Где мы применяем бактерии и может ли человечество обойтись без них?

Смогут ли люди прожить без бактерий?

Невероятные факты

Одна только мысль о том, что триллионы бактерий живут на нашей коже и в нашем теле наводит на некоторых жуть.

“Но так, как человек не может прожить без углерода, азота, защиты от заболеваний, он также не может жить без бактерий“, – рассказывает микробиолог и автор книги “Союзники и враги: как мир зависит от бактерий” Анна Макзулак (Anne Maczulak).

Большинство людей узнают о бактериях только в контексте определенных заболеваний, что естественным образом сказывается на человеческом негативном отношении к ним. “Сейчас самое время подумать о том, как они помогают нам, потому что это очень сложный, многоступенчатый процесс”, – добавила Макзулак.

Крошечные властелины

В почве и океане бактерии – это основные игроки, принимающие активное участие в разложении органического вещества и круговороте химических элементов, таких как углерод и азот, которые необходимы для жизни человека.

Обратите внимание

В связи с тем, что растения и животные не могут создавать некоторые из молекул азота, мы должны жить, при этом почвенные бактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли) играют абсолютно незаменимую роль в превращении атмосферного азота в те формы азота, которые растения могут поглощать, тем самым, создавая аминокислоты и нуклеиновые кислоты, которые, в свою очередь, являются строительными блоками ДНК. Мы питаемся растительной пищей и тем самым пожинаем плоды всего этого процесса.

Бактерии также играют роль в циркуляции и другого не менее важного компонента для жизни человека. Это вода. За последние годы ученым университета Луизианы удалось обнаружить доказательства того, что бактерии являются основной составной частью многих, если не большинства крошечных частиц, которые провоцируют в облаках создание снега и дождя.

Бактерии и человеческое тело

На человеческом теле и внутри него бактерии играют не менее важную роль. При работе пищеварительной системы, они помогают нам в переваривании пищи, так как мы не в состоянии это делать самостоятельно. “Мы получаем намного больше полезных веществ из пищи, которую употребляем именно благодаря бактериям”, – отмечает Макзулак.

Бактерии, находящиеся в пищеварительной системе, предоставляют нам необходимые витамины, такие, как биотин и витамин К, а также являются нашими главными источниками питательных веществ. Эксперименты, проводимые на морских свинках, показали, что животные, выращенные в стерильных условиях без бактерий, постоянно недоедали и умирали молодыми.

Согласно Макзулак, бактерии, находящиеся на поверхности кожи (около 200 видов у обычного здорового человека, по данным исследователей из университета Нью-Йорка), активно контактируют друг с другом, обеспечивая тем самым нормальную работу организма. Также важно отметить, что как внешние, так и внутренние бактерии, оказывают огромное воздействие на формирование и развитие иммунной системы.

Как утверждает микробиолог из университета штата Колорадо Джеральд Каллахан (Gerald Callahan), от активности как полезных, так и вредных бактерий – это именно то, от чего в последствии зависит как отреагирует иммунная система на патогенные изменения в организме. Исследование, опубликованное в медицинском журнале New England Journal, также подтвердило, что дети, которые растут в условиях, защищенных от бактерий, имеют более высокий риск развития астмы и аллергии.

Но все же это не означает, что полезные бактерии не могут быть опасными. Как говорит Макзулак, обычно, полезные и вредные бактерии – это нечто взаимоисключающее. Но иногда ситуация оборачивается совсем по-другому. “Бактерия стафилококка является ярким тому примером, потому что ее дом обитания – это вся наша кожа”, – объясняет Макзулак. Целые колонии золотистого стафилококка, живущие, к примеру, на нашей руке, могут спокойно сосуществовать с человеком без ущерба для здоровья, но стоит вам только порезаться или каким-либо другим способом скомпрометировать вашу иммунную систему, то бактерии тут же могут начать буйствовать, тем самым, вызвав развитие инфекции.

Количество бактерий в организме человека превышает количество клеток человека в 10 раз. “Это немного жутко, но это поможет нам представить, какую роль играют эти организмы”.

Источник:

Перевод: Баландина Е. А.

Источник: https://www.infoniac.ru/news/Smogut-li-lyudi-prozhit-bez-bakterii.html

Может ли современное человечество обойтись без биотехнологии?

Вопрос в том, что вы вкладываете в понятие биотехнологии. Биотехнологии – это использование живых организмов в производстве. Начну с того, что биотехнологии – это использование живых организмов для решения технологических задач.

Использование бактерий для брожения, производство лекарств из растений, селекция и многое другое использовалось ещё в древности, даже без понимания сути самих процессов. Так что отказ от биотехнологий в этом смысле, теоретически возможен.

Но нужен ли нам такой мир, без хороших сортов растений, сахара(а откуда его ещё получать), лекарств, кисломолочных продуктов и много другого.

Но если вкладывать в понятие биотехнологии только современные виды биотехнологий, такие как: биоинженерия, биоинформатика, бионика и др. То тут вопрос стоит не столь радикально. Биотехнологии позволит решать проблемы, которые стоят перед человеком 21 века.

Важно

С помощью CRISPR/Cas9 мы, возможно, в будущем сможем лечить наследственные заболевания. Генно инженерные организмы помогут решить проблемы нехватки пресной воды и всемирного голода.

Бактерии могут решать проблемы загрязнения, а так же эффективно производят различные вещества (Инсулин для диабетиков производит E.Coli).

Мы, вполне, можем позволить себе отказ от всего этого и не вымрем. Просто будет выше смертность, а глобальные проблемы всего человечества, начнут ещё сильнее усугубляться.

Самый главный вопрос  – ради чего нам отказываться от биотехнологии?

Несомненно, человечество обладает весьма значительной базой знаний по огромному количеству проблем современной промышленности. Эта база позволяет решить огромное количество проблем, решаемых биотехнологией, при помощи химии и физики.

Но  на этом моменте я опять вернусь к вопросу “ради чего?”. Как можно судить по последним веяниям в мире основная причина поползновений отказа от биотехнологии и примыкающих к ней наук это страх перед ГМО.

Это бесконечный спор и глухие дебри, так что туда, на мой взгляд, в рамках этого вопроса углубляться не стоит.  

Выше я сказал, что человечество может решить БОЛЬШИНСТВО проблем при помощи физики и химии, но тем не менее далеко не все. Взять хотя бы промышленное производство аминокислот, необходимых в пищевой, медицинской и ряде других промышленностях.

Как известно, в природе подавляющее их большинство существует в виде двух рацемических изомеров. Исключением из этого правила в ряде протеиногенных аминокислот является глицин, остальные имеют хиральные атомы и при химическом синтезе выдают рацемат – практически неразделимую смесь двух оптических изомеров.

Совет

При производстве химическим синтезом приходится решать эту крайне сложную технологически проблему. Да что говорить – зачастую эта проблема просто неразрешима силами “традиционной” химической технологии. Кроме того, даже если решение есть, то оно крайне ресурсозатратно, а человек существо меркантильное.

Но тем не менее проблема рацематов элементарно решается биохимическим синтезом при помощи мутантных штаммов микроорганизмов, которые выделяют в окружающую среду необходимый изомер аминокислоты.

