Бактерии: их роль в природе и в жизни человека

Бактерии составляют большую область прокариотических микроорганизмов.

Значение и особенности низших форм жизни

Значение и особенности бактерий сложились в процессе эволюции.  Известно, что они представляют  одну из первых форм жизни, появившихся 3,5 млрд. лет назад на Земле, и присутствуют в большинстве местообитаний сейчас.

Особенности бактерий в выживании

В грамме почвы обычно содержится 40 миллионов бактериальных клеток, а в миллилитре пресной воды – миллион этих клеток.

На Земле существует приблизительно 5×1030 бактерий, образующих биомассу, которая превышает биомассу всех растений и животных.

Значение бактерий в том, что они играют жизненно важную роль в переработке питательных веществ, причем многие стадии в питательных циклах зависят от этих организмов, таких как фиксация азота из атмосферы и гниение. Роль микроорганизмов в жизни человека огромна.

В человеческой флоре примерно в десять раз больше бактериальных клеток, чем человеческих клеток в организме, причем наибольшее количество человеческой флоры находится в кишечнике и большое количество на коже. Особенности бактерий в том, что их подавляющее большинство в организме становятся безвредными благодаря защитным эффектам иммунной системы, а некоторые из них полезны. Однако некоторые виды  являются патогенными микроорганизмами и вызывают инфекционные заболевания, в том числе холера, сифилис, сибирская язва, проказа, бубонная чума. Самые распространенные смертельные болезни которые приносят эти одноклеточные микроорганизмы  – это респираторные инфекции, при которых только туберкулез убивает около 2 миллионов человек в год, сейчас, в основном, в Африке к югу от Сахары. В развитых странах антибиотики используются для лечения бактериальных заболеваний и инфекций, а также используются в сельском хозяйстве, что делает устойчивость к антибиотикам вредных микроорганизмов растущей проблемой. Последствия приема антибиотиков известны.

Значение бактерий в индустрии важно при обработке нечистот, производстве сыра и йогурта путем ферментации, а также извлечения золота, палладия, меди и других металлов в горнодобывающей промышленности, а также в биотехнологии и производстве антибиотиков и других химических веществ.

Так кто же они такие, бактерии?

Во второй половине XIX века сформировалось новое направление в науке – микробиология. Эта наука появилась как раздел медицины и изучала роль бактерий как возбудителей болезней. Основоположниками микробиологии были Паскаль, Мечников, Кох, Эрлих и другие врачи, сумевшие рассмотреть связь между крохотными существами и болезнями людей. Нынешняя микробиология занимается не только медицинскими задачами, она играет большую роль в промышленности (биотехнологии) и в относительно новой отрасли науки – генной инженерии.

Микроорганизмами (или микробами) принято считать все живые организмы, которые невозможно рассмотреть невооруженным взглядом (без микроскопа). В природе выделяют три домена (области):

  • вирусы;
  • простейшие и грибы;
  • истинные бактерии.

Бактерии отличаются от остальных доменов своим строением – они не имеют ядра, ограниченного мембраной. Вместо этого у них есть молекула ДНК, замкнутая в петлю, которая и берет на себя роль передачи генетической информации от материнской клетки к дочерней.

Бактерии – одноклеточные организмы с простейшим строением:

  • наружный слой – клеточная стенка;
  • тонкая внутренняя прослойка – цитоплазматическая мембрана;
  • внутреннее гелеподобное вещество – цитоплазма;
  • прообраз ядра (молекула ДНК) – нуклеоид;
  • «запасные» хранилища информации (молекулы РНК) – рибосомы.
Читайте также:  Саркома Капоши — враг ближе, чем кажется

Это только основные структуры бактериальной клетки. К дополнительным, появляющимся в зависимости от функций клетки или условий ее существования, относятся капсулы, пили, споры, плазмиды, зерна волютина и другие приспособления, выработанные за миллиарды лет эволюции для выживания бактерий как вида.

Кухня: рай для микробов

Главная «станция переноса» для наших бактерий – кухня. 84% микробов, которые появляются на ней, совпадают с таковыми у жителей.

Профессор Роберт Данн провёл исследование в 40 домах в Северной Каролине. Он сравнил разделочные доски, кухонные столешницы, холодильники, унитазы, подушки, дверные ручки, экраны телевизоров и дверные коробки. Наибольшее скопление бактерий отмечено на унитазах и подушках. Микробы могут долго держаться на такой поверхности. Среди всех проанализированных мест выделяются те, где оседает пыль из воздуха и куда редко попадает ткань с пылесосом. Много микробов на дверных косяках и экранах телевизоров. Там микромир гораздо разнообразнее, чем на кухонной разделочной доске или кухонной столешнице.

Доктор Джилберто Флорес из Колорадо пришел к аналогичным выводам. Кухня – это уникальное место дома. Там доминируют самые стойкие бактерии, для которых выживание в течение двух недель на сухой резиновой, стальной или керамической поверхности не является проблемой. По большей части эти организмы абсолютно безвредны для человека. Они принадлежат к семействам Micrococccaceae, Flavobacteriaceae, Streptococcaceae, Moraxellaceae.

