Жертва или тонкий расчет: l-формы бактерий избавляются от лишних органов

«Лишние» органы

Жертва или тонкий расчет: L-формы бактерий избавляются от лишних органов

На главную ‹  Наука и религия ‹  Теория эволюции ‹ «Лишние» органы

Если мы раскроем любой из современных учебников биологии для старших классов, то непременно найдем в нем рассказ об эволюционном развитии органического мира, сдобренного всякого рода “доказательствами”. Школьники читают содержимое учебников и, как правило, верят написанному. Точно также когда-то в эволюционную историю поверили хирурги. И вот что из этого вышло.

В самом конце XIX столетия французского врача Франца Гленара осенила “гениальная идея”: если наши далекие эволюционные предки ходили на четырех ногах, то расположение в человеческом теле органов пищеварительной системы должно плохо сочетается с нашей теперешней вертикальной походкой. Этой идее Гленар посвятил около тридцати научных статей.

После этого начался хирургический этап воплощения идеи в жизнь. Больным, жаловавшимся на боли в животе, расстройства и прочие недуги пищеварительной системы, предлагалась хитроумная операция, целью которой было внесение определенных изменений в “конфигурацию” желудочно-кишечного тракта [Тэйлор, 2000, с. 301].

После этой операции проблемы больных с их пищеварением, как правило, усугублялись, но их жалобы уже не могли остановить увлеченных эволюционной идеей хирургов.

Следующим этапом на этом пути были возникшие в самые первые годы ХХ столетия представления о медленном отравлении организма человека продуктами жизнедеятельности гнилостных бактерий, находящихся в его слепой кишке, которая, как считали эволюционисты, во многом утратила у человека свои первоначальные функции.

“Макроэволюционисты предположили, что человек произошел от существа, у которого слепая кишка была намного больше. Они полагали, что эта большая слепая кишка затем уменьшилась и потеряла функцию органа пищеварения, превратившись у современного человека в значительно меньшую слепую кишку с аппендиксом” (Бергман, Хоув, 1997, с. 49).

Обратите внимание

Популяризатор эволюционной идеи писатель Айзек Азимов (Isaac Asimov) в своей книге The human body: its structures and operation (1963, с. 243) писал по этому поводу следующее: “То, что осталось человеку от слепой кишки (доставшейся от возможного травоядного предка) не имеет особой пользы и иногда может стать причиной неприятностей” (цит.: там же, с. 49).

Значительную лепту в развитие этих представлений внес наш соотечественник – нобелевский лауреат Илья Ильич Мечников, который всю жизнь был последовательным дарвинистом. Мечников полагал, что пищеварительная система человека, сложившаяся на предыдущих этапах его эволюции, плохо приспособлена к рациону цивилизованного человека.

Вдохновленный Мечниковым, английский хирург Уильям Лэйн начал воплощать эти идеи в жизнь. Вначале Лэйн осуществил операцию по исправлению “ошибки природы” путем изменения места соединения тонкой кишки с толстым кишечником. Но это было только начало.

Далее он стал удалять всю толстую кишку, полагая, что эта операция, освобождая организм от находящихся там гнилостных бактерий, будет способствовать лечению целого ряда болезней, начиная язвами двенадцатиперстной кишки и кончая шизофренией.

Лэйн провел свыше тысячи таких операций, его же последователи – десятки других хирургов, — как пишут исследователи, оставили “несчетное число жертв”, среди которых были и умершие. Только в тридцатые годы в медицинских учебниках стали появляться критические заметки по поводу деятельности последователей Гленара и Мечникова-Лэйна. Хирургическая же практика такого рода продолжалась вплоть до пятидесятых годов – пока были живы те, кто ею в свое время начал столь увлеченно заниматься. Но все это может показаться малозначащими эпизодами по сравнению с выросшей на почве эволюционизма проблемой так называемых “рудиментарных органов”. Эта проблема на многие десятилетия пленила умы доверчивых хирургов.

Излюбленное “доказательство” эволюции

Слово “рудиментарный” в переводе с латинского имеет такие значения как зачаточный, недоразвитый, исчезающий, остаточный. И вот к такого рода образованиям биологи отнесли те анатомические структуры, которые, в соответствии с учением Дарвина, достались человеку от его далеких эволюционных предков, потеряв при этом свои первоначальные функции и став для человека бесполезными, или, по крайней мере, “переквалифицированными” на другие функции. Надо сказать, что еще в начале ХХ столетия список “рудиментарных органов” был значительно шире, чем в современных учебных пособиях. Он состоял приблизительно из 180 органов и анатомических структур. К ним, в частности, относили такие жизненно важные анатомические структуры как тимус (вилочковая железа), эпифиз (шишковидная железа), миндалины, коленные мениски. По словам профессора Дэвида Ментона, если ученым не удавалось определить функцию органа в организме, его считали рудиментом. “Поэтому не удивительно, – подчеркивает профессор Ментон, – что с ростом научных знаний и исследований список таких органов становился все меньше и меньше”. В настоящее время, как считают многие ученые, этот список пора полностью упразднить. Исследователи этой проблемы – профессор Джерри Бергман и доктор Джордж Хоув – пишут: “Ученые обнаружили, что большинство из так называемых “рудиментов”, выполняют даже не одну, а несколько важных функций. Некоторые из них вступают в работу только в определенные моменты жизни организма, например в критических ситуациях, некоторые работают только на определенных стадиях развития организма. Но информация об этом, – подчеркивают исследователи, – практически не поступает в справочники и учебники по биологии и в книги по происхождению жизни. Например, еще в двадцатых годах писали о том, какие важные функции выполняет находящаяся в углу глаза полулунная складка, и все же некоторые авторы научных трудов относят ее к разряду рудиментов” – считают ее остатком “третьего века” – той мигательной перепонки, которая хорошо развита у птиц и пресмыкающихся. Этот факт выглядит особенно парадоксальным на фоне добытых наукой сведений об “обслуживании” мигательной перепонки пресмыкающихся (а также птиц) и полулунной складки человека разными нервами, что говорит о невозможности существования между этими анатомическими структурами какой-либо исторической связи.

