты, характерной для данного вируса, и белка. Происходящий процесс приводит к разрушению зараженной клетки, а получившиеся вирусы находят новые места для внедрения.

Многие микробы, в свою очередь, полноценно функционируют и вне других живых организмов, обходясь минимальным количеством питательных веществ. Их колонии можно обнаружить в огромных количествах в воде, земле, на поверхности разных предметов. Размножаются микробы автономно, то есть сами по себе. Новые экземпляры появляются в результате деления микробных клеток.

к содержанию ↑

Распространение

В способах распространения также состоит отличие вируса от микроба. Вирусы чаще всего переносятся при непосредственных контактах живых существ. Так, человек может заразиться через укус животного. Кроме того, вирусы способны перемещаться по воздуху от больных людей к здоровым. Проводниками инфекции иногда становятся жидкости тела, например в случае заражения при переливании крови.

Источником микробов тоже часто является живой носитель. Вместе с тем нередко патогенные особи попадают в организм из окружающей среды. К примеру, можно заполучить инфекцию, выпив некипяченую воду или съев испорченный продукт.

к содержанию ↑

Вызываемые болезни

Действием вирусов вызываются такие заболевания, как корь, разные виды гриппа, краснуха и другие. При этом для лечения применяются именно противовирусные препараты, а не антибиотики. Последние эффективны только в отношении микробов. К болезням, возникающим по вине микробов, относятся, например, дифтерия и коклюш.

к содержанию ↑

Таблица

Основные различия между бактериями и вирусами — Природа Мира

Время чтения 4 мин.Просмотры 912Обновлено 2020-03-28

Бактерии и вирусы — это микроскопические организмы, которые могут вызывать заболевания, как у людей, так и у животных или растений. Хотя бактерии и вирусы могут иметь некоторые общие характеристики, они также очень разные. Бактерии обычно намного больше, чем вирусы, и их можно рассмотреть при помощи обычного микроскопа. Вирусы примерно в 1000 раз меньше бактерий и видны только под электронным микроскопом. Бактерии являются одноклеточными организмами, которые размножаются независимо от других организмов. Вирусы нуждаются в помощи живой клетки для воспроизведения.

Где встречаются?

Бактерии: бактерии живут практически в любом месте, в том числе в/на других организмах и на неорганических поверхностях. Некоторые бактерии считаются экстремофилами и могут выживать в чрезвычайно суровых условиях, таких как гидротермальные жерла и желудки животных или людей.

Вирусы: как и бактерии, вирусы можно встретить практически в любой среде. Они способны заражать животных и растения, а также бактерий и археи. Вирусы, заражающие экстремофилов, таких как археи, имеют генетическую адаптацию, которая позволяет им выдержать суровые условия окружающей среды. Вирусы могут сохраняться (от нескольких секунд до нескольких лет) на поверхностях или объектах, которые мы используем каждый день.

Бактериальная и вирусная структура

Бактерии: бактерии являются прокариотическими клетками, которые показывают все характеристики живых организмов. Бактериальные клетки содержат органеллы и ДНК, которые погружены в цитоплазму и окружены клеточной стенкой. Эти органеллы выполняют жизненно важные функции, позволяющие бактериям получать энергию из окружающей среды и воспроизводится.

Вирусы: Вирусы не считаются клетками, а существуют как частицы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенные в оболочку белка. Также известные как вирионы, вирусные частицы существуют где-то между живыми и неживыми организмами. Хотя они содержат генетический материал, они не имеют клеточной стенки или органелл, необходимых для производства и воспроизводства энергии. Вирусы полагаются исключительно на клетку-хозяина для репликации.

Читайте также: Относятся ли вирусы к живой природе?

Размер и форма

Бактерии: Бактерии могут встречаться в различных формах и размерах. Общие формы бактериальных клеток включают кокки (сферические), бациллы (стержневидные), спираль и вибрионы. Бактерии обычно имеют размер от 200 до 1000 нанометров. Крупнейшие бактериальные клетки видны невооруженным глазом. Самыми большими в мире бактериями считаются: Thiomargarita namibiensis, достигающие до 750 000 нанометров (0,75 миллиметра) в диаметре.

Вирусы: размер и форма вирусов определяется количеством нуклеиновой кислоты и белков, которые они содержат. Вирусы обычно имеют сферические (многогранные), стержневидные или спиральные капсиды. Некоторые вирусы, такие как бактериофаги, имеют сложные формы, которые включают добавление белка, прикрепленного к капсиду, с хвостовыми волокнами, простирающимися от хвоста. Вирусы намного меньше, чем бактерии. Они обычно имеют размер от 20 до 400 нм в диаметре. Крупнейшие известные вирусы, пандоравирусы, составляют около 1000 нанометров в диаметры.

Как воспроизводятся?

Бактерии: бактерии обычно размножаются бесполым путем посредством процесса, известного как бинарное деление. В этом процессе одна клетка реплицируется и делится на две идентичные дочерние клетки. В надлежащих условиях бактерии могут испытывать экспоненциальный рост.

Вирусы: в отличие от бактерий, вирусы могут реплицироваться только с помощью клетки-хозяина. Поскольку вирусы не имеют органелл, необходимых для воспроизведения вирусных компонентов, они должны использовать органеллы клетки-хозяина для репликации. При вирусной репликации вирус вводит свой генетический материал (ДНК или РНК) в клетку. Вирусные гены реплицируются и содержат инструкции по созданию вирусных компонентов. Как только компоненты собираются, а вновь сформированные вирусы созревают, они разрывают клетку и переходят к заражению других клеток.

Заболевания, вызванные бактериями и вирусами

Бактерии: в то время как большинство бактерий безвредны, а некоторые даже полезны для людей, другие бактерии способны вызывать заболевания. Патогенные бактерии, которые вызывают заболевание, продуцируют токсины, разрушающие клетки организма. Они могут вызывать пищевое отравление и другие серьезные заболевания, включая менингит, пневмонию и туберкулез. Бактериальные инфекции можно лечить антибиотиками, которые очень эффективны при уничтожении бактерий.

Однако из-за чрезмерного использования антибиотиков бактерии получили сопротивление к ним. Некоторые из них даже стали известны как супербактерии, поскольку получили устойчивость к множеству современных антибиотиков. Вакцины также полезны для предотвращения распространения бактериальных заболеваний. Лучший способ защитить себя от бактерий и других микробов — это правильно и часто мыть руки.

Вирусы: вирусы являются патогенами, которые вызывают ряд заболеваний, включая ветрянку, грипп, бешенство, Эбола, болезнь Зика и ВИЧ/СПИД. Вирусы способны вызывать постоянные инфекции, в которых они находятся в состоянии покоя, и могут быть повторно активированы позднее.

Некоторые вирусы вызывают изменения в клетках-хозяевах, которые приводят к развитию рака. Известно, что эти вирусы вызывают раковые заболевания, такие как рак печени, рак шейки матки и лимфома Беркитта. Антибиотики не работают против вирусов. Лечение вирусных инфекций обычно связано с лекарствами, которые лечат симптомы инфекции, а не сам вирус. Как правило, иммунная система самостоятельно борется с вирусами. Вакцины также могут использоваться для предотвращения некоторых вирусных инфекций.

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Мне нравится2Не нравится1

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Опасные бактерии и вирусы в воде из под крана

Речная вода – один из основных источников городского водоснабжения. Прежде чем попасть в квартиры, она проходит специальную обработку (в том числе хлорирование), призванную очистить воду от микробов.

Но есть в этом решении как минимум две проблемы. Во-первых, старые заржавевшие коммуникации становятся отличным местом для размножения дополнительных бактерий. Во-вторых, хлор не способен убить микроорганизмы, устойчивые к нему. Да и хлорированная вода опасна для здоровья.

Еще хуже дела обстоят с водой из колодцев, скважин, источников. В большинстве случаев количество болезнетворных организмов в них просто зашкаливает.

Бактерии и вирусы в питьевой воде

Экологические условия в мире только ухудшаются, используемые нынче способы очистки уже давно устарели. Как следствие – после прохождения воды по трубам, в ней все еще остается масса опасных для человеческого организма вирусов и бактерий.

Вирусы

Вот распространенные вирусы, которые можно «подхватить» от воды из-под крана.

• 
  Гепатит А. Ежегодно в мире более 1 миллиона человек заражается этим видом гепатита. Он приводит к увеличению селезенки и печени, провоцирует нарушение их нормального функционирования.
• 
  Аденовирус. Свое название получил за счет того, что поражает аденоиды, к тому же провоцирует острые инфекции дыхательных путей. Чтобы заразиться, необязательно пить воду из-под крана, достаточно лишь ею умыться.
• 
  Ротавирус (кишечный грипп). В основной группе риска – дети и взрослые, ухаживающие за ними. Ротавирус приводит к повышенной температуре, рвоте, боли в животе.
• 
  Энтеровирус. Попадает в организм через ЖКТ, постепенно размножается и поражает центральную нервную систему.

Бактерии

Сквозь системы очистки в воду могут проникнуть следующие бактерии.

