Мы живем в мире микробов

Заголовок - одна из элементарных истин современной биологии.  Но как это ни удивителъно, она остается неизвестной большинству людей.  Мир этот невидим, если речь идет о самих микроскопических существах, но зато мы преотлично знакомы с результатами их деятельности, видимыми скоплениями некоторых из них, мы прекрасно знаем запахи многих микроорганизмов и проклинаем их, когда они атакуют нас. А вот в тех случаях, когда они трудятся на наше благо, мы мы их почему - то не замечаем.    Этот невидимый мир не только вокруг нас, мы сами часть этого мира, мы - среда обитания огромного числа микроорганизмов. Начнем же с тех, кого можно назвать нашими  незаменимыми, верными друзьями и защитниками.  Заголовок - одна из элементарных истин современной биологии.  Но как это ни удивителъно, она остается неизвестной большинству людей.  Мир этот невидим, если речь идет о самих микроскопических существах, но зато мы преотлично знакомы с результатами их деятельности, видимыми скоплениями некоторых из них, мы прекрасно знаем запахи многих микроорганизмов и проклинаем их, когда они атакуют нас. А вот в тех случаях, когда они трудятся на наше благо, мы мы их почему - то не замечаем.    Этот невидимый мир не только вокруг нас, мы сами часть этого мира, мы - среда обитания огромного числа микроорганизмов. Начнем же с тех, кого можно назвать нашими  незаменимыми, верными друзьями и защитниками.  Наш толстый кишечник - среда для жизни большой группы бактерий. Самый распространенный вид этих бактерий, запах которых известен всем, стал почему- то объектом клеветнических измышлений русскоязычных газет Нью Йорка. Речь идет о бактерии кишечной палочке, ее название по латыни в сокращенной форме E. Coli.  Произносится оно Э. Коли, но если Вы уже настолько усвоили английский, что произносите латинские слова по правилам английского языка, то называйте ее И коляй, бактерия на Вас не обидится. А вот обвинять ее в несуществующих грехах на манер титанов советской идеологии нехорошо. Нормальная кишечная флора  в основном - это кишечная палочка,  как и все прочие бактерии их принято считать растениямии,  мы оставляем их в унитазах, называя их несколько иначе. Это наши СИМБИОНТЫ, они наши полезные сожители, более того, без них мы не можем существовать, они поставляют нам витамин В12 и защищают нас. В семье не без урода, есть и патогенные штаммы (разновидности) этой бактерии. Другое дело, что в случае кишечной инфекции вместе с безобидной кишечной палочкой     оказываются и возбудители заболеваний - ПАТОГЕННЫЕ микроорганизмы. Для большинства растительноядных животных, от термитов до буйволов, симбионты в пищеварительном тракте – основа существования. Трава, листья, древесина несъедобны, они состоят в основном из целлюлезы – очень стабильного полимера самого распространенного вида углеводов, в основном глюкозы, он же один из первичных продуктов фотосинтеза и основной источник энергии для всех живых существ. Давно существующая гидролизная промышленность расщепляет целлюлезу до глюкозы и иных моносахаров ( мономеров этих гигантских молекул, к которым относится большая часть природных органических молекул ). Природа решила эту задачу куда изящнее и эффективнее. Многие виды микроорганизмов обладают ферментами целлюлазами, которые несравненно эффективнее расщепляют целлюлезу до съедобных моносахаров. Они – то и являются симбиотами травоядных животных.     Микробиологи для определения степени загрязнения экскрементами воды, почвы, пищевых продуктов используют кишечную палочку, если выявлен этот безвредный, более того, совершенно необходимый для нас микроб, то там же могут быть и патогенные обитатели толстого кишечника.  Т.к. их очень много видов, а абсолютное их количество мало, то оказалось гораздо разумнее определять их по наличию  кишечной палочки.  Это знали еще в древности, экскременты даже здоровых людей считали источником болезней.  В Торе говорится, что каждый воин обязан иметь при себе лопатку, вырывать ею для них ямку и аккуратно их засыпать.     На поверхности нашей кожи обитают микроорганизмы САПРОФИТЫ.  Они не причиняют нам вреда, но и пользы от них нет никакой.  Есть среди них дрожжеподобные грибки из рода Кандида. Пока человек здоров, а это в частности означает, что у него нормальная кишечная микрофлора, то эти грибки нас не беспокоят. Нормальная микрофлора подавляет их рост, они скромно существуют на поверхности кожи, но если кишечная микрофлора подавлена приемом высоких доз противобактериальных антибиотиков или у человека подавлен иммунитет, то может случиться страшная беда.  