Хирурги опять принимаются за дело

Впрочем, полулунная складка никогда не была объектом особого профессионального интереса хирургов. Гораздо меньше повезло в этом плане некоторым другим “рудиментарным органам” — например копчику, который в современных учебниках по общей биологии часто называется “остатком редуцированного хвоста”. Однако, как показали исследования, копчик служит важным местом прикрепления определенных тазовых мышц: “три–пять маленьких копчиковых косточек, без сомнения, являются частью большой опорной системы, состоящей из костей, связок, хрящей, мышц и сухожилий”. Так что “если бы копчика и связанной с ним мышечной системы не существовало, людям понадобилась бы принципиально другая система поддержки внутренних органов”. Понадобилось время и анализ последствий ряда операций, чтобы врачи разобрались, что удаление копчика и другие аналогичные вмешательства в слаженную систему человеческого организма далеко не безобидны. “Удалите его, – писал один исследователь этой проблемы, – и пациенты начинают жаловаться; действительно, операции по удалению копчика неоднократно входили в моду и вновь подтверждали свою плохую репутацию; только наивные хирурги, которые верят в то, что им говорят о бесполезном “рудименте” биологи, возрождают эту операцию”. Все то же самое можно сказать и относительно аппендикса. Теперь уже известно, что аппендикс “играет немаловажную роль в работе иммунной системы человека”. Широко известен тот факт, что аппендикс состоит из лимфатической ткани, поэтому “он помогает организму человека бороться с инфекциями, особенно в первые годы жизни”. Исследователи отмечают, что “расположение аппендикса около соединения тонкой и толстой кишок защищает тонкую кишку от бактерий, населяющих слепую кишку”. Кроме того аппендикс выполняет и некоторые другие функции. И, наконец, нельзя проследить “эволюционной линии”, в которой бы этот орган постепенно утрачивал бы свое значение: “аппендикс встречается и у плотоядных, и у всеядных животных”. Аналогичная картина наблюдается и при рассмотрении проблемы миндалин и аденоидов, которые также очень долго считались “рудиментами”. Лишь со временем выяснилось, что “миндалины необходимы растущему организму для того, чтобы содействовать запуску защитного механизма, производящего антитела, которые очищают организм от инфекции. Когда этот механизм уже заработал, миндалины уменьшаются почти до полного исчезновения, как это имеет место у взрослых. Тогда другие органы принимают на себя их функции”. Исследователь Вильямс высказывает общее мнение врачей, что “удаление миндалин оправдано только в том случае, если миндалины сами становятся постоянным очагом инфекции вместо того, чтобы защищать организм”. Однако у представителей медицины далеко не всегда господствовало такое мнение о значении в организме миндалин. Чтобы понять атмосферу, которая сложилась в среде “просвещенных” эволюционной идеей хирургов, уместно привести один случай, происшедший с профессором Джерри Бергманом – одним из авторов книги “рудиментарных” органах – когда ему было всего лишь пять лет.

“Эти органы бесполезны”

“Семейный доктор Бергманов, обратив внимание на привычку мальчика дышать ртом, предложил удалить ему и аденоиды и гланды. Один из аргументов в пользу удаления звучал примерно так: “Лучше это сделать, пока он еще ребенок, когда он вырастит, это сделать будет труднее”. На вопрос, зачем это вообще делать, доктор ответил: “Они совершенно бесполезны, поэтому от них нужно избавиться, и чем раньше, тем лучше”. Пораженный Бергман задал вполне понятный в такой ситуации вопрос, как эти гланды и аденоиды попали в горло и для чего они там нужны. Доктор повторил: “Мы рождаемся с ними, но пользы они не приносят”. Ответ был убийственным, и пятилетний Бергман так и не смог понять, зачем же человеку нужен орган, который не приносит никакой пользы”. В этой ситуации, как легко понять, произошло столкновение двух противоположных мироощущений – наивных представлений пятилетнего мальчика о целесообразности мироустроения, за которыми просматриваются контуры веры в Творца мира, и обманутого эволюционными баснями врача. В то же время объективные научные данные, добытые как кропотливым трудом исследователей, так и горьким опытом жертв эволюционно-настроенных хирургов, свидетельствуют против такой эволюционной логики: “все органы человеческого тела работают в гармонии”, свидетельствующей о замысле Создателя. Глядя на тело человека через призму достижений современной науки, можно увидеть в нем “не эволюционные блуждания, или промахи, или случайный каприз, но свидетельство мощи Его разума и мастерства”.

Увлечение дарвинизмом

Однако в период особого увлечения дарвиновскими идеями все было с точностью наоборот: “рудиментарные” миндалины и аденоиды были неоправданно изъяты у десятков миллионов людей. Как отмечают американские авторы, в Соединенных Штатах “в тридцатых годах миндалины и аденоиды были удалены более чем у половины детей”. Позже, правда, один известный американский врач-педиатр признался, что “среди миллиона жителей США, у которых миндалины были удалены, 999 тысяч в этом не нуждались”. Однако, дело было сделано.

Каковы его итоги?

Статистика показала, что количество простуд и других инфекций глотки и верхних дыхательных путей у детей с удаленными миндалинами в дальнейшем существенно не отличалось от этого показателя у детей избежавших этой операции. Но, с другой стороны, сотрудники Нью-Йоркской онкологической службы вскоре сделали вывод о том, что люди с удаленными миндалинами почти в три раза чаще подвержены некоторым злокачественным заболеваниям. Такая же склонность к онкологическим болезням наблюдается и у людей с удаленным аппендиксом. Так, после обследования нескольких сотен больных различными формами рака, выяснилось, что “у 84% обследованных больных аппендикс был удален… В контрольной группе, где не было раковых больных, аппендикс отсутствовал только у 25%” .

Читайте также:  Препараты с живыми бактериями в медицине и промышленности

Учебники по биологии

Источник: http://hramnagorke.ru/science/97/1717/

Антимужской микроб

«Вернулись времена царя Ирода. Таинственная эпидемия уносит жизни младенцев мужского пола. Уцелевшие мальчики на глазах матерей превращаются в девочек или в уродов-интерсексов. Девушки рожают без зачатия, а супружеские пары поражены бесплодием…

» Похоже на начало романа обезумевшего писателя-фантаста, не правда ли? Однако это не беллетристика, а реалистическая реконструкция событий, которые могли бы произойти, если бы человечество подхватило инфекцию, уже поразившую сотни тысяч видов животных.