• 
  Сальмонелла. Провоцирует кишечные инфекции, которые сопровождаются повышенной температурой, рвотой, тахикардией, болями в животе.
• 
  Шигелла. Также известна как дизентерийная палочка. Приводит к снижению иммунитета, возникновению рвоты и многократного стула.
• 
  Холерный вибрион. Даже сейчас холера способна нанести огромный вред человеческому организму. Проникая в организм, бактерия провоцирует сильное обезвоживание, частый стул, рвоту. Отсутствие своевременного лечения может привести к летальному исходу.
• 
  Легионелла. Вместе с питьевой водой или аэрозолем способна поражать пищеварительную систему и дыхательные пути. Она – источник легионеллезной пневмонии, требующей серьезной интенсивной терапии.
• 
  Синегнойная палочка. Попадая в организм, приводит к разрушению лейкоцитов и эритроцитов, становится причиной некроза печени, поражает сосуды и другие органы. Длительное воздействие бактерии на организм повышает риск возникновения сепсиса или менингита.

Способы решения проблемы

Проблема наличия в воде бактерий и вирусов не может оставаться нерешенной. Чтобы обезопасить себя, нужно прибегать к дополнительным способам очистки.

• 
  Кипячение. Бюджетный способ, доступный каждому. При температуре в 100 °C многие болезнетворные организмы действительно погибают, но, увы, далеко не все. Например, убить вирус гепатита можно только при более высокой температуре. А цисты глистов гибнут лишь после получасового кипячения.
• 
  Бутилированная вода. Эффективный способ обезопасить себя от болезнетворных организмов. Но есть у метода недостаток – регулярная покупка бутылей с водой влетает «в копеечку».
• 
  Фильтры комплексной очистки воды. Такие фильтры обеспечивают комплексное воздействие. Они не только решают проблему микробов и бактерий, но также очищают воду от примесей, смягчают ее. В конечном счете (с учетом расходников для фильтров) 1 л очищенной воды будет стоить дешевле воды в бутыли. А значит, фильтры быстро окупают свою стоимость.

Проверка качества воды

Приобретение фильтра комплексной очистки воды для квартиры обеспечит вас чистой питьевой водой. Но, чтобы наиболее точно подобрать подходящее оборудование для очистки, нужно изучить несколько показателей. Именно для этого проводится анализ воды.

Компания «Аквабосс» проведет бесплатный анализ по 6 показателям:

• 
  цветность;
• 
  мутность воды;
• 
  рН;
• 
  жесткость;
• 
  марганец;
• 
  железо.

С учетом этих показателей можно подобрать оптимальный схему очистки воды. Для получения бесплатной консультации оставьте заявку на сайте или звоните!

Дезинфекция дома от вирусов и инфекций

Текущая пандемия напомнила нам о том, как важно заботиться о чистоте и гигиене поверхностей, чтобы избежать распространения патогенной микробиологической среды. Дезинфекция помещений в медицинских, школьных и дошкольных учреждениях проводится регулярно. При этом мало кто задумывается о принятии подобных мер в домашних условиях, хотя дезинфекция дома от вирусов может быть проведена самостоятельно. За советами по обработке помещений от патогенных микроорганизмов обратимся к экспертам.

Правила проведения дезинфекции в домашних условиях

Регулярная уборка в жилых помещениях предупреждает распространение большого количества вирусов и бактерий, способных вызывать заболевания, а применение различных методов обработки позволяет пресечь все возможные пути распространения.

Дезинфекция помещений от вирусов дома может быть выполнена несколькими способами:

• Физическим. Микроорганизмы на поверхности предметов поражаются путем воздействия различных физических факторов – обработки горячим паром, кипячением, а также облучением ультрафиолетом и ионизацией.

• Механическим. Удаление вирусов в этом случае происходит при смывании их с любых поверхностей водой с чистящими средствами, а в случае тканевых материалов – стиркой.

• Химическим. Борьба с микроорганизмами ведется с применением различных дезинфицирующих или чистящих средств и их растворов. Одним из наиболее эффективных дезинфицирующих компонентов в настоящее время является гипохлорит натрия.

Противовирусная обработка чаще всего проводится с использованием сразу нескольких из перечисленных методов: все поверхности промываются чистящим средством с дезинфицирующим эффектом или его раствором с последующим промыванием, изделия из ткани по возможности стираются при высокой температуре, а по окончании обработки комнаты проветриваются до устранения специфичного запаха.

Применение гипохлорита натрия в составе чистящих средств и их растворов позволяет уничтожать широкий спектр микроорганизмов, снижая риск их дальнейшего распространения через воду и контактным способом. В чистящих гелях Domestos содержится от 2 до 5% активного хлора (гипохлорита натрия), что позволяет использовать их для очищения с дезинфицирующим эффектом поверхностей дома в концентрированном и разбавленном виде. Доказано, что гипохлорит натрия справляется с вирусами, включая коронавирус нового типа SARS-COV-2*, бактериями и грибками.

Как правильно проводить дезинфекцию

Дезинфекция помещений от вирусов дома подручными средствами может быть выполнена самостоятельно без использования помощи специалистов. Процесс обработки помещений во многом напоминает генеральную уборку, но проводится с большей тщательностью. Перед обработкой из помещения убираются все изделия из текстиля – пледы, шторы и мебельные чехлы стираются, высушиваются и убираются в полиэтилен до окончания уборки.

В жилых комнатах, а затем на кухне, в санузле, ванной и прихожей все поверхности обрабатываются раствором гипохлорита натрия. Дезинфицирующий раствор можно приготовить, например, на основе геля Domestos Свежесть Атлантики, следуя инструкции на упаковке. Очищение поверхностей начинается с верхнего яруса комнат – промываются светильники, потолок, окна, мебель, двери, выключатели. Для обеззараживания мягкой мебели можно использовать пульверизатор. Для полной обработки помещения всю мебель необходимо отодвинуть от стен и промыть поверхности за ней.

Важно перед применением раствора гипохлорита натрия убедиться, что поверхность устойчива к его воздействию, так как он обладает отбеливающими свойствами. После обработки все поверхности нужно промыть чистой водой.

В комнату, где проводилась дезинфекция, рекомендуется не переносить вещи, не подвергнувшиеся обработке. В этом случае уборка может не иметь смысла, так как возможный источник попадает в помещение после нее.

Уборка с дезинфекцией заканчивается обязательным проветриванием всех помещений в течение нескольких часов – это позволяет не только устранить запах чистящего средства, но и полностью обновить в комнатах воздух, который мог содержать патогенные микроорганизмы.

Правила безопасности

Гипохлорит натрия считается одним из наиболее эффективных средств при борьбе с вирусами, бактериями и грибками. Вещество безопасно для здоровья человека при применении по назначению и соблюдении инструкции, указанной на упаковке средства. Дезинфекционные работы с использованием чистящих средств, содержащих гипохлорит натрия, и их растворов проводятся при строгом соблюдении мер личной безопасности.

К средствам индивидуальной защиты при работе с дезинфектантами относятся:

• резиновые перчатки,

• защитные очки,

• респиратор.

Остатки средства следует смыть чистой водой

Помимо личной защиты меры предосторожности во время обеззараживания помещений включают в себя:

• соблюдение инструкции на упаковке средства,

• отсутствие в помещении пожилых людей, детей и домашних животных,

• обязательное смывание остатков средства после обработки поверхностей,

• проветривание помещения до устранения специфичного запаха.

Растворы гипохлорита натрия подходят исключительно для дезинфекции поверхностей и не могут использоваться в качестве обеззараживающих средств кожи.

Влияние дезинфицирующих средств на окружающую среду

Растворы гипохлорита натрия активно используются во всем мире для обеззараживания воды и дезинфекции в медицине, промышленности и в быту. Процент применения данного ингредиента в общем объеме дезинфектантов составляет более 90%, но для достижения баланса между результатом и безопасностью нужно строго следить за концентрацией используемого раствора.

Процесс воздействия гипохлорита натрия на микроорганизмы схож с тем, которые протекает в организме человека, — некоторые клетки синтезируют хлорноватистую кислоту для поражения чужеродных вирусов и бактерий.

Гипохлорит натрия – неустойчивое соединение, которое при попадании в окружающую среду разлагается на воду, поваренную соль и кислород. Рабочие концентрации вещества соответствуют требованиям качества и безопасности для окружающей среды. Средства Domestos при использовании согласно инструкции не представляет опасности!

Будьте здоровы и берегите себя и свою семью, это так важно в это непростое время.

*на основании микробиологических тестов США, 2020

чем можно заразиться в своей постели

В постельном белье обитают миллионы микробов и возбудителей самых опасных болезней.

Опасные соседи

Согласитесь, нет ничего лучше, чем залезть под одеяло и уткнуться головой в подушку. Но это может плохо закончиться. Дело в том, что в постельном белье обитает множество опасных и невидимых соседей.

– По большому счету, ваша кровать не так уж отличается от чашки Петри. Сочетание пота, слюны, перхоти, омертвевших клеток кожи, делает ее оптимальной средой для размножения бактерий, грибков, вирусов и крошечных насекомых, – говорит микробиолог Манал Мохаммед из Вестминстерского университета.

Кто здесь?

Теперь даже если в постели рядом никого нет, вы не можете чувствовать себя в одиночестве. Как предупреждает микробиолог, под нашими одеялами кипит невидимая глазу жизнь.