К слову, некоторые из подобных мутантов универсальны и способны производить ряд аминокислот – продукт контролируется внешними условиями. Выделение же нужного продукта сводится к давно отработанному и весьма не сложному  процессу.

Это лишь один пример предоставляемых благ биотехнологии из тысяч таковых. Подобные примеры можно найти практически во всех видах промышленности, от металлургии до военной промышленности. Поэтому, прежде чем поднимать вопрос отказа от биотехнологии необходимо досконально изучить все плюсы и минусы.

Несомненно, человечество выживет без биотехнологии, но ценой общего уровня жизни, повышенной смертности, сильного торможения научного и технологического прогресса,  образования дефицита ресурсов, обострения экономической ситуации во многих отраслях промышленности.

Проблемы, которые возникнут при тотальном отказе от данной сферы деятельности человека, можно перечислять бесконечно.

Я думаю нет, с биотехнологией сейчас очень много связано сфер нашей жизни. Производство продуктов, очистка сточных вод, изготовление лекарств и многое, многое другое. Раньше этим всегда пользовались, но не задумывались, что этим занимается биотехнология.

Источник: https://TheQuestion.ru/questions/110233/mozhet-li-sovremennoe-chelovechestvo-oboitis-bez-biotekhnologii

Бактерии управляют сознанием людей: миры внутри нас – МК

Наука о микробиоме

16.01.2018 в 17:48, просмотров: 16976

Мы не знаем, одинок ли человек во Вселенной. Но хорошо известно то, что он не одинок даже наедине с собой. И не просто не одинок. В каждом из нас живет как минимум 100 триллионов живых существ — как полезных, так и вредных, а их общий вес достигает 3–4 килограммов.

Большинство из них обитает в нашем кишечнике, но есть и такие, что прижились у нас в носу, на руках, глазах, ушах, на коже — в общем, в каждом уголке нашего тела.

И от того, кто поселился в нас в данный момент, зависят и наше здоровье, и настроение, и вес, и даже способность мыслить здраво.

Обратите внимание

В последние годы ученые всего мира ведут исследования в области микробиома (так называют сообщество бактерий, считающих наш организм своим домом) — и чуть ли не каждый день делают удивительные открытия. Их цель — заставить бактерии служить нашему здоровью, то есть спасать нас от множества болезней — от диареи до сахарного диабета. Что нового здесь происходит, узнал обозреватель «МК».

Нашим мозгом управляют бактерии

Микрофлора, она же микробиота, — это множество одноклеточных микроорганизмов, живущих как на нас, так и поблизости. Невероятно, но факт: бактерий, живущих в нас, в десятки раз больше количества клеток, из которых состоит наш организм! То есть человек — это не совсем человек, а всего лишь скопище живущих своей жизнью микроорганизмов.

Но самое главное — ученые признали, что былые представления об одноклеточных микроорганизмах оказались ошибочными. Эта незримая армия влияет на все сферы нашей жизни: могут сделать нас умными или глупыми, здоровыми или больными, веселыми или печальными.

И даже вкусными или невкусными для комаров — да-да, за эту индивидуальную особенность также отвечают микробы, обитающие на коже!

В нашем желудочно-кишечном тракте живет 300–400 видов бактерий — это из тех, что идентифицировали ученые. Правда, пока светила науки не знают, что делает большинство из этих тварей — изучено буквально несколько десятков особей.

Однако сегодня установлено, что если в среде этих маленьких жителей происходит какой-то дисбаланс, то есть одних становится больше, а других меньше, развиваются болезни: аллергии, заболевания печени, поджелудочной железы, артрит, аутизм, депрессия и даже рак.

Так, международная группа ученых выяснила, что у большинства пациентов с болезнью Альцгеймера серьезный дисбаланс кишечной микрофлоры. Практически аналогичная ситуация у детей с аутизмом.

Микробиом влияет буквально на все стороны нашей жизни. Вредоносные бактерии ведут к развитию болезней. Полезные защищают нас от патогенных микробов, обезвреживают токсины, производят необходимые витамины и гормоны, помогают усваиваться важным микроэлементам из пищи.

Важно

От состава микробиома зависит даже склонность человека к ожирению. Да и так называемый эмоциональный интеллект (EQ — способность человека правильно понимать собственные и чужие эмоции и, как следствие, управлять ими) напрямую зависит от царства бактерий, живущих в кишечнике. «Их больше, чем звезд в галактике, и у каждого есть право голоса.

Именно микробиота регулирует работу головного мозга», — говорит известный детский доктор, завкафедрой факультетской педиатрии №2 РНИМУ им. Н.И.Пирогова, научный руководитель Московского городского центра иммунологии и аллергологии профессор Андрей Продеус. Бактерии способны менять поведение человека и даже внушать желания, заставляя нас играть под их дудку. Например, есть сладкое.

Это раньше считалось, что есть сладкоежки от природы, а теперь установлено: тяга к пирожным-мороженому зависит от того, есть ли в вашем кишечнике бактерии под названием клостридии. Они питаются простыми сахарами и выманивают их у нас, заставляя есть шоколад и печеньки.

Или помните про йогурты, от которых «животик улыбается»? Сегодня ученые на полном серьезе говорят о том, что содержащиеся в йогуртах бактерии могут делать нас как умиротворенными, так и унылыми, ведь некоторые бактерии подавляют уровень гормона счастья серотонина, что установлено учеными из APC (Alimentary Pharmabiotic Centre). И не только нас, но и других животных.

Недавний эксперимент на мышах, проведенный в Италии, показал, что норушки, рожденные в стерильных условиях (то есть лишенные естественной микрофлоры) оказались тупыми и агрессивными, а также отличались девичьей памятью.

Кто в домике живет?

В нашем кишечнике обитают представители царства архей — одноклеточные организмы. В основном это метаногены — они легко обходятся без кислорода, помогают переваривать пищу и выделяют газ метан.

В кишечнике, а также в интимных зонах живут эукариоты (грибки и дрожжи) и бактерии. Одна из самых известных бактерий — кишечная палочка (эшерихия коли).

Раньше считалось, что она ведет к нарушениям стула, но сегодня известно, что есть разновидности этой бактерии, которые приносят нам исключительно пользу.

Совет

Или взять хеликобактер пилори — в больших количествах она вызывает язву и рак желудка, но в небольших необходима для пищеварения.

На коже живет великое разнообразие бактерий — они отвечают за наш запах, за привлекательность для комаров. Удивительный факт: сообщество бактерий на правой руке кардинально отличается от сообщества бактерий на левой. Объяснения этому пока нет. Зато ученые уже предлагают вводить микробные отпечатки пальцев, которые у каждого из нас уникальны.

Популярный обитатель носа — золотистый стафилококк. Пока известны только его зловредные свойства, но ученые предполагают, что другие носовые микробы в большинстве случаев не дают ему развернуться.

Во рту живет стрептококк мутанс — установлено, что именно он подтачивает наши зубы и вызывает кариес. В целом же бактерии из ротовой полости помогают регулировать кровяное давление — они выделяют оксид азота, тем самым расслабляя артерии.

