Как наука борется с бактериями, устойчивыми к антибиотикам

Такие штаммы, как MRSA, сегодня называют супермикробами. Подобно героям ужастикам, они мутируют и приобретают сверхспособности, позволяющие противостоять врагам — антибиотикам.

Что известно о бактерии «Синтия»?

Бактерия «Синтия» (лат. — Mycoplasma laboratorium) — штамм микоплазмы, выведенный в лабораторных условиях из генома Mycoplasma genitalium. Является результатом работы команды ученых в американском Институте Дж. Крэйга Вентера, возглавляемой Нобелевским лауреатом Хэмильтоном Смитом. Статья по теме Мутанты XXI века. Приведёт ли научный прогресс к появлению людей-монстров?

Геном Mycoplasma genitalium включает в себя 482 гена и состоит из последовательности 580 000 спаренных оснований, организованных в виде одной кольцевой хромосомы. На момент исследования этот микроорганизм обладал наименьшим геномом из поддающихся выращиванию в лаборатории. В рамках проекта ученые систематически удаляли гены, чтобы найти их минимальный набор, необходимый для выживания. Результат составил 382 гена. В итоге специалисты синтезировали последовательность ДНК хромосомы, включающей в себя необходимые 382 гена, пересадили ее в клетку Mycoplasma genitalium и назвали новый микроорганизм Mycoplasma laboratorium.

Новая бактерия, способная к самостоятельному размножению, была выведена для уничтожения путем поглощения последствий разлития нефти в водах Мексиканского залива.

Бактерия «Синтия» была запущена в океан в 2011 году, где успешно справилась с нефтяными пятнами. Однако вскоре после этого американские СМИ начали сообщать о массой гибели птиц, рыб и других морских обитателей из-за начавшихся у них процессов гниения внутренних органов. В дальнейшем начали поступать сообщения о летальных исходах и среди людей. Тогда виновником случившегося многие эксперты назвали именно «Синтию».

Хорошие и плохие бактерии

Бактерии — неотъемлемая часть нашей жизни. Они обитают на поверхности кожи, в ротовой полости, на гениталиях, в кишечнике и глазах, хотя ранее ученые думали, что глаза стерильны. Эти микроорганизмы появились задолго до нас, и в процессе эволюции человеческому организму пришлось научиться с ними сосуществовать.

Любое бактериальное сообщество или экосистема бактерий называется микробиотой. Микробиота кишечника состоит из триллионов микроорганизмов.

Бактерии условно делятся на три типа: комменсальные, патогенные и оппортунистические. Комменсальные бактерии помогают иммунной системе распознавать болезнетворные микроорганизмы. Из-за этого они считаются хорошими.

Патогенные бактерии при попадании в организм способны вызывать заболевания. Эти бактерии могут распространяться через воду, воздух, почву, а также при физическом контакте. Сами по себе патогенные бактерии не представляют угрозу. Опасность возникает, когда их количество превышает норму, или если они оказываются не на своем месте.

Оппортунистические бактерии в условиях здоровой микробиоты не приносят ни пользу, ни вред. Однако они начинают активно размножаться при нарушениях в работе иммунной системы, заболеваниях, резких изменениях в составе микробиоты и травмах.

Staphylococcus aureus — типичные представители бактериального сообщества, носа и кожи. Но если они попадают в кровь, то способны спровоцировать инфекции.

Escherichia coli () имеет плохую репутацию, связанную с пищевыми отравлениями. На самом деле, всего несколько представителей этого рода ответственны за это. Представленность в небольших количествах в кишечнике — норма. Однако, если они окажутся в мочевыводящих путях, это может стать причиной цистита.

Белковая диета

Среди подвижных бактерий больше всего тех, кто для движения использует белковые молекулы. Как они их применяют? Многие бактерии синтезируют специальные белки, из которых собирают подвижную ниточку — жгутик (рис. 1). Жгутик состоит из трех частей — филамента (собственно нити), крюка и базального тела. Каждая из этих частей сложена из белков. У хорошо изученной бактерии — кишечной палочки — белки, образующие филамент, называют флагеллинами и обозначают буквами Flg, Fli, Flh (от латинского слова flagellum — жгутик). Флагеллины складываются в нить, которая с помощью крюка крепится к базальному телу. Базальное тело — это что-то вроде якоря, который прочно закреплен в клеточной оболочке и может свободно вращаться по часовой стрелке или против. У бактерий может быть один или несколько жгутиков.