Бактерия вольбахия впервые была обнаружена в яичниках обыкновенного комара (Culex pipiens) в 1924 году.

Однако изучать ее всерьез стали лишь много десятилетий спустя, когда выяснилось, что именно она является причиной множества разнообразных патологий развития и размножения животных.

Вольбахия обнаружена в клетках жуков, клопов, мух, ос, кузнечиков, бабочек, блох, пауков, клещей, ракообразных, червей… Круг известных «хозяев» вольбахии постоянно растет: сообщения о новых видах животных, ею зараженных, появляются еженедельно.

Важно

К счастью для нас, вольбахия за более чем 100 млн лет своего существования (именно так оценивают ее возраст специалисты) так и не сумела приспособиться к жизни в организме млекопитающих (хотя в лабораторных условиях она может жить в культуре человеческих клеток).

К тому же ее «методы воздействия», изначально ориентированные на насекомых, пауков и червей, едва ли оказались бы столь же действенными у млекопитающих, иммунная система которых гораздо более совершенна1. С другой стороны, ближайшая родственница вольбахии, риккетсия (изначально — паразит насекомых) уже «освоила» человека как среду обитания.

Результат — эпидемии сыпного тифа и так называемых пятнистых лихорадок.

Вольбахия никогда не действует так грубо. Она поступает со своими жертвами гораздо тоньше и изощреннее, умело манипулирует ими, преследуя свои корыстные цели.

Вольбахия не может жить вне клеток хозяина и передается «вертикально» — от матери к ее детям, проникая в яйцеклетки зараженных самок. Бактерии, попавшие в организм самца, обречены погибнуть вместе с ним, и не могут оставить потомства.

Самцы для вольбахии — ненужный балласт, и она избавляется от них, выборочно убивая зародышей мужского пола.

В конце 90-х годов российские ученые обнаружили, что в кладках, отложенных двухточечной божьей коровкой, личинки часто вылупляются только из половины яиц, причем все вылупившиеся насекомые — самки.

Оставшиеся яйца, содержащие бренные останки нерожденных «божьих бычков», немедленно пожираются их сестрами.

Доказано, что причина гибели мужских зародышей — бактерия вольбахия, однако до сих пор не известно, как именно она их убивает и как отличает самцов от самок.

Совет

Жертвами осуществляемого вольбахией самцеубийства, или андроцида, являются, кроме божьих коровок, некоторые бабочки, мухи и муравьи. Иногда это приводит к резкому преобладанию самок в природных популяциях насекомых.

Так, у африканских бабочек остриний, зараженных вольбахией, один самец приходится на 100 или даже 200 самок. Удивительно, что такое катастрофическое сокращение мужского населения не приводит к вымиранию вида.

Оказывается, для выживания популяции часто бывает вполне достаточно очень небольшого числа самцов.

Иногда вольбахии удается извести всех самцов поголовно, и даже это не приводит к вымиранию хозяев, потому что самки, подчиняясь таинственным «приказам» вольбахии, начинают размножаться партеногенетически — без оплодотворения («партеногенетический» по-гречески означает «деворожденный»). Некоторые виды ос, у которых зараженность вольбахией носит поголовный характер, полностью утратили способность к нормальному половому размножению и не возвращаются к нему, даже если их вылечить тетрациклином.

Еще более изощренно поступает вольбахия с некоторыми наземными ракообразными — мокрицами. Разновидность вольбахии, живущей в мокрицах, научилась превращать генетических самцов в самок. У мокриц мужского пола имеется особая железа, выделяющая андрогенный гормон.

От наличия или отсутствия этого гормона зависит, по какому пути пойдет развитие зародыша — мужскому или женскому. Вольбахия подавляет работу андрогенной железы на ранней стадии развития животного, в результате чего из зародыша с мужским набором хромосом развивается самка.

Хромосомы у нее при этом остаются мужскими! Потомство «ложной самки» на 100% состоит из таких же «ложных самок». Если молодую «ложную самку» накормить тетрациклином, она превращается в интерсекса — животное со смесью мужских и женских черт.

Если же вылечить взрослую «ложную самку», она остается самкой, но начинает производить на свет исключительно одних самцов.

Ближайшие родственники
Вся ближайшая родня вольбахии — внутриклеточные паразиты, не способные долго жить вне клеток животного-хозяина. Кроме разнообразных риккетсий, вызывающих у человека сыпной тиф и пятнистую лихорадку, к этой группе бактерий (так называемым риккетсиевым) относятся анаплазма и эрлихия. Анаплазма — возбудитель смертельного заболевания крупного рогатого скота — анаплазматоза. Переносчики анаплазмы — клещи. Эта бактерия живет в эритроцитах коров и вызывает тяжелую анемию, часто заканчивающуюся гибелью животного. Эрлихия тоже переносится клещами и вызывает опасные заболевания жвачных животных и собак: малокровие и сердечную водянку (отек перикарда). Многие риккетсиевые, как и вольбахия, используют T4SS (видоизмененный половой аппарат) для введения в клетки хозяина различных веществ — регуляторов.

Обратите внимание

Многие разновидности вольбахии поступают еще хитрее. Бактерии выгодно, чтобы зараженные самки производили больше потомства, чем здоровые. Вольбахия научилась повышать плодовитость больных самок и делать практически бесплодными незараженных.

Первая задача сравнительно проста, но как удается бактерии влиять на плодовитость тех самок, которые ею не заражены? Оказалось, что бактерия использует в качестве своего орудия зараженных самцов.

Яйцеклетки здоровых самок, оплодотворенные спермой зараженного самца, погибают; однако тот же самец может успешно оплодотворить любую зараженную самку, и их потомство (естественно, тоже зараженное) будет вполне жизнеспособно.

Это явление, получившее название «цитоплазматическая несовместимость»2 — одна из самых интригующих загадок вольбахии.

Какую удивительную манипуляцию проделывает этот микроб со сперматозоидами зараженного самца, что они становятся неспособны оплодотворить здоровую яйцеклетку, но полностью сохраняют способность к оплодотворению яйцеклеток зараженных? Сложность проблемы усугубляется еще и тем, что внутрь сперматозоида вольбахия проникнуть не может — он для этого слишком мал.

