Вирусы микробы бактерии: Коронавирус: поверхности, которые сами убивают микробы

Коронавирус: поверхности, которые сами убивают микробы

• Кристин Ро
• BBC Future

7 июня 2020

Автор фото, Getty Images

Мы можем остановить инфекцию еще до того, как она попадет в наш организм — если точно воспроизведем на поверхности текстуру крыльев насекомых и начнем покрывать кнопки лифтов и дверные ручки материалами, которые убивают микробы или подавляют их развитие.

Десять миллионов смертей в год. Цифра непостижимая, но именно ее часто приводит Джеральд Ляруа-Момю, исследователь инфекционных болезней в Имперском колледже Лондона (Великобритания).

Таков будет печальный исход для нашего мира, если все болезнетворные микробы выработают устойчивость к антибиотикам — главной преграде, на которую мы полагаемся в борьбе с болезнями.

В настоящее время от заболеваний, не поддающихся лечению лекарствами, гибнет 700 тысяч человек в год. И в последние 10 лет список препаратов, которые мы можем использовать против вредоносных бактерий, сокращался на глазах.

А между тем другие болезнетворные организмы — грибки, вирусы и паразиты — тоже вырабатывали устойчивость к лекарствам, причем почти с такой же скоростью, с какой мы разрабатывали новые. Это означает, что болезни, причиной которых они становятся, лечить всё сложнее.

Как предупреждает Ляруа-Момю, «если ничего не делать, то 10 миллионов человек будут умирать каждый год».

Он — один из тех ученых, которые ищут новые способы сломить сопротивление микробов. В планах Ляруа-Момю — превратить в антимикробное оружие те самые поверхности, через которые микроорганизмы передаются от человека к человеку.

«Поверхности, к которым мы прикасаемся каждый день, — потенциальные орудия переноса инфекций», — говорит Ляруа-Момю.

Скажем, вирус Sars-CoV-2, который становится причиной болезни Covid-19, может жить на картонных поверхностях до 24 часов, а на пластиковых и металлических (нержавеющей стали) — до трех дней (хотя ученые спорят по поводу того, до какой степени он сохраняет свои качества и заразность. — Ред.).

А некоторые бактерии, в том числе кишечной палочки и золотистого стафилококка, порой остаются жизнеспособными на поверхностях неживых объектов в течение нескольких месяцев.

И это только подчеркивает важность постоянной дезинфекции и чистки поверхностей, до которых мы часто дотрагиваемся.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Использование антимикробных металлов или специальных покрытий в тех местах, к которым мы чаще всего прикасаемся, снизит риск распространения всякой заразы

Некоторые ученые надеются, что мы можем уничтожать заразные микроорганизмы еще до того, как они попадут в наш организм — просто изменив текстуру поверхностей или покрыв эти поверхности специальным слоем, убивающим вирусы и бактерии более быстро.

Ляруа-Момю делает ставку на медные сплавы. Ионы меди и антибактериальны, и антивирусны, они способны уничтожать более 99,9% бактерий всего за два часа.

Медь даже более эффективна, чем серебро, которому нужна влага, чтобы активировать антимикробные свойства.

«Медь использовалась человечеством в течение трех тысячелетий, — подчеркивает Ляруа-Момю. — Еще древние греки делали из меди и медицинские инструменты, и кухонные принадлежности».

И тем не менее медь сегодня редко используется в медучреждениях. Это дорогой металл, его труднее чистить, не вызвав коррозии. Ну и потом — не каждому ведь понравится металлическое сиденье унитаза…

С течением времени медь была вытеснена сначала нержавеющей сталью, потом легким и дешевым пластиком, который, по словам Ляруа-Момю, можно просто выкинуть после разового использования, не заботясь о стерилизации.

И хотя не представляется возможным покрыть все поверхности вокруг медью, Ляруа-Момю считает, что для сдерживания распространения микробов и снижения заражения будет достаточно применения этого металла в сплавах в тех «горячих точках», к которым люди постоянно прикасаются — кнопках лифтов, дверных ручках и т.д.

Кроме того, медные поверхности можно обрабатывать лазером, создавая грубую текстуру, увеличивающую площадь поверхности и, таким образом, количество бактерий, которые она способна уничтожить.

Исследователи из Университета Пердью (штат Индиана), разработавшие эту технологию, обнаружили, что такая поверхность способна убить даже высококонцентрированные штаммы устойчивых к антибиотикам бактерий всего за пару часов.

И такая обработка будет полезна не только для дверных ручек, но и, например, для медицинских имплантатов при замене тазобедренного сустава, снижая риск инфицирования.

Есть и другие предложения по изменению текстуры поверхности.

«Крылышки цикад обладают самоочищающими свойствами», — рассказывает Елена Иванова, молекулярный биохимик из Мельбурнского королевского технологического университета (Австралия).

Их крылья обладают гидрофобными свойствами, капельки воды просто скатываются с них, точно так же, как с листьев лотоса, вместе с загрязняющими веществами.

Еще более важно то, подчеркивает она, что крылышки цикад усеяны крохотными шипами, препятствующими образованию на поверхности бактериальных колоний.

«Это уникальный механизм, созданный природой для разрушения клеток бактерий», — объясняет Иванова, уже почти десять разрабатывающая способы имитации устройства крыла цикады.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Больницам становится все труднее удерживать под контролем бактерии, ставшие устойчивыми к антибиотикам

Насыщенность, геометрические характеристики, а также метод и материалы для производства такой поверхности будут зависеть от того, с какими именно микробами планируется бороться.

По словам Ивановой, сложная зигзагообразная текстура особенно эффективна в водных и воздушных фильтрах.

Листы графена очень тонки, с острыми выступами, рассекающими мембрану бактерий и убивающими их (хотя эти микроскопические бритвы могут повредить и кожу человека).

Особый энтузиазм у Ивановой вызывает возможность применения титана и титановых сплавов. Их можно гидротермально, под воздействием высокой температуры и давления, обрабатывать так, что тонкий лист металла после этого будет иметь острые выступы и края, уничтожающие различные виды бактерий.

Кроме того, диоксид титана, когда на него воздействует ультрафиолетовое излучение, образует активные формы кислорода, такие как пероксиды, которые инактивируют (блокируют) микробы. Это уже используется, например, в покрытиях брекетов в стоматологии.

«Таким поверхностям не требуется какая-то специальная обработка», — подчеркивает Иванова.

Впрочем, производство этих поверхностей потребует высокой степени точности, поскольку их элементы меньше, чем бактерии.

Зато, как считает Владимир Баулин, биофизик из Университета Ровиры-и-Верхили (Испания), подобные технологии можно применять и против вирусов, в том числе — против коронавируса.

Одна из возможных стратегий — ловить вирусные частицы в западню между нанокомпонентами, искусственно созданными на поверхности. Это поможет ученым собирать вирусные частицы для исследований и выработки вакцин.

Другая стратегия — нанести на поверхность такую текстуру, острые выступы на которой могли бы физически протыкать внешнюю мембрану клетки вируса. Такую поверхность можно было бы использовать, например, в фильтрах масок.

Природа сама предлагает нам всевозможные варианты борьбы с распространением заразных заболеваний. «Есть много доказательств эффективности эфирных масел в качестве антибактериальных и антивирусных ингредиентов», — говорит Алехандра Понсе, инженер-химик из Университета Насьональ де Мар дель Плата (Аргентина).

Возьмем хотя бы масло чайного дерева, резко пахнущий компонент многих косметических продуктов. Как отмечает Понсе, в экспериментальных исследованиях обнаружено, что аэрозоль масла чайного дерева обладает сильным антивирусным эффектом и способен блокировать образцы вирусов с эффективностью, превышающей 95% — всего за 5-15 минут воздействия.

А экстракты хмеля применялись для производства похожего на пластик покрытия, которое предотвращало рост определенных типов бактерий на поверхностях.

Подобные исследования пока только на экспериментальной стадии. В теории такие природные материалы можно было бы превратить в антимикробные покрытия, но еще предстоит многое выяснить о точном количестве основных ингредиентов и о типе микроорганизмов, на борьбу с которыми будут нацелены эти покрытия.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Если нам удастся скопировать особенности структуры крылышек цикады, такая поверхность поможет бороться с образованием колоний бактерий

Но в целом сфера потенциального применения антимикробных поверхностей довольно широка. «Мне кажется, важно подчеркнуть, что это универсальный механизм, и поэтому спектр применения его настолько широк», — говорит Баулин.

Однако не стоит излишне полагаться на подобный подход, предупреждает Менгин Рен, сотрудница шведской сети ReAct — Action on Antibiotic Resistance («Действия в отношении резистенции к антибиотикам»).

Как она отмечает, невзирая на то, насколько хороши технологии, все равно нужно придерживаться основных требований к медицинским учреждениям — квалифицированный персонал, санитары, гигиена, условия для профилактики и контроля инфекционных заболеваний, а также возможности вакцинации. Тут легких решений не существует.

В небогатых странах, где не всегда есть надежный доступ к проточной воде, особенно трудно поддерживать в чистоте те поверхности, которые надо часто обрабатывать.

Впрочем, по словам Ивановой, титан и титановые сплавы самоочищаются от патогенных клеток. А вот медные поверхности надо чистить, чтобы ограничить окисление, которое сделает этот металл менее химически активным.

Рен и ее коллег беспокоит, нет ли риска возникновения устойчивости болезнетворных микроорганизмов к меди с серебром или к новым антибактериальным поверхностям. Но Ляруа-Момю уверен: если бактерии не выработали устойчивости к меди за последние 3000 лет, то вряд ли это им удастся и в будущем.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Пробка обладает антимикробными свойствами, поэтому пробковые полы — это не только хорошая звукоизоляция и комфорт

Так или иначе, нужно время для того, чтобы эти технологии нашли себе коммерческих разработчиков и перешли на этап широкого предложения. Впрочем, ряд примеров уже существует.

Sharklet (не путать с шарклетами в авиации — законцовками крыла, улучшающими аэродинамические характеристики — Ред.) — пластиковый пленочный материал, имитирующий чешую акулы, поверхность которой состоит из ромбов с острыми зубчиками-чешуйками, отталкивающими все чужеродное, в том числе бактерии. Этот материал уже применяется в медицине — в таких изделиях, как катетеры, где особенно важно снизить риск проникновения инфекции в организм.

Есть еще покрытие MicroShield 360, которое наносится на сиденья в авиалайнерах, чтобы избежать наслоения на них бактерий.

И хотя 3D-принтеры довольно редко работают на наноуровне, некоторые их модели могут это делать. Когда-нибудь станет возможным напечатать микробоотталкивающую поверхность прямо у себя дома.

В будущих противостояниях с инфекционными болезнями и пандемиями такие поверхности могут стать важным инструментом. Уже сегодня для мира, борющегося с вирусом Covid-19, проблема устойчивости к противомикробным препаратам невиданно актуальна.

Значителен и риск вторичных инфекций, которые пациент может подцепить уже в больнице: как показало одно исследование, 50% пациентов, умерших в китайской больнице от Covid-19, были также заражены другим патогеном (потенциально летальным).

«Мы окружены инфекциями, так что нет ничего необычного в нашей нынешней войне с коронавирусом, — подчеркивает Ляруа-Момю. — И сейчас очень важно подготовиться к следующей. Неизвестно, когда она начнется».

Как наука борется с бактериями, устойчивыми к антибиотикам — Российская газета

Мы думали, что после открытия пенициллина больше не будем бояться микробов. Но мы ошибались. Это напоминает настоящую войну. Человек изобретает всё новые средства обороны от бактериальных атак. В ответ микроорганизмы совершенствуют оружие, тренируют бойцов, используют средства маскировки и диверсионные группы. Проблема инфекций, устойчивых к антибиотикам, стала настолько серьёзной, что недавно ей посвятили специальное заседание Генеральной Ассамблеи ООН. Согласно представленным данным, из-за лекарственно-устойчивых инфекций ежегодно умирают минимум 700 000 человек. Не поддающиеся истреблению микробы встали в один ряд с глобальным изменением климата и прочими проблемами планетарных масштабов.

Зимой 2003 года у Рики Ланнетти, успешного 21-летнего футболиста, начался кашель, а затем тошнота. Через несколько дней мама Рики заставила сына обратиться к врачу. Все симптомы указывали на вирус гриппа, поэтому тот не прописал Рики антибиотики, ведь они убивают бактерии, а не вирусы. Но болезнь не проходила, и мать отвезла Рики в местную больницу — к этому моменту у юноши уже отказывали почки. Ему назначили два сильнодействующих антибиотика: цефепим и ванкомицин. Но меньше чем через сутки Рики умер. Анализы показали, что убийцу звали метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA) — токсичная бактерия, устойчивая ко множеству антибиотиков.

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

Конец эры антибиотиков

В 1928 году, вернувшись из отпуска, британский биолог Александр Флеминг обнаружил, что оставленные им по невнимательности чашки Петри с бактериальными культурами заросли плесенью. Нормальный человек взял бы да и выбросил её, но Флеминг принялся изучать, что же случилось с микроорганизмами. И выяснил, что в тех местах, где есть плесень, нет бактерий-стафилококков. Так был открыт пенициллин.