Читайте также:  Для чего нужны ферменты бактериям, их польза и вред для человека

Микробиом на службе здоровью

Наука о микробиоме развивается стремительно, открытия в ней делают чуть ли не каждый день. Сегодня в эту область инвестировано почти 1,5 млрд долларов. Ведь это раньше микробы считались источником заболеваний, а теперь ясно, что они играют важную роль не только в развитии болезней, но и в поддержании здоровья.

Предполагается, что уже в скором времени с помощью микробиома научатся лечить более 50 разных хворей, включая сахарный диабет, воспалительные заболевания кишечника, атеросклероз, дерматит, астму, непереносимость лактозы, иммунодефицит и колоректальный рак.

«Исследования показывают, что медицинские решения, основанные на микробиоме, потенциально могут оказать положительное влияние на все аспекты здоровья человека и помочь вылечить людей по всему миру.

Наш институт ведет исследования с целью объяснить уникальную и очень важную роль, которую играет микробиота.

Мы вдохновлены безграничными возможностями, которые микробиом дает для прогнозирования, диагностики и лечения множества заболеваний, в том числе за счет использования естественных реакций организма», — говорит руководитель самого крупного Института микробиома человека (JHMI) Дирк Геверс.

Ученые из JHMI изучают, как микробиом меняется под воздействием генетических факторов, факторов среды, питания и пр. Это поможет понять, как заставить маленьких обитателей нашего организма служить его здоровью.

Обратите внимание

Совместно с Научно-исследовательским институтом имени Вейцмана (Израиль) американские исследователи из JHMI изучают, как состав микробиома влияет на метаболические расстройства и как может помочь в лечении нарушений обмена веществ.

Предполагается разработать рекомендации по питанию, которые помогут предотвращать развитие метаболического синдрома, сахарного диабета второго типа и его осложнений. Исследователи изучают микробиомы различных людей, пробуют на них новые лекарства.

«Совместными усилиями мы выработаем новые идеи для решения проблем обмена веществ с помощью микробиологической диагностики и терапии», — сказал Дирк Геверс.

Кое-что уже придумано. Например, разработаны коктейли с микроорганизмами и бактериофагами, поддерживающие здоровье микробиома. Лекарства, способные увеличивать количество одних бактерий и подавлять других. Диагностические тесты, определяющие причины болезней по составу микрофлоры. Вакцины, исправляющие реакцию иммунной системы на изменения в микробиоме.

Все это позволит лечить болезни более прицельно, воздействуя на причины болезней на генетическом уровне.

Как вылечить свою микрофлору

В JHMI отмечают, что состав и разнообразие микробного сообщества напрямую зависят от питания, приема лекарств и других внешних факторов. И даже такие простые вещи, как изменение образа жизни, системы питания или прием микробных коктейлей способны вылечить или предотвратить болезнь.

Исследования ученым в помощь. Недавно вот департамент генетики медицинского центра Университета Гронингена выяснил, что как минимум 60 категорий продуктов и различные типы диет оказывают то или иное влияние на кишечную микрофлору.

Оказалось, что микробиомы людей, которые регулярно едят фрукты, овощи и кисломолочные продукты, более разнообразны.

А вот чрезмерное потребление мяса снижает разнообразие организмов по сравнению с рационом, в котором преобладают фрукты и овощи.

Важно

Ученые также попытались узнать, какие лекарства больше, а какие меньше изменяют состав микробиоты. Выяснилось: на «внутреннюю экосистему» человека влияют 19 типов лекарств.

И это далеко не одни только всем известные антибиотики и препараты, снижающие кислотность желудка.

В «черный список» попали антидепрессанты, а также ингибиторы АПФ (лекарства, принимаемые при сердечной недостаточности и для снижения артериального давления).

Один из главных специалистов в России, занимающихся исследованиями микробиоты, биолог Дмитрий Алексеев говорит, что на сегодня это исследование самое качественное и обширное: «Можно сказать, что это начало целого направления в науке.

В России сейчас проводится свое, более скромное популяционное исследование ohmygut, результаты которого было бы интересно сравнить с результатами исследования коллег из Голландии.

Но уже сейчас мы можем сказать, что в голландской выборке количество организмов с измененной приемом антибиотиков микробиотой будет значительно меньше, чем в России: в этой стране применение антибиотиков строго ограничено врачами и фармацевтами, а у нас их можно купить в аптеке без рецепта.

Голландцы выявили и неожиданные факторы влияния на микробиоту.

Например, в использовании лекарств ожидаемо было то, что на первом месте будут антибиотики, но в голландской выборке особенно выделяются ингибиторы протонных помп (ИПП) — лекарства, используемые в мире достаточно часто в гастроэнтерологии и до сих пор считающиеся безопасными. Еще один результат: у людей, которые едят больше фруктов, уровень пептида хромогранина A (CgA), маркера стресса, оказался значительно ниже, чем у тех, кто предпочитает мясо. Так что ешьте фрукты — и будете меньше нервничать!»

Кроме того, положительное действие на состав микробиоты оказывают кисломолочные продукты, особенно обогащенные полезными бактериями.

Не все так радужно

Совет

И все же наука о микробиоме является хоть и многообещающим, но новым направлением. И многие эксперты относятся к достижениям в этой области со здоровой долей скепсиса.

Как говорит руководитель биотехнологической компании Олег Парошин, связь между развитием болезней и микробиомом — пока лишь гипотеза: «Твердых фактов, доказывающих эту связь, пока нет. Достаточно давно обсуждается вопрос о влиянии микробиома кишечника на риск развития онкологических заболеваний.

Но если, например, уже установлено, что ключевым фактором для развития рака желудка служит helicobacter pylori, то бактерия, являющаяся возбудителем рака кишечника, пока не идентифицирована.

Есть гипотезы относительно прямого влияния продуктов жизнедеятельности и ферментов некоторых видов кишечных микроорганизмов, которые могут приводить к онкологическому перерождению клеток (особенно толстой кишки). Надеюсь, что дальнейшие исследования генома человеческого микробиома позволят обнаружить конкретных виновников онкологического перерождения здоровых тканей».

Парошин тем не менее согласен, что здоровое питание позволяет вырастить более полезные штаммы микроорганизмов: «От пищи, которую мы едим, зависит видовой состав микробиома, который оказывает практически безграничное действие на организм человека. В том числе он может влиять на развитие многих болезней. Другими словами, бактерии, превалирующие в микробиоме, определяются именно характером принимаемой пищи, а именно они, возможно, в основном и определяют характер заболевания».

В общем, вопросов у ученых пока очень много. Как выяснилось, микробиом имеет гораздо более сложную структуру, чем даже человеческие гены, так что изучить его основательно еще только предстоит. И все же исследователи надеются получить ответы на свои вопросы в ближайшее время…

Лучшее в “МК” – в короткой вечерней рассылке: подпишитесь на наш канал в Telegram

Источник: https://www.mk.ru/science/2018/01/16/bakterii-upravlyayut-soznaniem-lyudey-miry-vnutri-nas.html

Один день на Земле без бактерий | Свободный обмен школьными сочинениями 5-11 класс

Нам не нравится болеть. Мы не любим кашлять, чихать, лежать с температурой, чувствовать слабость, собственное бессилие. Мы не любим находить испорченную еду, случайно забытые на пару часов, день, неделю продукты. Мы не любим — очень не любим виновника этих наших бед: бактерии.