Эта загадка пока не разгадана до конца, однако удалось установить, что «цитоплазматическая несовместимость» является результатом слаженных действий бактерий, находящихся в яйцеклетке, и тех, что живут в половых железах самца.

Вольбахии, живущие в семенниках самца, вводят в созревающие сперматозоиды какое-то вещество (скорее всего, белок), которое прикрепляется к хромосомам сперматозоида и «портит» их. Одновременно оно служит своего рода меткой — «условным знаком» для вольбахий яйцеклетки.

Когда происходит слияние сперматозоида с яйцеклеткой (оплодотворение), «метка» нарушает поведение отцовских хромосом, не позволяет им объединиться с материнскими и начать слаженно делиться вместе с ними. Вскоре отцовские хромосомы разрушаются, что почти всегда приводит к гибели зародыша3. Так обстоит дело, если в яйцеклетке нет вольбахии.

Важно

Если же она там есть, выделяемые ею белки устремляются на помощь «обреченным» отцовским хромосомам и спасают их от разрушения. «Метка» инактивируется или удаляется, поведение хромосом нормализуется, и из оплодотворенной яйцеклетки развивается вполне жизнеспособный зародыш (разумеется, зараженный вольбахией).

Самое удивительное, что вольбахии, находящиеся в яйцеклетке, за редкими исключениями спасают от разрушения только те хромосомы, которые были помечены той же самой разновидностью бактерии (а разновидностей вольбахии известно много сотен).

Каким образом вольбахия отличает «свою» метку от «чужих», остается загадкой. Однако эта «разборчивость» вольбахии, которую она проявляет в деле спасения мужских хромосом, имеет большое практическое значение.

Благодаря ей вольбахия обрела способность управлять не только размножением и развитием своих хозяев, но даже их эволюцией!

Этот эффект, имеющий наиболее неожиданные и далеко идущие последствия и вызывающий у ученых, понимающих суть проблемы, чувство, близкое к мистическому ужасу, получил название «инфекционного видообразования».

Представим себе, что одна часть какого-то вида животных заразилась одной разновидностью вольбахии, а другая — другой.

Если обе разновидности бактерии вызывают «цитоплазматическую несовместимость», это неизбежно приведет к тому, что данный вид окажется насильственно разделен на две половинки, не способные скрещиваться друг с другом. Фактически это означает разделение исходного вида на два.

Свершится величайшее таинство эволюционного процесса — «акт видообразования». Свершится не по Божьей воле и не по законам классической эволюционной теории, не в результате естественного отбора, а по «прихоти» какой-то бактерии.

Друг нашего врага
Утверждение о том, что вольбахия не может жить в организме человека и поэтому не опасна для нас, не совсем точно. Вольбахия не может жить непосредственно в клетках нашего тела, однако она обитает в клетках паразитических червей — филярий, которые могут жить в тканях млекопитающих, в том числе человека. Филярии вызывают у людей ряд опасных заболеваний — филяриатозов. Черви поражают подкожную клетчатку, внутренние органы (в том числе сердце), глаза. Некоторые филярии вызывают так называемую слоновость — чрезмерное разрастание клетчатки, отчего рука или нога может непомерно раздуться. Некоторые особенности и симптомы филяриатозов определяются не самими червями-паразитами, а продуктами жизнедеятельности вольбахии, живущей в тканях червя. Переносчиком филярий являются насекомые. Не исключено, что именно от насекомых эти паразитические черви когда-то (около 100 млн лет назад) «заразились» вольбахией. Но отношения вольбахии с филяриями совершенно иные, чем с насекомыми. Между червем и бактерией установились полная любовь и взаимопонимание. Вольбахия стала полезным сожителем (симбионтом) филярий. Черви, «вылеченные» от вольбахии, сильно страдают: у них резко снижается плодовитость и растет смертность. Когда этот факт был обнаружен, ученые и медики преисполнились больших надежд. Может быть, удастся вылечить человека от филяриатоза, «вылечив» его филярий от вольбахии? Ведь извести вольбахию гораздо легче, чем самого червя (круглые черви, к которым относятся филярии, отличаются необыкновенной стойкостью ко всякой химии). К сожалению, эти надежды оправдались только частично. Уничтожение вольбахии тетрациклином действительно снижает число и плодовитость червей-паразитов, но все-таки не приводит к их полному истреблению.

Совет

Насколько реалистичен этот сценарий? Происходит ли «инфекционное видообразование» в природе и если да, то как часто? Неизвестно. Однако в Северной Америке уже обнаружены формы сверчков, не способные скрещиваться друг с другом, которые, однако, после курса лечения тетрациклином внезапно становятся вполне совместимыми и начинают давать живое и здоровое гибридное потомство…

Вольбахия привлекает самое пристальное внимание ученых всего мира. Ежегодно публикуются сотни научных статей, посвященных этой бактерии. Совершенно очевидно, что понимание механизма совершаемых ею манипуляций даст человеку в руки мощнейшие средства воздействия на природу.

Дело затрудняется тем, что вольбахия не растет на искусственных средах, поэтому ее нельзя изучать обычными микробиологическими методами.

Новая эпоха в изучении вольбахии началась в марте 2004 года, когда были опубликованы результаты расшифровки генома одной из ее разновидностей (к настоящему времени полностью расшифрованы геномы двух разновидностей вольбахии; геномы двух других прочтены частично).

Анализируя последовательность нуклеотидов единственной молекулы ДНК вольбахии компьютерными («биоинформационными»)методами, ученые надеются идентифицировать гены и белки, при помощи которых вольбахия манипулирует своими хозяевами.

Группа российских ученых под руководством профессора И. А. Захарова (Институт общей генетики РАН) вот уже несколько лет пытается разгадать тайну вольбахии. Согласно новейшим данным, в геноме вольбахии удалось выявить несколько десятков генов — наиболее вероятных кандидатов на роль регуляторов жизнедеятельности хозяев.

Читайте также:  Кишечная палочка еscherichia coli: элементарные правила защиты

Выяснилось, что бактерия впрыскивает в цитоплазму клеток хозяина регуляторные белки, которые вмешиваются в работу так называемого цитоскелета — опорно-двигательного аппарата клетки, от которого зависит, в частности, поведение хромосом во время клеточного деления.