Флеминг писал: «Когда я проснулся 28 сентября 1928 года, то, конечно, не планировал совершить революцию в медицине, открыв первый в мире антибиотик, но, полагаю, именно это я и сделал». Британский биолог за открытие пенициллина в 1945-м году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине (вместе с Говардом Флори и Эрнстом Чейном, которые разработали технологию очистки вещества).

Современный человек привык к тому, что антибиотики — доступные и надёжные помощники в борьбе с инфекционными болезнями. Ни у кого не вызывает паники ангина или царапина на руке. Хотя лет двести назад это могло привести к серьёзным проблемам со здоровьем и даже к гибели. XX век стал эпохой антибиотиков. Вместе с вакцинацией они спасли миллионы, а может, и миллиарды человек, которые непременно погибли бы от инфекций. Вакцины, слава богу, исправно работают (общественное движение борцов с прививками медики всерьёз не рассматривают). А вот эпоха антибиотиков, похоже, подходит к концу. Враг наступает.

Как рождаются супермикробы

Одноклеточные существа начали осваивать планету первыми (3, 5 миллиарда лет назад) — и непрерывно воевали друг с другом. Потом появились многоклеточные организмы: растения, членистоногие, рыбы… Те, кто сохранил одноклеточный статус, задумались: а что, если покончить с междоусобицей и начать захват новых территорий? Внутри многоклеточных безопасно и много еды. В атаку! Микробы перебирались из одних существ в другие, пока не добрались до человека. Правда, если одни бактерии были «хорошими» и помогали хозяину, то другие только причиняли вред.

Люди противостояли этим «плохим» микробам вслепую: вводили карантин и занимались кровопусканием (долгое время это был единственный способ борьбы со всеми болезнями). И только в XIX веке стало ясно, что у врага есть лицо. Руки стали мыть, больницы и хирургические инструменты — обрабатывать дезинфицирующими средствами. После открытия антибиотиков казалось, что человечество получило надёжное средство борьбы с инфекциями. Но бактерии и другие одноклеточные не захотели покидать тёплое местечко и стали приобретать устойчивость к лекарствам.

Супермикроб может по-разному противостоять антибиотику. Например, он способен вырабатывать ферменты, которые разлагают препарат. Иногда ему просто везёт: в результате мутаций становится неуязвимой его мембрана — оболочка, по которой раньше лекарства наносили сокрушительный удар. Устойчивые бактерии рождаются по-разному. Иногда в результате горизонтального переноса генов вредные для человека бактерии заимствуют у полезных средства защиты от лекарств.

Ещё одно, более реалистичное изображение метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA). С каждым годом он распространяется всё шире, особенно внутри больниц и среди людей с ослабленным иммунитетом. По некоторым данным, в США этот микроб ежегодно убивает около 18 тысяч человек (точное число заболевших и умерших определить пока невозможно). Фото: «Кот Шрёдингера»

Порой человек сам превращает организм в центр по тренировке бактерий-убийц. Допустим, мы лечим пневмонию с помощью антибиотиков. Врач предписал: принимать лекарство нужно десять дней. Но на пятый всё проходит и мы решаем, что хватит травить организм всякой гадостью и прекращаем приём. К этому моменту мы уже перебили часть бактерий, наименее устойчивых к препарату. Но самые крепкие остались живы и получили возможность размножаться. Так, под нашим чутким руководством заработал естественный отбор.

«Лекарственная устойчивость является естественным явлением эволюции. Под воздействием противомикробных препаратов наиболее чувствительные микроорганизмы погибают, а резистентные остаются.

И начинают размножаться, передавая устойчивость своему потомству, а в ряде случаев и другим микроорганизмам», — поясняет Всемирная организация здравоохранения.

— Возникновению лекарственной устойчивости способствует то, что многие антибиотики можно купить в аптеке без рецепта врача. Да и сами врачи часто перестраховываются и необоснованно выписывают эти препараты. Допустим, поднялась у человека температура  — ему тут же антибиотики дают, не сделав анализы и не разобравшись, что её вызвало, — рассказывает профессор ММСУ Юрий Венгеров (врач-инфекционист, доктор медицинских наук, соавтор книг «Инфекционные и паразитарные болезни», «Заразные болезни», «Тропические болезни. Руководство для врачей», «Лекции по инфекционным болезням»). — Особенно активно селекция микробов происходит в больницах. Там контактируют люди с разными инфекциями, там принимают много антибиотиков. В итоге сейчас стала широко распространятся больничная пневмония и другие внутрибольничные инфекции. Речь идёт не только о бактериальных заболеваниях, но и, например, о грибковых.

Среди грибов уже 30% приобрели устойчивость к лекарствам.

Одноклеточные атакуют

Осенью 2016 года в Нью-Йорке идёт заседание Генеральной Ассамблеи ООН, в котором участвуют представители 193 стран, то есть фактически вся планета. Обычно здесь обсуждают вопросы войны и мира. Но сейчас речь не о Сирии, а о микробах, выработавших устойчивость к лекарствам.

«Мировые лидеры продемонстрировали беспрецедентное внимание к проблеме сдерживания инфекций, устойчивых к противомикробным препаратам. Имеется в виду формирование у бактерий, вирусов, паразитов и грибков способности сопротивляться действию препаратов, которые раньше использовались для их уничтожения и лечения вызванных ими болезней. Впервые главы государств приняли на себя обязательство предпринять масштабные и координированные действия по борьбе с первопричинами развития устойчивости к противомикробным препаратам сразу в целом ряде сфер, прежде всего в сферах здравоохранения, охраны здоровья животных и сельском хозяйстве.

Это лишь четвёртый в истории случай, когда вопрос здравоохранения был поднят Генеральной Ассамблеей ООН», — сообщает сайт ВОЗ.

Прогноз мрачный. «Пациентам становится всё сложнее излечиваться от инфекций, поскольку уровень устойчивости патогенных микроорганизмов к действию антибиотиков и, что ещё хуже, антибиотиков резервного ряда стабильно растёт. В сочетании с чрезвычайно медленной разработкой новых антибиотиков это повышает вероятность того, что респираторные и кожные инфекции, инфекции мочевых путей, кровотока могут стать неизлечимыми, а значит, смертельными», — поясняет доктор Недрет Эмироглу из Европейского бюро ВОЗ.

— К этому списку заболеваний я бы обязательно добавил малярию и туберкулёз. В последние годы бороться с ними становится всё труднее, поскольку возбудители приобрели устойчивость к лекарствам, — уточняет Юрий Венгеров.

Примерно о том же говорит помощник генерального директора ВОЗ по безопасности здравоохранения Кейджи Фукуда: «Антибиотики теряют эффективность, так что обычные инфекции и небольшие травмы, которые излечивались в течение многих десятилетий, сейчас снова могут убивать».

Модель бактериофага, поражающего микроба. Эти вирусы внедряются в бактерий и вызывают их лизис, то есть растворение. Хотя бактериофаги были открыты в начале XX века, только сейчас их стали включать в официальные медицинские справочники. Фото: «Кот Шрёдингера»

— Бактерии начали сопротивляться особенно рьяно, когда антибиотики стали в огромных количествах применяться в больницах и в сельском хозяйстве, — уверяет биохимик Константин Мирошников (доктор химических наук, руководитель лаборатории молекулярной биоинженерии Института биоорганической химии им. Академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН). — Например, чтобы остановить болезни у цыплят, фермеры используют десятки тысяч тонн антибиотиков. Зачастую для профилактики, что позволяет бактериям узнать врага поближе, привыкнуть к нему и выработать устойчивость. Сейчас применение антибиотиков стали ограничивать законодательно. Считаю, что общественное обсуждение таких вопросов и дальнейшее ужесточение закона позволят замедлить рост устойчивых бактерий. Но не остановят их.

— Возможности создания новых антибиотиков почти исчерпаны, а старые выходят из строя. В какой-то момент мы окажемся бессильны перед инфекциями, — признаёт Юрий Венгеров. — Тут ещё важно понимать, что антибиотики превращаются в лекарство только тогда, когда существует доза, способная убить микробов, но при этом не навредить человеку. Вероятность найти такие вещества всё меньше и меньше.

Враг победил?

Всемирная организация здравоохранения периодически публикует панические заявления: мол, антибиотики первого ряда перестают действовать, более современные тоже близки к капитуляции, а принципиально новые препараты пока не появились. Война проиграна?

— Бороться с микробами можно двумя способами, — говорит биолог Денис Кузьмин (кандидат биологических наук, сотрудник учебно-научного центра ИБХ РАН). — Во-первых, искать новые антибиотики, воздействующие на конкретные организмы и мишени, ведь именно антибиотики «большого калибра», поражающие разом целый букет бактерий, вызывают ускоренный рост резистентности. Например, можно конструировать лекарства, которые начинают действовать только при попадании внутрь бактерии с определённым обменом веществ. Причём производителей антибиотиков — микробов-продуцентов — нужно искать в новых местах, активнее задействовать природные источники, уникальные географические и экологические зоны их обитания. Во-вторых, следует разрабатывать новые технологии получения, культивирования продуцентов антибиотиков.

Эти два способа уже реализуются. Разрабатываются новые методы поиска и проверки антибиотиков. Микроорганизмы, которые могут стать оружием нового поколения, ищут повсюду: в гниющих растительных и животных остатках, иле, озёрах и реках, воздухе… Например, учёным удалось выделить антимикробное вещество из слизи, которая образуется на коже лягушки. Помните древнюю традицию класть лягушку в крынку с молоком, чтобы оно не скисало? Сейчас этот механизм изучили и пытаются довести до медицинской технологии.

Ещё пример. Совсем недавно российские учёные из НИИ по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе исследовали жителей съедобных грибов и нашли несколько потенциальных поставщиков новых лекарств.

Другим путём пошли учёные из Новосибирска, работающие в российско-американской лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН. Им удалось разработать новый класс веществ — фосфорилгуанидины (выговорить сложно, да и записать нелегко). Это искусственные аналоги нуклеиновых кислот (точнее, их фрагментов), которые легко проникают в клетку и вступают во взаимодействие с её ДНК и РНК. Такие фрагменты можно создавать под каждый конкретный патоген на основе анализа его генома. Возглавляет проект американец Сидней Альтман (лауреат Нобелевской премии по химии 1989 года (вместе с Томасом Чеком). Профессор Йельского университета. В 2013-м получил российский мегагрант и стал работать в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН).

Но самые популярные направления поиска средств против инфекций — это бактериофаги и антимикробные пептиды.

Союзники из лужи

С высоты птичьего полёта здание ИБХ РАН выглядит как двойная спираль ДНК. А сразу за воротами стоит непонятная скульптура. Табличка поясняет, что это комплекс антибиотика валиномицина с ионом калия посередине. Пятьдесят лет назад сотрудники института поняли, как связываются друг с другом ионы металлов и как проходят потом сквозь оболочку клетки благодаря ионофорам.

Сейчас в ИБХ занимаются и другой темой — бактериофагами. Это особые вирусы, которые избирательно атакуют бактерии. Руководитель лаборатории молекулярной биоинженерии Константин Мирошников ласково называет своих подопечных-бактериофагов зверюшками.

— Фаги хороши и одновременно плохи тем, что действуют на конкретный патоген. С одной стороны, мы целимся только в те микробы, которые мешают жить, и не беспокоим остальных, а с другой — на поиски нужного фага требуется время, которого обычно не хватает, — улыбается завлаб.

И бактерии, и бактериофаги есть в каждой луже. Они постоянно сражаются друг с другом, но уже миллионы лет ни одна сторона не может победить другую. Если человек хочет одолеть бактерий, которые атакуют его организм или картошку на складе, нужно в место размножения бактерий доставить больше соответствующих бактериофагов. Вот метафора, к примеру: когда осваивали побережье Золотых песков в Болгарии, там было много змей, тогда привезли много ежиков и те быстро сместили равновесие фауны.

— Два года назад мы начали сотрудничать с агропарком «Рогачёво» под Дмитровом. Генеральный директор организации Александр Чуенко — бывший электронщик и просвещённый капиталист, не чуждый научному подходу, — рассказывает Константин. — Урожай картошки подъедали пектолитические бактерии — мягкая гниль, которая живёт на складах. Если проблему не решать, картофель быстро превращается в тонны вонючей жижи. Обработка картошки фагами как минимум резко замедляет развитие инфекции — продукт дольше сохраняет вкус и товарный вид как в хранилище, так и на полках магазина. При этом фаги атаковали гнилостных микробов и биодеградировали — распались на частицы ДНК, белки и пошли на корм другим микроорганизмам. После успешных испытаний руководство нескольких крупных агрокомплексов заинтересовалось такой биозащитой урожая.

— Как вам удалось найти нужные бактериофаги и превратить их в противоядие? — спрашиваю я, поглядывая на игрушечного фага, стоящего на стопке книг.

— Для поиска есть классический метод двойного агара. Вначале на первый слой агара в чашке Петри стелите эдакий газон из бактерий, сверху льете воду из лужи и закрываете вторым слоем агара. Через какое-то время на этом мутном газоне появляется чистое пятно, значит, фаг сожрал бактерию. Мы выделяем фаг и изучаем его.

