Екологію людини можна розглядати без урахування симбіозу з бактеріями, оскільки, опинившись стерильним, людський організм загине в лічені дні. Зараз біологи вже говорять про те, що для просування в рішенні питань здоров'я нашого організму важливий не тільки геном тих клітин, які безпосередньо є людськими, а й розшифровка генома бактерій, що входять до складу нашого організму. У цього збірного генома навіть є своя назва - метагеном. На тлі вивчення метагенома дослідники отримують відповіді на питання про те, як бактерії потрапляють в організм, як живуть в ньому і яке впливають на стан всього організму.
формування співдружності
Організм людини буквально населений корисними мікробними спільнотами. Крім факту симбіозу людини з мікробами, цікавий також той факт, що загальна мікрофлора кожної людини унікальна, більш того, унікальними є і окремі її групи.
У різних відділах кишечника, в різних відділах носоглотки, в різних відділах урогенітального тракту успішно співіснують різні за своїм складом і природою мікробні спільноти. Якщо розглядати склад мікрофлори рота, то мікрофлора зуба має склад, що відрізняється від мікрофлори мови, в свою чергу, мікрофлора внутрішньої поверхні щік також індивідуальна.
Як же формуються ці бактерійні групи, що живуть в симбіозі з нашим організмом, як вони вибудовують взаємини один з одним і з людськими клітинами-еукаріотамі?
- До тих пір, поки дитина перебуває в утробі матері, бактерії до нього не мають доступу, плацента непроникна для мікробів.
- Перший контакт новонародженого і мікрофлори відбувається в момент проходження по родових шляхах і при контакті зі шкірою матері.
- У шлунково-кишковому тракті дитини бактерії потрапляють при годуванні і при інших контактах із зовнішнім світом. Бактерії, що містяться в материнському молоці, стають основою мікрофлори кишечника дитини. У мережі є багато матеріалів на тему стерильності материнського молока. Судячи зі змісту, в цих матеріалах даються рекомендації про те, як уберегти дитину від попадання патогенів разом з молоком. Однак нормальне материнське молоко містить до 700 видів бактерій і одноклітинних грибів, серед яких переважають лактобактерії та біфідобактерії. Вони і складають основу корисної мікрофлори кишечника дитини.
- Ротову порожнину і носоглотку дитини заселяють стафілококи, стрептококи, мікрококи, які також входять до складу материнського молока.
- На шкірі дитини мікробне співтовариство формується з мікроорганізмів, які входять до складу мікрофлори шкіри близьких родичів малюка. Ось чому так важливо в перші тижні, поки природний захисний бар'єр новонародженого не знайде міцну основу для активних дій і не почне боротися зі збудниками, захистити дитину від контактів з іншими людьми (крім батьків).
Бактерійні групи, що сформувалися в перші дні життя, можуть докорінно змінюватися тільки в результаті перенесених дитиною або вже дорослою людиною серйозних захворювань і проходження ним курсів хіміотерапії.
Так виглядає закладений природою процес симбіозу з бактеріями, в результаті якого у людини поступово з'являються елементи природного захисту. Нехай ця захисна система і є самостійною формою життя, але її ефективність - факт, досі вражає витонченістю того рішення, яке знайшла жива природа, вирішуючи проблему захисту людини.
Вплив біологічного захисту на патогенних мікробів
Студентам-мікробіологам, які тільки починають вивчати, чому і як будуються взаємини між хвороботворної і корисною мікрофлорою людини, пояснюють процес цих відносин на примітивному прикладі.
Потрібно уявити собі ринок, на якому торгує кістяк місцевих господарників, і чужинця, який вирішив торгувати своїм товаром на цьому ринку.
Від чого буде залежати успіх підприємства торговця?
- Від того, наскільки впливова, сильно і численне співтовариство місцевих торговців;
- І від того, чи буде у цього чужака підтримка в особі інших чужинців. Один чужинець не зможе перемогти в боротьбі з спільнотою, а ось якщо боротьба зав'яжеться між двома спільнотами - результат досягнуто не так очевидний.
Якість нашої біологічного захисту залежить від того, скільки корисних бактерій задіяно в захисному симбіозі, і від того, скільки чужорідних патогенів вирішило цей бар'єр подолати.