Настоящие микробиологические джунгли можно обнаружить на кухонных вытяжках, на полу (особенно на деталях перед раковиной, плитой и холодильником) и на уплотнениях холодильника и морозильника. Главным образом потому, что эти места редко моются. Беднейшими по микробам являются металлические поверхности – раковина и её окружение, а также кран.

Кто живёт на вашей кухне? Каждый дом характеризуется своим набором бактерий. Вот самые распространенные из них:

  • Mycoplasma – одна из самых маленьких бактерий в мире, устойчивая ко многим антибиотикам, может вызывать респираторные заболевания, в том числе пневмонию.
  • Streptophyta – цианобактерии, то есть микробы, использующие фотосинтез таким же образом, как растения, безвредные для человека.
  • Moraxellaceae – семейство, которое включает респираторные патогены, а также микробов, поражающих крупный рогатый скот.
  • Sphingomonadaceae – широко распространены на суше и в море, некоторые виды могут быстро разрушать пластик на свалках.
  • Flavobacteriaceae – могут вызывать заболевания рыб.

Что такое патогенность: определение

Патогенность – способность микроорганизмов провоцировать болезни. Это главное свойство болезнетворных микробов. Все они способны вызывать самые разные патологии, причем конкретное развитие клинической картины свойственно определенной группе микроорганизмов.

Внутри каждого вида имеется деление на штаммы. Они обладают специфической патогенностью и способны провоцировать схожие симптомы, хотя имеют различия в виде степени интенсивности. Это проявление называется вирулентностью и может изменяться под влиянием некоторых факторов.

Во время своей жизнедеятельности микробы способны выделять токсины. Они сильно ослабляют организм носителя. Токсичные вещества негативно сказываются на иммунной системе, серьезно ее ослабляя и уменьшая защитные свойства. Из-за этого усиливается клиническая картина болезни, человек становится более подверженным внешним воздействиям.

Что такое патогенность: определение

Для заражения инфекционными болезнями, причинами которого являются патогенные бактерии, достаточно, чтобы они попали внутрь организма. Промежуток времени от момента проникновения микробов до проявления первых симптомов называется инкубационным периодом.

Читайте также: 

Бактерии паразиты

Бактерии – микроскопически малые живые существа, появившиеся на самых ранних этапах возникновения жизни на нашей планете. Они широко распространены на земном шаре.

Практически нет места на Земле, где бы не встречались бактерии. Особенно много бактерий в почве. В щепотке почвы их может быть сто миллионов. Бактерии очень малы. Многие из них можно увидеть в микроскоп только при увеличении не меньше чем в 300 раз. На булавочной головке могут разместиться сотни и тысячи бактерий.

Большую группу составляют бактерии-паразиты. Они питаются органическими веществами живых организмов. Пример паразитов – болезнетворные бактерии.

Все болезнетворные бактерии (паразиты) – живут за счет питательных веществ других организмов, в теле которых они обитают. Как и простейшие, бактерии отдают предпочтение определенным тканям и органам.

Они там укореняются и вызывают повреждение этих тканей и органов.

Бактерии так же опасны и своими токсичными выделениями, которые переносятся кровью и способны отравлять даже ткани, удаленные от места нахождения бактерий.

Бактерии. felixtsao

Бактерии – паразиты

Все представители этой группы относятся к факультативным либо облигатным анаэробам, активно размножаясь в организме человека и вызывая очень опасные, порой фатальные заболевания (чума, холера, газовая гангрена, ботулизм). Широко распространена опасная болезнь дизентерия. Дизентерийная палочка, размножаясь в кишечнике, вызывает его сильное расстройство («кровавый понос»).

Близкими возбудителями вызывается сальмонеллез (возбудитель сальмонелла) и брюшной тиф. Все они называются «болезнями грязных рук», но заразиться ими можно и через мух, загрязненную пищу и воду. Многие бактерии поражают дыхательные пути, вследствие чего человек заболевает ангиной.

Широко распространены разные формы пневмонии, вызываемой пневмококками. Микобактерией – палочкой Коха – вызывается туберкулез, заболевание, вселяющее ужас еще в начале ХХ века. Обычно поражаются легкие («чахотка»), но сейчас распространены и другие формы заболевания, достаточно трудные при первичной диагностики (костный, почечный туберкулез – прим. ).

Бактерии паразиты

К мерам борьбы с возбудителями инфекционных заболеваний относятся: проведение предохранительных прививок, контроль за источниками воды и пищевыми продуктами, пастеризация и термическая обработка продуктов питания, соблюдение основных гигиенических требований, дезинфекция помещений, стерилизация инструментов и перевязочного материала.