Лаборатория Мирошникова вместе с российскими и зарубежными коллегами получила грант РНФ на исследования и диагностику патогенов картофеля. Тут есть над чем работать: растительные бактерии изучены гораздо хуже человеческих. Впрочем, с нашим организмом тоже много неясного. По словам учёных, врачи не так обследуют человека: все анализы и осмотры заточены под антибиотики, а для фаговой терапии нужны другие методы.

— Фаготерапия — это не лекарство в нынешнем понимании, а скорее комплексная услуга, которая включает быструю диагностику и подбор нужного средства против конкретного патогена. В России препараты фагов входят в список лекарственных средств, но не упомянуты в методических рекомендациях для терапевтов. Так что врачи, которые в теме, вынуждены применять фаги на свой страх и риск. А в Польше, например, законодательство гласит, что, если пациента нельзя вылечить методами традиционной доказательной медицины, можно применять хоть танцы с бубном, хоть гомеопатию, хоть фаговую терапию. И во вроцлавском институте имени Гиршфельда фаги применяют в качестве персонализированной медицинской помощи. Причём с большим успехом, даже в случае запущенных гнойных инфекций. Применение фагов — научно обоснованный и биологически понятный, хотя и не банальный метод, — подытоживает Мирошников.

Пептиды — это семейство веществ, состоящих из остатков аминокислот. В последнее время учёные всё чаще рассматривают пептиды как основу для будущих лекарств. Речь идёт не только об антибактериальных средствах. Например, в МГУ им. М.В. Ломоносова и НИИ молекулярной генетики РАН был создан пептидный препарат, который нормализует работу мозга, улучшает память, внимание и устойчивость к стрессу. Фото: «Кот Шрёдингера»

А вот новость из наукограда Пущино. Учёные из филиала ИБХ РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН исследовали, как фермент бактериофага Т5 действует на кишечную палочку. То есть работали не с самими бактериофагами, а с их белками-ферментами. Эти ферменты разрушают клеточные стенки бактерий — они начинают растворяться и гибнуть. Но у некоторых микробов есть надёжная наружная мембрана, и этот метод на них не действует. В Пущине решили в помощь ферменту привлечь вещества, которые увеличивают проницаемость мембраны. В результате экспериментов на культурах клеток кишечной палочки учёные выяснили, что вместе фермент и агент уничтожают бактерии намного эффективнее, чем по отдельности. Количество выживших клеток удалось уменьшить чуть ли не в миллионы раз относительно контрольного опыта. В качестве вещества-помощника использовали дешёвые распространённые антисептики, такие как хлоргексидин, причём в очень низких концентрациях.

Фаги можно использовать не только в качестве лекарства, но и как средство, повышающее эффективность прививок.

— В рамках проекта, получившего поддержку Министерства образования и науки России, мы собираемся применить белки бактериофагов для усиления иммуногенных свойств искусственного антигена, — рассказывает микробиолог Андрей Летаров (доктор биологических наук, заведующий лабораторией вирусов микроорганизмов Института микробиологии им. С.Н. Виноградского ФИЦ Биотехнологии РАН). — Для этого фрагменты антигена методами генной инженерии сшивают с некоторыми белками бактериофагов, которые способны собираться в упорядоченные структуры, например в трубочки или сферы.

Как объясняет учёный, такие структуры своими свойствами напоминают частицы патогенных вирусов, хотя на самом деле никакой опасности для человека и животных не представляют. Иммунная система гораздо охотнее распознаёт такие вирусоподобные частицы и быстро развивает антительный ответ. Это путь к созданию улучшенной вакцины, которая в дополнение к традиционной долговременной защите будет обеспечивать быстрый защитный эффект для предотвращения распространения заболевания в очаге инфекции.

Иммунитет червя и свиньи

Младший научный сотрудник учебно-научного центра ИБХ РАН Павел Пантелеев (кандидат химических наук) любит кататься на велосипеде по горам. Ещё он любит изучать морских беспозвоночных, точнее, их антимикробные пептиды, которые ежедневно сражаются с бактериями в организмах живых существ. Пептиды — это младшие братья белков: они тоже состоят из аминокислот, только их там не больше пятидесяти, а в белках сотни и тысячи.

— В начале каждой статьи о пептидах пишется примерно такая фраза: «Существует острая необходимость создания новых антибиотиков, потому что старые уже не работают из-за резистентности. А антимикробные пептиды обладают чудесным свойством — резистентность со стороны бактерий вырабатывается к ним с большим трудом «. Учебно-научный центр, в котором я работаю, занимается поиском пептидов, которые позволили бы нам противостоять патогенным микроорганизмам, — говорит Павел.

Сегодня известно более 800 таких пептидов, но все они не работают на людях. Лекарства на основе пептидов раз за разом проваливают клинические испытания: не удаётся найти стабильные структуры, которые бы в нужном количестве поступали в нужное место и не вызывали побочных эффектов. Они имеют свойство накапливаться в организме: например, могут убить инфекцию, но не выйти с мочой, а остаться в почках.

— Мы изучаем морских кольчатых червей, — рассказывает Павел. — Вместе с коллегами из Института экспериментальной медицины мы выделили из червей Arenicola marina (морской пескожил) два пептида и изучили их. Когда я был аспирантом, мы ещё ездили на Белое море за червями, но в них новых пептидов так и не нашли. Конечно, это может быть связано с несовершенством методики поиска, но, скорее всего, у этого червя действительно только два пептида, и этого достаточно, чтобы защищаться от патогенов.

— Почему именно черви, их проще изучать?

Дело в том, что существует концепция, согласно которой у древних беспозвоночных система врожденного иммунитета должна быть очень сильной, потому что многие из них живут в не самых благоприятных условиях среды обитания и до сих пор существуют. Сейчас одними из объектов моих исследований являются пептиды мечехвостов.

Павел достаёт телефон и показывает нечто с черепашьим панцирем и кучей отвратительных крабьих лапок. Такое можно увидеть только в фильме ужасов или в плохом сне.

Бактериофаг. Его реальная высота примерно 200 нанометров. Утолщение в верхней части называется головкой. В ней содержится нуклеиновая кислота. Фото: «Кот Шрёдингера»

— Однако не важно, что ты изучаешь, червей, мечехвостов или свиней, — продолжает Павел. — У всех организмов ты будешь исследовать одни и те же ткани и клетки, где находятся пептиды. Например, клетки крови — нейтрофилы у млекопитающих или гемоциты у беспозвоночных. Пока неизвестно почему, можно лишь выдвигать гипотезы, в том числе шутливые. Свинья — не особо чистоплотное животное, поэтому ей нужно больше защитников, которые не дадут бактериям из её грязевой ванны заразить организм чем-нибудь. Но есть и универсальный ответ: в каждом конкретном случае пептидов столько, сколько необходимо для защиты организма.

— Почему пептиды лучше антибиотиков?

— Пептиды хитро устроены. В отличие от антибиотиков, которые, как правило, действуют на определённую молекулярную мишень, пептиды встраиваются в клеточную оболочку бактерии и формируют в ней особые структуры. В конце концов оболочка клетки разрушается под весом пептидов, захватчики проникают внутрь, а сама клетка взрывается и погибает. Кроме того, пептиды действуют быстро, а эволюция структуры мембраны — очень невыгодный и сложный для бактерии процесс. В таких условиях вероятность развития устойчивости к пептидам сводится к минимуму. Кстати, в нашей лаборатории изучают пептиды не только животных, но и растений, например защитные соединения белково-пептидной природы из чечевицы, укропа. На базе отобранных природных образцов мы создаём что-то интересное. Получившееся вещество вполне может быть гибридом — чем-то средним между пептидом червяка и мечехвоста, — уверяет Павел.

P. S.

Хочется надеяться, что лет через пять, десять или двадцать наступит новая эра борьбы с микробами. Бактерии — существа хитрые и, возможно, создадут в ответ ещё более мощные средства обороны и нападения. Но и наука не будет стоять на месте, так что в этой гонке вооружений победа всё-таки останется за человеком.

Человек и бактерии. Метафоры

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.

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

Враги

Оккупанты — все те, кто внедряется в наш организм, паразитирует на нём и приводит к ангине, туберкулёзу, чуме, холере и многим другим заболеваниям.

Пятая колона — некоторые бактерии, обитающие в нашем теле или на коже, в обычной ситуации могут быть вполне безвредными. Но когда организм ослаблен, они коварно поднимают восстание и переходят в наступление. Их ещё называют условно-патогенными штаммами.

Защитные крепости — колонии бактерий, которые покрывают себя слизью и плёнками, предохраняющими от действия препаратов.

Бронированная пехота — среди бактерий, устойчивых к антибиотикам, есть такие, которые умеют делать свои внешние оболочки непроницаемыми для молекул лекарств. Мощь пехоты скрыта в липополисахаридном слое. После гибели бактерий этот слой из жиров и сахара попадает в кровь и может вызвать воспаление или даже септический шок.

Тренировочные базы — ситуации, в которых выживают самые устойчивые и опасные штаммы. Такой тренировочной базой для бактериального спецназа может служить организм человека, который нарушает курс приёма антибиотиков.

Химическое оружие — некоторые бактерии научились вырабатывать вещества, которые разлагают лекарства, лишая их целебных свойств. Например, ферменты из группы бета-лактамаз блокируют действие антибиотиков из группы пенициллинов и цефалоспоринов.

Маскировка — микробы, меняющие внешнюю оболочку и белковый состав так, что лекарства их «не замечают».

Троянский конь — некоторые бактерии используют особые приёмчики для поражения врага. Например, возбудитель туберкулёза (Mycobacterium tuberculosis) способен забираться внутрь макрофагов — иммунных клеток, которые отлавливают и переваривают блуждающих болезнетворных бактерий.

Суперсолдаты — этим всесильным бактериям не страшны почти никакие лекарства.

Рекомендации ВОЗ

Десять заповедей антибактериального поведения

1. Своевременно проходите вакцинацию.

2. Применяйте противомикробные препараты только в случае их назначения дипломированным врачом.

3. Ещё раз: не занимайтесь самолечением с помощью антибиотиков!

4. Помните, что антибиотики не помогают от вирусов. Лечить ими грипп и многие виды «простуды» не только бесполезно, но и вредно. Вроде бы это проходят в школе, однако во время исследования ВЦИОМ на вопрос «Согласны ли вы с утверждением, что антибиотики убивают вирусы так же хорошо, как и бактерии?» 46% респондентов ответили «да».

5. Принимайте лекарство ровно в тех дозах и столько дней, сколько назначил врач. Не прекращайте приём, даже когда почувствуете себя здоровым. «В случае если вы не доведёте лечение до конца, есть риск, что антибиотики не убьют все бактерии, вызвавшие вашу болезнь, что эти бактерии мутируют и станут устойчивыми. Это происходит не в каждом случае — проблема в том, что мы не знаем, кто может закончить лечение преждевременно и без последствий», — признаются эксперты ВОЗ.

6. Никогда не делитесь антибиотиками.

7. Не используйте назначенные ранее и оставшиеся после приёма антибиотики.

8. Мойте руки. Пейте только чистую воду.

9. Используйте средства защиты при половых актах.

10. Избегайте тесных контактов с больными. Если сами заболели, проявите благородство — не пытайтесь заразить своих одноклассников, сокурсников или коллег. В смысле — сидите дома.

Планета бактерий

 Константин Северинов: чему мы можем научиться у господствующей на Земле формы жизни

---

 

Окруженные со всех сторон бактериями, мы сидим в кафе Сколтеха, подкармливаем кофе с пирожными бактерий, проживающих в нашем теле, и говорим о бактериях, с каждым сказанным словом вдыхая и выдыхая их. Константин Северинов — один из тех ученых, кто, добившись международной известности, вернулся делать науку в Россию. Выпускник биофака МГУ, сейчас он заведует лабораториями в Институте биологии гена РАН и в Институте молекулярной генетики РАН, является профессором Сколковского института науки и технологий и профессором Университета Ратгерса (США). Впрочем, для нас главное — что он изучает этих маленьких невидимых существ, которые первыми заселили Землю​.

— Мне интересно, чтоб было интересно, — пожимает плечами Северинов. — Интересы, конечно, меняются, но я решил заняться биологией лет в шесть-семь и с тех пор не жалею. Я точно знаю, что мне неинтересно: делать полезные вещи ради пользы.

Кстати, я абсолютно убежден, что самые полезные приложения в биомедицине возникают не потому, что вы, например, решили победить рак и будете с ним бороться. Наука не боксерский матч. Отгадка, как правило, находится вовсе не там, где ее ищут.

Сейчас мне интересней всего, как происходит экспрессия генов, — как на молекулярном уровне принимается решение, чтобы ген начал или остановил свою работу. Эти процессы универсальны, понять их очень важно — они лежат в основе развития организма или заболеваний, таких как рак. А еще мне интересна экология микробов, взаимодействие микробов и вирусов друг с другом и с высшими организмами. Ведь основная форма жизни на Земле — это микробы. Она не только самая древняя, но и самая разнообразная, хоть мы и считаем себя венцом творения, самыми важными обитателями Земли. В реальности это, конечно, не так.