Кандида прорастает во все внутренние органы и убивает своего хозяина.  Вот, что значит быть окружающей средой для микроорганизмов, тут мы в основном только можем помочь своим друзьям в толстом кишечнике, т.к. существующие сейчас противогрибковые антибиотики гораздо токсичнее и менее эффективны, чем противобактериальные.  Поэтому врачи так серьезно относятся к сохранению нашей кишечной флоры.      Кишечная палочка не только спасает нас от вторжения Кандида, но и снабжает витамином В12, которого мало в пище. Мы можем помочь нашим микроскопическим друзьям, как и все дружественные нам бактерии кислого брожения, они могут расти только в кислой среде.  Оттого кисломолочные продукты, квашенная капуста, есть которые еще 100 лет назад призывал наш знаменитый соотечественник И. И. Мечников существенно улучшают нашу кишечную флору, а значит защищают нас от опаснейших врагов. С помощью кислого брожения делают и корм для животных – силос.      Наши враги гнилостные бактерии  АНАЭРОБЫ, т.е. доступ воздуха для них нежелателен, для многих из них он убийственен,  для их роста необходима щелочная реакция среды.  Люди и не подозревая о существовании микробов издавна использовали правильную тактику.   До самого появления антибиотиков врачи при попадании в рану грязи старались создать максимальный доступ воздуха к ране. Но это далеко не всегда было возможно, загрязнение раны было почти неизбежным. Раненные в сражениях погибали, как правило, не от самих ран, а от заражения крови, т.е. от попадания в нее гнилостных бактерий, так погиб Пушкин.    Люди давным - давно приспособились использовать бактерий кислого брожения для своих нужд. Мы уже говорили о квашенной капусте, она спасала северных европейцев от цинги.  В 18 веке этот опыт позаимствовал прославленный английский мореплаватель Джеймс Кук. Квашенье нехитрый процесс, сок капусты и небольшое количество соли создают кислую среду, в которой благоденствуют бактерии кислого брожения, они надежно перекрывают возможность роста для гнилостных бактерий и капуста остается пригодной для еды, сохраняя все антицинготные  витамины, помимо витамина С. В те далекие времена кислая капуста была для северян единственным видом пищи, в котором долгое время сохранялся витамин С, спасющий от цинги. Узнав, как спасают себя от цинги моряки слвянских и скандинавских стран, знаменитый капитан Кук сумел найти хитроумный подход к упрямым английским матросам, которые вначале отказывались ее есть.  Кислая капуста вошла в их рацион, цинга отступила и  великий мореплаватель смог совершить свои открытия в просторах Тихого океана.    Здесь мы можем перейти к систематике микроорганизмов, эти существа черезвычайно разнообразны по присхождению и своему строению. Они относятся к двум главным группам живых существ по типу строения клеток - наследию самой существенной революции в эволюции живых существ, разделению на просто устроенных безъядерные (прокариотические) и куда более сложно устроенные ядерные ( эукариотические ) клетки, таковы клетки всех знакомых нам животных и растений от дрожжей до нас самих. Дрожжи упомянуты по той причине, что это самые просто устроенные и мелкие одноклеточные организмы с ядерным строением. Людям они великолепно знакомы с глубокой древности. Конечно речь идет не о самих микроорганизмах, а о том, чего можно добиться с их помощью. Если строго следовать фактам, то животные научились этому еще до появления рода человеческого. Особенно сильное впечатление производят рассказы африканцев и жителей южной Азии о выходках пьяных слонов. Там хорошо знают о том, что в в переспевших опавших фруктах накапливается алкоголь, который притягaтелен для многих травоядных. Ведут себя пьяные слоны вполне по - человечески, наводя на всех страх. Причина же в способности дрожжей при плохом доступе воздуха переключаться на анаэробное дыхание называемое обычно брожением, его конечные продукт – этиловый спирт. Сразу скажем, что только этот спирт является нормальным метаболитом для животных, т.е. расщепляется до углекислого газа и воды, все прочие спирты для животных включая и нас людей опасны, часто смертельно опасны.      При хорошем доступе воздуха дрожжи расщепляют свой источник энергии, процесс ферментации ведут при минимальном доступе воздуха, хотя бы в большом кувшине с узким горлом.  Так поступают счастливые жители некоторых тропических стран.  