Бактерии виноваты и в наших болезнях, и в наших испорченных продуктах. Порой, некоторые из нас в порыве злости желают им полного исчезновения. Давайте представим, что произойдёт на самом деле, если однажды все бактерии действительно исчезнут с лица земли? Станет ли жизнь прекрасной, как нам кажется, или нет?..

Бактерий больше нет, можно радоваться: процесс гниения ушёл в прошлое! Никакой гнили, падали, никаких испорченных продуктов, никакого старения вещей. Еда начнёт подсыхать, черстветь — но не гнить! Ну не прекрасно ли? Правда? Человечество в результате своей жизнедеятельности производит триллионы бытовых отходов ежегодно. Остатки пищи, упаковок, множество других отходов.

Обратите внимание

Пищевые отходы перерабатываются быстро. Все остальные отходы отвозятся на свалку, прессуются, утилизируются по мере возможности. А что произойдёт, если однажды в нашем мире всё перестанет гнить? Километры бесплодной земли, засыпанной мусором, гниющим в течение долгих столетий. В обычное время – и фактически вечным в мире без бактерий.

Земля перестанет получать естественные удобрения от перегнивающих растений: поверхность быстро истощится и покроется коростой отживших своё организмов.

Жвачные травоядные не смогут питаться: за переработку пищи у них ответственны бактерии. Отомрут жвачные, в том числе и коровы, на данный момент имеющие решающее значение в производстве продуктов: мясо, молоко, множественные виды кисломолочной пищи.

Даже если найдётся способ обеспечить коровам существование, с кисломолочными продуктами можно попрощаться: за процесс их производства также ответственны штампы бактерий.

Человечество вывело штампы бактерий, способные поглощать смертоносные пестициды, содержащиеся в отравах для насекомых, полимерные соединения: полиэтилен, полистирол, полипропилен. Отдельные виды очищают воздух от тяжёлых металлов, в том числе — от радиоактивных частиц.

Модифицированные штампы могут уничтожать колонии насекомых — подселённые на одну особь, они перекидываются на все особи, с которыми происходил контакт, и буквально поедают их изнутри, используя тела, как материал для собственных колоний.

И это — только верхушка айсберга. Если бы бактерии не существовали в мире — человечество уже было бы мертво. Доказательство: бактерии вызывают болезни, не смертельные — но неприятные.

Переболевший организм всегда обладает большей устойчивостью к болезни, чем не болевший ни разу.

Важно

Некоторыми видами болезней и вовсе нельзя переболеть дважды — достаточно одного раза для выработки полного иммунитета к болезни.

Но наши болезни возникают не только из-за бактерий, но и из-за вирусов, гораздо более опасных изначально.

Заболевший вирусом организм пытается бороться, используя те наработки иммунитета, что появились в результате бактериальных заболеваний. Если человек не болеет вообще — иммунитету взяться неоткуда. Любой даже самый слабенький вирус в таких условиях может оказаться смертельным.

Пример: чума, холера, испанка — страшные болезни прошлого, унесшие миллионы человеческих жизней. Люди заболевали, но пытались с болезнью бороться — иным удавалось выжить. Другие смогли не заразиться там, где заразились почти все окружающие. Иммунитет людей сопротивлялся болезни. Не будь этого, катастрофа страшная стала бы катастрофой ужасающей – и в последнем в человеческом роду.

Земля не должна лишаться бактерий. Они способны вредить, но пользы приносят несоизмеримо больше. Эфемерная выгода их отсутствия и близко не стоит с той пользой, что они приносят. Даже один день на земле без бактерий способен привести к страшным последствиям, которые будут аукаться в течение многих лет.

Источник: http://resoch.ru/odin-den-na-zemle-bez-bakterij/

Бактерии на службе

Бактерии – древнейшие обитатели нашей планеты.

Они появились примерно 3,8 триллиона лет назад и являются наиболее примитивно устроенной клеточной формой жизни, относящейся к прокариотам, не имеющим отдельного от остальной клетки ядра.

Несмотря на огромное разнообразие, у бактерий есть нечто общее – они настолько малы, что их можно рассмотреть только в микроскоп с увеличением в сотни раз, поэтому их называют микроорганизмами, или микробами.

Но бактерии – наиболее стойкие обитатели Земли.

Благодаря исключительной способности усваивать самые разные питательные вещества, малым размерам и легкой приспособляемости к различным внешним условиям они могут быть обнаружены там, где отсутствуют другие формы жизни. Ни низкие температуры, ни кипящие гейзеры, ни растворы солей, ни горные вершины, ни облучение атомных реакторов не мешают их существованию. 

В БИОСФЕРЕ НЕВОЗМОЖНО НАЙТИ МЕСТНОСТЬ ИЛИ ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ, не заселенные теми или иными бактериями. Истинное число видов бактерий ошеломляюще огромно. К настоящему времени известно около 10000 видов, а предполагается, что их существует свыше миллиона.

Совет

Только в кишечнике человека обитает от 300 до 1000 видов бактерий общей массой до 1 кг, а во всем теле клеток бактерий в 10 раз больше, чем собственно человеческих клеток.

Иначе говоря, человек на 90 процентов состоит из микробов и только на 10 процентов – из собственных клеток, то есть наш организм может считаться своего рода жилищем для бактерий. Микробы живут на всех внешних и внутренних поверхностях тела взрослого человека. В среднем на 1 кв.

см кожи человека приходится 10 млн бактерий, поэтому естественно, что они играют исключительно важную роль в нашей жизни.

Заселение человеческого тела бактериями начинается с рождения, когда ребенок проходит через родовые пути. Затем этот процесс продолжается при грудном вскармливании и тесном контакте с матерью, что способствует быстрой колонизации кишечника прежде всего бактериями материнского организма.

Это особенно важно с точки зрения полезности материнских бактерий.

Недавние исследования показали, что дети, рожденные с помощью кесарева сечения, по сравнению с детьми, рожденными естественным путем, имеют более высокий риск развития таких заболеваний, как пищевая аллергия, астма, диабет I типа, желудочно-кишечные расстройства.

Ученые считают это следствием заселения стерильного кишечника таких детей в основном бактериями из внешней среды, в первую очередь кожи матери. Напротив, у естественно рожденных младенцев обнаруживаются преимущественно те виды бактерий, которые содержатся в родовых путях матери и крайне важны для переваривания молока и создания здоровой кишечной микрофлоры.

Некоторые бактерии патогенны и могут вызвать различные заболевания верхних и нижних дыхательных путей, отит, туберкулез, желудочно-кишечные расстройства, а также кожные инфекции. Большинство бактерий, однако, не являются опасными для человека.

Более того, человек и тысячи видов бактерий в процессе эволюции развивались так, чтобы быть полезными друг другу. То, что симбиотические бактерии выполняют в организме человека ряд очень важных функций, известно давно. Без них невозможно пищеварение, они вносят важный вклад в формирование иммунной системы.

Обратите внимание

Однако новые исследования указывают на то, то роль бактерий явно недооценивается и они, похоже, в значительной степени причастны и к регуляции деятельности головного мозга, а тем самым, возможно, и нашего поведения.