Например, исследование постельного белья в больницах, показало, что бактерии стафилококка на наволочках – обычное явление. Также в постелях пациентов обнаружен настоящий рассадник так называемых грамотрицательных бактерий, которые обладают устойчивостью к антибиотикам и могут вызывать инфекции мочевыводящих путей, пневмонию, диарею, менингит и сепсис, если они попадают в организм.

Селятся надолго

Болезнетворные бактерии могут легко попасть в вашу кровать. Во время сна человек теряет около 500 миллионов клеток кожи, которые привлекают пылевых клещей. Легко занести микробы в кровать с зараженной одежды, полотенца, туалета, домашних животных.

Причем, стафилококк может жить неделю на хлопке и две недели на махровой ткани. Такие грибки, как Candida albicans, вызывающие молочницу, инфекции мочевыводящих путей, размножаются на тканях до месяца, а вирусы гриппа – в течение 8-12 часов.

Меняй наволочки

Гигиена – лучшая профилактика. После сна не сразу застилайте постель, пусть она проветрится. На матрасах используйте моющиеся чехлы, которые стирайте раз в неделю или две, купите новый, если ему больше десяти лет.

Рекомендуется стирать постельное белье каждую неделю или чаще при температуре (40 ℃ — 60 ℃), особенно если вы проводите много времени в постели, спите голым или много потеете по ночам. Также рекомендуется менять наволочки каждые два-три дня.

Что считается микробом?

Микробы были названы так потому, что считалось, что их можно увидеть только с помощью микроскопа. Тем не менее, с чисто дефиниционной точки зрения, многие грибы являются исключением из этого правила, как и бактерии Epulopiscium . Другой парадокс заключается в том, что микробами считаются как вирус, ширина которого составляет 1/4000 ширины пряди волос, так и четко видимая хлебная плесень. К грибам также относятся такие виды, как медовый гриб, который является крупнейшим живым существом на Земле в силу своих обширных подземных нитевидных сетей, которые могут простираться на многие мили.Ясно, что существуют большие различия в размерах и образе жизни даже внутри одной и той же микробной группы.

Armillaria ostoyae (ранее Armillaria solidipes), также известный как опята.

Источник: By Mars 2002 — собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30569616

История «Microbe»

На большинстве вводных занятий по микробиологии упоминаются Антони ван Левенгук и Роберт Гук, члены Лондонского королевского общества, которые видели и задокументировали первые микроорганизмы.В то время как первые открытия, подобные открытию Левенгука, были сосредоточены на микробах в человеческом теле, ученые 18 века быстро узнали о микробах вокруг них, о чем свидетельствуют такие книги, как Observations d’histoire naturelle, faites avec le Microcope и немецкие работы Кристиана Готфрида Эренберга по теме невидимая жизнь в атмосфере. До этого момента эти микроскопические существа описывались расплывчато, и проводились параллели с животным миром: Левувенгук назвал свои открытия «анималкулами», а Эренберг был первым человеком, употребившим слово «бактерия».’

С 1850-х годов и позже появление микроскопов в домах викторианской эпохи значительно расширило наше понимание микробного разнообразия: в настоящее время имеется множество описаний бактерий, простейших и инфузорий. Теперь микроскоп был в состоянии открывать скрытые миры неученым, особенно женщинам и детям викторианской эпохи, и их описания наполнены изображениями скрытых фантастических миров с параллелями с феями и мифическими существами. Во второй половине XIX века также возникло слово «микроб», которое образовано от двух греческих слов «микрос» и «биос», что означает «маленькая жизнь».’

Проблема определения «микроба»

Понимание науки микробного мира прошло долгий путь за столетия с тех пор, как впервые были обнаружены животные. Их больше не считают маленькими животными, они известны как самые старые обитатели Земли и значительно превосходят по численности людей и других эукариот. По мере расширения знаний о микробном мире такие слова, как «микроб» или «микроорганизм», все еще используются в качестве общих терминов, которые могут относиться к людям из различных групп, таких как бактерии, грибы, вирусы или простейшие.

Микробы представляют все 3 сферы жизни, а также инфекционные частицы, такие как вирусы.

Источник: https://mmbr.asm.org/content/73/4/565#ack-1

В отличие от бактерий зубного налета, обнаруженных более 300 лет назад, первый вирус был идентифицирован на рубеже 20-го века, а несколько лет спустя были получены изображения. Это открытие еще больше усугубило сложный образ жизни и истории, заключенные в слове «микроб». Ученые задаются вопросом, применима ли часть микроба «bios» к вирусам, поскольку им нужен хозяин, чтобы «жить» или получать питательные вещества и производить новые. вирионы.Однако микробиологов ждал еще один сюрприз — в конце 1970-х годов было обнаружено архей . Древо жизни теперь показывает, что архей (одноклеточные организмы) имеют поразительное генетическое сходство с эукариотами (многоклеточными организмами), несмотря на то, что они ближе к бактериям по возрасту и физиологии! Например, рибосомные белки архей и системы убиквитина поразительно похожи на эукариотические. Чем больше света проливается на новые таксоны микробов, тем больше аномалий появляется в идее стандартного определения микробов.

Одна из причин, по которой этот и многие другие фундаментальные термины в микробиологии трудно определить, — это обширная и сложная природа микробного мира. Широту жизни, которую мы не видим, трудно разделить на отдельные категории. По мере того как обнаруживается все больше и больше видов, ученые вынуждены считаться с огромной биологической сложностью этих крошечных существ. От пробуждения глубоководных бактерий, которые бездействовали в течение 100 миллионов лет, до открытия бактерий, способных пережить радиацию, убивающую человека, микробиологов просят изучить антропоцентрические взгляды на то, что является «обитаемым» и где существуют границы жизни.

Некоторые биологические открытия также поставили под сомнение само определение жизни. Прионы — это белки, которые не кодируют гены, но обладают врожденной способностью вызывать неправильное сворачивание других белков, что может создавать новые прионы. Тем не менее, большинство людей охотнее считают вирус микробом, чем прионом. Есть некоторые микроскопические существа, которые могут оставаться в состоянии покоя — между жизнью и смертью — в течение нескольких лет, например бделлоидные коловратки. Вирусы, прионы и коловратки, безусловно, маленькие или «микросы», но они перемещаются по миру совсем не так, как бактерии или грибы.

Почему это важно?

Достаточно сказать, что слово «микроб» использовалось для обозначения широких кругов вокруг нескольких расходящихся категорий. Это особенно заметно в журнальных статьях: многие исследования, включающие секвенирование гена 16S рРНК, делают выводы о микробах или микробных сообществах, когда на самом деле имеют в виду бактерии. Такие названия могут вводить в заблуждение; называть бактерии «микробными сообществами» было бы похоже на изучение людей и называть это изучением сообществ животных.Эта терминология также может привести к путанице в отношении различных микробных групп для стажеров, которые не знакомы с этой областью.

Это не просто педагогическая дискуссия: слова имеют силу, особенно способность формировать общественное мнение о микробиологии. Поскольку пандемия COVID-19 разрушает сообщества по всему миру, слово «микроб» вызывает в воображении образы белков-шипов, масок и мытья рук. Сообщения об общественном здоровье могли бы быть более эффективными, если бы научные деятели подчеркивали различия между бактериальными и вирусными инфекциями и не изображали микробы как широкую, взаимозаменяемую категорию: антибиотики нацелены на бактериальные патогены и неэффективны против вирусных инфекций.Вирусы должны проникать в клетки-хозяева для размножения, в то время как многие бактериальные патогены также могут вызывать инфекции, выделяя токсичные соединения, влияющие на метаболизм хозяина. Эти факты влияют на стратегии лечения различных типов инфекций.

Добавление специфики в разговоры о микробах также позволяет внести нюансы в понятие микроба, что может быть особенно полезно для вводных научных классов. Хотя «микроб» — это широкий обобщающий термин, который полезен для ознакомления новичков с этой областью, понимание различий между микробными группами повышает компетентность в определении ролей конкретных подгрупп в отношении здоровья человека и окружающей среды.Роль почвенных микробов в связывании углерода — горячая тема в исследованиях климата, но ученые обычно измеряют активность бактерий и грибов, чтобы понять, как хранится почвенный углерод.

Определения и названия должны развиваться вместе с нашими постоянно расширяющимися знаниями, а это непростая задача. «Микроб» — удобный и практичный термин, чтобы познакомить новичков с множеством микробов, но профессиональные микробиологи могут захотеть спросить себя, что они имеют в виду, когда говорят «микроб»: изучали ли они грибковое сообщество? Или бактериальное сообщество? Или фаги, заражающие бактерии? В мире микробов дьявол кроется в деталях.

Типы микроорганизмов — Микробиология

Цели обучения

• Перечислите различные типы микроорганизмов и опишите их определяющие характеристики
• Приведите примеры различных типов клеточных и вирусных микроорганизмов и инфекционных агентов
• Опишите сходства и различия между археями и бактериями
• Обзор области микробиологии

Большинство микробов одноклеточные и достаточно мелкие, чтобы их можно было увидеть с помощью искусственного увеличения.Однако есть некоторые одноклеточные микробы, которые видны невооруженным глазом, и некоторые многоклеточные организмы, которые являются микроскопическими. Объект должен иметь размер около 100 микрометров (мкм), чтобы быть видимым без микроскопа, но большинство микроорганизмов во много раз меньше этого. Для некоторой точки зрения предположим, что типичная животная клетка имеет размер примерно 10 мкм в поперечнике, но при этом остается микроскопической. Бактериальные клетки обычно имеют размер около 1 мкм, а вирусы могут быть в 10 раз меньше, чем бактерии (рис. 1). См. Таблицу 1 для единиц измерения длины, используемых в микробиологии.