 

Главные жители Земли

[Кот Шрёдингера] Да ведь это мы — многоклеточные, такие разнообразные и непохожие друг на друга! А микробы хоть и существуют на миллиарды лет дольше, не слишком отличаются друг от друга, по крайней мере для неспециалиста.

[КС] Всё ровно наоборот: это мы очень скучные и одинаковы, а они очень даже разные! Критерий разнообразия — не ручки-ножки или цвет глаз, а разнообразие генетическое. Ведь всё живое — это просто генетический текст, послание, закодированное в виде последовательностей нуклеотидов ДНК. Оценить разнообразие жизни можно просто сравнив эти тексты. Точно так же можно оценить, например, разнообразие группы восточнославянских языков, сравнив русский, украинский и белорусский и подсчитав, сколько различий они накопили.

Бактерии — микроорганизмы, клетки которых не содержат ядра (прокариоты). Еще прокариотами являются археи, но их куда меньше. На сегодня описано около 10 тысяч видов бактерий, но предполагается, что их свыше миллиона. Впрочем, понятие «вид» у бактерий довольно условное.

Биоинформатика — очень модная наука. Она изучает, как передается и обрабатывается информация в живых клетках и между ними. В узком смысле — математические методы анализа геномов, позволяющие сравнивать их.

Геном — записанная с помощью ДНК наследственная информация, копия которой содержится в каждой клетке организма. Работу генома как организованного целого изучает геномика.

Представьте себе универсальное древо жизни — огромное дерево, на котором каждая веточка — это некий генетический текст, соответствующий какому-либо организму. Это дерево очень большое, и происходим мы из одного корня: вся жизнь возникла на планете единожды. Точнее, вся современная жизнь. Так вот, на этом очень разлапистом, ветвистом дереве все человечки, животные, растения и рептилии — это лишь одна небольшая веточка, а все остальные очень разные ветви — как раз микробы. Они для нас однообразны, потому что мы их не видим. Но с молекулярной точки зрения они составляют 90–95% разнообразия жизни на планете.

[КШ] Как это генетическое разнообразие проявляется в жизни микробов?

[КС] Я недавно готовил конференцию под названием «Экстремофилы», и мы общались с шефом департамента науки в Минобре. Так он сначала думал, что экстремофилы — это люди, которые катаются на горных лыжах вне подготовленных трасс. Экстремофилы — это и правда любители экстремальных условий, но только микробы. Условия жизни на планете очень разнообразны: от вечной мерзлоты до горячих источников, в которых может быть 110–120 градусов, а те из них, что на дне океана, находятся еще и под гигантским давлением. Есть места с безумной концентрацией соли, как Мёртвое море. Или с огромным количеством кислоты. И везде кипит жизнь, но единственные, кто там живет, — те самые микробы-экстремофилы. Происходит это потому, что они обладают удивительной генетической изменчивостью и адаптивностью. И в земле они есть, и в стратосфере. Вся планета, в духе учения Вернадского, живая.

[КШ] Вот тут, вокруг нас, воздух весь ими заполнен?

[КС] Что значит «заполнен»? Вон микроб пролетел, видите? Да, их много: в кубическом метре воздуха микробов примерно столько, сколько людей в Москве. А в кубическом сантиметре снега в Антарктиде от 10 до100 бактериальных клеток. Они могут не жить активно, а просто сидеть, словно пассажиры, и ждать, когда какой-нибудь айсберг отвалится и увезет их в Африку.

Фото: Фотобанк Лори  /  Колонии бактерий в чашке Петри.

Этот лабораторный сосуд был изобретён в 1877 году и назван так в честь изобретателя,

немецкого бактериолога Юлиуса Петри, ассистента Роберта Коха

  

Как эволюционируют микробы

[КШ] Бактерии эволюционируют быстрее других существ?

[КС] Просто они быстро делятся, и их очень много. Они словно самим господом богом созданы для эффективного естественного отбора. Кишечная палочка делится за 15 минут. Если вы посадили одну бактерию кишечной палочки в чашку, то через 8 часов обнаружите колонию ее потомков размером с булавочную головку — в ней будет 10 миллионов бактерий, это опять-таки — столько, сколько человек живет в Москве.

Чтобы попытаться выработать у москвичей устойчивость к радиации, придется взорвать над столицей атомную бомбу и ждать потомства от выживших. С бактериями всё гораздо проще — вырастили колонию за 8 часов, облучили ее, и вот уже можно изучать потомство наиболее жизнестойких особей. С ними удобно работать! Быстрее ли они эволюционируют? Нет, просто быстрее размножаются.

Горизонтальный перенос генов— передача генетического материала другому организму, не являющемуся потомком. 

Митохондрия — органелла (орган клетки) размером с бактерию, запасающая и высвобождающая по мере надобности энергию. У нее есть свой геном. Считается, что митохондрии — это бывшие бактерии, которые внедрились в клетки более продвинутых организмов.

Ретровирусы — вирусы, генетическая информация которых содержится в на молекуле РНК. После проникновения ретровируса в клетку его РНК переписывается в ДНК, которая транспортируется в ядро и встраивается в ДНК клетки. Самый известный представитель — ВИЧ.

[КШ] У них, кажется, есть специальный механизм, позволяющий обмениваться генами разным видам бактерий?

[КС] Есть, действительно. Генетика дарвинизма предполагала только вертикальную передачу признаков — по наследству. Всё древо жизни казалось такой ветвящейся структурой, растущей из одного корня и постепенно усложняющейся. Наверху, конечно же, всегда был человек. Предполагалось, что у каждого вида своя эволюционная траектория, идущая от общего корня, и эти траектории не пересекаются.

Но у бактерий широко распространен горизонтальный перенос генов, когда один вид обменивается генами с другим. Вот представьте себе: пошли вы в зоопарк, увидели слона — вам понравился его хобот, вы обменялись со слоном соответствующими генами и ушли уже с хоботом. Бактерии так делают часто — для одноклеточных это просто. И получается, что ветви на эволюционном древе не изолированы, а образуют сеть.

[КШ] Обмен генами случаен или бактериям действительно может понравиться чужой «хобот»?

[КС] Случаен, никто ничего не выбирает. Допустим, сидят себе бактерии, и тут вдруг становится очень плохо — среда изменилась. Большинство бактерий умирает, и вся их ДНК вытекает наружу. А некоторые выживают и встраивают в себя части этой ДНК. Большинству это ничего не дает, а кто-то получает новые возможности — он растет, и ему становится совсем хорошо, потому что все вокруг погибли: еды куча, никто не мешает.

Фото: Microbe World/flickr.com  /  Споры сибирской язвы.

Они могут выдержать долгое кипячение и подолгу не гибнут в дезинфицирующих препаратах

 

[КШ] У людей довольно большая часть ДНК вирусного происхождения. Значит, тут тоже речь идет о горизонтальном переносе. Возможен ли перенос генов от бактерий к людям?

[КС] Нет, у нас с бактериями разные вирусы. У нас нет бактериальных генов, кроме тех, что мы когда-то получили от бактерий, ставших митохондриями в клетках нашего организма. Помните, как возникли клетки, от которых произошли мы и все, кого мы видим в зоопарке? Наш одноклеточный предок захватил некую древнюю бактерию и заставил ее кашу варить — энергию вырабатывать. Но чтобы эта бактерия не прибила нашего предка, большинство генов из нее было перенесено в ядро.

А гены вирусов, про которые вы говорите, действительно составляют у нас солидную часть генома. Это остатки ретровирусов, которые встроились в разные места нашей ДНК. Они встроились так, чтобы мешать работе наших генов, но испортились потихонечку. Некоторые из них, правда, еще могут прыгать по ДНК, и когда они прыгают, то могут возникать неприятные вещи типа рака. Кстати, интересно, что мы довольно сильно отличаемся от обезьян по «вирусному геному», а те 30 тысяч генов, которые кодируют белки, отличаются от обезьяньих гораздо меньше.

  

Это год, когда человек впервые увидел бактерии. Это был голландский натуралист Антони ван Левенгук, усовершенствовавший микроскоп. Как и всех прочих микроскопических существ, он назвал их «анималькули». 

[КШ] Способны ли бактерии наследовать приобретенные признаки?

[КС] Несколько назад опыты показали, что таки да, у бактерий может быть так называемая ламарковская наследственность, связанная с горизонтальным переносом генов. Например, у бактерий открыли некую новую иммунную систему. У людей, которые занимаются оптимизацией штаммов для молочной промышленности, есть большая проблема: вирусы убивают ферментацию, и миллиарды долларов теряются из-за испорченного молока. Если вирус заражает бактерию, все бактерии дохнут, но иногда возникают бактерии, устойчивые к вирусу. Почему?

Оказалось, вовсе не потому, что в популяции изначально были резистентные  бактерии. Механизм возникновения устойчивости обнаружился такой: небольшой кусочек ДНК вируса попадает в геном бактерии и делает ее устойчивой к вирусу. Этот захваченный фрагмент ДНК, примеряется к заходящему вирусу, и если обнаруживается полное соответствие, бактерия вирус убивает. Это как память, которая передается по наследству. Но такая иммунная система не очень эффективна: она работает только при условии, что чужеродная ДНК точно соответствует захваченному куску. Даже одно различие не позволит убить вирус.

Но с точки зрения генных инженеров и ученых, которые хотят лечить всякие генные болезни, этому механизму цены нет — на его основе совсем недавно был создан метод редактирования генома CRISPR, который сейчас не использует только ленивый. Я думаю, первое действительно эффективное лекарство от рака возникнет именно благодаря этой технологии. Есть, например, больной с лейкемией, у него в ДНК изменена лишь одна буква из трех миллиардов. До недавних пор не было технологии, позволяющей найти и изменить единственную опечатку. А эта система способна гарантированно узнать неправильную копию и уничтожить ее. То есть бактериальную иммунную систему фактически научились инсталлировать в человеческую клетку, и она работает как часы. Теперь мы можем заменить любую букву в нашем генетическом коде.

Фото: Microbe World/flickr.com  /  Колония сальмонеллы.

Этот род бактерий назван в честь их открывателя ветеринара Дэниеля Салмона (1850–1914)

 

[КШ] Скоро ли методы редактирования генома позволят нам самим создавать полезных микробов?

[КС] Молекулярная инженерия существует давно — с 1973 года, и изменить бактерию не такая сложная задача. У моих студентов в Сколтехе завтра начинается практикум: они все будут это делать. Но что получится, мы не знаем. Предсказать, как изменение гена или внесение дополнительного гена повлияет на конечный результат, мы пока не можем.

Сейчас в моду входит системная биология, которая пытается предсказать последствия генетических изменений в организме, пытается конструировать какие-то новые генетические сети с требуемыми свойствами. Чтобы кишечная палочка, например, ела нефть, ей нужно ввести некий комплекс генов, который, по мнению исследователей, связан со способностью перерабатывать нефть. Эта задачу очень трудно решить — мы слишком мало знаем. Изменить ген легко, но, скорее всего, то, что получится, не будет работать: вы просто испортите генетический механизм, и палочка умрет либо станет кривая или косая.

  

Зоопарк внутри человека

[КШ] Если они так хорошо приспосабливаются, не обречены ли мы на проигрыш в гонке вооружений с микробами? Рано или поздно появится смертельная инфекция, с которой невозможно будет справиться…

[КС] Эти страхи возникли еще в XIX веке с подачи Пастера, когда вдруг выяснилось, что мы находимся в состоянии войны с коварным противником — микробами. Но реальная ситуация совершенно не такая. Большинство микробов о нас знать не знают, они занимаются своими делами, и мы им глубоко безразличны. Идея, что микробы — это что-то очень плохое, посланное богом за наши прегрешения, совершенно неверна. Мы зависим от микробов гораздо больше, чем они от нас. Наше тело состоит из триллиона клеток — потомков единственной оплодотворенной яйцеклетки. При этом внутри нашего организма находится 10 триллионов бактериальных клеток! Большая часть из них живет в кишечнике и составляет огромный орган, который сейчас называют микробиом.

Обычно говорят, что самый крупный орган человека — печень: она весит больше мозга. Но на самом деле это, конечно, микробиом. Он выполняет массу совершенно необходимых для нас функций. Например, наши клетки вдруг потеряли возможность производить ряд витаминов, необходимых для жизни. Мы можем себе это позволить, потому что в нас живут бактерии, которые производят эти витамины. Они вносят огромный вклад и в работу иммунной системы, защищая нас от вредных бактерий, которых абсолютное меньшинство.

Метагеном — совокупный геном сообщества организмов, живущих вместе. Недавно, например, китайские ученые прочитали метагеном микробов, обнаруженных в смоге Пекина. Их там оказалось очень много, больше тысячи.

Микробиом человека — сообщество бактерий, живущих в нашем кишечнике. Мы никогда не будем одиноки!

Секвенирование — определение последовательности нуклеотидов, из которых состоит ДНК, то есть прочтение генетического кода.

[КШ] Бактерии, которые внутри нас живут, хорошо изучены?