Группа исследователей Каролинского института в Стокгольме смогла экспериментально показать, что нормальное развитие мозга возможно лишь в присутствии бактерий.

Читайте также:  Какими способами могут размножаться бактерии и грибы

Правда, опыты проводились не на людях, а на мышах, но результаты сравнения поведения двух групп взрослых мышей, выращенных в разных условиях – стерильных и в контакте с бактериями, убедительно указывали на то, что для полноценного развития организма контакт с микробами имеет ключевое значение, а стерильность препятствует нормальному развитию мозга.

В этой связи исключительно важным представляется то, что наследственный материал симбиотических бактерий насчитывает в общей сложности в 150 раз больше генов, чем содержится в хромосомах клеток человека, при этом около 37% генов человека гомологичны с бактериальными. Многие из этих генов способны обмениваться информацией друг с другом, так что не удивительно, что бактерии активно воздействуют на свою среду обитания, то есть на развитие и жизнедеятельность человеческого организма.

Это влияние может быть и опосредованным. На протяжении веков люди нашли многочисленные способы применения бактерий. Бактерии, вызывающие брожение, уже давно используются для производства сыра, йогурта, уксуса, пива, вина, хлеба и других продуктов. Однако пищевая промышленность – далеко не единственная область, в которой бактерии играют важную роль.

В фармацевтической промышленности бактерии используются для производства антибиотиков, аминокислот, витаминов, ферментов и вакцин. Бактериальные продукты используются в производстве вакцин и биопрепаратов для профилактики инфекционных заболеваний.

Вакцины против дифтерии, коклюша, столбняка, брюшного тифа и холеры изготавливаются из компонентов бактерий, которые вызывают эти заболевания.

В соответствии с принятой классификацией биотехнологических направлений более половины мирового производства относится к продукции “красной” биотехнологии (биофармацевтические препараты и биомедицина), 12% – к “зеленой” (агропищевая продукция), остальное – биоматериалы промышленного назначения (“белая” биотехнология).

Важно

За последние годы бурный технологический прогресс в мировой науке увенчался множеством сенсационных прорывов в области использования различных бактерий в повседневной жизни.

УЧЕНЫЕ ИЗ ТУЛЕЙНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ЛУИЗИАНЫ (США) ОБНАРУЖИЛИ штамм бактерий, способный производить бутанол, перерабатывая бумагу.

Штамм потенциально может стать источником топлива для автомобилей и одновременно способом утилизации целлюлозы.

Поскольку бутанол в качестве биотоплива обладает множеством преимуществ по сравнению с распространенным сейчас этанолом, открытие может не только снизить стоимость производства биотоплива, но и положительно отразиться на его эффективности, а также снизить объем мусора за счет утилизации целлюлозы.

Чтобы представить потенциальную выгоду, стоит учесть, что только в США ежегодно выбрасывается 323 млн т материалов, из которых бактерии могли бы произвести бутанол.

Отличным источником водорода, который можно использовать для экологически чистых и мощных двигателей, оказалась морская бактерия, найденная на побережье Тихого океана.

Ученые из Вашингтонского университета штата Миссури обнаружили, что эта бактерия живет двойной жизнью – в светлое время суток она поглощает CO2 из окружающего воздуха, вырабатывая кислород с помощью реакции фотосинтеза, которая характерна для наземных растений, водорослей и некоторых одноклеточных организмов. Когда наступает ночь, метаболизм переключается на реакции другого типа – с помощью фермента нитрогеназы микроб захватывает из воздуха азот и перерабатывает его в необходимый для собственной жизнедеятельности аммиак. При этом в качестве побочного продукта выделяется атомарный водород.

УЧЕНЫЕ ИЗ УНИВЕРСИТЕТА НЬЮКАСЛА (ВЕЛИКОБРИТАНИЯ) С ПОМОЩЬЮ генной инженерии на основе бактерий вида Bacillus subtilis разработали новый вид бактерий, чтобы заполнять и “клеить” трещины в бетоне или асфальте.

Бактерии начинают расти и размножаться, только если попадают в среду, уровень pH которой полностью соответствует уровню pH бетона. Они проникают в самые мелкие и глубокие трещины и размножаются там, пока не заполнят весь объем.

И каждая бактерия выделяет в окружающую среду малое количество определенного фермента. Когда концентрация этого фермента в окружающей среде превышает запрограммированное значение, это служит своего рода сигналом срабатывания биологического выключателя.

Бактерии начинают интенсивно вырабатывать карбонат кальция внутри оболочек, что, с одной стороны, приводит к их последующей гибели, а с другой – создает клейкий состав, который, высыхая, намертво скрепляет стены трещин.

Опыты показали, что материал на основе карбоната кальция, который скрепляет трещины, является намного более прочным, чем сам бетон.

Совет

Самовосстанавливающийся бетон не только способен увеличить срок службы бетонных конструкций, но и позволит в два раза снизить затраты на ремонт и обслуживание, так как помимо того что бактерии “заживляют” трещины в бетоне, в процессе выработки известняка они используют кислород, который в противном случае может стать причиной коррозийных изменений в металле.

Существует технология производства строительных материалов из песка без обжига и выбросов углекислого газа. Профессор Джинжер Досир из Американского университета в Шарже в Объединенных Арабских Эмиратах разработала недорогую технологию, которая позволяет строить путем объединения песка, хлорида кальция, мочевины и бактерий блоки кирпичей, склеивающие все компоненты.

Инновационная технология имеет огромный потенциал использования в строительной отрасли, если учесть, что ежегодно в мире производится 1,23 триллиона кирпичей в процессах, которые являются очень энергоемкими и генерируют большое количество СО2, загрязняющего воздух.

Одежду из, казалось бы, абсолютно неподходящего для этого материала разработали британские дизайнеры. Основой для ткани послужили бактерии, используемые при приготовлении напитков с содержанием кофеина.

Стремительно размножаясь в присутствии дрожжей и сладкого зеленого чая, они превращаются в тонкие нити и образуют “микробную целлюлозу”, пригодную для изготовления биоодежды.

Дизайнер Сюзанна Ли уверена, что рано или поздно человечество сможет выращивать биоодежду.

ИЗ БАКТЕРИЙ МОЖНО ВЫРАСТИТЬ ТАКЖЕ УСТОЙЧИВУЮ УПАКОВКУ для транспортировки товаров. Для этого используются бактерии Acetobacter xylinum.

Они буквально формируют бумагоподобную защитную оболочку, если покрыть ими предмет и обеспечить их питательной средой.

Конечно, еще немало усилий нужно приложить для того, чтобы технология заработала и нашла место на рынке, но сама идея замечательная.

Скоро нельзя будет обойтись без бактерий и при добыче золота.

Обратите внимание

Микробиологи обнаружили обитающую в средах с повышенной концентрацией ионов золота бактерию, выделяющую во внешнюю среду специальный белок, который осаждает частицы благородного металла.

Поэтому вокруг ее колоний возникают темные кольца, состоящие из микроскопических золотых самородков. Возможно, в будущем эти микроорганизмы будут использованы в качестве индикаторов присутствия золота при поиске золотоносных жил.

