Мир бактерий, ведущий свою историю миллионы лет, загадочен и непонятен. Микросущества, количество которых исчисляется нониллионами, обитают на поверхности земли, витают над ней, успешно освоили территории внутри ее. Узнать этот удивительный мир поближе поможет подборка удивительных фактов о бактериях.
Сколько в мире бактерий
По оценкам ученых факультета энергии объединенного института геномов на планете Земля существует 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 бактерий. Все они имеют примитивное строение: состоят из одно- или двухъядерной клетки и обладают приблизительно одинаковыми размерами – несколько микрометров.
Директор факультета Эдди Рубин в своей исследовательской работе акцентирует внимание на том, что микробы участвуют практически в любом биологическом процессе планеты: разложении органических остатков до неорганических веществ, в почвообразовании, в подпитке растений…
Всех представителей мира бактерий ученый постарался систематизировать и занести в каталог, чтобы облегчить в дальнейшем поиск функций геномов и тем самым дать толчок к пониманию людьми процессов, происходящих в биосфере.
Несколько лет назад для многих стал открытием тот интересный факт, что бактерии появились одними из первых на планете Земля свыше 3,8 трлн. лет назад. Американские ученые даже провели эксперимент, задействовав штаммы бактерий из образцов древнего льда Антарктиды, возраст которых исчисляется 8,1 млн. лет. Оттаявшие с кусками льда при комнатной температуре колонии микроорганизмов проснулись, начали расти и размножаться. Исследования подтвердили гипотезу, что за 1,1 млн. лет ни один из обнаруженных и классифицированных видов не трансформировался.
Согласно одной из гипотез именно бактерии сыграли ключевую роль в появлении многоклеточных живых организмов, а спустя десятки миллионов лет и в привычных нам животных. Именно они определи существование жизни во всем многообразии форм.
Подтверждением этому является тот факт, что 37% генов животных и людей схожи с генами бактерий. Велика вероятность, что они имеют общего предка.
Значение бактерий для жизни на Земле в наши дни трудно переоценить. Они играют основополагающую роль в циклических метаморфозах основных элементов, необходимых для поддержания жизни. Например: участвуют в производстве кислорода и азота, формировании серы, фосфора и углерода. До недавнего времени считалось, что микробиологи, разрабатывающие антибиотики не без помощи все тех же бактерий, ничего нового предложить уже не могут. Но последние исследования показывают, что на самом деле число неизвестных микроорганизмов несравненно больше. Этот факт открывает неограниченные возможности для разработки и внедрения новых эффективных препаратов.
Бактерии и человек
Количество бактерий в любом живом организме всегда в разы превышает число клеток. Человеческий организм не является исключением.
Интересен и тот факт, что 2 кг человеческого веса приходится на обитающие как на нем, так и внутри него бактерии. Так на каждую клетку организма человека приходится не менее десятка бактериальных клеток.
Для наглядности приведем результаты исследований, показывающие, что только в ротовой полости обитает свыше 40 тыс. разного рода бацилл. Поэтому в момент поцелуя вместе со слюной человек «делится» более тремя сотнями бактерий. Но опасность среди них в виде тех же инфекций представляют только 5% бацилл.
Первые бактерии попадают на тело человека в момент его появления на свет, когда малыш естественным путем проходит родовые пути, а также при первом контакте с кожей матери. С грудным молоком они попадают в ЖКТ младенца, становясь частью микрофлоры кишечника. Основной набор чужеродных микроорганизмов, с которым придется «в тесном соседстве идти по жизни», приобретается ребенком уже к трем годам.
Без этих микроорганизмов человек просто не может существовать. Но, в то же время, несмотря на крошечные размеры, бактерии обладают колоссальной силой. Всего лишь 1% активизировавшихся одноклеточных микроорганизмов способен спровоцировать развитие заболевания. Случаев, когда бактериальная микрофлора становилась причиной смерти, не единичны.
Невероятная приспосабливаемость
Многим из нас с детства твердили, что насекомые и в частности мухи являются переносчиками заразы. Подтверждением этому являются результаты исследований, согласно которым на теле этих надоедливых насекомых уживается свыше 6 млн. бактерий.
В рейтинге самых «богатых на бактерии» животных одно из первых мест занимают кроты. На квадратном сантиметре тела этих землекопов насчитывается свыше 1 млн. бацилл.