[КС] Ученые совсем недавно поняли всю степень их разнообразия, что у нас внутри целый зоопарк, огромная «темная материя» микробов. Раньше микробиологи изучали только те бактерии, которые им удавалось вырастить в чашке Петри. Но подавляющее их большинство — 99,99% — просто не хотят на наших чашках расти, им не нравится питательная среда, которую мы им предлагаем. А современные методы геномного секвенирования позволяют читать геномы даже бактерий, культивировать которые не получается.

Вот вы можете походить по комнате с пылесосом и засосать воздух, а потом с помощью современных машинок выделить из пыли все ДНК и определить так называемый метагеном комнаты. Метагеном — это набор генов всех организмов, которые присутствовали в анализируемом образце. И в нем вы обнаружите огромное количество генетических следов разнообразных неизвестных бактерий. Если речь идет о метагеноме кишечника, то вы можете найти корреляции между какими-то кусками этих генетических текстов и какими-то свойствами человека — например, продолжительностью его жизни или какими-то патологиями.

  

[КШ] Метагеном каждого человека уникален?

[КС] Человек несет в себе уникальный набор микробов, внутри семьи они обычно похожи. Это важно для диагностики и персональной медицины ближайшего будущего, например для разработки правильной диеты. Диета оказывает огромное влияние на что угодно. Но когда я ем шоколадку, мои клетки получают не какао, сахар и масло, а продукты их глубокого разложения живущими в моем пищеварительном тракте бактериями. Есть такая замечательная вещь, как пересаживание кала, — этот метод в США прошел клиническое испытание на людях и уже используется. Оказывается, лучший способ похудеть — это пересадить себе какашку худого человека, которая, как известно, в основном состоит из его бактерий.

В дальнейшем можно будет на своей странице в соцсетях выставлять не только геном, но и метагеном. И если какой-нибудь Цукерберг или Брин будут иметь доступ к этой информации, они смогут проводить исследования, например, о связи определенной бактерии с желанием, я не знаю, купить айфон. А медики, скажем, выяснят, что все, кто ел огурцы и имел такую-то бактерию, рано умерли. То есть бактерии могут служить диагностическими маркерами заболеваний или какого-то поведения.

 

Таков размер самой крупной бактерии Thiomargarita namibiensis.  Большинство же бактерий имеют размер 0,5–5 мкм. 

[КШ] Сейчас что можно сказать о человеке, проанализировав его метагеном?

[КС] Да почти ничего. Кстати, проанализировав геном, тоже почти ничего пока нельзя сказать. К сожалению, это сложно. Любой человек с точки зрения геномики — это, в общем, одна и та же книжка. Если вы возьмете «Войну и мир» и увеличите ее в тысячу раз, там будет три миллиарда букв. Каждый из нас — произведение, содержащее три миллиарда букв ДНК, но при этом отличаемся друг от друга лишь на 0,1% этой последовательности — на три миллиона букв. Эти «опечатки» обеспечивают нашу индивидуальность и предрасположенность к болезням. Есть очень простые заболевания, как гемофилия у Романовых, причиной которой служит одна-единственная опечатка. Но на возникновение шизофрении или рака влияют десятки и сотни опечаток — пока вычленить все влияния не представляется возможным. С микробиомом то же самое.

[КШ] А как же антибиотики? Получается, они разрушают всё наше уникальное сообщество бактерий?

[КС] Такое ощущение, что, хотя на короткое время антибиотики резко всё меняют, потом микробиом восстанавливается в прежнем виде. Возможно, это связано с аппендиксом. Некоторые ученые утверждают, что аппендикс — это такой резервуар, маленький домик для нашей микрофлоры.

Фото: Shutterstock  /  Heliobacter pylori. Считается, что именно эта бактерия виновна в развитии язвы желудка

 

О чем микробы говорят друг с другом

[КШ] Почему разные страшные эпидемии обычно приходят из Африки? 

[КС] Думаю, это не совсем правильное утверждение, — уверен, например, что туберкулез не оттуда. В Африке просто разнообразные условия и биоразнообразие очень большое. Это такая гигантская лаборатория, в которой можно обкатывать всякие новые варианты. И одна из причин, почему Африку так тяжело было завоевать или покорить. Европейская цивилизация развивалась в схожих климатических условиях. А когда вы движетесь с севера на юг, возникают новые климатические зоны с новыми микробами. То же самое в вытянутой с севера на юг Америке: майя, инки, ацтеки почти не общались друг с другом, потому что не могли пройти этот барьер — в новых природных условиях их убивали непривычные для их организма микробы.

[КШ] Сами бактерии как-то общаются между собой?

[КС] Безусловно, с помощью химических сигналов. Антибиотики ведь не люди изобрели — это вещества, с помощью которых микробы общаются друг с другом. Ученые всегда изучали бактерий в чистой культуре определенного вида, но в природе такого не бывает: у любого места обитания свой микробиом, сообщество разных микробов, где все зависят друг от друга. У них сложные отношения, всё как у людей, хотя конечная цель каждого вида — победить, всё захватить. Но другие бактерии не дают — возникает какой-то баланс.

Самая важная информация для бактерий — это есть ли еда, сколько вокруг других представителей твоего вида и других видов. Определяют они это с помощью механизма, который по-английски называется quorum sensing, — некоторые переводят это как «чувство локтя». В небольшом объеме среды каждая бактерия выпускает наружу какое-то вещество, которое ее собратья могут почувствовать. Если бактерий много, то и вещества будет много — они поймут, что здесь тесно и, вместо того чтобы размножаться как бешеные, образуют споры или биопленку. Так, например, происходит в легких больного муковисцидозом — микробы говорят другу: «Нам здесь стало очень тесно» и образуют пленки, а больной при этом умирает. Для таких сообщений им и нужны антибиотики.

Фото: Andrii Muzyka/Shutterstock  /  Бактерии и вирусы в сосуде человека среди клеток крови

 

[КШ] То есть антибиотик — это сигнал типа «убей себя», а не какой-то яд, который, допустим, мембраны разрушает?

[КС] Да, антибиотик — это информация, сигнальная молекула, которая изменяет экспрессию генов. В природе антибиотики, как правило, не достигают такой концентрации, при которой убивают. А поскольку антибиотики были изобретены бактериями для общения между собой, то и гены устойчивости к антибиотикам возникли давным-давно, задолго до всяких врачей. Именно поэтому победить устойчивость к антибиотикам всё равно никогда не удастся. Гены устойчивости появились не потому, что злые бактерии вдруг решили наступить на горло нашей песне. Если вы возьмете образцы бактериальной ДНК из скважины, пробуренной в вечной мерзлоте, то, конечно, найдете гены устойчивости ко всем антибиотикам. Ведь бактерия, которая их производит, по определению к ним устойчива, то есть сама является источником антигенов.

 

Война с микробами: антибиотики и бактериофаги

[КШ] Что-то в последние десятилетия ничего не слышно о новых антибиотиках.

[КС] Они не появляются с конца 80-х годов. Во-первых, до недавнего времени антибиотики, которые были, и так работали хорошо. Во-вторых, новые найти очень непросто. Золотой век антибиотиков закончился. Вот я, например, работаю в Институте микробиологии Ваксмана [подразделение Университета Ратгерса — КШ] , а Ваксман — это человек, который получил Нобелевскую премию за стрептомицин, которым изначально лечили туберкулез. Так вот, он отправлял своих друзей и сотрудников по городам и весям за образцами земли, потому что большинство антибиотиков производится почвенными бактериями: их там слишком много живет — вынуждены общаться. В институте, построенном на его Нобелевскую премию, эти почвенные бактерии до сих пор болтаются — работать там невозможно, потому что они всё перезаразили. Крупные фармкомпании тоже собирали образцы почвы по миру и потом из найденных в ней бактерий выделяли антибиотики. Выделяли-выделяли — так возникло большинство антибиотиков, но постепенно новые перестали появляться. Потому что количество культивируемых бактерий невелико.

Для того чтобы выделять новые антибиотики, по-видимому, будет использоваться та самая геномика, которая позволяет смотреть генетическую информацию «темной материи» неизвестных бактерий. Биоинформатика может выделить кластеры генов, которые потенциально могут кодировать антибиотики, потом генные инженеры будут создавать специальные штаммы-продуценты.

Собственно, этим и я занимаюсь — мы делаем предсказания: мол, такая-то бактерия, такие-то гены могут быть ответственны за производство таких-то веществ. Потом мы это вещество должны получить, поймать, охарактеризовать, выявить его структуру, показать, что это вещество действует на клетку, понять, как именно действует, почему оно проходит в клетку, почему убивает клетки и при этом не убивает ту клетку, которая его производит, как вещество делается.

Фото: NOBEASTSOFIERCE/Shutterstock  /  Раскрашенная электронная миктофотография бактерии сальмонеллы, возбудителя самльнонеллеза

 

[КШ] То есть у вас в лаборатории есть претенденты на новые антибиотики?

[КС] У нас есть некоторое количество новых, еще не описанных веществ с интересными функциями. Но мы изучаем их с точки зрения механизмов действия, а не с точки зрения практического применения.

Понимаете, найти какое-то вещество, которое убивает бактерию, несложно, таких веществ десятки тысяч. Проблема в том, что антибиотик не должен вызывать в клетках человека никаких разрушений. Еще вы должны будете доказать, что, если он попадет в кровь, то будет поглощаться и доставляться к источнику инфекции в требуемой концентрации. Он должен быть достаточно стабилен, его нужно произвести в больших количествах, и это должно быть экономически выгодно. С точки зрения промышленного производства всё это гораздо важнее, чем просто найти антибиотик.

Столько разновидностей бактерий живёт у вас во рту (приблизительная оценка). При среднем поцелуе партнеры обмениваются примерно 80 миллионами бактерий. 

[КШ] Так все-таки, не уничтожат нас микробы, пока мы будем решать все эти вопросы? Появляются новые болезни, бактерии быстро приобретают устойчивость к антибиотикам… 

[КС] Это, конечно, ужас, но не ужас-ужас-ужас. Прямо сейчас никто не вымирает. Новых болезней немного, а вот масса заболеваний, которые до недавних пор воспринимались как генетические или связанные с какими-либо дефектами, как выясняется, имеют бактериальную природу: от диабета до колитов и даже шизофрении — оказывается, чтобы завелись тараканы в голове, нужны кое-какие бактерии в животе.

[КШ] Сможем ли мы когда-нибудь победить все инфекции, найти средство от всех вредных микробов?

[КС] Нет, излечить всё и вся, конечно же, не получится. Взять те же антибиотики: если они очищают от микробов какую-то нишу, где те спокойно жили, там обязательно заводится кто-нибудь другой. Все-таки жизнь существует уже 3,5 миллиарда лет и научилась приспосабливаться ко всяким разностям. Особенно учитывая, что бактерии постоянно обмениваются своими генами и вирусами. А мы — та среда, в которой происходит их отбор. Когда среда меняется, меняются и они.

Фото: Shutterstock  /  Бактерия путешествует по кровяному руслу

 

[КШ] Кроме антибиотиков у нас есть еще одно супероружие — бактериофаги.

[КС] Бактериофаги — это вирусы бактерий, их огромное количество. Бактериям в этом смысле жить гораздо тяжелее, чем нам. Поскольку каждый бактериофаг специфичен к той бактерии, на которой паразитирует, они могут быть эффективнее, чем антибиотики. Бактериофаги открыли лет сто назад, и изначально именно их планировали использовать против бактерий. Но открытие антибиотиков позволило на время забыть про бактериофагов.

Тем не менее в бывших соцстранах бактериофаги широко применялись, потому что, с одной стороны, с антибиотиками у нас были проблемы, а с другой — человек, открывший бактериофаги, Феликс Д’Эрелль, большой любитель путешествий и экзотических женщин, приехал в середине тридцатых готов в Грузию, нашел там всё, что любил, и создал институт бактериофагов. Потом, правда, удрал, говорят, не поделил женщину с каким-то энкавэдэшником. Но институт остался, там же был завод, где делались таблетки, такие заводы и сейчас есть в Нижнем Новгороде и Перми. У советского солдата в личном пакетике всегда была таблетка интестифага. Кстати, большинство войн сегодня  проигрывается, как и во времена Римской империи, не из-за поражений, а из-за поносов.

[КШ] Чем бактериофаги хуже антибиотиков? 

[КС] По идее, бактериофаг очень удобен, потому что убивает именно ту бактерию, под которую заточен. Но он сам по себе вызывает иммунный ответ организма. Еще одна проблема — конструирование новых бактерий: бактериофаги часто переносят ДНК от одной бактерии к другой. И масса новых патогенов — это обычные бактерии, которые просто подцепили вирус. Поэтому есть сильное подозрение, что широкое использование бактериофагов могло бы привести к развитию новых опасных патогенов.

Точных ответов никто не знает, слишком мало было надежных исследований. На Западе интерес к этой теме сейчас возрос: например, бактериофагами лечат «ножки Буша», на которых развивается сальмонелла, — опрыскивают их, как спреем, и увеличивают срок годности.

У бактериофагов есть гены, которые позволяют убить клетку. И если вы умеете читать геномы бактериофагов и определять нужные гены, то можете просто применять их как инструмент для выделения генов, продукты которых могут быть использоваться как кандидаты в антибиотики.