 Общеизвестно, что во многих странах мира по сей день из-за взрывов старых боеприпасов погибают и получают травмы десятки тысяч людей и животных. Шотландские ученые разработали простой и дешевый способ обнаружения мин.

С помощью генной инженерии им удалось вывести бактерию, которая поглощает тринитротолуол и светится из-за вживленного ей гена медузы. По данным специалистов, технология заключается в распылении с воздуха на минные поля жидкости, содержащей бактерии.

Бактерии скапливаются вокруг мин, из которых идет незначительная, но все же утечка тринитротолуола. Во время питания бактерии как бы ''загораются” под воздействием вживленных им генов светящихся медуз.

Все эти факты, которые составляют лишь незначительную часть случаев конкретного применения бактерий для решения насущных задач повседневной жизни, свидетельствуют о том, что они способны осуществлять самые разные химические реакции и это позволяет использовать их практически во всех сферах человеческой деятельности. Пока ученым удалось поставить на службу человеку лишь некоторые бактерии, Но, возможно, уже сейчас мы стоим на пороге новой технологической эры, когда бактерии совершат переворот в энергетике и промышленности, существенно облегчат жизнь человечества.

Источник: http://mostga.am/vzglyad/bakterii-na-sluzhbe-396.html

Какие бактерии полезны человеку

Хозяева жизни на Земле. Территория бактерий – весь мир

Когда вам вдруг страшно захочется сладкого или соленого, когда вы решаете, куда и когда ехать в отпуск, когда на глаза у вас наворачиваются слезы от просмотренной мелодрамы, когда вы планируете завести собаку или аквариумных рыбок – знайте, это не ваши решения!

Не вы управляете собственным телом, не вы управляете собственными мыслями. Не вы определяете, что есть, что пить, кого любить и ненавидеть, какую музыку слушать, и какой сайт открыть.

Не вы примите решение, читать ли дальше этот пост или, покрутив пальцем у виска, закрыть страницу. За вас это сделают бактерии. Именно так! Это не выдумка автора, а профессиональное заключение ученых.

Важно

Как это ни странно и даже страшно, но мир, в котором мы обитаем, это не наш мир, это территория бактерий.

На планете Земля их более 90% от всего живого, что здесь обитает. Именно они и есть настоящие хозяева Земли.

Интересные факты о бактериях

С бактерий началась жизнь на нашей планете, ими все и закончится, так полагают ученые. Есть анекдот, что когда пришельцы открыли Землю, то не могли разобраться, кто ее настоящий хозяин – люди или бактерии

Какую роль играют бактерии в жизни человека

Бактерии появились и живут на планете почти с самого момента ее существования.

Если продолжительность существования бактерий принять за сутки, то на долю существования человечества придется мизерный отрезок, меньше секунды.

Но эти мельчайшие живые организмы не только соседствуют с нами, они органически интегрированы в наше тело. Без их помощи мы бы не смогли существовать.

Бактерии в кишечнике человека

Для примера, в кишечнике микроорганизмов десятки тысяч разных видов, и без этого дружного коллектива человек не смог бы переваривать пищу.

Когда нарушается баланс количества и соотношения бактерий в желудочно-кишечном тракте – это приводит к серьезным заболеваниям.

Интересные факты о бактериях

На нашей планете проживает 5 нониллионов микроорганизмов. Число фантастическое, которое во много раз превышает численность всех людей и животных на земле

Убийцы поневоле

Бессознательные убийцы

Эти же микроорганизмы следят за тем, чтобы наш организм регулярно очищался от ненужного  и лишнего хлама.

Когда хлама скапливается слишком много, бактерии устраивают генеральную уборку организма в виде дизентерии, гриппа и других болезней.

Возбудитель дизентерии

Иногда они берутся за дело слишком рьяно, и в результате такого «сенокоса» человек может умереть.

Совет

Но сознательно убить человека – такой задачи у бактерий нет. Неразумные твари действуют инстинктивно, воюя с другими микробами за выживание. Все как у людей. Только поле битвы —  тело человека.

И если поле битвы приходит в негодность, то есть человек умирает, это означает, что победу в очередной баталии одержала другая армия, состоящая из воинов-бактерий, которые участвуют в переработке и разложении наших ногтей, мышц, костей и прочих деталей организма.

Интересные факты о бактериях

На корпусе сотового телефона обитает больше бактерий, чем под ободком унитаза

Враг хитер и коварен

Ученые часто задаются вопросом, могут ли бактерии расправиться с человечеством окончательно и бесповоротно? Ответ не радует никого.

Могут. Причем маленькие твари способны уничтожить человечество быстро, бесшумно и без эмоций. И не только человечество, но и всех других живых существ.

Вполне вероятно, что когда-нибудь это случиться, и микроорганизмы вновь станут единственными хозяевами планеты.

Безлюдная планета Земля

Но пока мы существуем с ним в симбиозе, разберемся, какие из бактерий наиболее полезны для организма и наоборот.

Интересные факты о бактериях

Оказывается, что огромное количество полезных бактерий живут в аппендиците. Орган, который все недавно считали бесполезным атавизмом, помогает организму вырабатывать иммунитет

Полезные бактерии

Таких огромное множество. Назовем лишь самые продуктивные.

Бифидобактерии. Эти крошки свое дело знают. Не дают развиваться болезнетворным микробам, делают СТОП токсинам из кишечника, помогают ионам железа, кальция и витамину D всасываться через стенки кишечника. Кроме того снабжают организм кучей витаминов и прочими полезными веществами.

Бифидобактерии под микроскопом

Молочнокислые бактерии. Успешно воюют с гнилостными и патогенными микробами, защищая от них кишечник.

Интересные факты о бактериях

Обратите внимание

В теле человека содержится от 2 до 3 килограммов бактерий, большинство из которых обитает в кишечнике

Вредные бактерии

Этих тварей в природе также предостаточно. Самые противные из них:

Золотистый стафилококк. Возбудитель множества опасных заболеваний.

Сальмонелла. Квартирует в мясе, сырой воде, молочных продуктах. Вызывает сильнейшую интоксикацию и поражает желудочно-кишечный тракт.

Сальмонелла

Столбнячная палочка. Про «столбняк» все слышали? Ее работа. Плюется  очень сильным токсичным ядом, который вызывает паралич нервной системы.

Палочка Коха. Про эту сволочь тоже наверняка читали. Вызывает туберкулез легких, лимфатических узлов, почек, костей и кожи.

ВИДЕО: Факты о бактериях

Источник: http://al-shell.ru/kakie-bakterii-polezny-cheloveku/

«Бактерии — это темная материя, которую мы не знаем»

Человечеству известно не более одного процента из существующих микробов. Огромный неизученный мир обнаружили ученые, разыскивая новые антибиотики

ООН призвала цивилизованный мир бросить все силы на борьбу с устойчивостью бактерий к антибиотикам. За всю историю организации это стало четвертой проблемой здравоохранения, вынесенной на столь высокое обсуждение. Международных наблюдателей напугали известия этого года о том, что сразу в нескольких госпиталях обнаружили бактерии, устойчивые кколистину — антибиотику самого последнего поколения.

