Микробы – наименьшая форма жизни на Земле: эти клеточные организмы хоть и не заметны невооруженным глазом, но присутствуют повсюду, где когда-либо была вода. Словом «микроб» принято называть бактерии и плесневые грибы, но иногда к этому классу ошибочно относят еще и вирусы. Почему это неправильно? Потому, что вирусы не являются «живыми» в полном смысле слова. Это внутриклеточные паразиты, которые сами не имеют клеточной структуры и способны воспроизводить себе подобных, только проникнув в живую клетку и перестроив ее обмен веществ.
В отличие от вирусов, большинство микробов способно сосуществовать с человеком без особого вреда для его здоровья. Сложно представить себе, но более 2% веса любого взрослого (>1 кг!) приходится на колонии микроорганизмов.
Некоторые грибы и бактерии сыграли судьбоносную роль в развитии прогресса и до сих пор приносят пользу человечеству. Другие получили известность из-за обладания удивительными качествами. Итак, время познакомиться поближе.
Кровавая Serratia marcescens
Не волнуйтесь, она не слишком опасна. Это палочковидная бактерия, которая любит теплый влажный климат и при несоблюдении санитарных условий заводится в кухнях, бассейнах и т.д. Разросшиеся колонии бактерий формируют ярко-красные пятна, которые по незнанию можно принять за кровь.
Считается, что именно это и произошло во время священной Мессы в итальянской Больсене в 1263 г. Священник надломил ритуальный хлеб и увидел внутри ... кровь Христа, о чем сообщил Папе Римскому, который в 1264 г. официально подтвердил Больсенское чудо. В честь этого через два с половиной столетия итальянский живописец Рафаэль создал фреску «Месса в Больсене» (≈ 1511 г.), которую и сейчас можно увидеть в Папском дворце Ватикана.
Возможно, Больсенское чудо не объясняется столь прозаично, но впоследствии «кровь» часто находили во влажных продуктовых кладовках – на хлебе, каше, вареном картофеле и даже курином мясе. В наше время ученые воссоздали средиземноморский климат в сосуде с едой и культурой бактерии S. marcescens: заметные невооруженным глазом «кровавые» пятна появились уже на 3-й день.
Сегодня Серрация марцессенс – частая гостья учебных лабораторий. С ее помощью кого угодно можно убедить в необходимости мытья рук! Правда, для этого понадобится биологический микроскоп. Обычно опыт происходит так: кому-то из студентов предлагают окунуть руку в емкость с бактериальной культурой и наблюдают, как через цепь рукопожатий культура легко «заражает» всю аудиторию. (Из-за своей заметной окраски микроб легко различим в мазке под микроскопом.)
Внимание! Самостоятельно повторять опыт не рекомендуется: все же S. marcescens признана условным патогеном, который у ослабленного человека может вызвать серьезные заболевания.
Причудливые панцири Диатомей
Диатомовые водоросли (Diatomeae) – группа одноклеточных микроорганизмов, знаменитых своими фигурными кремниевыми панцирями: если бы среди микробов проводился конкурс красоты, диатомеи точно были бы в числе первых! При делении каждой клетки потомки диатомеи получают по половинке родительского панциря, а вторую уже достраивают себе самостоятельно.
Diatomeae живут в верхних слоях почвы и в водоемах, они составляют немалую часть океанского планктона. «Наземные» диатомовые водоросли могут использовать солнечный свет для получения энергии с помощью фотосинтеза.
Кстати, диатомовые настолько распространены, что образуют почти четверть всего органического вещества планеты. Их состоящие из кремнезема панцири перерабатываются и используются в быту повсеместно: размолотые водоросли вы найдете в зубной пасте, строительных смесях и тому подобных составах.
Пеницилл: лечебная плесень
Penicillium – семейство грибковых микроорганизмов, которые вот уже три четверти века спасают человечество от бактериальных инфекций.
Первый антибиотик был выделен из грибной плесени в 1928 г. шотландским микробиологом Александром Флеммингом, но промышленное изготовление пенициллина началось только в 1945 г. из-за технических сложностей производства. И это при том, что лекарство-антибиотик было жизненно необходимо человечеству: в начале 20-го века даже обычную пневмонию по статистике мог пережить лишь каждый десятый.
К сожалению, со временем бактерии выработали устойчивость к пенициллиновой группе, и в наше время уже следующие поколения антибиотиков борятся за человеческие жизни.
Кстати, в роду Пенициллов есть не только «лекари», такие как P. chrysogenum и P. rubens, но и «кулинары»: плесневые культуры P. roqueforti и P. camemberti используются в изготовлении всем известных сыров рокфор и камамбер.
Любитель адской жары Pyrococcus furiosus
Считается, что микробы в кипятке погибают. Как бы не так! Существует целый класс бактерий – гипертермофилы, которые могут жить ТОЛЬКО при высоких температурах.
К примеру, «Свирепый огненный микроб» Pyrococcus furiosus (лат.) комфортнее всего чувствует себя при 100°С в лишенной кислорода среде. При таких условиях период от рождения до следующего деления этого одноклеточного организма занимает всего 37 мин! Зато при температуре ниже 70°С бедняга вовсе прекращает подавать признаки жизни.
Так существует ли на Земле место, которое эти экстремалы могут считать домом? Да, но оно – под водой: пирококки счастливо живут в подземных геотермальных источниках. Считается, что в ранний период развития нашей планеты, когда ее поверхность была раскаленной и расплавленной, пирококки были распространены повсеместно.
И хотя золотой век бактерий-экстремофилов давно прошел, ввиду планов человечества по колонизации Марса пирококки сегодня востребованы в генной селекции. За счет устойчивости к критическим перепадам температур «свирепые микробы» помогают ученым выводить растения, пригодные к разведению на других планетах.
Agrobacterium: волшебная палочка генной инженерии
Удивительная бактерия, способная к обмену ДНК с растительными организмами. Впервые исследована и выделена в отдельный вид американским бактериологом Гербертом Конном в 1942 г.
К концу 20-го века уже были известны опыты, показывающие, что Агробактерия способна переносить свои гены и в клетки человека. Но исследования велись, конечно, не на живых людях: для внедрения генов использовалась культура человеческой ткани.
В настоящее время эта палочковидная бактерия используется для генной модификации пищевых продуктов: сои, кукурузы, томатов, картофеля, пшеницы, сахарной свеклы. Непищевые растения – к примеру, табак и хлопчатник – также успешно модифицируются Agrobacterium.
Исправленные волшебной палочкой гены обеспечивают растениям повышенную плодородность, устойчивость к химикатам, токсичность для насекомых-вредителей и даже увеличивают срок хранения продуктов.
Но для того, чтобы стать орудием генной инженерии, Агробактерия вынуждена была... пройти модификацию собственных генов. Дело в том, что при внедрении бактериальной Т-ДНК у подопытного растения развивается злокачественная опухоль: чтобы обезопасить растение и максимально улучшить эффективность переноса материала, ученым пришлось «подправить» и гены самой Agrobacterium.
Мир микроскопических существ прекрасен и удивителен. И чтобы понять это, не обязательно владеть электронным микроскопом, как для путешествия вокруг света не обязательно владеть космическим кораблем. Начинать знакомство с микромиром лучше с раннего школьного возраста: покупка детского микроскопа – отличное начало, ведь интерес к узнаванию нового формируется или в детстве, или никогда!
Дата написания: 07.09.2018