Свои коварные «инъекции» вольбахия осуществляет при помощи особого устройства — так называемой секреторной системы типа 4 (T4SS). Это устройство представляет собой не что иное, как… модифицированный половой аппарат.

Обратите внимание

Обычные бактерии при помощи этого аппарата впрыскивают свою ДНК в клетки сородичей во время так называемой конъюгации — бактериального «полового акта».

Если немного отступиться от строгой биологической терминологии, можно сказать, что вольбахия совершает с клетками своих хозяев половой акт, только вместо наследственного материала она вводит в них различные комбинации белков-регуляторов.

По мнению ученых из группы И. А. Захарова, для окончательной разгадки всех тайн вольбахии потребуется еще несколько лет. Однако практическое использование промежуточных результатов исследований начинается уже сейчас. В частности разрабатываются методы использования вольбахии для регуляции численности и плодовитости насекомых: как вредных, так и полезных.

Мнимая польза
Вольбахия заинтересована в том, чтобы зараженные ею самки производили как можно больше потомства, и она умеет добиваться этого. У многих видов насекомых, зараженных вольбахией, лечение тетрациклином приводит к снижению плодовитости самок. Кроме того, в ряде случаев зараженные вольбахией особи живут дольше, ведут себя активнее и в целом оказываются более жизнеспособными по сравнению с вылеченными. Значит ли это, что вольбахия может приносить не только вред, но и пользу? Едва ли. Негативные эффекты, проявляющиеся после излечения, обычно исчезают через 2-3 поколения. Например, у мухи Drosophila simulans после излечения от вольбахии наблюдалось снижение плодовитости. Однако уже через три поколения вылеченные мухи производили столько же потомства, сколько и зараженные.
Это наводит на мысль о том, что «польза», приносимая вольбахией хозяину, может быть иллюзорной. Член-корреспондент РАН генетик И. А. Захаров совместно с автором этой заметки высказали предположение, что вольбахия способна вызывать нечто вроде наркотической зависимости или пользоваться приемом «яд—противоядие», распространенным у некоторых паразитов. Эти паразиты вырабатывают комплекс из двух веществ, одно из которых является ядом для хозяина, а другое — противоядием, причем яд устойчив, а противоядие быстро разрушается в организме, и его запас должен постоянно возобновляться. В результате хозяин, которому удалось тем или иным способом освободиться от паразита, погибает. Хозяин становится сам заинтересован в том, чтобы любой ценой сохранить своего паразита.

1 К числу утешительных фактов можно отнести и то, что любое животное, зараженное вольбахией, довольно легко вылечить — вольбахия весьма чувствительна к антибиотикам, в особенности к тетрациклину.

2 Название этому эффекту было дано еще до того, как было установлено, что его причиной является вольбахия. Было замечено, что некоторые самцы комаров репродуктивно несовместимы с некоторыми самками.

Установили, что несовместимость наследуется по материнской линии; из этого сделали вывод, что фактор, определяющий это свойство, содержится не в хромосомах и не в ядре, а в цитоплазме (поскольку оплодотворенное яйцо получает ядра и хромосомы от обоих родителей, а цитоплазму — почти исключительно от матери).

«Вольбахиевый бум» в микробиологии начался после того, как обнаружилась связь «цитоплазматической несовместимости» с присутствием в яйце бактерии вольбахии.

3 Оплодотворенное яйцо, из которого развивается зародыш у большинства животных и растений, имеет двойной хромосомный набор, половина которого получена от матери, половина — от отца. Неоплодотворенное яйцо, как и сперматозоид, имеет одинарный набор хромосом.

Гибель отцовских хромосом в оплодотворенном яйце приводит к тому, что яйцо снова становится как бы неоплодотворенным. В большинстве случаев из такого яйца зародыш не развивается.

Важно

Исключение составляют некоторые животные, например осы, пчелы и муравьи, у которых самцы (трутни) в норме развиваются из неоплодотворенных яиц. В этом случае «усилия» вольбахии приводят к несколько неожиданному результату: потомство не погибает, но оказывается на 100% мужского пола.

Рост числа незараженных самцов, очевидно, невыгоден бактерии. Это один из немногих случаев, когда вольбахия «недосмотрела».

Источник: https://elementy.ru/lib/164668

Люди делятся на 3 категории по микрофлоре кишечника

Люди различаются не только по группам крови, но и по составу кишечной микрофлоры.

В начале 20 века ученые обнаружили, что каждый человек принадлежит к одному из четырех типов крови. Теперь они открыли новый способ классификации человечества — по бактериям. Согласно исследованиям, все мы имеем одну из трех экосистем в нашем кишечнике.

Все исследования проводились в рамках международного проекта»Микробиом человека» (Human Microbiome Project — HMP).

Генетический анализ образцов из различных областей тела выявили разнообразные и динамичные сообщества микробов (микробиомы), населяющих не только кишечник и области, подверженные воздействию внешнего мира, но и части тела, которые, как предполагалось, были свободны от микробов. «Нет ткани в организме человека, которая была бы абсолютно стерильной, в том числе репродуктивные ткани и, если на то пошло, еще не родившийся ребенок не является стерильным», говорит биолог университета Вандербильта Set Bordenstein.

Эти микробные сообщества (наша внутренняя фауна), вероятно, играют ключевую роль в здоровье человека и его болезнях.

Так как микрофлора пищеварительного тракта является наиболее представительной, ученые исследуют её в первую очередь. Здесь живет такое множество бактерий, что для их описания существует термин – кишечный микробиом (кишечная микрофлора). В этой экосистеме различные типы микробов выполняют разные задачи, поэтому их количество меняется в зависимости от особенностей среды обитания.

Каждый человек является хозяином тысячи различных видов микробов. Тем не менее,  ученые классифицировали только три различные экосистемы в кишечнике людей. При этом они отмечают, что сочетание микробов не является случайным.

Как были идентифицированы энтеротипы?

Jeroen Raes, ученый из Института биологии в Брюсселе, и его коллеги проанализировали ДНК в фекалиях людей из Японии, Дании, США, Франции и Испании. Путем сравнения последовательностей ДНК для 1500 бактериальных и других видов, они исключили все ДНК человека и идентифицировали многие бактерии, для которых средой обитания является человек.