Одноклеточные способны существовать в местах, в принципе не приспособленных для жизни. Примером тому являются обнаруженные колонии 13-и видов микроорганизмов, обнаруженные на дне Марианского желоба – самого глубокого места на планете. Причем основная масса из них до сих пор не были известны науке. Предположительный возраст микроорганизмов – свыше 1 млрд. лет.
Наглядным примером невероятной приспосабливаемости бактерий является и тот интересный факт, что особо стойкие их представители способны комфортно себя чувствовать на внутренних стенках ЖКТ людей и животных. Губительный для основной массы живых организмов углекислый газ для этого вида одноклеточных безвреден. Используя в качестве источника питания глюкозу, микроорганизмы активно вырабатывают муравьиную, уксусную и янтарную кислоты. Более того, они успешно адаптируются в случае изменения диеты. К примеру, микроорганизмы, выявленные в микрофлоре кишечника американцев, адаптированы для переваривания еды, которая содержит высокую концентрацию жиров. У японцев – это бактерии, помогающие переваривать водоросли, у сельских жителей Венесуэлы – одноклеточные, легко разрушающие сложные углеводы.
Сами же бактерии, подобно любым другим живым существам, регулярно конкурируют друг с другом. Борьба между ними происходит на уровне обмена с «чужаками» химическими сигналами. Так один вид бактерий способен продуцировать вещества, губительные для других колоний. Взаимодействующие с ними бациллы, в свою очередь, производят свой «яд» и «противоядие». Такая «гонка вооружений» осуществляется бесконечно.
Внешность обманчива
Запах притрушенной каплями дождя земли для многих людей считается приятным. Но мало кто знает тот факт, что он возникает благодаря активизирующимися в этот период колониями почвенных бактерий рода стрептомициновых: актино- и цианобактерий. Запах, который мы чувствуем, производит геосмин – вещество органического происхождения. В переводе с греческого его название и обозначает «запах земли». Геосмин обуславливает также появление затхлого запаха в подвалах и погребах, поскольку преобразующих его бактерий способствует сырость.
Кровавый водопад – завораживающее зрелище, которое с периодичностью раз в несколько недель можно наблюдать в Восточной Антарктиде. Из небольшой трещины в леднике толщиной свыше 400 метров выходит напоминающая кровь жидкость. Причиной такого цвета является высокая концентрация железа в соленой воде.
При взаимодействии с кислородом двухвалентное железо и превращается в ржавчину. Соединение формируется благодаря жизнедеятельности бактерий. Не имея доступа к солнечному свету и потому потребляя в качестве источника энергии железо из окружающих пород, микроорганизмы используют его для дыхания. Обнаруженная экосистема дает повод строить гипотезы, что подобным образом может сохраняться жизнь и на других планетах, таких как Марс или Европа – спутник Юпитера.
Рекордсмены номинаций
В мире бактерий также есть свои рекордсмены. Самая большая бактерия носит название «Thiomargarita namibiensis», что в переводе с латинского звучит как «серная жемчужина Намибии». Размер шарообразной по форме протеобактерии в диаметре достигает от 0,1 до 0,3 мм. По сути, она видна невооруженным взглядом.
Свое название крупнейшая морская бактерия получила за то, что ее клетки содержат микроскопические гранулы серы. Под действием преломления света возникает эффект подобно сиянию жемчужины.
Многие бактерии являются возбудителями смертельных болезней. Но существуют «агрессоры», унесшие жизни миллионов людей. К числу самых опасных бактерий стоит отнести следующие:
- Сальмонелла – вызывает развитие брюшного тифа, ежегодно уносит жизни 261 тыс. людей;
- Столбнячная палочка – возбудитель столбняка, каждый год его жертвами становятся 58 тыс. взрослых и детей
- Палочки Коха – возбудители туберкулеза, число хронически больных палочками туберкулеза людей исчисляется 13,7 млн.
Самыми древними архибактериями являются представительницы вида thermoacidophiles. Главная особенность этого интересного вида бактерий в том, что он способен выживать в условиях высокой кислотности, средах с неимоверной концентрацией серы, а также при температурах порядка 70-80°С.
Эти удивительные микроорганизмы, сочетающие в себе признаки ацидо- и термофилов, в большинстве своем обитают в горячих источниках и тех местах, где основная масса живых организмов просто погибает. Такая высокая приспосабливаемость развилась за счет плазматической мембраны, содержащей высокие концентрации насыщенных жиров, и присутствия ферментов, которые не денатурируют в экстремальных условиях.