Ситуация обостряется, потому что сегодня 15 из 18 крупнейших фаркомпаний мира отказались от разработки и производства антибиотиков — не выгодно. Парадокс в том, что вещества, поражающие бактерий, чаще всего производят сами бактерии. Тот же левомицетин, спасший миллионы жизней от брюшного тифа и дизентерии, производят бактерии, живущие в почве и в соленой воде.

Сегодня, чтобы найти новую бактерию, которая может спасти человечество, ученые без особого успеха “просеивают” претендентов из отдаленных пещер Африки и подледных озер Антарктиды.

Есть ли какие-то более простые пути решения проблемы? Ученые ищут новые лекарства с помощью метагеномики. Этот передовой метод молекулярной биологии позволяет определить ДНК любого содружества живых существ.

Когда ученые таким образом изучили не отдельную бактерию, а их сообщества вместе со средой обитания, то были поражены количеством неизвестных ранее микроорганизмов, которые наверняка содержат в себе перспективные вещества. Теперь задача в том, чтобы их извлекать и модифицировать.

Читайте также:  Желудочные бактерии: прогнать нельзя оставить?

Значит ли это, что мы стоим на пороге революции, которая подарит нам десятки новых лекарственных веществ? И не открываем ли мы ящик Пандоры, “вытаскивая” из небытия неизвестные ранее токсичные вещества, скрываемые природой? На эти вопросы “Огоньку” ответил профессор Ратгерского университета (США) и Сколковского института науки и технологий, заведующий лабораториями в Институте молекулярной генетики РАН и Институте биологии гена РАН Константин Северинов.

— Бактерии совершенствуются, спектр действия антибиотиков сужается. Действительно ли ситуация столь критична, что нам нужно придумывать новые пути решения проблемы?

— С середины 90-х традиционные стратегии поиска новых антибиотиков перестали работать: с тех пор в реальную медицинскую практику не было введено новых классов природных антибиотиков. Выход, по-видимому, будет найден за счет развития новой науки — геномики.

— Мы будем глубже изучать гены бактерий?

— Не только. Дело в том, что с того момента, как Александр Флеминг, который, по легенде, случайно чихнул в чашку Петри и таким образом открыл первый антибиотик, поиск новых антибактериальных лекарств шел по одному принципу. Ученые отыскивали бактерии или микроскопические грибы, выделяли их чистую культуру в пробирке и дальше исследовали их способность производить биологически активные вещества. Так в течение 50-60-х годов удалось получить большое количество новых классов антибиотиков, которые мы используем до сих пор.

Важно

Теперь благодаря методам расшифровки ДНК можно исследовать не один конкретный организм, не одну бактерию, способную расти в условиях лаборатории, а целое сообщество бактерий, подавляющее большинство которых, как оказалось, в лаборатории расти как раз отказываются, и, следовательно, мы не можем оценить, производят они какие-либо биоактивные вещества или нет. Например, можно взять кубический сантиметр почвы из цветочного горшка, стоящего у вас на подоконнике, и выделить оттуда суммарную ДНК всех находящихся там живых организмов. Ее изучение показывает, что генетическое разнообразие микробов чудовищно огромно, оно превосходит все ожидания ученых и с трудом укладывается в воображение.

— Учитывая, что более или менее приличный микроскоп изобрели в XVII веке, как могло получиться, что мы не знали о таком огромном количестве микробов вокруг нас?

— Очень просто: мы всегда оценивали разнообразие этих микроорганизмов, учитывая только те бактерии, которые смогли вырастить на чашках Петри. Но они представляют собой лишь крохотную часть мира микробов, который существует вокруг нас. Оценки сейчас разнятся, но предполагается, что такие “невидимые”, некультивируемые бактерии составляют 99-99,9 процента общего числа бактерий. Можно сказать, что они представляют собой темную материю, которую мы не видим, не можем “пощупать” и вырастить на чашке Петри.

— Почему же их невозможно вырастить?

— А почему они обязаны расти в пробирке? Вы предлагаете бактериям какую-то питательную среду, но они любят нечто совсем другое. Кишечные палочки, с которыми часто работают в лаборатории, очень любят мясной бульон, недаром же они живут у нас в кишечнике, и их очень просто культивировать. Некоторые более привередливые микробы растут только на средах, содержащих яичный желток, а третьим для роста обязательно нужно добавить какао или сложный коктейль микроэлементов. Вообще наука, или, вернее, искусство культивации микробов — сложная штука, построенная методом проб и ошибок. Большинство микроорганизмов не растут в лаборатории потому, что мы слишком мало знаем об их пищевых потребностях. Не так давно, кстати, стало ясно, что, в отличие от лабораторий, в природе микробы практически никогда не существуют в чистых культурах. Они, как правило, образуют сложные сообщества, где каждый из членов в чем-то зависит от других. Есть работы, где показано, что некоторые бактерии, которые не культивировались в чистой культуре, начинают расти в компании с двумя-тремя партнерами. И наоборот, одни бактерии могут угнетать рост других, все как у людей. В этом смысле антибиотики для микробов — это способ общения друг с другом, попытка сказать с помощью химических сигналов, что территория занята, тут тесно и мало пищи и т. д.

— Что мы можем ожидать от этой неведомой темной бактериальной материи?

— Миллиарды и миллиарды неизвестных бактерий существовали миллиарды лет до нас и будут существовать после нас. Это их планета, и им до нас нет совершенно никакого дела. Зато нам с точки зрения поиска новых лекарств очень полезно их изучать. Ведь в них наверняка скрыто потрясающее разнообразие новых биологически активных веществ, о которых мы ничего не знаем. Некоторые из них могут стать высокоэффективными лекарствами.

— Если мы будем выделять новые вещества из этой самой “темной материи”, не получится ли, что мы “подарим” миру неизвестные ранее опасные токсины?

— Нет, не получится. Ведь эти бактерии всегда были рядом с нами, просто мы их не видели. Безусловно, при желании можно направленно искать гены токсинов и делать бактерии, которые их производят. Но найти хороший яд не проще, чем хорошие антибиотики. Если речь о новом оружии, то людей можно укокошивать гораздо проще.

— Последовательность ДНК это, по сути, огромный набор букв, что вы делаете дальше? Как это позволяет искать новые антибиотики?

— С помощью методов биоинформатики можно выделить какие-то группы генов, которые, скорее всего, отвечают за производство антибиотиков. Полученные машиной данные должен проанализировать человек, который разбирается в эволюционных процессах и представляет, может ли этот ген в принципе производить антибиотик. Если все сходится, он дает предсказание, что мы нашли верные гены.

Сейчас очень многие биологи заняты такими биоинформатическими предсказаниями. Одна из наиболее успешных научных групп в этой области работает в Национальных институтах здоровья США под руководством Евгения Кунина, его недавно выбрали в академики Американской национальной академии наук.

–То есть сегодня открытия в биологии совершают математики?

— Отчасти это так. Я думаю, что в недалеком будущем такого рода исследования в массовом режиме будут делать школьники, потому что когда вы определяете метагеном образца почвы из цветочного горшка в кабинете биологии, вероятность того, что при компьютерном анализа данных вы найдете что-то интересное или полезное, нисколько не меньше, чем если вы поедете исследовать какие-нибудь пещеры или подледные озера.