Ученые из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге (Германия)  впервые использовали образцы стула для анализа кишечной флоры лиц с трех разных континентов (Европа, Азия и Америка).

Совет

К своему удивлению, они обнаружили, что в зависимости от преобладания того или иного вида бактерий в кишечнике людей можно разделить на 3 различных типа кишечной микрофлоры (3 энтеротипа), и эта комбинация микробов далеко не произвольная.

Как и в случае с группами крови, исследователи не могли найти связь с образом жизни, генным профилем, полом, весом и национальностью.

Они обнаружили, что люди из Японии и Франции, к примеру, могут иметь более подобные друг другу экосистемы, чем со своими соотечественниками.

Ученые пока не знают, почему формируются эти различные энтеротипы, но полагают, что они могут быть связаны с различиями в том, как разные иммунные системы различают «дружественные» и вредные бактерии.

Также одним из возможных объяснений является то, что кишечник, младенцев случайным образом колонизируется различными видами микробов.

Еще одним объяснением является отрезок времени, который требуется для пищи, чтобы пройти через нашу пищеварительную систему. Если она идет медленно, это предоставляет возможности для роста более разнообразных видов.

В настоящее время ученым удалось определить, что количество микроорганизмов, участвующих в разрушении углеводов в кишечнике пожилых людей больше, чем у молодых.

Вероятно, это связано с тем, что с возрастом организм становится менее эффективными при обработке этих питательных веществ, поэтому для своего выживания в кишечнике человека, бактерии берут на себя эту задачу, а, следовательно, увеличивается их численность.

Что представляют из себя эти три экосистемы?

Обратите внимание

Исследователи назвали их Bacteroides, Prevotella и Ruminococcus. Они отражают виды, которые преобладают (доминируют) в каждой из трёх экосистем. Энтеротипы различаются по эффективности в переработке пищи, синтезу витаминов и другим показателям. Они формируются как следствие особенностей метаболизма микроорганизмов, входящих в сообщество.

Энтеротип 1. Кишечная экосистема Бактероиды (Bacteroides).

Состоит в основном из бактерий, которые получают бóльшую часть своей энергии путем ферментации сахаров и белков. Бактероиды не образуют спор, но могут образовывать капсулы. К этому энтеротипу принадлежат лакто- и бифидобактерии.

Это анаэробные бактерии, наиболее типичные нормальные обитатели кишечника человека, составляющие около половины всей его микрофлоры.

Различные штаммы бактероидов появляются у человека уже через 10 дней после рождения, а основным местом их обитания является толстая кишка.

Бактероиды находятся в полостных органах человека, которые связаны с внешней средой, но у здоровых людей они отсутствуют в брюшной полости и стерильных внутренних органах.

Энтеротип 1 в большей степени характерен для людей, употребляющих большее количество мясной пищи (белка) и жиров животного происхождения, т.е. преимущественно для западной диеты.

Бактероиды являются сахаролитическими микроорганизмами, но они также способны к ферментации протеинов. Основными продуктами брожения являются янтарная, уксусная, молочная и изовалериановая кислоты.

Бактероиды являются одними из важных видов в кишечнике человека, т.к. они обеспечивают организм питательными веществами и подавляют патогены. Бактероиды являются антагонистами шигелл, сальмонелл и некоторых видов эшерихий. Бактероиды активно метаболизируют углеводы, что снижает риск ожирения.

Важно

Энтеротип Бактероиды включает более высокую долю бактерий, которые производят большое количество витаминов С, В2, В5 В7 (биотин).

Бактероиды оказывают положительное воздействие на здоровье людей, т.к. они разрушают опасные токсины в пище, а также ферментируют около 15% от калорийности употребляемых продуктов, и их метаболизм помогает пищеварению.

Однако существуют и отрицательные последствия воздействия Бактероидов на человека,  когда они выходят за пределы толстой кишки в окружающие ткани и органы.

Они могут вызывать различные гнойно-воспалительные заболевания после травм и операций, при иммунодефиците или онкопатологии. Это может быть перитонит, сепсис, абсцессы, эндокардит, тонзиллит, эндометрит, аднексит, хронические упорно протекающие простатит и уретрит, пародонтоз и др. Бактероиды являются причиной  более чем 50% всех внутрибрюшинных анаэробных инфекций.

В связи с тем, что анаэробное культивирование является трудным процессом, а значит и высокой стоимостью исследования, бактероиды во многих лабораториях при анализах не определяются.

Энтеротип 2 . Кишечная экосистема Превотелла (Prevotella).

Содержит большое количество микробов, которые черпает энергию при биодеградации муцинов и гликопротеидов слизи. Это анаэробные неспороносные бактерии.

Превотелла входит в состав нормальной микрофлоры полости рта, верхних респираторных путей, влагалища, желудка здоровых людей (в том числе инфицированных Helicobacter pylori) и ряда других органов.

Энтеротип 2 в большей степени характерен для людей, употребляющих большее количество растительной пищи, особенно клетчатки и углеводов, что более распространено в аграрных обществах.

Совет

Доминированию вида Превотелла благоприятствует диета богатая углеводами. Превотелла специализируются на переваривании сахара, производстве витамина В1 и фолиевой кислоты.

Отрицательным воздействием Преволетта является то, что в процессе жизнедеятельности они способны разрушать защитный слизистый покров, вызывая его деградацию, что предрасполагает к дефектам слизистой оболочки кишечника.

Энтеротип 3. Кишечная экосистема Руминококки (Ruminococcus).

Руминококки играют ключевую роль в высвобождении энергии из пищевых крахмалов. Они также способны разлагать муцины и расщеплять целлюлозу.

Читайте также:  Чем меньше, тем лучше: особенности йодофильной флоры и чем она опасна

Руминококки являются одним из видов, отвечающих за усвоение растительных полисахаридов.

Руминококки улучшают всасывание углеводов и помогают клеткам поглощать сахар, поэтому с этим энтеротипом связано более частое развитие ожирения, но более низкая частота развития рака кишечника вследствие повышенного образования бутановой (масляной) кислоты. Она является основным энергетическим материалом для кишечных клеток, улучшает общее состояние ворсинок кишечника, помогает перевариванию пищи и всасыванию питательных веществ, повышает иммунологическую функцию.