Рис. 1. Относительные размеры различных микроскопических и немикроскопических объектов. Обратите внимание, что размер типичного вируса составляет около 100 нм, что в 10 раз меньше, чем у типичной бактерии (~ 1 мкм), что как минимум в 10 раз меньше, чем у типичной клетки растения или животного (~ 10–100 мкм). Чтобы объект был виден без микроскопа, его размер должен составлять около 100 мкм.

Микроорганизмы отличаются друг от друга не только размерами, но и строением, средой обитания, обменом веществ и многими другими характеристиками.Хотя мы обычно считаем микроорганизмы одноклеточными, существует также много многоклеточных организмов, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть без микроскопа. Некоторые микробы, например вирусы, даже бесклеточные (не состоят из клеток).

Микроорганизмы встречаются в каждой из трех сфер жизни: археи, бактерии и эукарии. Микробы в домене Bacteria и Archaea все являются прокариотами (их клетки не имеют ядра), тогда как микробы в домене Eukarya являются эукариотами (их клетки имеют ядро).Некоторые микроорганизмы, например вирусы, не входят ни в одну из трех сфер жизни. В этом разделе мы кратко представим каждую из широких групп микробов. В последующих главах будет более подробно рассказано о различных видах в каждой группе.

Насколько велика бактерия или вирус по сравнению с другими объектами? Посетите этот интерактивный веб-сайт, чтобы оценить масштабы различных микроорганизмов.

Прокариотические микроорганизмы

Бактерии встречаются почти во всех средах обитания на Земле, в том числе внутри и на людях.Большинство бактерий безвредны или полезны, но некоторые из них патогенов , вызывая болезни у людей и других животных. Бактерии являются прокариотическими, потому что их генетический материал (ДНК) не заключен в истинное ядро. У большинства бактерий клеточные стенки содержат пептидогликан.

Бактерии часто описывают по их общей форме. Распространенные формы включают сферическую (кокк), палочковидную (палочка) или изогнутую (спириллум, спирохеты или вибрионы). На рисунке 2 показаны примеры этих форм.

Рисунок 2. Общие формы бактерий. Обратите внимание на то, что коккобациллы представляют собой комбинацию сферической (кокк) и палочковидной (палочка) формы. (Фото «Coccus»: модификация работы Дженис Хейни Карр, Центры по контролю и профилактике заболеваний; кредит «Coccobacillus»: модификация работы Дженис Карр, Центры по контролю и профилактике заболеваний; кредит «Spirochete»: Центры по контролю и профилактике заболеваний) Prevention)

Они обладают широким спектром метаболических возможностей и могут расти в различных средах, используя различные комбинации питательных веществ.Некоторые бактерии являются фотосинтезирующими, например, кислородные цианобактерии и аноксигенные зеленые серные и зеленые несерные бактерии; эти бактерии используют энергию солнечного света и фиксируют углекислый газ для роста. Другие типы бактерий нефотосинтетические, они получают энергию из органических или неорганических соединений в окружающей их среде.

Археи также являются одноклеточными прокариотическими организмами. Археи и бактерии имеют разную эволюционную историю, а также значительные различия в генетике, метаболических путях и составе их клеточных стенок и мембран.В отличие от большинства бактерий, клеточные стенки архей не содержат пептидогликан, но их клеточные стенки часто состоят из аналогичного вещества, называемого псевдопептидогликаном. Подобно бактериям, археи встречаются почти в каждой среде обитания на Земле, даже в экстремальных условиях: очень холодных, очень горячих, очень щелочных или очень кислых (рис. 3). Некоторые археи обитают в организме человека, но ни один из них не является патогеном человека.

Рисунок 3. Некоторые археи живут в экстремальных условиях, таких как бассейн Morning Glory, горячий источник в национальном парке Йеллоустоун.Различия в цвете бассейна являются результатом различных сообществ микробов, способных процветать при различных температурах воды.

Подумай об этом

• Какие два основных типа прокариотических организмов?
• Назовите некоторые из определяющих характеристик каждого типа.

Эукариотические микроорганизмы

Домен Eukarya содержит всех эукариот, включая одноклеточных или многоклеточных эукариот, таких как простейшие, грибы, растения и животные.Основной отличительной чертой эукариот является то, что их клетки содержат ядро.

Протисты

Протисты — одноклеточные эукариоты, не являющиеся растениями, животными или грибами. Водоросли и простейшие являются примерами простейших.

Рис. 4. Различные виды диатомовых водорослей обитают в ежегодном морском льду в проливе Мак-Мердо в Антарктиде. Размер диатомовых водорослей колеблется от 2 до 200 мкм, и они визуализируются здесь с помощью световой микроскопии. (кредит: модификация работы Национального управления океанических и атмосферных исследований)

Водоросли (в единственном числе: водоросли) представляют собой растительные протисты, которые могут быть одноклеточными или многоклеточными (рис. 4).Их клетки окружены клеточными стенками из целлюлозы, одного из углеводов. Водоросли — это фотосинтезирующие организмы, которые извлекают энергию из солнца и выделяют кислород и углеводы в окружающую среду. Поскольку другие организмы могут использовать свои отходы для получения энергии, водоросли являются важной частью многих экосистем. Многие потребительские товары содержат ингредиенты, полученные из водорослей, такие как каррагинан или альгиновая кислота, которые содержатся в некоторых марках мороженого, заправках для салатов, напитках, губной помаде и зубной пасте.Производные водорослей также играют важную роль в микробиологической лаборатории. Агар, гель, полученный из водорослей, можно смешивать с различными питательными веществами и использовать для выращивания микроорганизмов в чашке Петри. Водоросли также развиваются как возможный источник биотоплива.

Protozoa (единственное число: простейшие) — это простейшие, которые составляют основу многих пищевых сетей, обеспечивая питательными веществами другие организмы. Простейшие очень разнообразны. Некоторые простейшие передвигаются с помощью волосковидных структур, называемых ресничками, или хлыстовых структур, называемых жгутиками.Другие расширяют часть своей клеточной мембраны и цитоплазмы, чтобы продвигаться вперед. Эти цитоплазматические расширения называются псевдопод («ложные ноги»). Некоторые простейшие фотосинтезируют; другие питаются органическим материалом. Некоторые из них являются свободноживущими, тогда как другие паразитируют и могут выжить только за счет извлечения питательных веществ из организма-хозяина. Большинство простейших безвредны, но некоторые из них являются патогенами, которые могут вызывать заболевания у животных или людей (рис. 5).

Рис. 5. Giardia lamblia , кишечный простейший паразит, заражающий людей и других млекопитающих, вызывая тяжелую диарею.(кредит: модификация работы Центров по контролю и профилактике заболеваний)

Грибки

Грибы (единственное число: гриб) также являются эукариотами. Некоторые многоклеточные грибы, например грибы, напоминают растения, но на самом деле они совсем другие. Грибы не фотосинтезируют, и их клеточные стенки обычно состоят из хитина, а не целлюлозы.

Рисунок 6. Candida albicans — одноклеточный гриб или дрожжи. Это возбудитель вагинальных дрожжевых инфекций, а также молочницы полости рта, дрожжевой инфекции полости рта, которая обычно поражает младенцев. C. albicans имеет морфологию, сходную с морфологией кокковых бактерий; однако дрожжи — это эукариотические организмы (обратите внимание на ядра) и они намного крупнее. (кредит: модификация работы Центров по контролю и профилактике заболеваний)

Одноклеточные грибы — дрожжи — включены в исследование микробиологии. Известно более 1000 видов. Дрожжи встречаются в самых разных средах, от морских глубин до человеческого пупка. Некоторые дрожжи имеют полезное применение, например, заставляют подниматься хлеб и бродят напитки; но дрожжи также могут испортить пищу.Некоторые из них даже вызывают заболевания, такие как вагинальные дрожжевые инфекции и молочница во рту (рис. 6).

Другими грибами, представляющими интерес для микробиологов, являются многоклеточные организмы, называемые плесневыми грибами . Формы состоят из длинных нитей, которые образуют видимые колонии (рис. 7). Плесень встречается в самых разных средах, от почвы до гниющей пищи и сырых углов ванной комнаты. Плесень играет решающую роль в разложении мертвых растений и животных. Некоторые плесневые грибки могут вызывать аллергию, а другие производят болезнетворные метаболиты, называемые микотоксинами.Плесень использовалась для изготовления фармацевтических препаратов, включая пенициллин, который является одним из наиболее часто назначаемых антибиотиков, и циклоспорин, используемый для предотвращения отторжения органа после трансплантации.

Рис. 7. Большие колонии микроскопических грибов часто можно наблюдать невооруженным глазом, как видно на поверхности этих заплесневелых апельсинов.

Подумай об этом

• Назовите два типа простейших и два типа грибов.
• Назовите некоторые из определяющих характеристик каждого типа.