Читайте также:  Кровянистые выделения у девочек и девушек

Рисунок 1. Строение жгутика.

Biodiversity — Prokaryotes: bacteria and archaea

Какие виды движения обеспечивает жгутик? Если бактерия находится в жидкой среде, то жгутик помогает ей плыть. Плавание — это самый быстрый способ передвижения. Причем, бактерия может неплохо управлять своим движением, меняя направление вращения базального тела: вращение базального тела по часовой стрелке толкает клетку в направлении от жгутика, а биения против часовой стрелки тянут клетку вслед за жгутиком.

А теперь представьте размахивание жгутиками на твердой поверхности, смоченной жидкостью. Бактерии будут не плыть, а расползаться в одной плоскости. Такое движение называется роением. Роение чаще бывает у бактерий, живущих в крупных колониях, — подвижные бактерии, находящиеся с краю, пытаются отодвинуться как можно дальше и основать свои собственные колонии.

Рисунок 2. Движение с помощью подтягивания к месту прикрепления пили.

[3]

Бактерии могут также создавать более короткие и просто устроенные нити, чем жгутики, — пили. Клетка может с помощью пили прикрепиться к чему-нибудь твердому, а потом подтянуться к месту крепления, разбирая эту нить, начиная от места крепления пили к клетке (рис. 2). Можно сказать, что клетка перемещается рывками. Подобный способ движения у одной клетки называется твитчинг (англ. twitch — дергать, тащить). А если так действует несколько скрепленных друг с другом бактерий, то они дружно скользят по твердой поверхности.

В оболочках клетки могут быть разнообразные белковые комплексы, например, обхватывающие клетку кольца из белков. Эти кольца крутятся, как гусеницы у гусеничного трактора, и помогают бактерии скользить по твердой поверхности. Такой способ подвижности есть у бактерии Flavobacterium johnsoniae.

У других бактерий есть белки, расположенные вдоль всей поверхности клетки. Эти белки создают продольные волны, и бактерия извивается и плывет в водной толще или скользит на твердом субстрате.

Очень многие микроорганизмы способны двигаться, но вот конкретный механизм или набор из нескольких механизмов у каждой специфичен. Поэтому, например, и говорят, что такое строение жгутика характерно для кишечной палочки, а у другой бактерии, тоже плывущей с помощью жгутика, все может быть устроено иначе — и ученые исследуют каждую бактерию по отдельности.

Как вы, наверное, заметили, пока что описанные способы движения позволяли бактерии плыть или скользить в зависимости от того, где она находится, — в жидкости или на твердой поверхности. Но скольжение может быть и единственным доступным способом передвижения.

Отдел бактерии

Бактерии так малы, что их можно увидеть только при увеличении в 1000 и даже до 2000 раз. К тому же они и по форме, и по своему внешнему виду очень часто трудно различимы между собой.

 Клетки бактерий имеют разную форму: одноклеточные шаровидные формы называют кокками, прямые палочковидные — бациллами, имеющие форму запятой — вибрионами, спирально изогнутые — спириллами.

Если бактерии располагаются по одной, их называют монококки (от греч. «монос» — один и «коккус» — шарик), по две — диплококки (от греч. «диплос» — двойной и «коккус»), тетракокки (от греч. «тетра» — четыре и «коккус»); они могут иметь вид грозди — стафилококки (от греч. «стафилс» — виноградная гроздь и «коккус»), могут быть закручены — спирохеты (от лат. «спиpa» и греч. «хета» — щетинка).

Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются при помощи жгутиков, которых иногда бывает несколько. Есть и колониальные формы.

Бактерии-прокариоты (от греч. «про» — раньше и «карион» — ядро), так как они имеют клеточное строение, но не имеют оформленного ядра. Ядерное вещество присутствует в клетке, но не имеет ядерной оболочки.

Размножаются бактерии делением одной клетки на две, способом почкования — от старой клетки отделяется новая. Скорость размножения зависит от внешних условий среды — при благоприятных условиях деление происходит каждые 20-30 минут.