Там растут пальмы, которые во время цветения закачивают в стебель цветка огромное количество сладкого сока.  Местные любители спиртного срезают вечером цветок, привязывают кувшин с узким горлом, утром он полон неплохого вина.  Процесс спиртового брожения в тропиках, как и все иные микробиологические процессы идет очень быстро, достаточно и такой примитивнейшей технологии. Виноделы же обычно готовят закваску за 1- 3 дня до начала сбора винограда, они используют для этого несколько гроздей созревших к тому времени, на их поверхности есть дрожжи. Cейчас применяют селекционные чистые культуры дрожжей для каждого вида марочного вина.       Пивоварение не менее старо, чем виноделие, но с конца 60 - ых годов оно стало первым видом промышленности, где были применены достижения современной генетики.  Пивоварам пришлось научиться сначала добиваться гидролиза крахмала в зернах злаков до моносахаров, используя ферменты самих зерен. Ничто так не способствует прогрессу, как недостаток денег.  Датские генетики в начале  60-х годов начали внедрять свои достиженя в промышленность и добились блестящего успеха, это был пример того, что знания могут быть источником денег. Они решили, что их новейшие знания и умения  могут помочь отечественным пивоварам, а также дать средства для их чисто академических исследований и оказались правы. По- сути, с этого началось применение молекулярной биологии в промышленности.  С дрожжами связано и само появление микробиологии, как науки в 19 веке.                                   Отцом микробиологии считается химик Луи Пастер, а началась его деятельность микробиолога с решения чисто технических задач.  Потерпевшая поражение в войне с Пруссией 1870-71г., Франция должна была выплатить победителям огромную контрибуцию, патриоты стремились помочь родине.  Вот тут неожиданно для самого Пастера и начался его путь в микробиологию.  К нему, как к известному химику, обратились пивовары.  В те времена, известные с каменного века, процессы спиртового брожения считались химическими явлениями, а у пивoваров почему-то в части чанов вместо пива получалась кислая бурда.  Не зная с чего начать, Пастер решил посмотреть на бродильную смесь под микроскопом, как химик он был первым, кто использовал с огромным успехом микроскопию в химии, об этом можно прочитать в любом учебнике органической химии. И он тут же получил ответ на все свои вопросы и спас пивоваренное производство Франции.  В чанах, где вызревало хорошее пиво, он обнаружил округлые клетки дрожжей, а в чанах с бурдой еще и множество нитевидных бактерий.  Далее было нетрудно доказать, что брожение - процесс микробиологический и все зависит от того, какие микробы его ведут. Слово пастеризация знакомо многим из нас, эта нехитрая технология совершила переворот в виноделии, пивоварении, молочной промышленности. Пастер нашел чисто опытным путем способ полного подавления роста дрожжей умеренным нагреванием без ущерба для созданных ими бродильных продуктов, вина, пива и кисло-молочных продуктов.Он выполнил свой патриотический долг: помог отечеству выплатить контрибуции и продолжил свои исследования по изучению причин смертоносных инфекционных заболеваний.     Так изучение микроорганизмов стало делом сугубо практическим, человечество внезапно обнаружило, что существует в мире микробов.  Пошла лавина открытий в этом новом для науки мире.  Произошло это не сразу, были у новорожденной нaуки и могучие недоброжелатели, в ее историю вошла, например, попытка одного из знаменитейших медиков 19 столетия Рудольфа Вирхова опровергнуть идею о связи инфекционных болезней с микроорганизмами.  Но ничто уже не могло остановить победной поступи новой биологической науки.  Она захватывала новые и новые позиции, особенно в медицине, появление иммунных сывороток, вакцинации, а позднее антибиотиков, кардинально изменили жизнь человечества, спасли немыслимое количество жизней. Служила микробиология и войне, во время 1-ой Мировой войны Хаим Вейцман ставший позднее первым президентам Израиля наладил микробиологическое производство аммиака необходимого для изготовления взрывчатки по заданию У.Черчилля.    Многие открытия в микробиологии были сделаны и нашими соотечественниками, начиная с самого известного из них, И. И.Мечникова, открывшего явление фагоцитоза – переваривания чужеродных частиц, включая патогенные микроорганизмы, специализированными белыми клетками крови. До его знаменитых опытов по заражению чисто человеческим инфекционным заболеванием шимпанзе невозможно было изучать болезни такого типа, испытывать способы их лечения. С них началась медицинская приматология-наука, которая дает сейчас окончательное решение о возможности использовать новые лекарства в клинике.  