— Что происходит после того, как у вас на руках оказываются перспективные гены?

— Технологии сегодня настолько удешевились, что во всех цивилизованных странах и даже в России можно просто синтезировать ДНК интересующих вас генов.

— То есть вы можете эти искусственные гены внедрить в любой организм, и он начнет производить антибиотик? И это могут быть самые простые кишечные палочки, которые прекрасно размножаются в неволе?

— Именно так: вы вводите гены некультивируемой ранее бактерии в ту же кишечную палочку, а дальше просто смотрите что получилось, и действительно ли она вырабатывает антибиотик.

Но если вдруг действительно обнаружено новое вещество, которое подавляет рост какой-то бактерии, вам надо будет определить его химическую структуру и понять, как именно оно действует. В общем, это нетривиальная и интересная работа с привлечением методов структурной биологии, генетики и биохимии. В результате вы будете иметь представление о механизме действия обнаруженного вами антибиотика, без этой информации продвигаться дальше в его разработке невозможно.

— Раньше таких требований к лекарствам просто не было.

— Если бы полвека назад к новым антибиотикам применяли сегодняшние требования, золотой век антибиотиков никогда бы не наступил! Тогда главное было, чтобы вещество подавляло рост патогенных бактерий и чтобы от него пациенты не умирали. Это, впрочем, приводило и к тяжелым последствиям. Например, в 60-е годы от применения недостаточно очищенного стрептомицина многие пациенты глохли. Но зато они излечивались от туберкулеза. Но потом сам препарат “подчистили”, и все стало нормально. Для фармкомпаний необходимость детальной характеристики того, на что именно действует вещество, это огромная головная боль, а биологам от этого только хорошо — можно открыть массу очень интересных вещей.

— На недавней конференции “Информационные технологии и системы” ваши сотрудники представили доклад о новом веществе, которое в будущем может претендовать на роль антибиотика. Это тоже совместная работа биологов и математиков?

— Да, мы совместно с группой Михаила Гельфанда из Института проблем передачи информации (РАН) открылиновый класс микроцинов — антибиотических пептидов, которые бактерии используют для борьбы с себе подобными. Их предсказали биоинформатики из лаборатории Гельфанда, а мы изучили их действие. Сегодня ясно, что они работают по принципу “троянского коня”: чувствительная бактерия принимает микроцин за пищу, поглощает его и начинает расщеплять, что приводит к высвобождению токсичной “боеголовки”.

Антибиотики для микробов — это способ общения друг с другом, попытка сказать с помощью химических сигналов, что территория занята, тут тесно и мало пищи

— То есть это потенциальный антибиотик?

— В последнее время мы действительно нашли некоторое количество довольно интересных и неожиданных биологически активных веществ. Но никаких гарантий, что из них получится новый препарат, нет. Сегодня нам интересно понять более общие вещи. Например, зачем бактериям нужно тратить силы для того, чтобы производить антибиотики? Сейчас очевидно, что у многих бактерий есть гены, которые позволяют им производить яды, но в большинстве случаев они этого не делают — гены не работают. Они как-то умеют договариваться друг с другом, жить сообществами в состоянии относительного мира. Для нас это очень интересно — как открывать камешки на море, под которыми может оказаться что-то новое. С другой стороны, если работы в этом направлении не будут вестись, то новых антибиотиков в будущем точно не будет.

— Может, лучше пойти совсем другим путем? Например, модифицировать иммунные клетки нашего организма для борьбы с инфекциями?

— Это не моя область, я не могу про это говорить. Но сам человек, кстати, может быть прекрасным “сырьем” для поиска новых антибиотиков. Недавно совершенно новый антибиотик против стафилококков, в том числе устойчивых ко многим лекарствам, выделили прямо из человеческого носа. Ученые справедливо сочли, что если у нас в носу живет много стафилококков и это их естественная среда обитания, то там обитают и другие микробы, которые не дают этим стафилококкам активно размножаться. И действительно, анализируя содержимое носа одного из авторов статьи, ученые выделили бактерию, которая производила антибиотик, угнетавший рост стафилокков! Сама по себе идея очень интересная, потому что показывает, что человеческий микробиом — великое множество бактерий, которое обитает на нас и внутри нас, как источник антибиотиков явно недооценен.

— Насколько сейчас в принципе перспективно заниматься поиском антибиотиков? Сложно на это получить деньги в Штатах и в России?

— В Америке получить грант на антибиотики легче, чем, предположим, на изучение того, как работают гены непатогенных бактерий. Хотя в целом там сейчас не самая благоприятная ситуация с финансированием науки. В свое время Билл Клинтон пообещал, что он к 2010 году увеличит бюджет Национальных институтов здоровья, которые финансируют большинство биомедицинских исследований, вдвое. Это обещание было выполнено, и бюджет вырос с 13 млрд долларов до 33 млрд. Пока бюджет рос, все больше научных групп получало крупные исследовательские гранты на четыре-пять лет. При Буше рост прекратился, и стало понятно, что денег для продления существующих и для новых грантов не хватает. Сейчас вероятность финансирования грантовских заявок не превышает 10%. В России получить исследовательский грант на изучение антибиотиков относительно легко, но подавляющее число людей, занимающихся антибиотиками в России, делают это плохо.

— Причина в 90-х, когда все разъехались?

— 90-е тут ни при чем. У нас в принципе существуют большие проблемы с организацией науки. В России не решены проблемы доставки оборудования, своевременной поставки реагентов, транспорта биологических материалов внутрь страны и за ее пределы. Плохая организация приводит к тому, что большую часть времени ученые, даже в таких организациях, как “Сколтех”, заняты не наукой, а чем-то еще. С этим надо что-то делать, иначе на развитие биомедицины в стране можно ставить крест.

Представьте, если мы получаем какой-то интересный микроорганизм на Камчатке, или из вечной мерзлоты, или еще откуда-нибудь и хотим определить его геном, то сделать это в России практически нереально. В наших геномных центрах я буду ждать реагент для работы четыре месяца, при том что у него срок хранения всего два. Так что мне проще и дешевле переправить препарат в Китай или на Запад, а оттуда получить расшифрованные данные в виде файла и проанализировать их в лаборатории. Но тут возникает проблема, потому что разнообразные российские администраторы часто впадают в ступор, когда видят, что в результате потраченных народных денег получается какой-то файл с длинными текстами из четырех букв, А, Г, Ц и Т (так выглядит расшифровка генома любого организма.— “О”). То есть они вообще не понимают, чем мы занимаемся, что, как правило, не мешает им учить нас, как надо жить. Приходится выкручиваться. Противно…

Во времена СССР было много своих оригинальных антибиотиков, были совершенно замечательные ученые, в том числе великий охотник за антибиотиками Георгий Гаузе, именем которого назван институт на Пироговке. Но времена поменялись, изменилась наука, а у нас очень многие остались в прежних временах, так что современных исследований в этой области в России мало. Заводов по производству антибиотиков в России, кстати, тоже нет.

Беседовала Елена Кудрявцева

Источник: https://www.kommersant.ru/doc/3125061

Ссылка на основную публикацию