Симбіоз людини і бактерій в нашому складному організмі не обмежується тільки захисною функцією. Мікроби в шлунково-кишковому тракті можуть не тільки боротися зі шкідниками, а й здатні синтезувати для людини ряд вітамінів, які з їжі можуть надходити тільки в дуже малих кількостях.
Бактерії в шлунково-кишковому тракті допомагають людині перетравлювати їжу рослинного походження. Ферменти, що виробляються самим організмом людини, целюлозу (основу клітинної стінки рослин) розібрати на молекули не можуть.
Життя в умовах симбіозу
Загальна вага бактерій, що живуть в симбіозі з однією людиною, становить близько 2 кілограмів. У цей показник ваги входять і мікроби ШКТ, і мікроби, що живуть на шкірі (наймасовіші мікробні спільноти). Вага однієї бактерії становить одну мільярдну грама. Якщо вивести кількість мікробів з загальної ваги спільноти і ваги його одного представника, то вийде, що людина живе в симбіозі з трильйонами бактерій.
Ця симбиотическая мікрофлора не надто різноманітна. Незважаючи на індивідуальні риси мікробного співтовариства, що населяє різні ділянки організму, ці спільноти сформовані здебільшого з:
- стафілококів;
- стрептококів;
- кишкових паличок;
- микрококков;
- ентерококів;
- лактобактерій;
- біфідобактерій;
- коринебактерий;
- протеус.
Серед перерахованих видів є як аеробні, так і анаеробні мікроорганізми, у них різні обміни речовин, але розмножуються вони здебільшого однаково.
Особливості кожної групи бактерій перерахованих видів можна визначити, якщо виділити їх окремих представників і ідентифікувати. Відрізнятися вони будуть по перевагах в раціоні. Такі відмінності пояснюються тим, що для виживання в різних умовах одним і тим же бактеріям необхідно синтезувати різні білки. Проста природа бактерії дозволяє в лічені дні пристосовуватися до специфіки умов.
Важко сперечатися з тим, що бактерії, які живуть на шкірі обличчя, і бактерії, що живуть на шкірі живота, знаходяться в різних умовах. А при тих мікроскопічних розмірах, які характерні для мікробів, така різниця є глобальною.
Інтенсивність розмноження бактерій здебільшого залежить від наявності поживних речовин. При сприятливих умовах одна бактеріальна клітина ділиться раз в 20 хвилин. За цей 20-хвилинний період клітина проходить кілька форм. Ці форми пов'язані з формуванням перетяжки, в результаті якої одна клітина ділиться на дві і до кінця 20-й хвилини кількість бактерій подвоюється. Однак якби все бактерії через 20 хвилин подвоювалася, їх біомаса давно б вийшла за більш-менш стабільні 2 кілограми.
Є механізми, які контролюють 20-хвилинне розмноження кожної бактерії. І цей механізм пов'язаний з кількістю їжі. Тільки маючи необмежений доступ до живильних речовин, бактерії розмножуються кожні 20 хвилин. Але це ідеальна ситуація, а в реальних умовах їжі не так вже й багато.
Цикл розмноження бактеріального спільноти на графіку матиме S-подібну форму, яку можна розділити на чотири фази. Від того, в якій фазі знаходиться все співтовариство, і залежить, скільки бактерій можуть собі дозволити ділитися до кінця 20-хвилини після чергового поділу.
- Звикання до зовнішнього середовища.
- Швидке поглинання поживних речовин.
- Нестачі поживних речовин і уповільнення всіх внутрішньоклітинних процесів.
- Якщо харчування так і не надійде, бактерії займуться канібалізмом.
Наступні 20 хвилин можна буде відраховувати з того моменту, як бактерії отримають необхідне харчування.
Таким чином все бактеріальне співтовариство саме регулює свою кількість і людині можна не боятися, що в наступні 20 хвилин кількість бактерій, що живуть з ним в симбіозі, подвоїться, а до кінця 20-ої години загальна вага бактерій перевищить загальну вагу людини.