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №4 (06) за апрель 2015 г.

  

Источник: kot.sh

Где живут микробы: 10 самых грязных мест в вашем доме :: Жилье :: РБК Недвижимость

Больше всего микробов живет на тех вещах, которые мы обычно упускаем из виду. Перед следующей уборкой советуем обратить внимание на десять самых грязных мест вашей квартиры

Фото: Vanveenjf/Unsplash

С точки зрения микробной заселенности сиденье унитаза — это не самое опасное место в доме. Есть множество других очагов бактерий, которые ежедневно контактируют с нашим организмом. Например, зубные щетки и игровые геймпады. В конце концов такое взаимодействие приводит к пищевым отравлениям и аллергическим реакциям. Тщательная уборка в этих местах поможет обезопасить семью от заболеваний, вызываемых микроскопическими организмами.

Редакция «РБК-Недвижимости» выбрала десять самых опасных вещей в квартире, которым следует уделить особое внимание.

Игровые рули и джойстики

Пульты от игровых приставок часто и подолгу контактируют с нашими руками, но при этом редко дезинфицируются. То же самое относится к смартфонам, компьютерным клавиатурам и мышкам. А если вы любите еще и перекусить во время игры, опасных бактерий будет намного больше. Тем самым вы создаете для них прекрасную питательную среду. Согласно исследованию ЮНИСЕФ, на каждые 100 кв. см игровых рулей и джойстиков приходится примерно 7,86 тыс. микробов. Это в пять раз больше, чем на ободке унитаза. Чтобы продезинфицировать устройство, извлеките из него батарейки и почистите ненужной зубной щеткой. Она должна быть сухой. После этого протрите поверхность геймпада тканью, смоченной в спиртовом или мыльном растворе.

Подлокотники кресел и дивана

Чистить диваны и кресла нужно не только тогда, когда на обивку пролит напиток или рассыпаны крошки. Со временем там накапливается пыль и огромное количество болезнетворных микроорганизмов, среди которых — пылевые клещи. Эти паразиты могут спровоцировать приступ астмы, аллергию, ринит или дерматит. По данным ЮНИСЕФ, на каждых 100 кв. см подлокотников мягкой мебели обитает около 19,2 тыс. микробов. При этом на самом сиденье их в 12 раз меньше. Против микробов на мебели эффективна паровая очистка. Если у вас нет пароочистителя или паровой швабры, можно воспользоваться обычным пылесосом со щелевой насадкой. Особое внимание при этом уделите впадинам между сиденьем, спинкой и подлокотниками.

Кухонная раковина

Остатки пищи и теплая влажная среда в кухонной раковине — раздолье для микробов и грибков. Протирайте раковину после каждого мытья посуды и хотя бы раз в неделю обрабатывайте ее дезинфицирующим раствором. Особенно тщательно следует обработать слив: он считается самой грязной частью раковины. Не менее опасны поролоновые губки для посуды. Из-за высокой влажности и постоянного контакта с остатками пищи в их порах образуются целые колонии микроорганизмов. В ходе исследования Национального научного фонда США (NSF) 86% губок и тряпок дали положительный результат на дрожжи и плесень. В 75% образцов выявили кишечную палочку, еще в 18% — стафилококк. Эксперты рекомендуют менять губку не реже чем раз в неделю.

Разделочные доски

По подсчетам ученых, на поверхности разделочной доски микробов примерно в 200 раз больше, чем на ободке унитаза. Виной всему сырые рыба и мясо. Они содержат множество болезнетворных бактерий, которые гибнут только при термической обработке. Если у вас деревянная доска, на ней вдобавок может поселиться грибок. Старайтесь дезинфицировать доску не реже одного раза в неделю и каждые два-три месяца покупайте новую. Чтобы обезопасить семью, заведите минимум две разделочные доски: для свежего мяса и продуктов, которые употребляются в сыром виде. Например, для огурцов и листьев салата. А после мойки обязательно протирайте кухонные поверхности сухим полотенцем. Из-за влажности оставшиеся микроорганизмы могут выжить.

Мелкие крошки, пятна от соуса, разводы от пролитого супа, контейнеры с немытыми овощами — все это делает холодильник одним из самых антисанитарных мест в доме. Ученые подсчитали: на 1 кв. см здесь обитает около 7,85 тыс. бактерий, в числе которых есть опасные сальмонелла, листерия и кишечная палочка. Избавиться от них помогает регулярная влажная уборка. Освободите холодильник от продуктов и продезинфицируйте все полки и стенки раствором теплой воды и уксуса. Отдельной обработки требует резиновый уплотнитель, где созданы наиболее благоприятные условия для бактерий. Особенно важно следить за чистотой холодильника в летний период: из-за высоких температур скорость размножения микробов увеличивается.

Ванна и шторка для душа

Как и в случае с раковиной, в ванне больше всего бактерий сосредоточено у канализационного слива. Залейте чистящее средство в сливное отверстие и оставьте на 5–10 минут, после чего смойте водой. Во время следующей уборки также не забудьте обработать смеситель, межплиточные швы, насадку для душа и стык между ванной и стеной. Для этого подойдет раствор соды или лимонной кислоты. Еще один очаг бактерий — виниловая шторка для ванной. Внизу она обычно покрыта желтоватыми разводами — это скопления бактерий. Старайтесь менять занавеску как можно чаще или замените ее тканевой, которую можно стирать в машинке. Кроме того, очень важно следить за уровнем влажности воздуха и регулярно проветривать ванную комнату.

Миски для корма животных

Корм может часами находиться в мисках домашних животных. Это создает питательную среду для бактерий и негативно отражается на здоровье питомцев и их хозяев. В кормушках и поилках ученые обнаружили 473,82 тыс. бактерий на 10 кв. см. Особенно опасными считаются пластиковые и керамические миски: в них микробиологи нашли кишечную палочку и стафилококк. Наиболее безвредны изделия из нержавеющей стали и стекла. Миска для корма животных требует ежедневной чистки. Тщательно удалите остатки пищи с помощью горячей воды и моющего средства. Раз в неделю кормушку также необходимо замачивать в растворе отбеливателя. Залейте ее дезинфицирующей жидкостью на 10 минут, затем промойте водой и высушите на воздухе.

Дверные ручки и выключатели

Из-за частого и неизбежного использования дверные ручки становятся одним из наиболее грязных мест в доме. Это же относится к выключателям света и мебельным ручкам. Ученые из Вустерского политехнического института в США обнаружили 1,32 тыс. бактериальных колоний на 27 дверных ручках при оживленном университетском кампусе. Интересно, что уровень опасности напрямую зависит от типа ручки и материала, из которого она изготовлена. Британские исследователи выяснили: больше всего микробов скапливается на ручках рычажного типа. При этом медные ручки эффективно подавляют развитие бактерий. Возьмите за правило дезинфицировать их не реже одного раза в неделю. Для этого подойдут антибактериальные салфетки или спиртовой раствор.

По данным ученых из Манчестерского университета, на зубной щетке обитает более 100 млн бактерий, в том числе кишечная палочка и стафилококк. Она поглощает все виды микробов, летающих в ванной комнате. Например, при смывании унитаза образуется водно-воздушный аэрозоль, насыщенный бактериями. Лучший способ минимизировать риск их распространения — это закрывать крышку перед каждым смыванием и хранить зубную щетку подальше от унитаза. Дорожный футляр для этих целей не подойдет. В нем щетка надолго останется влажной, что увеличит риск возникновения новых бактерий. Держатель для зубной щетки необходимо мыть теплой водой и мылом не реже одного-двух раз в неделю. После этого протрите его дезинфицирующей салфеткой.

Спальный матрас

Матрас буквально кишит пылевыми клещами, грибковыми спорами и бактериями. Основа их рациона — хлопья мертвой кожи. К тому же тут тепло, темно и влажно. Ученые советуют менять матрас через каждые семь-восемь лет. За такой период в нем успевает накопиться в среднем 4,5 кг кожных роговых чешуек. Это провоцирует аллергические реакции — заложенность носа, слезы, чихание, обострение астмы. Вот почему так важно регулярно пылесосить матрас и очищать подушки от пыли. Чтобы продлить «жизнь» матраса, не забывайте регулярно менять постельное белье. Его следует стирать при высокой температуре и гладить утюгом. Для защиты матраса можно также использовать специальные чехлы с влагонепроницаемой поверхностью.

Война вирусов и бактерий подтвердила гипотезу Черной Королевы — Наука

ТАСС, 9 декабря. Наблюдения за «войной» между несколькими видами бактерий и вирусами, живущими в водах Тихого океана и Калифорнийского залива, помогли биологам подтвердить, что борьба с паразитами — это один из главных двигателей эволюции всей жизни в целом. Результаты их наблюдений опубликовал научный журнал Nature Microbiology.

«Гипотеза Черной Королевы гласит, что всем видам живых существ приходится меняться максимально быстро, чтобы не отставать от своих естественных врагов и паразитов. Наши наблюдения идеально укладываются в этот принцип, один из главных столпов современной эволюционной биологии», — прокомментировал исследование один из его авторов, биолог из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе Джед Фармэн.

Ученые предполагают, что первые многоклеточные животные, которые появились на Земле примерно 550 млн лет назад, изначально размножались бесполым путем. При этом они достаточно быстро перешли к половому размножению, научившись обмениваться и комбинировать генетический материал.

Сторонники так называемой гипотезы Черной Королевы считают, что причиной возникновения полового размножения были паразиты и вирусы, которые эволюционировали быстрее, чем их бесполые жертвы. Гипотезу назвали в честь героини Льюиса Кэрролла, которая известна фразой о том, что в Зазеркалье «приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте».

Недавно ученые нашли первые свидетельства в пользу справедливости этой гипотезы: оказалось, что рачки-дафнии, которые отказались от полового размножения, постепенно потеряли стойкость к болезням и паразитам.

Фармэн и его коллеги выяснили, что аналогичные принципы управляют эволюцией и одноклеточных живых существ. В водах Мирового океана есть бесчисленное множество микробов и вирусов, причем число последних на несколько порядков выше. Возникает два вопроса — почему вирусы до сих пор не уничтожили бактерий и почему их концентрация почти никогда не меняется.

Круговорот вирусов в природе

Американские биологи попытались разрешить эту проблему, на протяжении пяти лет собирая пробы воды из разных уголков Калифорнийского залива и других частей Тихого океана. Из них ученые извлекали все вирусы и микробы, а также анализировали устройство их ДНК.

К большому удивлению ученых этот анализ показал, что видовой состав и уровень генетического разнообразия вирусов оставался почти неизменным на протяжении всех пяти лет наблюдений. В частности, следы 95% вирусов можно было найти во всех образцах воды, причем их генетический материал совпадал примерно на 97%, за исключением набора мелких мутаций.

При этом, однако, ученые зафиксировали необычный «круговорот» различных штаммов вируса. В зависимости от времени года в водах залива и океана доминировали сначала одни подвиды бактериофагов, а затем они уступали место другому набору «киллеров» микробов с иным набором точечных изменений в тех генах, которые помогают им проникать внутрь бактерий.

Подобный циклический «круговорот» вирусов, по мнению Фармэна и его команды, говорит о том, что характер течения «войны» между морскими микробами и бактериофагами объясняется той же гипотезой Черной Королевы, что и эволюция полового размножения среди многоклеточных животных.

В данном случае роль подобного организма играет все сообщество бактерий и вирусов. Его облик и видовой состав не меняются в целом, однако доминирующие в них виды и штаммы постоянно замещают друг друга из-за появления новых защитных или атакующих приспособлений у их «вечного врага» — коллектива микробов или бактериофагов. Они эволюционируют примерно с равной скоростью, в результате этого численность и тех, и других в водах моря всегда остается примерно одинаковой и никогда не меняется, заключают авторы статьи.

5 коротких мультиков про бактерии, микробы, вирусы и клетки

От «Смешариков» и «Фиксиков» до научно-популярных

Если шумиха вокруг коронавируса пробудила в вашем дошкольнике интерес к микробам, направьте его энергию в нужное русло. Про бактерии и клетки сегодня детям рассказывают не только книжки, но и мультфильмы. Мы выбрали те, где ребят учат мыть руки, понимать, что такое антибактериальные средства, и узнавать основы микробиологии.

Полезная рассылка «Мела» два раза в неделю: во вторник и пятницу

1. «Наука для детей. Бактерии»

Одна из серий «Смешариков», всенародно любимого проекта, рассказывает об антибиотиках, бактериях и микромире, но, как обычно, на примерах из жизни Лосяша, Каркарыча и Кроша. Фантастические создания эти бактерии — в серии даже рассказывают про их разновидности: как полезные используют для уборки нефти, создания йогуртов, а вредные вызывают болезни и даже эпидемии. Но с болезнетворными бактериями может бороться… плесень!

В серии появляются Александр Флеминг и Нобелевская премия. Осторожно: пробуждает интерес к науке и разведению бактерий на подоконнике.