Масляная кислота проявляет противораковое и противовоспалительное действие, препятствует развитию и обострению заболеваний толстого кишечника (язвенный колит, злокачественные новообразования и др.

), влияет на аппетит, предупреждает развитие окислительного стресса. Является безопасной альтернативой антибиотикам. Создавая кислую среду, масляная кислота создаёт неблагоприятные условия для жизни и развития условно-патогенной микрофлоры.

Уменьшает колонизацию кишечника такими бактериями как эшерихии, сальмонеллы, клостридии.

Вывод:

В отличие от групп крови, которые не меняются на протяжении всей жизни, энтеротип может изменяться. Рацион человека является решающим фактором в формировании энтеротипа. Один энтеротип будет доминировать над другим в зависимости от диеты.

Обратите внимание

У тех людей, которые в больше степени употребляют растительную и углеводную пищу, будет преобладать микроорганизмы Prevotella, а у людей больше употребляющих белковой и жирной пищи будет доминировать Bacteroides. Переход с продуктов животного происхождения на растительные продукты приводит к изменению энтеротипа.

Однако только  долгосрочные диеты могут оказать на него влияние, при временной смене диеты энтеротип не меняется.

Почему важно изучать энтеротипы?

  • Ваш энтеротип может когда-нибудь рассказать медработнику о вас больше, чем даже собственный генетический профиль. В конце концов, ваши гены только 1% от того, что вы носите в себе.
  • «Исследования микробиома могут открыть широкие возможности для предотвращения ряда заболеваний, от ожирения и диабета до рака желудочно-кишечного тракта», считает доктор Актипус.
  • Различия в типах микроорганизмов могли бы объяснить различия в нашей способности переваривать пищу и противостоять болезням, а также реагировать на лекарства.
  • Знание энтеротипа позволяет предположить, каким заболеваниям подвержен человек. При диагностике или прогнозировании появления у пациента конкретного заболевания, врачи могли бы искать причины не только в организме пациента, но и в бактериях, которые в нем живут.
  • Вероятно, можно будет назначать лечение, адаптированное к типу кишечника пациента, чтобы обеспечить наилучшие результаты.
  • Недавно проведенные исследования установили связь между изменениями кишечной микрофлоры и такими распространенными заболеваниями как ожирение, аллергия, диабет, дисфункция кишечника, болезнь Крона и даже такими заболеваниями как аутизм, шизофрения и депрессия. Ученые обнаружили, что люди с астмой, экземой или ожирением имеют другой набор микробов, чем у здоровых людей и у лиц с нормальным весом. Исследователи нашли связь между ожирением и обилием бактерий, которые извлекают энергию из пищи для своих собственных нужд. Сколько открытий ещё впереди?
  • Бактериальные гены могут в один прекрасный день быть использованы, чтобы помочь диагностировать, лечить и прогнозировать течение такого заболевания, как колоректальный рак.
  • Врачи могли бы использовать энтеротипы, чтобы найти альтернативу антибиотикам, которые становятся все более и более неэффективным.Вместо того чтобы пытаться уничтожить болезнетворные бактерии, которые нарушили экологический баланс кишечника, можно попытаться обеспечить поддержку для хороших бактерий.

Источник: http://medinteres.ru/zheludochno-kishechnyiy-trakt/kategorii-mikroflori-kishechnika.html

2. Клеточная стенка

Главная / Лекции 3 курс / Медицинская микробиология / Вопрос 2. Особенности морфологии микроорганизмов / 2. Клеточная стенка

Функции клеточной стенки состоят в том, что она:

  1. является осмотическим барьером,
  2. определяет форму бактериальной клетки,
  3. защищает клетку от воздействий окружающей среды,
  4. несет разнообразные рецепторы, способствующие прикреплению фагов,
  5. колицинов, а также различных химических соединений,
  6. через клеточную стенку в клетку поступают питательные вещества и выделяются продукты обмена,
  7. в клеточной стенке локализован О-антиген и с ней связан эндотоксин (липид А) бактерий. 

Имеется 2 типа строения клеточной стенки у бактерий. В обоих случаях ее основу составляет пептидогликан муреин.

У одних бактерий (1-й тип) он составляет до 90 % массы клеточной стенки и образует многослойный (до 10 слоев) каркас, при этом муреин ковалентно связан с тейхоевыми кислотами.

Такие бактерии при окраске по методу Грама прочно удерживают комплекс генцианового фиолетового и йода; они окрашиваются в сине-фиолетовый цвет и называются грамположительными.

У бактерий со 2-м типом строения клеточной стенки поверх 2-3 слоев пептидогликана муреина располагается слой липополисахаридов. Эти бактерии при окраске по методу Грама не способны прочно удерживать комплекс генцианового фиолетового и йода и, соответственно, обесцвечиваются спиртом, прокрашиваясь дополнительным красителем — фуксином в розово-красный цвет. Они называются грамотрицательными.

В связи с различиями в строении клеточной стенки все бактерии делятся на 4 отдела:

  1. грациликуты — бактерии с тонкой клеточной стенкой, грамотрицательные, к ним относятся различные извитые, палочковидные, кокковые формы бактерий, а также риккетсии и хламидии;
  2. фирмикуты — бактерии с толстой клеточной стенкой, грамположительные, к ним относятся палочковидные, кокковые формы бактерий, а также актиномицеты, коринебактерии и микобактерии;
  3. тенерикуты — бактерии без ригидной клеточной стенки (микоплазмы);
  4. мендозикуты — архебактерии, отличающиеся дефектной клеточной стенкой, особенностями строения рибосом, мембран и рибосомальных РНК. Эта группа бактерий медицинского значения не имеет.

Из любой бактериальной клетки можно получить формы, полностью или частично лишенные клеточной стенки. Они называются, соответственно, протопласты и сферопласты, и, независимо от исходного морфологического типа бактерии, из-за отсутствия клеточной стенки принимают шарообразную или грушевидную форму.

Кроме того, существуют L-формы бактерий, которые, в отличие от протопластов и сферопластов, способны к размножению, являясь вполне полноценными микробными клетками данного вида бактерий. L-формы разных видов бактерий морфологически неразличимы. Независимо от формы исходной клетки (кокки, палочки, вибрионы) они представляют собой сферические образования разных размеров.

