Бактерии — это микроскопические одноклеточные организмы, обитающие в самых разных средах. Они встречаются в почве, океанах, воздухе и даже в организме человека — особенно в кишечнике.
Отношения между человеком и бактериями сложны. Некоторые бактерии полезны — например, превращают молоко в йогурт или помогают нормальной работе пищеварительной системы. Другие же могут вызывать заболевания, такие как пневмония, холера или тяжёлые инфекции, вызванные метициллин-резистентным Staphylococcus aureus (MRSA).
Строение бактерий
Бактерии относятся к прокариотическим организмам, то есть их клетки не имеют оформленного ядра. Генетический материал (ДНК) находится в области клетки, называемой нуклеоидом.
Основные структурные особенности:
-
Плазмиды — дополнительные кольцевые фрагменты ДНК
-
Рибосомы — обеспечивают синтез белка
-
Клеточная мембрана — внутренний защитный слой
-
Клеточная стенка — внешний защитный слой
-
Капсула (у некоторых бактерий) — дополнительная защитная оболочка
-
Жгутики (флагеллы) — обеспечивают движение
-
Пили — помогают прикрепляться к поверхностям
У некоторых бактерий, например микоплазм, клеточная стенка отсутствует.
Классификация бактерий
Бактерии классифицируются по нескольким критериям.
1. Окраска по Граму
Метод был разработан в 1884 году Хансом Кристианом Грамом.
-
Грамположительные бактерии — имеют толстую клеточную стенку и удерживают краситель (например, Streptococcus pneumoniae)
-
Грамотрицательные бактерии — имеют внешнюю мембрану и не удерживают краситель (например, E. coli, Vibrio cholerae)
2. Форма
Основные формы бактерий:
-
Кокки — шаровидные
-
Бациллы — палочковидные
-
Спириллы — спиралевидные
Некоторые бактерии могут иметь квадратную или звёздчатую форму.
Процесс размножения
Большинство бактерий размножаются путём бинарного деления. В этом процессе:
-
клетка копирует свою ДНК
-
увеличивается в размерах
-
делится на две идентичные «дочерние» клетки
Некоторые бактерии размножаются почкованием.
Горизонтальный перенос генов
Бактерии способны обмениваться генетическим материалом. Это происходит тремя способами:
-
Трансформация — поглощение свободной ДНК из окружающей среды
-
Трансдукция — перенос ДНК с помощью вирусов
-
Конъюгация — передача ДНК при прямом контакте двух бактерий
Этот механизм позволяет бактериям быстро адаптироваться и приобретать устойчивость к антибиотикам.
Бактерии и здоровье человека
В организме человека живут триллионы бактерий. Кишечный микробиом:
-
регулирует пищеварение
-
укрепляет иммунитет
-
препятствует размножению патогенных микроорганизмов
Однако некоторые бактерии могут вызывать тяжёлые инфекции. Например, некротизирующий фасциит («пожирающие плоть бактерии») — редкое, но опасное заболевание.
Устойчивость к антибиотикам
Антибиотики являются основным средством лечения бактериальных инфекций. Однако их чрезмерное и неправильное использование приводит к появлению устойчивых штаммов бактерий.
Согласно статистике:
-
В США ежегодно более 2 миллионов человек заражаются устойчивыми к антибиотикам инфекциями
-
Около 23 тысяч случаев заканчиваются летальным исходом
Такие бактерии, как MRSA, устойчивы ко многим антибиотикам.
Рациональное и целенаправленное использование антибиотиков имеет жизненно важное значение для глобального здравоохранения.
Эпидемия и пандемия
Эпидемия — быстрое распространение заболевания в определённом регионе.
Пандемия — распространение заболевания в глобальном масштабе.
Примеры:
-
COVID-19 — объявлен пандемией в 2020 году
-
Эбола — эпидемия в Западной Африке
-
Вирус Зика — региональная эпидемия
Значимые пандемии в истории
Чёрная смерть (1346–1353)
Пандемия чумы, вызванная бактерией Yersinia pestis.
Погибло от 30 до 60% населения Европы.
Испанский грипп (1918)
Самая смертоносная пандемия гриппа в истории.
Унесла жизни 20–50 миллионов человек.
ВИЧ/СПИД
В конце XX века стал глобальной пандемией.
Сегодня существуют методы лечения, позволяющие контролировать заболевание.
Заключение
Бактерии — это микроорганизмы, которые могут быть как жизненно необходимыми, так и опасными.
Они:
-
являются важной частью экосистем
-
способствуют пищеварению и поддерживают иммунитет
-
могут вызывать заболевания
-
обладают способностью быстро мутировать и адаптироваться
Одной из ключевых задач современной медицины является сохранение полезных свойств бактерий и одновременная борьба с глобальными проблемами, такими как устойчивость к антибиотикам.