Читайте также:  Какая симптоматика наблюдается при эхинококкозе

У бактерий есть споры, но они предназначены не для размножения, а для перенесения неблагоприятных условий, так как они защищены толстыми оболочками. Они называются цистами.

Бактерии паразиты. Споры выдерживают длительное высушивание, нагревание свыше 100″С и охлаждение почти до абсолютного нуля. В обычном состоянии бактерии неустойчивы к внешним воздействиям и могут быстро погибать при высушивании, при нагревании до 65-80°С и под действием солнечного света или дезинфицирующих веществ.

Средой обитания бактерий может быть воздух, они поднимаются в верхние слои биосферы (часть оболочки Земли, населенной живыми организмами) до 30 км. Через воздух распространяются возбудители ангины, скарлатины, туберкулеза.

В почве больше всего бактерий сосредоточено в окультуренном черноземе: в 1 га почвы — 2,5-3 млрд бактерий. Здесь они играют большую роль в почвообразовании (азотобактерии, нитрифицирующие и гнилостные бактерии).

В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоемов, особенно в черте города. Служат источником инфекционных болезней (дизентерия, холера, бруцеллез).

В живых организмах: бактери и бывают болезнетворные (которые вызывают различные заболевания) и симбиотические, живущие в органах пищеварения животного и человека и помогающие им расщеплять и усваивать пишу.

На теле человека, его одежде могут быть разнообразные бактерии. Много их бывает в ротовой полости, на открытых участках кожи и других частях тела.

Бактерии паразиты. Питаются бактерии, всасывая питательные вещества всей поверхностью клетки. По способу питания они могут быть: сапрофиты и паразиты. Сапрофиты питаются органическими веществами умерших животных и растений.

Сюда относятся почвенные бактерии и поселяющиеся на растительных и животных остатках (бактерии гниения, брожения и др.). Они могут иметь как положительное, так и отрицательное значение.

Так, роль бактерий молочнокислого брожения положительная в том, что они способствуют: 1) приготовлению молочнокислых продуктов питания (творога, простокваши, сметаны, кефира, масла); 2) силосованию кормов; 3) закваске и засолке капусты, огурцов, помидоров. Отрицательная — порча продуктов.

Бактерии уксуснокислого брожения способствуют окислению спирта в уксусную кислоту, которая используется при мариновании и консервировании плодов и овощей. Отрицательная роль — порча продуктов.

Распространение бактерий

Практически нет места на Земле, где бы не встречались бактерии. Они живут даже во льдах Антарктиды и в горячих источниках. Особенно много их в почве. В 1 г почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий. Большинство бактерий гибнет при температуре +65–100°С, но споры некоторых из них переносят нагревание до +140°С и охлаждение до -253°С.

Число бактерий различно в воздухе проветренных и непроветренных помещений. Так, в классе после проветривания перед началом урока бактерий в 13 раз меньше, чем в той же комнате после урока. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород (аэробные бактерии), другие в нем не нуждаются и способны жить в бескислородной среде (анаэробные бактерии).

Друзья

Штатные сотрудники — бактерии, обитающие в нашем организме. По некоторым оценкам, их общая масса составляет от одного до трёх килограммов, а по количеству их больше, чем клеток человека. Они могут быть заняты на производстве (выработка витаминов), в перерабатывающей промышленности (переваривание пищи) и в армии (в нашем кишечнике эти бактерии подавляют рост своих патогенных собратьев).

Приглашённые специалисты по пищевому производству — молочнокислые и другие бактерии используются для производства сыра, кефира, йогурта, хлеба, квашеной капусты и других продуктов.

Двойные агенты — вообще-то, они враги. Но их удалось завербовать и заставить работать на нужды нашей обороны. Речь идёт о прививках, то есть введении в организм ослабленных вариантов бактерий.

Приёмные дети — это уже не бактерии, а части наших клеток — митохондрии. Когда-то они были самостоятельными организмами, но, проникнув сквозь клеточную мембрану, лишились независимости и с тех пор исправно обеспечивают нас энергией.

Читайте также:  Глисты в рыбе фото и описание, можно ли есть такую рыбу

Рабочие-военнопленные — генетически модифицированные бактерии используются для производства лекарств (в том числе — антибиотиков) и многих других полезных веществ.