Различают стабильные L-формы, нереверсирующие в исходный морфотип, и нестабильные L-формы, реверсирующие в исходный при устранении причины, вызвавшей их образование. В процессе реверсии восстанавливается способность бактерий синтезировать пептидогликан (муреин) клеточной стенки.

Важно

L-формы различных бактерий играют существенную роль в патогенезе многих хронических, рецидивирующих инфекционных заболеваний (бруцеллез, туберкулез, сифилис, хроническая гонорея и т. д.).

Далее по теме:

  • 1. Основные морфологические формы бактерий
  • 3. Цитоплазматическая мембрана

Источник: https://www.medkurs.ru/lecture3k/microbiology/mb2/5111.html

Кишечные бактерии помогут против ожирения – Новости похудения

Исследователи обнаружили тип кишечных бактерий, который может помочь в лечении диабета и защитить от ожирения. Они предлагают ряд продуктов, которые за счет стимуляции роста колоний полезных бактерий ЖКТ помогут худеть быстрее, чем в обычных условиях.

Последнее исследование показало, что концентрация кишечных бактерий Akkermansia muciniphila снижена у лабораторных грызунов с лишним весом и мышей страдающих диабетом второго типа. Но их кормление пребиотиком олигофруктозой (инулин) – пищевой добавкой способствующей росту полезной микрофлоры кишечника – приводит уровень бактерий Akkermansia muciniphila к нормальному.

Это в свою очередь позволило увеличить скорость метаболизма у наблюдаемых животных, что помогло им сбросить вес. Кроме того, у мышей отмечалось снижение резистентности к инсулину и уменьшение уровня воспалительных процессов.

Количество эндоканиабиноидов – химических веществ контролирующих уровень глюкозы, также подросло.

В отличие от живых бактерий – пробиотиков, которые насыщают микрофлору кишечника полезными микроорганизмами, пребиотики поставляют продукты питания для полезных бактерий, позволяя им успешно развиваться и подавлять действие патогенной микрофлоры пищеварительного тракта.

В небольших количествах, в естественной форме, пребиотики содержаться в продуктах с плохо перевариваемым крахмалом – спарже, бананах, луке и топинамбуре.

По мнению ученых, результаты исследования показали, что Akkermansia muciniphila играют ключевую роль в кишечнике по недопущению накопления жира и метаболических воспалений. Они предлагают использовать бактерии для разработки методов предотвращения ожирения связанного с метаболическими расстройствами.

“Наше исследование показало, что обилие бактерий Akkermansia muciniphila в кишечнике снижает уровень ожирения и риск развития диабета второго типа у лабораторных грызунов”, – говорит профессор Брюссельского Католического Университета Патрис Кани. – “Мы также зафиксировали, что увеличение преобиотического потребления позволяет повысить численность колоний Akkermansia muciniphila, что пропорционально улучшило метаболическое здоровье мышей”.

“В целом исследование существенно продвинуло нас в понимании сложных механизмов взаимодействия микрофлоры кишечника с обменными процессами”, – продолжил профессор. – “Его результаты дают основу для развития новых методов лечения и профилактики ожирения и нарушений метаболизма.”

Совет

Результаты исследования были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (Труды Национальной Академии Наук).

Источник: http://drDobrov.com/novosti/1489-kishechnie-bakterii-pomogut-protiv-ojireniya

Кто защитит вас от ожирения? Бактерии! Где их взять?!

Helicobacter pylori – это бактерия, которая является одной из основных причин развития язвы желудка. Однако недавнее исследование показало, что избавление от этого микроорганизма может привести к набору веса и даже ожирению.

Примерно 35% американцев ведут ежедневную борьбу с ожирением. О причинах своего состояния они слышали уже тысячу раз – это и неправильное питание, и малоподвижный образ жизни и даже плохая наследственность. Но в последние несколько лет ученые обнаружили еще одну возможную причину излишнего веса – это миллиарды микроорганизмов, населяющих пищеварительный тракт каждого человека. 

Многие тысячи лет эти бактерии помогали нам переваривать растительные волокна взамен на возможность жить в нашем кишечнике. Но у них есть функции и помимо пищеварения.

К примеру, недавно стало известно, что они влияют на регуляцию уровня глюкозы в крови, на образование жиров, а также на чувство голода и насыщения.

Однако неправильная комбинация таких микроорганизмов может стать причиной развития ожирения и сахарного диабета. 

Одним из доказательств влияния бактерий на массу тела являются результаты эксперимента доктора Мартина Блейзера из Университета Нью-Йорка.

Он показал, что если мышам давать низкие дозы антибиотиков, то количество жира в их теле становится на 15% выше по сравнению с мышами, которые не получали лекарств.

Объяснить это очень просто: антибиотики уничтожают часть бактерий, которые участвуют в поддержании нормальной массы тела. 

Обратите внимание

Около 50% всего населения являются носителями бактерии Helicobacter pylori, которая обитает в желудке человека. Однако только у 20% инфицированных людей возникают какие-либо симптомы.

Недавно были получены данные о том, что пациенты, которым проводилось лечение в связи с наличием Helicobacter pylori, набирали значительный излишний вес по сравнению с теми, кто не принимал препараты. «По нашим данным количество людей с лишним весом и ожирением оказалось связано с распространенностью Helicobacter pylori», – рассказывает профессор Джеральд Холтманн.

«Активное лечение, которое приводит к уничтожению этих бактерий, стало очень распространено в последние десятилетия. Это может быть одной из причин «эпидемии ожирения», которая охватила многие западные страны». 

Возможно уже совсем скоро ученые смогут понять, как именно можно поддерживать идеальный состав микрофлоры кишечника; вероятно это станет огромным прорывом в лечении ожирения.

Ну а пока ученые разбираются, вы можете худеть с помощью Диеты Елены Малышевой, которая создана специально для вас! Уже готовая правильная еда будет доставлена вам в любое место и время. Вам останется только есть и худеть!

Другие секреты похудения раскрываются на страницах нашего специального проекта «Сбрось лишнее».

Источник: https://www.zdorovieinfo.ru/sbros-lishnee/stati/kto-zashhitit-vas-ot-ozhireniya-bakterii-gde-ix-vzyat/

Ссылка на основную публикацию