Скромный, молодой одессит доктор Хавкин сумел справиться с самой страшной болезнью в истории человечества, с чумой.  В конце 19 века этот бич человечества был побежден им на своей родине, в Индии, в низовьях великой реки Ганг. В течение тысячелетий чума сметала население целых материков и чуть не уничтожила в 14 веке Западную цивилизацию. В разгар 2-ой Мировой войны наступила эра антибиотиков, ее началом считают неприметное сообщение шотландского микробиолога Александра Флеминга об угнетении плесенью роста гнойных бактерий в 1928 году. Только с началом 2-й Мировой войны в этих исследованиях приняли участие химики, был выделен первый антибиотик пенициллин, налажено его промышленное производство. Немногим позднее мир получил не менее 70% антибиотиков и весь комплекс наук, связанных с их применением и производством и все это благодаря эммигранту из Одессы Зелману Ваксману.  В 19 лет этот уроженец Винницкой губерни, окончив в Одессе с золотой медалью гимназию иммигрировал в Америку.  Этот исключительно последовательный человек еще в юности решил посвятить себя изучению почвенных микроорганизмов, тогда его интересовала сельскохозяйственная микробиология.  Он заинтересовался одной из групп этих микробов- стрептомицетами, кстати, мы все знаем их запах, именно они создают характерный запах свежей земли.  А далее совмещение невероятной трудоспособности с любознательностью привели Ваксмана к его открытиям.  Его заинтересовало, как эти медлено растущие микробы похожие под микроскопом на причудливые водоросли, ухитряются успешно конкурировать с куда более быстро растущими бактериями.  Плодом этой любознательности стал стрептомицин - первый противотуберкулезный антибиотик.  С тех пор пробы почв стали основным способом нахождения новых антибиотиков.  В университете  Ратгерс, в штате Нью-Джерси, где жил и работал доктор Ваксман в созданном им Институте, сейчас носитящим его имя, его микробиологии считают столицей науки об антибиотиках стоит его статуя. Невозможно перечислить все инфекционные заболевания, которые стали излечимы с появлением антибиотиков.    Рассказ о мире микроорганизмов бесконечен, борьбе с болезнетворными микроорганизмами нет конца, это бесконечное сражение, где невозможно одержать окончательную победу.  Многие старые инфекционные заболевания обрели сейчас второе дыхание, появляются и неизвестные ранее инфекции.  Ученые открывают новые виды микроорганизмов, живущих в самых немыслимых условиях, в крепких солевых растворах, горячих источниках и часто находят для них неожиданные сферы применения, без этих экзотических микробов немыслима современная наука.  Сейчас нет ни одной сферы человеческой деятельности, в которой не участвовала бы микробиология.  А ведь все началось совсем недавно, всего 130 лет назад c попытки понять, что происходит в пивных чанах. Отдельная история открытие и изучение внутриклеточных паразитов – вирусов. Они являются возбудителями многих опаснейших заболеваний, это результат вторичного упрощения в связи с паразитизмом на клеточном уровне.                                            Последнее в этой краткой статье об использовании микробиологических подходов для защиты окружающей среды. Наш быт и наши производства создают гигантское количество стоков загрязненных всем, что производит человечество. Для их нейтрализации, т.е. перевода в твердую форму всех крайне нежелательных растворенных веществ, применяют биологическую очистку. В огромных танках стоки перемешиваются и в них нарастает смесь разнообразных микроорганизмов именуемая активным илом. В итоге получают достаточно чистую воду, вещество с неограниченным спросом и твердый осадок, который сжигают в топках тепловых электростанций.    Это предельно сжатый рассказ о комплексной науке микробиологи. Она непременный участник любых практических проектов нашего времени, не говоря уж о теоретических исследованиях. Отметим только одно из них. Нам приходится иметь дело с немыслимым количеством новых веществ, какая-то часть из них является онкогенами, они вызывают развите злокачественных опухолей. Все они вызывают мутации, в том числе и для злополучной кишечной палочки, на ней тестирование идет очень быстро, стоит очень дешево.

 

« Пред.		След. »

огнезащитная краска для металла