Меры профилактики бактериальных заболеваний

Нужно сказать о нескольких мерах профилактики, которые помогут избежать проникновения патогенных бактерий в организм и снизят вероятность возникновения инфекции:

  1. Укрепление иммунной системы. Если у человека крепкий иммунитет, то многие инфекционные болезни ему не страшны. Если инфекция все-таки проникла в организм человека с хорошей защитной системой, заболевание будет протекать в легкой форме без каких-либо осложнений.
  2. Правильное питание. Употребление полезной пищи изо дня в день способствует насыщению организма всеми необходимыми микроэлементами и витаминами. В пищу должны быть включены фрукты и овощи.
  3. В режим дня должны быть включены прогулки на улице. Комнаты в помещении следует регулярно проветривать.
  4. Регулярные занятия физкультурой способствуют укреплению организма.
  5. Соблюдение элементарных процедур личной гигиены также поможет избежать проникновению болезнетворных бактерий в организм человека. Нужно тщательно мыть руки, особенно после посещения больного. Для мытья лучше использовать антибактериальное мыло.
  6. Нужно избегать контактов с больными людьми. В случае крайней необходимости лучше воспользоваться специальной маской, которую можно приобрести в любой аптеке.

От некоторых опасных заболеваний бактериального происхождения смогут защитить прививки. Их можно сделать в поликлинике по месту прописки. Вакцинация несовершеннолетних проводится в обязательном порядке. На протяжении первого года жизни младенцу делается несколько прививок, в том числе от пневмококковой инфекции.

Меры профилактики бактериальных заболеваний

Источники:

Спойлер

-bakterii-vidy-nazvaniya-vrednye-i-poleznye-dlya-zhizni-cheloveka-chislennost-formy

-kakie-bolezni-cheloveka-vyizyivayutsya-bakteriyami-spisok-lechenie-profilaktika

-bakterii-sreda-obitaniya-bakterii-v-organizme-cheloveka

_vidy-bakterii-vrednye-i-poleznye

-xarakteristika-mikrobov/chto-my-znaem-o-mikrobah/

-bacteria-and-their-control-we-study-and-remember-ways-of-fighting-various-pathogens/

При какой температуре погибают микроорганизмы?

Для чего нужно знать при какой температуре погибают бактерии? Например, для того чтобы дольше сохранить продукты от порчи. Или чтобы не сбивать температуру при простуде. Однако даже одни и те же микроорганизмы, в зависимости от других условий окружающей среды, могут иметь разную чувствительность к холоду или жаре.

Большинство микроорганизмов погибают уже при нагревании до +50 С, но только если нагревание происходит в сухом воздухе, а вот в жидкости они могут выживать и при +70 С. Для того, чтобы обезопасить мясо или рыбу, их придется нагреть до 100 С. А вот в человеческом организме большинство инфекций погибают уже при +37,5–38 С.

Во внешней среде

Выживаемость бактерий и вирусов во внешней среде будет зависеть не только от температуры, но и от того на какой именно поверхности и при какой влажности они оказались. Например:

  • Возбудители простуды и гриппа на гладких поверхностях способны сохраняться от 15 часов до двух-трех суток. Правда, способность вызвать заболевание у них резко снижается спустя 24 часа. Возбудители кишечной инфекции, та же сальмонелла или кишечная палочка, могут оставаться активными до 4 часов. Золотистый стафилококк до нескольких недель.
  • На поверхности кожи вирусы и бактерии погибают довольно быстро. Примерно 40% их погибает в течение часа. Например, герпес сохраняется на коже максимум два часа, а возбудитель гриппа и вовсе существует не дольше 30 минут.
  • В воздухе микроорганизмы, вызывающие грипп и простуду, сохраняются не так долго, как принято считать. Вирус гриппа погибнет уже через пять часов, особенно в ясную солнечную погоду, когда на него воздействует еще и ультрафиолет от солнца. Немного дольше инфекция проживет в морозную погоду.
  • В воде и земле бактерии и вирусы сохраняются дольше всего. Сальмонелла в воде способна прожить 72 часа, в земле до двух месяцев, а холерный вибрион до 13 суток.

Для того чтобы избежать большинства инфекций, в том числе и тех, которые вызывают острые респираторные заболевания, достаточно мыть руки после того, как вы пришли с улицы, дополнительно промывать нос специальными спреями и поддерживать чистоту в доме.