Мікроби – найменша форма життя на Землі: ці клітинні організми хоч і не помітні неозброєним оком, але є всюди, де колись була вода. Словом "мікроб" прийнято називати бактерії та плісняві гриби, але іноді до цього класу помилково відносять ще й віруси. Чому це неправильно? Тому що віруси не є «живими» у сенсі слова. Це внутрішньоклітинні паразити, які самі не мають клітинної структури і здатні відтворювати собі подібних, тільки проникнувши в живу клітину та перебудувавши її обмін речовин.
На відміну від вірусів, більшість мікробів здатні співіснувати з людиною без особливої шкоди для її здоров'я. Складно уявити собі, але понад 2% ваги будь-якого дорослого (>1 кг!) посідають колонії мікроорганізмів.
Деякі гриби та бактерії відіграли доленосну роль у розвитку прогресу і досі приносять користь людству. Інші здобули популярність через володіння дивовижними якостями. Отже, час познайомитись ближче.
Кривава Serratia marcescens
Не хвилюйтеся, вона не надто небезпечна. Це паличкоподібна бактерія, яка любить теплий вологий клімат і за недотримання санітарних умов заводиться в кухнях, басейнах і так далі. Колонії бактерій, що розрослися, формують яскраво-червоні плями, які за незнанням можна прийняти за кров.
Вважається, що саме це і сталося під час священної Меси в італійській Больсені у 1263 р. Священик надломив ритуальний хліб і побачив усередині... кров Христа, про що повідомив Папі Римському, який у 1264 р. офіційно підтвердив Больсенське чудо. На честь цього через два з половиною сторіччя італійський живописець Рафаель створив фреску «Меса в Больсені» (≈ 1511 р.), яку і зараз можна побачити у Папському палаці Ватикану.
Можливо, Больсенське диво не пояснюється настільки прозаїчно, але згодом «кров» часто знаходили у вологих продуктових коморах – на хлібі, каші, вареній картоплі і навіть курячому м'ясі. В наш час вчені відтворили середземноморський клімат у посудині з їжею та культурою бактерії S. marcescens: помітні неозброєним оком «криваві» плями з'явилися вже на 3-й день.
Сьогодні Серрація марцессенс – часта гостя навчальних лабораторій. З її допомогою можна переконатися в необхідності миття рук! Щоправда, для цього знадобиться біологічний мікроскоп. Зазвичай дослід відбувається так: комусь із студентів пропонують занурити руку в ємність з бактеріальною культурою та спостерігають, як через ланцюг рукостискань культура легко «заражає» всю аудиторію. Через своє забарвлення мікроб легко помітний у мазку під мікроскопом.
Увага! Самостійно повторювати дослід не рекомендується: все ж S. marcescens визнана умовним патогеном, який у ослабленої людини може спричинити серйозні захворювання.
Химерні панцирі Діатомей
Діатомові водорості (Diatomeae) – група одноклітинних мікроорганізмів, знаменитих своїми фігурними кремнієвими панцирами: якби серед мікробів проводився конкурс краси, діатомеї точно були б серед перших! При розподілі кожної клітини нащадки діатомеї одержують по половинці батьківського панцира, а другу вже добудовують собі самостійно.
Diatomeae живуть у верхніх шарах ґрунту та у водоймах, вони становлять чималу частину океанського планктону. Наземні діатомові водорості можуть використовувати сонячне світло для отримання енергії за допомогою фотосинтезу.
До речі, діатомові настільки поширені, що утворюють майже чверть усієї органічної речовини планети. Їхні панцирі, що складаються з кремнезему, переробляються і використовуються в побуті повсюдно: розмелені водорості ви знайдете в зубній пасті, будівельних сумішах і тому подібних складах.
Пеніцил: лікувальна пліснява
Penicillium – сімейство грибкових мікроорганізмів, які ось уже три чверті століття рятують людство від бактеріальних інфекцій.
Перший антибіотик був виділений з грибної плісняви 1928 р. шотландським мікробіологом Олександром Флеммінгом, але промислове виготовлення пеніциліну почалося лише 1945 р. через технічні складнощі виробництва. І це при тому, що ліки-антибіотики були життєво необхідні людству: на початку 20-го століття навіть звичайну пневмонію за статистикою міг пережити лише кожен десятий.
На жаль, з часом бактерії виробили стійкість до пеніцилінової групи, і в наш час наступні покоління антибіотиків борються за людські життя.
До речі, у роду Пеніцилів є не лише «лікарі», такі як P. chrysogenum і P. rubens, а й «кулінари»: плісняві культури P. roqueforti і P. camemberti використовуються у виготовленні всім відомих сирів рокфор та камамбер.
Любитель пекельної спеки Pyrococcus furiosus
Вважається, що мікроби в окропі гинуть. Як би не так! Існує цілий клас бактерій – гіпертермофіли, які можуть жити ТІЛЬКИ при високих температурах.
Наприклад, «Лютий вогняний мікроб» Pyrococcus furiosus (лат.) найкомфортніше почувається при 100°С в позбавленому кисню середовищі. За таких умов період від народження до наступного поділу цього одноклітинного організму займає лише 37 хвилин! Зате при температурі нижче 70°С бідолаха зовсім припиняє подавати ознаки життя.
То чи існує на Землі місце, яке ці екстремали можуть вважати домом? Так, але воно – під водою: пірококи щасливо живуть у підземних геотермальних джерелах. Вважається, що в ранній період розвитку нашої планети, коли її поверхня була розпеченою та розплавленою, пірококи були поширені повсюдно.
І хоча золоте століття бактерій-екстремофілів давно минуло, зважаючи на плани людства з колонізації Марса пірококи сьогодні затребувані в генній селекції. За рахунок стійкості до критичних перепадів температур «люті мікроби» допомагають вченим виводити рослини, придатні до розведення на інших планетах.
Agrobacterium: чарівна паличка генної інженерії
Дивовижна бактерія, здатна до обміну ДНК із рослинними організмами. Вперше досліджена та виділена в окремий вид американським бактеріологом Гербертом Коном у 1942 р.
До кінця 20-го століття вже були відомі досліди, які показують, що Агробактерія здатна переносити свої гени і в клітини людини. Але дослідження велися, звичайно, не на живих людях: для перенесення генів використовувалася культура людської тканини.
В даний час ця паличкоподібна бактерія використовується для генної модифікації харчових продуктів: сої, кукурудзи, томатів, картоплі, пшениці, цукрових буряків. Нехарчові рослини – наприклад, тютюн та бавовник – також успішно модифікуються Agrobacterium.
Виправлені чарівною паличкою гени забезпечують рослинам підвищену родючість, стійкість до хімікатів, токсичність для комах-шкідників та навіть збільшують термін зберігання продуктів.
Але щоб стати знаряддям генної інженерії, Агробактерія змушена була... пройти модифікацію власних генів. Справа в тому, що при впровадженні бактеріальної Т-ДНК у піддослідної рослини розвивається злоякісна пухлина: щоб убезпечити рослину та максимально покращити ефективність перенесення матеріалу, вченим довелося «підправити» і гени самої Agrobacterium.
Світ мікроскопічних істот прекрасний та дивовижний. І щоб це зрозуміти, не обов'язково володіти електронним мікроскопом, як для подорожі навколо світу не обов'язково володіти космічним кораблем. Починати знайомство з мікросвітом краще з раннього шкільного віку: купівля дитячого мікроскопа – чудовий початок, адже інтерес до пізнання нового формується або в дитинстві, або ніколи!
Дата написання: 07.09.2018