Гельминты

Многоклеточные паразитические черви, называемые гельминтами , технически не являются микроорганизмами, поскольку большинство из них достаточно большие, чтобы их можно было увидеть без микроскопа. Однако эти черви относятся к области микробиологии, потому что болезни, вызываемые гельминтами, затрагивают микроскопические яйца и личинки. Одним из примеров гельминта является гвинейский червь или Dracunculus medinensis , который вызывает головокружение, рвоту, диарею и болезненные язвы на ногах и ступнях, когда червь выходит из кожи (рис. 8).Заражение обычно происходит после того, как человек выпьет воду, содержащую водяных блох, инфицированных личинками дракункулеза. В середине 1980-х годов было зарегистрировано 3,5 миллиона случаев дракункулеза, но эта болезнь в значительной степени искоренена. В 2014 году было зарегистрировано только 126 случаев заболевания благодаря скоординированным усилиям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и других групп, приверженных улучшению санитарии питьевой воды.

Рис. 8. (a) Говяжий цепень, Taenia saginata , поражает как крупный рогатый скот, так и людей. Яйца T. saginata микроскопические (около 50 мкм), но взрослые черви, подобные показанному здесь, могут достигать 4–10 м, поселяясь в пищеварительной системе. (b) Взрослого морского червя Dracunculus medinensis удаляют через повреждение на коже пациента, наматывая его на спичку. (кредит a, b: модификация работы Центров по контролю и профилактике заболеваний)

Вирусы

Вирусы — это бесклеточных микроорганизмов, что означает, что они не состоят из клеток.По сути, вирус состоит из белков и генетического материала — ДНК или РНК, но никогда того и другого, — которые инертны вне организма-хозяина. Однако, встраиваясь в клетку-хозяин, вирусы могут кооптировать клеточные механизмы хозяина для размножения и заражения других хозяев.

Вирусы могут инфицировать все типы клеток, от клеток человека до клеток других микроорганизмов. У людей вирусы вызывают множество заболеваний, от простуды до смертельной лихорадки Эбола (рис. 9).Однако многие вирусы не вызывают болезни.

Рисунок 9. (a) Члены семейства коронавирусов могут вызывать респираторные инфекции, такие как простуда, тяжелый острый респираторный синдром (SARS) и ближневосточный респираторный синдром (MERS). Здесь они просматриваются под просвечивающим электронным микроскопом (ТЕМ). (b) Эболавирус, член семейства филовирусов, визуализированный с помощью ПЭМ. (кредит а: модификация работы Центров по контролю и профилактике заболеваний; кредит б: модификация работы Томаса У.Гейсберт)

Подумай об этом

• Являются ли гельминты микроорганизмами? Объясните, почему да или почему нет.
• Чем вирусы отличаются от других микроорганизмов?

Рис. 10. Вирусолог отбирает яйца из этого гнезда для тестирования на вирус гриппа А, вызывающий птичий грипп у птиц. (Источник: Служба рыбных ресурсов и дикой природы США)

Микробиология как область исследований

Микробиология — широкий термин, охватывающий изучение всех различных типов микроорганизмов.Но на практике микробиологи, как правило, специализируются на одной из нескольких областей. Например, бактериология, — исследование бактерий; микология — исследование грибов; простейшие — изучение простейших; паразитология — исследование гельминтов и других паразитов; и вирусология — исследование вирусов (Рисунок 10).

Иммунология , исследование иммунной системы, часто включается в изучение микробиологии, потому что взаимодействия хозяин-патоген играют центральную роль в нашем понимании процессов инфекционных заболеваний.Микробиологи также могут специализироваться в определенных областях микробиологии, таких как клиническая микробиология, микробиология окружающей среды, прикладная микробиология или микробиология пищевых продуктов.

В этом учебнике мы в первую очередь занимаемся клиническими приложениями микробиологии, но, поскольку различные разделы микробиологии тесно взаимосвязаны, мы часто будем обсуждать приложения, которые не являются строго клиническими.

Биоэтика в микробиологии

В 1940-х годах правительство США искало решение медицинской проблемы: распространенности заболеваний, передающихся половым путем (ЗППП) среди солдат.В нескольких ныне печально известных исследованиях, финансируемых государством, использовались люди для изучения распространенных ЗППП и методов лечения. В одном из таких исследований американские исследователи намеренно подвергли более 1300 человек в Гватемале сифилису, гонореи и шанкроиду, чтобы определить способность пенициллина и других антибиотиков бороться с этими заболеваниями. Объектами исследования были гватемальские солдаты, заключенные, проститутки и пациенты психиатрических больниц — ни один из них не был проинформирован о своем участии в исследовании.Исследователи подвергали испытуемых заболеваниям, передаваемым половым путем, различными методами, от облегчения полового акта с инфицированными проститутками до вакцинации испытуемых бактериями, вызывающими заболевания. Этот последний метод заключался в нанесении небольшой раны на гениталиях субъекта или в другом месте на теле, а затем попадании бактерий прямо в рану. В 2011 году правительственная комиссия США, которой было поручено расследовать этот эксперимент, показала, что только некоторые из испытуемых получали пенициллин, а к 1953 году 83 человека умерли, вероятно, в результате исследования.

К сожалению, это один из многих ужасающих примеров микробиологических экспериментов, нарушающих основные этические стандарты. Даже если бы это исследование привело к спасительному прорыву в медицине (а это не так), мало кто будет утверждать, что его методы были этически разумными или морально оправданными. Но не все случаи так однозначны. Специалисты, работающие в клинических условиях, часто сталкиваются с этическими дилеммами, такими как работа с пациентами, которые отказываются от вакцины или переливания жизненно важной крови.Это всего лишь два примера решений о жизни и смерти, которые могут пересекаться с религиозными и философскими убеждениями как пациента, так и медицинского работника.

Какой бы благородной ни была цель, микробиологические исследования и клиническая практика должны руководствоваться определенным набором этических принципов. Исследования должны проводиться честно. Пациенты и субъекты исследования предоставляют информированное согласие (не только соглашаются на лечение или изучение, но и демонстрируют понимание цели исследования и любых связанных с этим рисков).Права пациентов должны соблюдаться. Процедуры должны быть одобрены наблюдательным советом учреждения. При работе с пациентами первостепенное значение имеют точный учет, честное общение и конфиденциальность. С животными, используемыми для исследований, следует обращаться гуманно, и все протоколы должны быть одобрены институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию. Это лишь некоторые из этических принципов, рассмотренных во вставках Eye on Ethics в этой книге.

Клиническая направленность: Кора, разрешение

Этот пример завершает историю Коры, начатую в книгах «Что знали наши предки» и «Систематический подход».

Образцы спинномозговой жидкости

Cora не показывают признаков воспаления или инфекции, как можно было бы ожидать при вирусной инфекции. Однако в ее спинномозговой жидкости высокая концентрация определенного белка, 14-3-3. Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) ее головного мозга также не соответствует норме. ЭЭГ напоминает ЭЭГ пациента с нейродегенеративным заболеванием, таким как болезнь Альцгеймера или Хантингтона, но быстрое снижение когнитивных функций Коры не согласуется ни с одним из них. Вместо этого ее врач заключает, что у Коры болезнь Крейтцфельдта-Якоба (CJD) , тип трансмиссивной губчатой ​​энцефалопатии (TSE).

CJD — чрезвычайно редкое заболевание, ежегодно регистрируемое в США всего около 300 случаев. Это вызвано не бактерией, грибком или вирусом, а скорее прионами , которые не вписываются в какую-либо конкретную категорию микробов. Как и вирусы, прионы не встречаются на дереве жизни, потому что они бесклеточные. Прионы чрезвычайно малы, примерно в десять раз меньше обычного вируса. Они не содержат генетического материала и состоят исключительно из аномального белка.

CJD может иметь несколько разных причин. Он может быть приобретен при контакте с мозгом или тканями нервной системы инфицированного человека или животного. Употребление мяса зараженного животного — один из возможных способов заражения. Также были редкие случаи заражения CJD через контакт с зараженным хирургическим оборудованием и от доноров роговицы и гормона роста, которые неосознанно болели CJD. В редких случаях заболевание возникает в результате определенной генетической мутации, которая иногда может быть наследственной.Однако примерно у 85% пациентов с CJD причина заболевания является спонтанной (или спорадической) и не может быть идентифицирована. Судя по симптомам и их быстрому прогрессированию, Коре ставят диагноз спорадический БКЯ.

К сожалению для Коры, CJD — смертельная болезнь, для которой нет одобренного лечения. Примерно 90% пациентов умирают в течение 1 года после постановки диагноза. Ее врачи стараются ограничить ее боль и когнитивные симптомы по мере прогрессирования болезни. Спустя восемь месяцев Кора умирает.Ее диагноз CJD подтвержден вскрытием мозга.