---

2. «Микробы»

«Фиксики» великолепны, как всегда. Дим Димыч оплошал, не помыл руки, забыл про мыло, а потом перемывал и снова перемывал — пока не помыл с антибактериальным. Под микроскопом нашлись тысячи микроскопических животных — очень актуальная серия. Попутно можно узнать много полезных правил гигиены — о мыле, уборке, о том, как мыть овощи и фрукты.

Но «Фиксики», как проект научно-популярный, учит и образовывает — узнать можно не только о бактериях, но и как их найти, а также что не стоит огульно с ними бороться, ведь бактерии бывают и полезными.

---

3. «Вирусы: виды, устройство и способы заражения клетки»

Анимационный фильм «ПостНауки» рассказывает о разновидностях вирусов, их строении, механизмах распространения в организме, сообщая о размерах этих мельчайших оккупантов и их способах атаки живых организмов. Можно узнать о видах вирусов, о том, каких хозяев они выбирают и как именно разные вирусы атакуют живые организмы, а также о том, зачем вирусам липидная оболочка, как клетки становятся вирусными заводами и к чему стремятся вирусы. Мультфильм из проекта «Краткая история всего».

---

4. «Антибиотики и бактерии: как формируется устойчивость»

Антибиотики — наше главное оружие в мировой войне с бактериями, в которой столетиями побеждали именно микроорганизмы. Как так вышло, что после изобретения оружия оно перестало работать? Что такое резистентность? Почему использование антибиотиков в сельском хозяйстве, недопитый курс лекарств или неправильно выбранный препарат могут навредить всему человечеству? Экономические проблемы — как они могут помочь или помешать производству новых лекарств? В общем, вопросов много, а ответов на три минуты.

---

5. «Что умеют бактерии?»

Наверное, всё, кроме пения, танцев и производства мультфильмов о самих себе. В общем, смотрите короткий фильм о многообразии микроорганизмов и их роли в природе. Способы питания, производства энергии бактерий делают их основой основ жизни. Серьёзно — они-то и и есть настоящее разнообразие жизни, которое мы не видим.

Коровы, горох, черные курильщики, кальмары, которые светятся в темноте, — это все бактерии, и не забывайте: внутри каждого человека живет несколько килограммов таких существ. Много шокирующих фактов, пробуждающих интерес к микробиологии.

%d0%b1%d0%b0%d0%ba%d1%82%d0%b5%d1%80%d0%b8%d0%b8 — English translation – Linguee

Организация обеспечила подготовку сотрудников и предоставила оборудование для укрепления базы четырех общинных радиостанций в […] Карибском бассейне («Roоts FM», Ямайка; «Radio […] Paiwomak», Гайана; «Radio em ba Mango», Доминика; «Radio […] Muye», Суринам). unesdoc.unesco.org	The Organization also provided training and equipment to reinforce the capacity of four community radio […] stations in the Caribbean (Roots FM, Jamaica; Radio Paiwomak, Guyana; […] Radio em ba Mango, Dominica; and Radio Muye, […] Suriname). unesdoc.unesco.org
RFLQ_S007BA Расчет ликвидности: […] перенести фактические данные в нов. бизнес-сферу . enjoyops.de enjoyops.de	RFLQ_S007BA Liquidity Calculation: […] Transfer Actual Data to New Business Area . enjoyops.de enjoyops.de
RM06BA00 Просмотр списка заявок . enjoyops.de enjoyops.de	RM06BA00 List Display of Purchase Requisitions . enjoyops.de enjoyops.de
Компания также поставляет систему шасси для первого в мире гражданского конвертоплана «Tiltrotor» […] […] (воздушного судна, оснащённого поворотными несущими винтами): Messier-Bugatti-Dowty поставляет оборудование для BA609 фирмы Bell/Agusta Aerospace, летательного аппарата, сочетающего в себе скорость и дальность самолёта с маневренностью […] […] вертикально взлетающего вертолёта. safran.ru	It also supplies the landing gear for the Bell/Agusta Aerospace BA609, the world’s first civilian tilt-rotor aircraft, combining the flexibility of vertical flight with the speed and range of a conventional aircraft. safran.ru
Рейтинг финансовой устойчивости […] «D-» (что отображает Ba3 по BCA оценке) присвоен […] Ардшининвестбанку как одному из крупнейших […] банков Армении (будучи вторым банком в Армении по величине активов с долей рынка в 12,2% в 2007 году, Ардшининвестбанк в марте 2008 года стал лидером по этому показателю), широкой филиальной сетью, хорошими финансовыми показателями, особенно – растущей рентабельностью, высокой капитализацией и показателями эффективности выше среднего в контексте армянского рынка. ashib.am	According to Moody’s, ASHIB’s «D-» BFSR — which maps to a Baseline […] Credit Assessment of Ba3 – derives from its […] good franchise as one of Armenia’s largest […] banks (ranking second in terms of assets with a 12.2% market share as at YE2007 — reportedly moving up to first place by March 2008) and good financial metrics, particularly, buoyant profitability, solid capitalisation and above-average efficiency ratios, within the Armenian context. ashib.am
В январе 2009 года, в рамках ежегодного пересмотра кредитных рейтингов, рейтинговой агентство Moody’s […] подтвердило […] присвоенный в 2007 году международный кредитный рейтинг на уровне Ba3 / Прогноз «Стабильный» и рейтинг по национальной шкале […] Aa3.ru, что свидетельствует […] о стабильном финансовом положении ОГК-1. ogk1.com	In January 2009 as part of annual revising of credit ratings, the international rating agency Moody’s […] confirmed the international […] credit rating at the level Ba3 with Stable outlook attributed in 2007 and the national scale rating Aa3.ru, which is […] an evidence of OGK-1’s stable financial position. ogk1.com
На устройствах РПН с числом переключений более чем 15.000 в год мы […] рекомендуем применять маслофильтровальную установку OF100 (инструкция по […] эксплуатации BA 018) с бумажными […] сменными фильтрами. highvolt.de	If the number of on-load tap-changer operations per year […] is 15,000 or higher, we recommend the use of […] our stationary oil filter unit OF […] 100 with a paper filter insert (see Operating Instructions BA 018). highvolt.de
В нашем […] каталоге Вы найдете описание всех преимуществ, технических характеристик и номера деталей соединений SPH/BA. staubli.com	Discover all the advantages, technical features and part numbers of the SPH/BA couplings in our catalog. staubli.com
Быстроразъемные […] соединения SPH/BA с защитой от […] утечек при разъединении и быстроразъемные полнопоточные соединения DMR для […] систем охлаждения: масляных систем и систем вода/гликоль. staubli.com	SPH/BA clean break and DMR full […] flow quick release couplings for cooling applications such as oil and water glycol connections. staubli.com

типов микробов — Национальные академии

Типы микробов

Микроорганизмы или микробы, вызывающие заболевания, бывают разных форм. Вирусы и бактерии, вероятно, наиболее известны, потому что мы так много слышим о них. Но грибы, простейшие и гельминты также играют важную роль в истории инфекционных заболеваний. Узнайте больше о каждой из этих пяти основных категорий, а также о недавно открытой: прионы.

Вирусы

Вирусы

Вирусы не могут воспроизводиться до тех пор, пока не вторгнутся и не захватят живых клеток.

Грипп, корь и простуда — это лишь некоторые из болезней, вызываемых вирусами. Что такое вирус и чем он отличается от других микробов?

Подробнее о вирусах

Бактерии

Бактерии

Бактерии бывают трех форм: сферической, стержневидной и изогнутой.

Бактерии — это одноклеточные организмы, которые существуют миллиарды лет. Откройте для себя их важные характеристики.

Подробнее о бактериях

Другие микробы

Другие микробы

Хлебная плесень и анкилостомы, оба возбудители инфекции, не являются ни бактериями, ни вирусами.

Вирусы и бактерии могут быть наиболее узнаваемыми микробами, вызывающими инфекционное заболевание. Но есть несколько других разновидностей. Узнайте о них здесь.

Подробнее о других микробах

бактерий, вирусов, грибов … Все слова, которые вам нужно знать, чтобы понять микробы «Invisiverse :: WonderHowTo

Все области обучения изучаются на собственном языке. Для людей, заинтересованных в изучении микробов, язык иногда может быть совершенно трудным, но это не обязательно.От антибиотиков до ксерофилов — у нас есть легкий для понимания глоссарий.

Термины перечислены в алфавитном порядке, и если вы ищете конкретный термин, используйте функцию «Найти» в браузере настольного компьютера ( Ctrl + F или Command + F ), чтобы перейти прямо к нему. Вы можете просматривать информацию и интересоваться. Просто не забудьте вернуться, потому что мы постоянно обновляем наш глоссарий и ссылки.

адаптивная иммунная система

Специализированная реакция на определенные патогены, адаптивная или приобретенная иммунная система является одним из аспектов вашей иммунной системы.Адаптивная иммунная система позволяет вашему организму выработать длительный ответ и запомнить конкретный патоген после контакта, такого как ветряная оспа или вакцинация против инфекции столбнячными бактериями.

Другой главный аспект иммунной системы — это врожденная иммунная система, которая включает в себя барьеры, такие как кожа и слизистые, а также неспециализированные молекулы иммунной системы, такие как естественные клетки-киллеры, и белки, такие как цитокины.

антибиотики

Класс препаратов, подавляющих или убивающих микроорганизмы, обычно бактерии.

Не пропустите: устойчивость к антибиотикам — что нужно знать о войне с супербактериями

антитела

Антитела, производимые иммунной системой, представляют собой специализированные белки, которые либо выделяются в кровь, либо располагаются на ней. поверхность лейкоцитов. Они нацелены на материал, идентифицированный как чужеродный для организма, например вирусы или опасные бактерии, и помечают его для уничтожения.

архей

Археи, во многом похожие на бактерии, представляют собой одноклеточные микроорганизмы, у которых нет ядра или других органелл, связанных мембраной внутри их цитоплазмы.Археи известны тем, что живут в экстремальных условиях, но способны жить в других местах, в том числе в кишечнике человека.

Археи — одна из трех основных сфер жизни, созданная в 1977 году для классификации клеточных форм жизни. Помимо архей, другими доменами являются бактерии, чрезвычайно большая группа микроорганизмов, и эукариоты. Люди, растения, животные и насекомые находятся в сфере эукарии. Домен «Бактерии» является домом для ваших любимых пробиотиков, а также для бактерий, вызывающих стрептококковый фарингит (ангина).

В-клетки

Белые кровяные клетки, вырабатывающие специализированные белки, называемые антителами, для атаки чужеродных патогенов в организме.

бактерии

Бактерии, намного более крупные, чем вирусы, представляют собой разнообразную группу одноклеточных микроорганизмов, которые имеют самые разные формы, включая стержни, спирали или сферы. Бактерии делятся и воспроизводятся посредством процесса, называемого двойным делением.

Существует большое количество бактерий, одни из которых опасны, а другие полезны.Человеческое тело является домом для триллионов бактерий, которые живут в вашем теле. Микробиота кишечника, или микробиом, помогает организму регулировать пищеварение и поддерживать здоровую иммунную функцию.

Не пропустите: общайтесь с веганами — это может быть полезно для ваших бактерий, независимо от того, что вы едите

Термофильные бактерии, экстремофилы, живущие при высоких температурах. Изображение предоставлено Amateria1121 / Wikimedia Commons

бактериофаг

Даже бактерии могут иметь вирусные инфекции! Фаг или бактериофаг — это вирусы, которые инфицируют и размножаются внутри бактерий.Присоединившись к бактерии, фаги вставляют свой генетический материал в своего хозяина. Генетический материал начинает работать, быстро растворяя и реструктурируя клеточные процессы бактерий, уступая место репликации фага. Фаги распространены везде, где встречаются бактерии, и могут предложить дополнительный вариант для нацеливания и сокращения популяций вредных бактерий.

биологический агент

Если микроорганизм используется в качестве оружия, он называется биологическим агентом. Биологические агенты, такие как бактерия, вирус или другой токсин, могут быть использованы для использования в биотерроризме или биологической войне.Их можно использовать в качестве оружия, сделав их более выносливыми и способными выжить в окружающей среде, или их можно изменить таким образом, чтобы облегчить их распространение или сделать их более смертоносными, когда они действительно заразят кого-то.

костный мозг

Губчатая ткань в костях, вырабатывающая белые и красные кровяные тельца и тромбоциты. Синтез продуктов крови в костном мозге называется кроветворением.

клетка

Наименьшая структурная единица живого организма. Клетки часто называют «кирпичиками жизни».«Не все клетки выглядят одинаково, и разные типы клеток имеют разные функции и экспрессируют разные белки.

Клетки могут выжить сами по себе, как одноклеточные организмы, хотя многие создают многоклеточные организмы, состоящие из множества клеток, работающих вместе. В многоклеточном организме клетки могут организовываться в ткани, более крупные конгломераты типов клеток, которые работают вместе для выполнения определенной функции.

Люди состоят примерно из 200 типов клеток. Различные типы клеток в многоклеточном организме имеют одинаковый генетический материал. , но разные белки и гены включаются в разных комбинациях, чтобы клетки могли выполнять разные функции.