Поза організмом життя бактерій також визначається наявністю харчування. Якщо поза організмом є доступ до органічним сахарам, бактерія може прожити дуже довго. Такі бактерії, як кишкова паличка, поза організмом можуть існувати тижнями. Якщо поза організмом на неї не буде сильного впливу ультрафіолету, кишкова паличка може прожити до 2 місяців. Лактобактерії та біфідобактерії поза організмом без харчування живуть близько доби.
Мікроби - причина хвороб
Світ бактерій надає людині величезну послугу, але він же, світ бактерій. діє на нас і руйнівно: є джерелом величезної кількості хвороб.
Позбутися від цієї загрози людина так і не зміг, хоча і намагається всю свою історію протистояти природі.
Антибіотики багато в чому поліпшили становище людства, але вивести методику безпечного й високоефективного протистояння мікробам, а також остаточного позбавлення від бактеріальних інфекцій поки не вдалося.
Основні причини невдач:
- Неможливість запобігти попаданню чужорідних мікробів в організм людини (ті ж овочі та фрукти неможливо досконально очистити від умовно-патогенної мікрофлори).
- Відсутність можливості боротися тільки з чужорідної патогенною мікрофлорою, не завдаючи при цьому шкоди корисної.
- Висока пристосованість бактерій до швидко мінливих умов навколишнього середовища.
В таких умовах однією з найбільш ефективних тактик є зміцнення власної корисної мікрофлори, аби чужі патогенні агенти не мали ніякої можливості закріпитися на здорових тканинах.
Але навіть ця тактика не завжди спрацьовує. Яскравим прикладом служить хвороботворні вплив на організм людини мікроба хелікобактер пілорі.
Хелікобактер живе в слизовій шлунка та дванадцятипалої кишки. Хелікобактер є причиною виразок, гастритів і навіть ракових пухлин. Потрапляє в шлунок хелікобактер через ротову порожнину.
Дуже довго хелікобактер не признавався науковим співтовариством як одна з головних загроз здоров'ю шлунково-кишкового тракту. Вважалося, що в кислому середовищі шлунка не можуть виживати ні бактерії, ні віруси, ні гриби.
Особливість бактерії в тому, що їм заражені 2/3 населення Землі. При цьому тільки в 10% випадків хелікобактер розвиває свою патогенну діяльність. Вивести бактерії можна, тільки використовуючи антибіотики. Однак немає ніякої гарантії, що після курсу лікування хелікобактер не повернеться знову.
Ще одним біологічним агентом, що представляє серйозну небезпеку для людини, є віруси. Віруси потрапляють в організм людини з їжею, з водою, з повітрям, з іншими бактеріями.
Як відомо, віруси - внутрішньоклітинні мешканці. Вірус - частина молекули ДНК або РНК, яка прагне вбудуватися в ДНК живої клітини. Після того як вірус отримав можливість вбудуватися, вся ДНК починає працювати не на складання білків, необхідних клітці, а на штампування нових та нових вірусів.
Коли число нових вірусів перевищує обсяг клітини, клітинна мембрана розривається, і отримали свободу віруси шукають можливість вбудовуватися в ДНК здорових клітин.
Єдиний ефективний спосіб боротися з вірусами - зміцнення власного імунітету. Власні імунні системи повинні швидко ідентифікувати клітини-носії вірусу і вбити інфіковані клітини, щоб вірус не встиг поширитися.
Бактерій стільки, що голова обертом! І за формою, і за кольором, і по взаємодії з людським організмом. Ми не можемо жити без бактерій: якщо їх знищити, ми зникнемо самі. Бактерії допомагають нам перетравлювати їжу, вони беруть участь в життєдіяльності всього організму. Звичайно, багато шкідливих бактерій, які порушують гармонію в нашому організмі, але з ними борються хороші бактерії. Наше завдання зробити так, щоб хороших було багато, а поганих менше.
Вероніка! Ви взагалі поводиться грамотно? Що значить: хороших побільше, а поганих менше? Так, звичайно, бактерії холери або туберкульозу людство намагається звести зі світу, проте, нічого не виходить. Як тільки люди знищують один вид бактерій, не проходить багато часу, як з'являються до селі нам небачені види цих жителів. Людині потрібно вчитися тримати в узді, а не стирати з лиця землі бактерії, інакше наша замкнута система видасть такий результат, що потім нічого не допоможе ...