Основные понятия и краткое изложение

• Микроорганизмы очень разнообразны и встречаются во всех трех сферах жизни: археи, бактерии и эукарии.
• Археи и бактерии классифицируются как прокариоты, потому что у них отсутствует клеточное ядро. Археи отличаются от бактерий эволюционной историей, генетикой, метаболическими путями, составом клеточных стенок и мембран.
• Архей населяют почти все среды на Земле, но ни один из архей не был идентифицирован как патогенные микроорганизмы человека.
• Эукариоты , изучаемые в микробиологии, включают водоросли, простейшие, грибы и гельминты.
• Водоросли — это растительные организмы, которые могут быть одноклеточными или многоклеточными и получают энергию посредством фотосинтеза.
• Простейшие — одноклеточные организмы со сложной клеточной структурой; большинство из них подвижны.
• Микроскопические грибов включают плесневых грибов и дрожжей .
• Гельминты — многоклеточные паразитические черви.Они включены в область микробиологии, потому что их яйца и личинки часто микроскопические.
• Вирусы — это бесклеточные микроорганизмы, для размножения которых требуется хозяин.
• Область микробиологии чрезвычайно широка. Микробиологи обычно специализируются в одной из многих областей, но всем специалистам в области здравоохранения требуется прочный фундамент в области клинической микробиологии.

Множественный выбор

Какой из следующих типов микроорганизмов фотосинтезирует?

1. дрожжи
2. вирус
3. гельминт
4. водоросли

[показать-ответ q = ”631912 ″] Показать ответ [/ показать-ответ]
[скрытый-ответ a =” 631912 ″] Ответ d.Водоросли фотосинтезируют. [/ Hidden-answer]

Что из перечисленного является прокариотическим микроорганизмом?

1. гельминт
2. простейшие
3. цианобактерии
4. форма

[показать-ответ q = ”59562 ″] Показать ответ [/ показать-ответ]
[скрытый-ответ a =” 59562 ″] Ответ c. Цианобактерии — прокариотические микроорганизмы. [/ Hidden-answer]

Что из перечисленного является бесклеточным?

1. вирус
2. бактерия
3. гриб
4. простейшие

[показать-ответ q = ”89748 ″] Показать ответ [/ показать-ответ]
[скрытый-ответ a =” 89748 ″] Ответ a.Вирусы бесклеточные. [/ Hidden-answer]

Что из перечисленного является типом грибковых микроорганизмов?

1. бактерия
2. простейшие
3. водоросль
4. дрожжи

[показать-ответ q = ”69693 ″] Показать ответ [/ показать-ответ]
[скрытый-ответ a =” 69693 ″] Ответ d. Дрожжи — это разновидность грибковых микроорганизмов. [/ Hidden-answer]

Что из перечисленного не является разделом микробиологии?

1. бактериология
2. ботаника
3. клиническая микробиология
4. вирусология

[показать-ответ q = ”680920 ″] Показать ответ [/ показать-ответ]
[скрытый-ответ a =” 680920 ″] Ответ b.Ботаника не является разделом микробиологии. [/ Hidden-answer]

Заполните бланк

A ________ — болезнетворный микроорганизм.

[show-answer q = ”207161 ″] Показать ответ [/ show-answer]
[hidden-answer a =” 207161 ″] Патоген является болезнетворным микроорганизмом. [/ Hidden-answer]

Многоклеточные паразитические черви, изученные микробиологами, называются ___________.

[Показать-ответ q = ”262594 ″] Показать ответ [/ Показать-ответ]
[hidden-answer a =” 262594 ″] Многоклеточные паразитические черви, изученные микробиологами, называются гельминтами .[/ hidden-answer]

Исследование вирусов ___________.

[Показать-ответ q = ”170063 ″] Показать ответ [/ Показать-ответ]
[hidden-answer a =” 170063 ″] Изучение вирусов вирусологии . [/ Hidden-answer]

В клетках прокариотических организмов отсутствует _______.

[show-answer q = ”729248 ″] Показать ответ [/ show-answer]
[hidden-answer a =” 729248 ″] В клетках прокариотических организмов отсутствует ядро ​​ . [/ Hidden-answer]

Подумай об этом

1. Опишите различия между бактериями и археями.
2. Назовите три структуры, которые различные простейшие используют для передвижения.
3. Опишите действительные и относительные размеры вируса, бактерии и клетки растения или животного.
4. Сравните поведение вируса снаружи и внутри клетки.
5. Где на этой диаграмме должны находиться вирус, бактерия, животная клетка и прион?

типов микробов — Национальные академии

Типы микробов

Микроорганизмы или микробы, вызывающие заболевания, бывают разных форм.Вирусы и бактерии, вероятно, наиболее известны, потому что мы так много слышим о них. Но грибы, простейшие и гельминты также играют важную роль в истории инфекционных заболеваний. Узнайте больше о каждой из этих пяти основных категорий, а также о недавно открытой: прионы.

Вирусы

Вирусы

Вирусы не могут воспроизводиться до тех пор, пока они не вторгнутся и не захватят живые клетки.

Грипп, корь и простуда — это лишь некоторые из болезней, вызываемых вирусами. Что такое вирус и чем он отличается от других микробов?

Подробнее о вирусах

Бактерии

Бактерии

Бактерии бывают трех форм: сферической, стержневидной и изогнутой.

Бактерии — это одноклеточные организмы, которые существуют миллиарды лет. Откройте для себя их важные характеристики.

Подробнее о бактериях

Другие микробы

Другие микробы

Хлебная плесень и анкилостомы, возбудителей инфекции, не являются ни бактериями, ни вирусами.

Вирусы и бактерии могут быть наиболее узнаваемыми микробами, вызывающими инфекционное заболевание. Но есть несколько других разновидностей. Узнайте о них здесь.

Подробнее о других микробах

DOE объясняет … Микробиология | Министерство энергетики

Микробиология — это исследование микроорганизмов, которые обычно слишком малы, чтобы их можно было увидеть человеческим глазом без микроскопа.Микроорганизмы (также известные как микробы) необходимы для жизни на Земле; сложные организмы (включая людей) сочли бы почти невозможным выжить без них. Эти крошечные организмы определяют, как питательные вещества перемещаются в окружающей среде, контролируя работу экосистем. Например, они несут ответственность за разрушение и распад биологических материалов. Микроорганизмы влияют на наш климат, определяют, как портится пища, а также вызывают и контролируют заболевания. Мы также можем использовать микроорганизмы для производства жизненно важных лекарств, производства биотоплива, очистки загрязнения и выращивания сельскохозяйственных культур.

Микроорганизмы могут быть одноклеточными (одноклеточные), многоклеточными (клеточные колонии) или бесклеточными (без клеток). К ним относятся бактерии, археи, грибы, простейшие, водоросли и вирусы.

• Бактерии — это одноклеточные микробы без ядра.
• Археи похожи на бактерии, но имеют разные структуры и свойства. Это дает им возможность жить в экстремальных условиях окружающей среды.
• Простейшие — одноклеточные микроорганизмы, имеющие ядра.Они получают пищу, окружая ее клеточными мембранами. Они обитают в самых разных средах, где некоторые могут питаться бактериями, чтобы выжить.
• Водоросли — это одноклеточные или многоклеточные организмы, у которых есть ядра и которые получают энергию посредством фотосинтеза, как и растения.
• К грибам относятся грибы, плесень и дрожжи. Их клетки имеют ядра, а многие грибы многоклеточные.
• Вирусы — это неклеточные образования, которые состоят из ядра ДНК или РНК, окруженного белком.Не все биологи считают вирусы живыми организмами. Ни один из известных вирусов не способен к самовоспроизведению — им нужны клетки других организмов, чтобы они могли копировать себя.

Управление науки Министерства энергетики США: вклад в микробиологические исследования

Министерство энергетики (DOE) поддерживает микробиологические исследования, которые помогают нам поддерживать энергетическую безопасность и устойчивую окружающую среду. Программа DOE по биологическим и экологическим исследованиям (BER) поддерживает научные исследования и объекты, которые стремятся понять сложные биологические, земные и экологические системы.Помимо исследований, финансируемых академическими учреждениями и национальными лабораториями, DOE BER поддерживает два учреждения, которые проводят микробиологические исследования. Лаборатория молекулярных наук об окружающей среде (EMSL) предоставляет ученым доступ к инструментам и технологиям для понимания клеточных процессов и взаимодействий. Исследователи используют эту информацию для построения моделей биологических систем. Объединенный институт генома Министерства энергетики США (JGI) секвенирует геномы микробов и микробных сообществ и предоставляет широкий спектр знаний и возможностей для исследований в области микробиологии и синтетической биологии.

Программа DOE по фундаментальным энергетическим наукам (BES) поддерживает фундаментальные исследования для понимания, прогнозирования и, в конечном итоге, контроля материи и энергии на электронном, атомном и молекулярном уровнях. BES финансирует исследования микробной биохимии и механизмов, которые микробы используют для захвата, преобразования и хранения энергии. Знания об этих естественных механизмах могут помочь вдохновить на разработку более эффективных компонентов и реакций для энергетических технологий.

Быстрые факты

• Ученые считают, что бактерий в чаше с почвой больше, чем людей на Земле.Это много бактерий — в мире примерно 7,8 миллиарда человек.
• Микробы могут выделять азот и фосфор из почвы и высвобождать их, чтобы растения могли использовать эти питательные вещества для роста и использования меньшего количества удобрений.
• ДНК микробов можно модифицировать для производства самых разных продуктов — от биотоплива до пластмасс и других полезных химикатов.

Ресурсы

Управление науки является крупнейшим спонсором фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени.Для получения дополнительной информации посетите www.energy.gov/science.

микробов и мир | Безграничная микробиология

Виды микроорганизмов

Микроорганизмы составляют значительную часть живого материала планеты и играют важную роль в поддержании экосистемы Земли.