Чума, или моровая язва, — так называют одно из самых тяжелых заболеваний. Чуму вызывают болезнетворные бактерии — чумные палочки. Если болезнь передается от одного человека к другому и при этом заболевает очень много людей, вспыхивает эпидемия.

Опустошительные эпидемии чумы в древности были самым страшным бедствием. Зародившись на Востоке, чума в VI веке проникла в Центральную Европу. Свирепствуя там около восьмидесяти лет, болезнь истребляла в крупных городах тысячи человек в день.

История человеческого общества знает немало эпидемий, подобных эпидемии чумы в VI веке. Болезнетворные бактерии приспособились к жизни в живом теле человека. Проникнув внутрь, они питаются, быстро размножаются и отравляют организм. Это вызывает иногда тяжелые заболевания.

Болезнетворные бактерии-паразиты вызывают такие заболевания человека и животных, как тиф, холера, дифтерия, столбняк, туберкулез, ангина, сап, сибирская язва, бруцеллез и другие.

Одними из этих заболеваний человек заражается при общении с больными людьми; другими — при употреблении пищи или воды, в которую попали болезнетворные бактерии.

Заразные заболевания распространяются и через различные предметы.

Так, в 1913 году купцы скупали по дешевой цене шкуры скота, павшего от заразной болезни — сибирской язвы. Из этих шкур выделывали полушубки для солдат. В результате сибирской язвой заразились и умерли не только люди, которые выделывали шкуры, но и некоторые солдаты.

Читайте также:  Бактерии паразиты: виды, примеры, места обитания

В районах, где скот болеет туберкулезом, возбудители этой болезни попадают в организм людей вместе с сырым молоком. Заразные заболевания передаются также через мельчайшие брызги слюны при разговоре, кашле и чихании больного.

Больным дают различные лекарства, которые убивают болезнетворные бактерии. Для уничтожения бактерий в помещении, где находился заразный больной, производят дезинфекцию, то есть опрыскивание или окуривание химическими веществами, вызывающими гибель бактерий. Для предупреждения заразных заболеваний применяют предохранительные прививки.

Многообразие бактерий в природе

Разнообразие по среде обитания

Являясь самыми малыми по размеру существами, бактерии встречаются почти повсюду. Разным типам их представителей необходимы различные условия для существования и размножения. При этом их можно встретить в самым неожиданных местах:

  • в водах горячих источников;
  • на высоте в несколько десятков километров;
  • в песке;
  • в почве;
  • в водоеме;
  • на поверхности и внутри тел животных и человека;
  • на плодах растений.

Водные просторы

В водоемах обитает большое количество мельчайших организмов, которые нельзя обнаружить невооруженным глазом. По сравнению с ними, человеческий волос выглядит толстым бревном.

Среда обитания любого живого существа, даже самого простейшего, формирует его метаболизм. Водные объекты занимают наибольшие площади поверхности Земли, обладая очень неоднородным составом. Микроорганизмы, обитающие в этой среде, делят на три группы:

  • живущие в прибрежных водах, богатых питательными веществами;
  • обитающие в толще воды, на глубине до 3 км;
  • способные к существованию на глубине более 3 км.
Многообразие бактерий в природе

Особые условия данных мест обитания определяют качества проживающих в них простейших. Поэтому живущие на больших глубинах способны обходиться без кислорода, являясь хемотрофами. Они потребляют неорганические вещества, получая энергию из них. Они способны к протеканию особых химических превращений в клетке, благодаря которым происходит их дыхание. Живущие же вблизи берега микроорганизмы обладают повышенной подвижностью, получая много питания из своей среды обитания.

Бактерии есть и в воздухе. При изучении данного факта в лаборатории отмечено, что на питательной среде они вырастают за сутки до таких размеров, что их скопления, — колонии, видны невооруженным глазом. Эти образования будут отличаться друг от друга по форме в зависимости от того, какими микроорганизмами они образованы.

Слои почвы

Почвенный покров очень богат различными видами простейших. Наиболее любим ими плодородный ее участок. Они превращают отмершую органику в полезные вещества, создавая благоприятные условия для существования растений, людей и животных. Микрожители почвы выполняют множество функций:

  • превращают органические вещества в неорганические или более простые по составу органические, используемые растениями в пищу;
  • из простых элементов, присутствующих в слоях почвы, создают необходимые для развития растений;
  • участвуют в борьбе растений с вредными микробами.

Влажная почва – основное место обитания и размножения этих одноклеточных. Здесь они находят питательные и минеральные вещества, а также защиту от губительных для них солнечных лучей. При высыхании земли простейшие и их споры вместе с пылью поднимаются в воздух. Ветер разносит их на большие расстояния. Во время дождей бактерии вымываются из почвы. Вода уносит их в реки и водоемы. Так при участии ветра и воды эти микроорганизмы распространяются в природе и их можно обнаружить всюду.

Бактерии участвуют в формировании элементного состава почв. При этом внешние условия оказывают влияние на видовое разнообразие организмов, проживающих в толще земли той или местности.