Цели обучения

Определите различия между микробными организмами.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Микроорганизмы делятся на семь типов: бактерии, археи, простейшие, водоросли, грибы, вирусы и паразиты многоклеточных животных (гельминты).
• Каждый тип имеет характерный клеточный состав, морфологию, способ передвижения и размножение.
• Микроорганизмы полезны для производства кислорода, разложения органических материалов, обеспечения растений питательными веществами и поддержания здоровья человека, но некоторые из них могут быть патогенными и вызывать заболевания у растений и людей.

Ключевые термины

• Окрашивание по Граму : метод дифференциации видов бактерий на две большие группы (грамположительные и грамотрицательные).
• пептидогликан : полимер гликана и пептидов, обнаруженный в стенках бактериальных клеток.

Микроорганизмы или микробы — это микроскопические организмы, которые существуют в виде одноклеточных, многоклеточных или клеточных скоплений. Микроорганизмы широко распространены в природе и полезны для жизни, но некоторые могут нанести серьезный вред. Их можно разделить на шесть основных типов: бактерии, археи, грибы, простейшие, водоросли и вирусы.

Бактерии

Бактерии — одноклеточные организмы.Клетки описываются как прокариотические, потому что у них нет ядра. Они существуют в четырех основных формах: палочка (форма стержня), кокк (сферическая форма), спирилла (спиральная форма) и вибрион (изогнутая форма). Большинство бактерий имеют клеточную стенку пептидогликана; они делятся двойным делением; и они могут обладать жгутиками для подвижности. Различие в структуре их клеточной стенки является основным признаком, используемым при классификации этих организмов.

В зависимости от способа окрашивания структуры их клеточной стенки бактерии можно классифицировать как грамположительные или грамотрицательные при использовании окрашивания по Граму.Бактерии могут быть далее разделены в зависимости от их реакции на газообразный кислород на следующие группы: аэробные (живущие в присутствии кислорода), анаэробные (живущие без кислорода) и факультативные анаэробы (могут жить в обеих средах).

По способу получения энергии бактерии классифицируются как гетеротрофы или автотрофы. Автотрофы сами производят пищу, используя энергию солнечного света или химические реакции, и в этом случае их называют хемоавтотрофами. Гетеротрофы получают энергию, потребляя другие организмы.Бактерии, использующие разлагающиеся формы жизни в качестве источника энергии, называются сапрофитами.

Архей

Археи или архебактерии отличаются от настоящих бактерий структурой клеточной стенки и не имеют пептидогликанов. Это прокариотические клетки, жадные к экстремальным условиям окружающей среды. В зависимости от среды обитания всех архей можно разделить на следующие группы: метаногены (организмы, производящие метан), галофилы (археи, живущие в соленой среде), термофилы (археи, живущие при очень высоких температурах) и психрофилы (живущие при низких температурах). Архейцы).Археи используют разные источники энергии, такие как газообразный водород, двуокись углерода и серу. Некоторые из них используют солнечный свет для производства энергии, но не так, как растения. Они поглощают солнечный свет с помощью мембранного пигмента бактериородопсина. Он реагирует со светом, что приводит к образованию энергетической молекулы аденозинтрифосфата (АТФ).

Грибки

Грибы (грибы, плесень и дрожжи) представляют собой эукариотические клетки (с истинным ядром). Большинство грибов многоклеточны, и их клеточная стенка состоит из хитина.Они получают питательные вещества, поглощая органический материал из окружающей среды (разлагатели), посредством симбиотических отношений с растениями (симбионты) или вредных отношений с хозяином (паразиты). Они образуют характерные нитчатые трубки, называемые гифами, которые помогают поглощать материал. Коллекция гиф называется мицелием. Грибки размножаются, выпуская споры.

Простейшие

Простейшие — одноклеточные аэробные эукариоты. Они имеют ядро, сложные органеллы и получают питание путем абсорбции или проглатывания через специализированные структуры.Они составляют самую большую группу организмов в мире с точки зрения численности, биомассы и разнообразия. Их клеточные стенки состоят из целлюлозы. Простейшие традиционно подразделяются на основе их способа передвижения: жгутики производят свою собственную пищу и используют свою хлыстоподобную структуру для продвижения вперед, у инфузорий есть крошечные волосы, которые бьются, чтобы производить движение, у амебоидов есть ложные ноги или псевдоподии, используемые для питания и передвижения, и спорозоиды неподвижны. У них также есть разные способы питания, что объединяет их в автотрофы или гетеротрофы.

Водоросли

Водоросли, также называемые цианобактериями или сине-зелеными водорослями, представляют собой одноклеточные или многоклеточные эукариоты, которые получают питание путем фотосинтеза. Они живут в воде, влажной почве и камнях и производят кислород и углеводы, используемые другими организмами. Считается, что цианобактерии являются источником зеленых наземных растений.

Вирусы

Вирусы — это неклеточные образования, которые состоят из ядра нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженного белковой оболочкой. Хотя вирусы классифицируются как микроорганизмы, они не считаются живыми организмами.Вирусы не могут воспроизводиться вне клетки-хозяина и не могут метаболизироваться самостоятельно. Вирусы часто поражают прокариотические и эукариотические клетки, вызывая заболевания.

Паразиты многоклеточных животных

Группа эукариотических организмов, состоящая из плоских и круглых червей, которые вместе называются гельминтами. Хотя они не являются микроорганизмами по определению, поскольку они достаточно большие, чтобы их можно было легко увидеть невооруженным глазом, они проживают часть своего жизненного цикла в микроскопической форме.Поскольку паразитические гельминты имеют клиническое значение, их часто обсуждают вместе с другими группами микробов.

Окраска по Граму : Это микроскопическое изображение окрашивания по Граму смешанных грамположительных кокков (Staphylococcus aureus, фиолетовый) и грамотрицательных бацилл (Escherichia coli, красный).

Типы микроорганизмов : Это древо жизни показывает различные типы микроорганизмов.

Классификация микроорганизмов

Микроорганизмы классифицированы по таксономическим категориям для облегчения исследований и общения.

Цели обучения

Оцените, как ранняя жизнь изменила землю

Основные выводы

Ключевые моменты

• Система классификации постоянно меняется с развитием технологий.
• Самая последняя система классификации включает пять царств, которые далее подразделяются на тип, класс, отряд, семейство, род и вид.
• Микроорганизмам присваивается научное название с использованием биномиальной номенклатуры.

Ключевые термины

• ДНК-дактилоскопия : метод выделения и картирования последовательностей ДНК клетки для ее идентификации.

Жизнь на Земле славится своим разнообразием. По всему миру можно найти миллионы различных форм жизни. Биологическая классификация помогает идентифицировать каждую форму в соответствии с общими свойствами (сходством), используя набор правил и оценку того, насколько близко она связана с общим предком (эволюционные отношения), чтобы создать порядок. Научившись распознавать определенные закономерности и классифицировать их по определенным группам, биологи лучше понимают отношения, существующие между различными живыми формами, населяющими планету.

Классификация E. coli : Домен: Бактерии, Царство: Eubacteria, Тип: Proteobacteria, Класс: Gammaproteobacteria, Порядок: Enterobacteriales, Семейство: Enterobacteriaceae, Род: Escherichia, Вид: E. coli.

Первая, самая большая и самая инклюзивная группа, в которую классифицируются организмы, называется доменом и включает три подгруппы: бактерии, археи и эукарии. Эта первая группа определяет, является ли организм прокариотом или эукариотом. Домен был предложен микробиологом и физиком Карлом Вёзе в 1978 году и основан на выявлении сходства в последовательностях рибосомных РНК микроорганизмов.

Вторая по величине группа называется королевством. Были описаны пять основных царств, включая прокариотов (например, архей и бактерий), протоктистов (например, простейших и водорослей), грибов, растений и животных. Царство далее делится на тип или подразделение, класс, порядок, семейство, род и виды, что является самой маленькой группой.

Наука о классификации организмов называется таксономией, а группы, составляющие иерархию классификации, называются таксонами. Таксономия состоит из классификации новых организмов или переклассификации существующих.Микроорганизмы с научной точки зрения распознаются с использованием биномиальной номенклатуры с использованием двух слов, которые относятся к роду и виду. Названия, присвоенные микроорганизмам, даны на латыни. Первая буква названия рода всегда заглавная. Классификации микроорганизмов в значительной степени способствовали исследования окаменелостей, а недавно и секвенирование ДНК. Методы классификаций постоянно меняются. Наиболее широко используемые методы классификации микробов — это морфологические характеристики, дифференциальное окрашивание, биохимическое тестирование, снятие отпечатков пальцев ДНК или состав оснований ДНК, полимеразная цепная реакция и ДНК-чипы.

Микробы и происхождение жизни на Земле

Считается, что жизнь на Земле произошла от древнейших одноклеточных архей и бактерий.

Цели обучения

Оцените характеристики доживой земли и какие приспособления позволили процветать ранней микробной жизни.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Предлагаемые механизмы возникновения жизни на Земле включают эндосимбиоз и панспермию. Обе теории спорны.
• В этих двух теориях считается, что бактерии и экстремофильные археи инициировали насыщенную кислородом атмосферу, создавая новые формы жизни.
• Эволюционные процессы на протяжении миллиардов лет привели к биоразнообразию жизни на Земле.

Ключевые термины

• эндосимбиоз : Состояние жизни в теле или клетках другого организма.
• панспермия : гипотеза о том, что микроорганизмы могут передавать жизнь из космоса в обитаемые тела; или процесс такой передачи.

Научные данные свидетельствуют о том, что жизнь на Земле зародилась примерно 3,5 миллиарда лет назад. С тех пор жизнь превратилась в самые разные формы, которые биологи классифицировали в иерархию таксонов. Некоторые из самых старых клеток на Земле представляют собой одноклеточные организмы, называемые археями и бактериями. Летописи окаменелостей указывают на то, что когда-то молодую Землю покрывали холмы бактерий. Некоторые начали готовить себе еду, используя углекислый газ из атмосферы и энергию, полученную от солнца. Этот процесс (называемый фотосинтезом) произвел достаточно кислорода, чтобы изменить атмосферу Земли.

Вскоре после этого на сцену вышли новые формы жизни, дышащие кислородом. С популяцией все более разнообразной бактериальной жизни была подготовлена ​​почва для формирования большего количества жизни. Есть убедительные доказательства того, что митохондрии и хлоропласты когда-то были примитивными бактериальными клетками. Это свидетельство описано в теории эндосимбиотиков. Симбиоз возникает, когда два разных вида получают выгоду от совместной жизни и совместной работы. Когда один организм на самом деле живет внутри другого, это называется эндосимбиозом.Эндосимбиотическая теория описывает, как большая клетка-хозяин и проглоченные бактерии могут легко стать зависимыми друг от друга в плане выживания, что приведет к постоянным отношениям.

За миллионы лет эволюции митохондрии и хлоропласты стали более специализированными, и сегодня они не могут жить вне клетки. Митохондрии и хлоропласты поразительно похожи на клетки бактерий. У них есть собственная ДНК, отдельная от ДНК, обнаруженной в ядре клетки. И обе органеллы используют свою ДНК для производства многих белков и ферментов, необходимых для их функции.Двойная мембрана, окружающая митохондрии и хлоропласты, является еще одним доказательством того, что каждая из них была поглощена примитивным хозяином. Две органеллы также размножаются, как бактерии, реплицируя собственную ДНК и управляя собственным делением.

Митохондриальная ДНК (мтДНК) имеет уникальный образец наследования. Она передается напрямую от матери к ребенку и накапливает изменения намного медленнее, чем другие типы ДНК. Благодаря своим уникальным характеристикам мтДНК дала важные ключи к разгадке истории эволюции.Например, различия в мтДНК исследуются, чтобы оценить, насколько близки одни виды к другим.

Экстремофилы : фотосинтетические окаменелые цианобактерии в горной породе возрастом в миллиард лет в Национальном парке Глейшер, Монтана, США.

Условия на Земле 4 миллиарда лет назад были совсем другими, чем сегодня. В атмосфере не хватало кислорода, а озоновый слой еще не защищал Землю от вредной радиации. Обыкновенные дожди, молнии и вулканическая активность были обычным явлением.Тем не менее, самые ранние клетки возникли в этой экстремальной среде. Археи-экстремофилы по-прежнему процветают в экстремальных средах обитания. Астробиологи сейчас используют архей для изучения происхождения жизни на Земле и других планетах. Поскольку археи населяют места, ранее считавшиеся несовместимыми с жизнью, они могут дать подсказки, которые улучшат нашу способность обнаруживать внеземную жизнь. Интересно, что текущие исследования показывают, что археи могут путешествовать в космосе с помощью метеорита. Такое событие, называемое панспермией, могло посеять жизнь на Земле или где-либо еще.

Присутствие архей и бактерий коренным образом изменило Землю. Они помогли создать стабильную атмосферу и произвели кислород в таких количествах, что в конечном итоге могли развиться формы жизни, которые нуждались в кислороде. Новые атмосферные условия успокоили погоду, так что экстремальные погодные условия стали менее суровыми. Жизнь создала условия для формирования новой жизни. Этот процесс — одно из величайших чудес природы.

Экологическое разнообразие микробов

Микробы повсеместно распространены на Земле, и их разнообразие и численность определяются биогеографической средой обитания, которую они занимают.

Цели обучения

Обобщите, как микробное разнообразие способствует микробному заселению разнообразных географических ниш.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Различные виды микробов процветают в разных условиях окружающей среды.
• Микробные сообщества занимают водные и наземные среды обитания и составляют большую часть биоразнообразия на Земле.
• Разнообразие микробов поддерживает экосистему, в которой они растут.

Ключевые термины

• биоразнообразие : Разнообразие (количество и разнообразие видов) растений и животных в регионе.
• биомасса : Общая масса всех живых существ в определенной области или среде обитания.

Микробный мир охватывает большую часть филогенетического разнообразия на Земле, так как все бактерии, все археи и большинство линий эукарий являются микроорганизмами. Микробы обитают в любой среде обитания (наземной, водной, атмосферной или живой), и их присутствие неизменно влияет на среду, в которой они растут.Их разнообразие позволяет им процветать в очень холодной или очень жаркой среде. Их разнообразие также делает их устойчивыми ко многим другим условиям, таким как ограниченная доступность воды, высокое содержание соли и низкий уровень кислорода.

Микроорганизмы в холодной среде : Ледяные водоросли в Антарктике.

Микроорганизмы в жаркой среде : Водоросли, растущие в горячем бассейне в Новой Зеландии.

Однако не каждый микроб может выжить во всех средах обитания.Каждый тип микробов эволюционировал, чтобы жить в узком диапазоне условий. Хотя подавляющее большинство микробного разнообразия остается неопределенным, во всем мире понимается, что воздействие микроорганизмов на окружающую их среду может быть полезным. Благоприятное воздействие микробов обусловлено их метаболической активностью в окружающей среде, их связью с растениями и животными, а также их использованием в производстве продуктов питания и биотехнологических процессах.

В свою очередь, окружающая среда и недавние температурные аномалии играют решающую роль в изменении микробных сообществ.Например, считается, что совокупность микробов, существующих на поверхности морской воды, претерпела огромные изменения в отношении состава, численности, разнообразия и вирулентности в результате потепления морской поверхности, обусловленного изменением климата.

Для микробиологов критически важно изучить адаптацию микробов к различным средам и их функции в этих средах, чтобы понять глобальное микробное разнообразие, экологию и эволюцию. Они полагаются на конкретные физические и химические факторы, такие как измерение температуры, pH и солености в пределах определенной географии, чтобы сформулировать сравнение между микробными сообществами и окружающей средой, которую могут выдержать различные виды.Исследователи собирают образцы из географических районов с различными условиями окружающей среды и между сезонами, чтобы определить, как модели распространения формируют микробные сообщества, и понять, почему организмы живут там, где они живут. Таким образом, можно тестировать микробные сообщества прибрежных и открытых океанов, полярных регионов, рек, озер, почв, атмосферы и человеческого тела. Эти пробы создают отправную точку для понимания того, как численность и состав микробных сообществ коррелируют с климатическими возмущениями, взаимодействуют, влияя на экосистемные процессы и здоровье человека.Вмешательство в естественную микробную биомассу нарушает баланс природы и экосистемы и приводит к утрате биоразнообразия.

Пересмотр правил жизни для вирусов микроорганизмов

Вирусы живы? И другие вопросы по вирусам

Вирусы живы?

Обычный ответ на этот вопрос (и обычно с целью сдачи экзаменов GCSE по биологии): вирусы не являются живыми, потому что они не завершают все семь жизненных процессов: движение, дыхание, чувствительность, питание, выделение, размножение. и рост.

Однако вирусы имеют генетическую информацию, закодированную в ДНК или РНК, что характерно для всех остальных живых существ. Значит ли это, что их можно считать «живыми»? Давайте посмотрим, что биологи подразумевают под «живым».

Можно согласиться с тем, что собаки, например, живые существа; они растут, размножаются, высвобождают энергию из питательных веществ, движутся и реагируют на окружающий мир. Они также выделяют продукты жизнедеятельности (в том числе фекалии). Но вирусы не обладают всеми этими характеристиками.

Вирусы не могут перемещаться, расти, преобразовывать питательные вещества в энергию или выделять продукты жизнедеятельности. Но вирусы обязательно размножаются, заражая людей и вызывая болезни. Необычно то, как они воспроизводят.

Вирусы не имеют необходимого механизма для самовоспроизведения. Фактически, вирусы могут воспроизводиться только после заражения живой клетки — этот процесс называется вирусной репликацией. Попадая в живую клетку, вирусы перепрограммируют механизмы клетки, чтобы производить вирусные белки и генетический материал для создания новых копий самих себя.Вирусы с оболочкой крадут жировую прослойку у клетки. Затем новые вирусные частицы заражают другие клетки, превращая их в фабрики по производству вирусов.

Таким образом, вирусы не похожи ни на одно живое существо по способу размножения. Даже одноклеточные организмы, такие как бактерии, могут независимо воспроизводиться на поверхностях за пределами тела, но вирусы могут выжить только некоторое время вне клеток-хозяев. Человек, зараженный вирусом простуды, может чихать, передавая вирус на поверхности вокруг себя, например дверную ручку.