клеточная культура

Клетки, выращенные в лаборатории в контролируемой растущей жидкости (называемой средой), представляют собой культуру ткани или клеток. Эти клетки могут быть любого вида или любого типа и могут действовать иначе, чем они действовали бы в ткани или живом организме. Клетки в культуре часто могут происходить из раковых опухолей или адаптированы с генетическими изменениями для жизни вне тела, поэтому они не всегда хорошо отражают то, как эти клетки работают в организме.

Культивированные клетки используются для изучения того, как клетка живет и растет, как ее белки работают вместе и как на них влияет окружающая среда или лекарства.Когда проводится исследование препарата или результаты исследования подтверждаются на клеточной культуре, это не обязательно распространяется на людей, особенно если проверенные клетки не являются человеческими клетками или взяты не из правильной ткани.

комменсализм

Отношения между двумя организмами, в которых один участник получает выгоду, а другой не получает выгоды, но не получает вреда.

Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC)

Федеральное агентство правительства США, CDC имеет широкие полномочия по защите национального здоровья путем проведения исследований и реагирования на угрозы здоровью.

цитокины

Цитокины, являющиеся важным игроком в передаче сообщений в иммунной системе, представляют собой группу белков, продуцируемых несколькими типами клеток. Цитокины опосредуют сигналы между клетками во время болевого ответа и воспаления. Цитокиновый шторм, также известный как цитокиновый каскад или гиперцитокинемия, представляет собой потенциально фатальную иммунную реакцию, вызванную переизбытком цитокиновых белков, образующихся в ответ на инфекцию или травму. В частности, это вызывает септический шок, опасное и смертельное состояние.

дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

Наследственный материал, находящийся практически во всех клетках живого организма. ДНК использует механизмы клетки для создания копий самой себя и несет генетический код, который управляет ростом и развитием организма, в котором она находится.

болезнь

Болезнь, имеющая разное происхождение, — это состояние, которое вызывает повреждение клеток и функций живого организма.

эндемический

Состояние или болезни, которые являются эндемичными, являются естественными для определенной географической области и постоянно передаются в ней.Например, малярия эндемична для многих тропических регионов мира.

фермент

Необходим для жизни, ферменты — это белковые молекулы, созданные клетками, которые имеют жизненно важное значение для биохимических процессов. Обычно они имеют очень специфические цели и взаимодействуют с другими белками или генетическим материалом для выполнения этих действий. Многие ферменты, действующие линейно, создают ферментный каскад.

эпидемия

Вспышка новых случаев заболевания или недомогания среди населения в определенное время.

Не пропустите: как Эль-Ниньо и изменение климата убивают людей вирусными эпидемиями

эукариоты

Клетки, содержащие внутренние структуры, называемые органеллами. Эти внутренние структуры включают ядро ​​(которое содержит ДНК), митохондрии (которые превращают молекулы в энергию для клетки) и другие. Животные, растения и грибы являются членами домена Eukaryota.

Европейский центр профилактики и контроля заболеваний (ECDC)

Организованный в 2004 году, ECDC является независимым агентством Европейского Союза, задачей которого является поддержка и поддержание европейской защиты от инфекционных заболеваний.

экстремофилов

Бактерии часто называют экстремофилами, когда они живут в экстремальных условиях, таких как вулканы, нагретые подводные жерла, космический вакуум или твердые породы. Они часто живут за счет неорганических материалов, таких как сера или железо.

грибов

Грибы, дрожжи и плесень являются обычными примерами грибов, которые являются важными разрушителями. У грибов есть много применений, но они также могут быть патогенами и вызывать болезни и инфекции.

Дрожжевые грибы Saccharomyces cerevisiae. Изображение Mogana Das Murtey и Patchamuthu Ramasamy / Wikimedia Commons

Желудочно-кишечный тракт

От рта до прямой кишки желудочно-кишечный тракт — это система организма, которая принимает, переваривает, поглощает и выделяет пищу. Он содержит разнообразные бактерии, археи, вирусы и грибки, которые помогают расщеплять и метаболизировать пищу.

генетически модифицированный организм (ГМО)

Когда генетический материал в организме удаляется, добавляется или изменяется, он называется генетически модифицированным организмом (ГМО).В то время как ГМО обычно рассматриваются в контексте продуктов питания, вакцины, состоящие из генетически модифицированных бактерий, таких как Salmonella , когда-нибудь могут спасти жизни тех, кто страдает вирулентными формами пневмонии и другими заболеваниями. Все ГМО разные. Тестирование здоровья и окружающей среды необходимо проводить для каждого продукта индивидуально, и нет никакой пользы или правды в общих всеобъемлющих заявлениях о том, что ГМО опасны или вредны для здоровья.

Не пропустите: генетически модифицированные паразиты могут спасти людей от малярии

микроб

Микроорганизм, вызывающий болезнь.Более академический термин для микроба — патоген, который в основном представляет собой вызывающий болезнь вирус, бактерии или грибки.

гранулоцит

Тип белых кровяных телец с небольшими гранулами, содержащими белок. Большое количество гранулоцитов может сигнализировать о наличии инфекции, в то время как хронически низкие популяции гранулоцитов могут препятствовать иммунной функции.

среда обитания

Физическая среда или география, в которой обитает организм или микроорганизм.

кроветворение

См. «Костный мозг» выше.

коллективный иммунитет

Вакцинация или приобретенный иммунитет группы людей против заразной болезни. В сообществе, чем больше количество иммунизированных людей, тем ниже риск вспышки, даже для членов этого сообщества, которые не защищены от болезни. Чем больше людей в сообществе вакцинировано, тем меньше патогенный микроорганизм распространяется среди населения.

Коллективный иммунитет очень важен для защиты членов группы, которые не могут сделать прививки сами: людей с ослабленным иммунитетом и тех, кто слишком молод.Коллективный иммунитет — это также термин, используемый для обозначения порога численности популяции, необходимого для ослабления заражения или угрозы группе в случае вспышки.

host

Организм, в котором живет другой организм. Паразиты, которые живут на хозяине или внутри него, часто вызывают заболевания или повреждения, хотя не все. Люди и другие растения и животные могут быть хозяевами не только опасных бактерий, вирусов и паразитов, но и полезных, которые могут выполнять такую ​​работу, как переваривание пищи или создание соединений, которые хозяин не может сделать сам.Сами бактерии могут быть хозяевами более мелких бактерий, архей или вирусов.

иммунная система

Очень сложная сеть тканей, клеток, органов и молекулярных сигналов, иммунная система защищает живые организмы от вторжения посторонних частиц или патогенов. Два аспекта иммунной системы млекопитающих — это врожденная и адаптивная иммунная система, которые работают по-разному для защиты организма. У других организмов, таких как бактерии, тоже есть своя иммунная система, просто они менее сложные.

иммунитет

Физическая способность организма бороться с инфекционным агентом, не заболевая. Иммунитет можно получить, среди прочего, путем воздействия дикого вируса или патогена или путем иммунизации.

иммунизация

Контролируемый процесс, осуществляемый с помощью инъекций и других методов, иммунизация укрепляет иммунную систему живого организма против патогена.

инфекция

Когда микробы проникают или проникают в живой организм и размножаются.Во время инфекции симптомы возникают как из-за возбудителя инфекции, так и из-за реакции иммунной системы на него.

воспаление

Передовая реакция врожденной иммунной системы на вторжение патогена, травмы или раздражителя. Воспаление характеризуется отправкой лейкоцитов, лимфатической жидкости и других клеточных продуктов (включая цитокины) в область тела, которая повреждена или подвергается атаке патогенов. Воспаление обычно вызывает покраснение, боль, жар и отек. Воспаление очищает мертвые и умирающие клетки и запускает процесс заживления.

Врожденная иммунная система

Врожденная иммунная система обеспечивает постоянную защиту от патогенов и организмов с помощью физических барьеров, таких как кожа, такие вещества, как слизистые, отшелушивание клеток кожи и химическая реакция — например, высвобождение цитокинов, связанных с воспалительной реакцией после травма или при инфицировании. Врожденная иммунная система быстро реагирует на патогены или травмы, в то время как адаптивной иммунной системе требуется больше времени, чтобы отреагировать путем синтеза специализированных антител для атаки на инфекционный агент.

лейкоцитов

Тип лейкоцитов, лейкоциты являются частью иммунного ответа на инфекцию или травму.

лимфоцит

Лимфоциты также являются лейкоцитами в иммунной системе. Два основных типа лимфоцитов включают В-клетки, которые вырабатывают специализированные антитела для атаки патогенов, и Т-клетки, которые разрушают поврежденные или инфицированные клетки в организме.

макрофаг

Белые кровяные тельца, которые постоянно циркулируют в кровотоке и защищают раны от условно-патогенных микробов, стремящихся проникнуть в организм.

микроб

Невидимые невооруженным глазом микробы (также называемые микроорганизмами) можно увидеть в микроскоп. Микробом могут быть грибы, водоросли, бактерии или другой небольшой живой организм. Вирусы, хотя и не живые, иногда объединяются в микробы.

микробиом

Сообщество бактерий, вирусов, грибов и других микробов, которые живут в нашем теле и внутри него, называется микробиомом или микробиотой. Ваш микробиом уникален и отражает вашу генетическую наследственность, где и как вы живете, и что вы едите.Исследования микробиома — это быстро расширяющаяся область исследований, предлагающая нам понимание наших постоянных взаимодействий с микробами внутри и снаружи.

Не пропустите: нездоровый вагинальный микробиом может увеличить риск заражения ВИЧ

микрометр (мкм)

Часто называемый микроном, микрометр или микрометр — это размер, который составляет одну миллионную метра. Микроны и микрометры часто используются для описания размера клеток и микробов.

микроорганизмы

Очень маленький живой организм, видимый в микроскоп, называется микроорганизмом или микробом.Микробы включают вирусы, бактерии, археи, грибы, растения, такие как водоросли, и простейшие, среди прочего.

моноцит

Тип лейкоцитов с большим аппетитом. Вырабатываемые, как и другие продукты крови, в костном мозге, моноциты проводят свою молодую жизнь, циркулируя в кровотоке, прежде чем созреют в макрофаги («большие поедатели») в тканях тела. В качестве фагоцитов моноциты и макрофаги поглощают клеточный мусор, поврежденные клетки и инфекционные агенты.

нейтрофилы

Основной тип лейкоцитов.Нейтрофилы являются первыми ответчиками адаптивной иммунной системы, атакуют и потребляют инфекционные агенты.

бактерий MRSA, фагоцитируемых нейтрофилом (лейкоцитом), окрашенным в синий цвет. Изображение предоставлено Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID)

органелла

Специализированные части клетки называются органеллами. Если смотреть только под микроскопом, каждая клетка выполняет определенную функцию по поддержанию выживания клетки. Например, ядро ​​клетки регулирует деятельность клетки.Клеточные отсеки для клетки — это то же самое, что ваши внутренние органы для вашего тела.

вспышка

Вспышка возникает, когда болезнь или заболевание в географическом районе происходит с большей частотой, чем ожидалось для этого района или обстоятельств.

Изображение Аталии Кристи с CDC Global / Flickr

пандемия

Относится к глобальной вспышке болезни или болезни. Европейский центр профилактики и контроля заболеваний (ECDC) определяет пандемию как «эпидемию, происходящую во всем мире или на очень большой территории, пересекающую международные границы и обычно затрагивающую большое количество людей.»

паразит

Поселяясь на живом организме или в нем, паразиты вызывают повреждения и болезни, вытягивая питательные вещества от своего хозяина. Паразиты могут быть большими или маленькими и встречаются в каждом царстве жизни. Отношения между паразитом и хозяином являются называется паразитизм , при котором один организм получает вред, а другой приносит пользу.

патоген

Болезненный микроорганизм, который иногда называют микробом.

фаг

См. «бактериофаг» выше.

фагоцит

Тип клетки, которая поглощает чужеродные вещества и патогены. Различные типы фагоцитов в иммунной системе человека включают нейтрофилы, моноциты и макрофаги.

пребиотики

Определенные неперевариваемые вещества, которые способствуют и поддерживают здоровье пробиотиков и бактерий в кишечном тракте (микробиом кишечника).

прион

Тип инфекционного белка, который действует как вирус, но не содержит ДНК.Прионы являются инфекциями, потому что неправильно свернутые версии прионного белка могут неправильно складывать нормальную версию прионного белка и распространять болезнь. Неправильно свернутые белки не могут правильно выполнять свою работу. Нормальные прионные белки встречаются во всем царстве жизни и играют важную роль.

пробиотики

Микроорганизмы, используемые в пищевых продуктах и ​​других продуктах, предназначенных для поддержания здоровья. Продолжаются исследования того, как работают пробиотики и как они могут быть полезны для поддержания человеческого микробиома.

Не пропустите: Пробиотики: что мы делаем и чего не знаем о поддержании здоровья микробов в кишечнике

прокариот

Клетки, не содержащие внутренних структур, называемых органеллами. Прокариоты включают домены архей и бактерий.

белок

Белки, состоящие из цепочек аминокислот, представляют собой более крупные молекулы, которые выполняют множество различных функций, необходимых для биологической жизни. В зависимости от своего состава белки могут действовать как антитела в иммунной системе или помогать в передаче сигналов между клетками и органами в организме.ДНК, генетический код клетки, служит планом для всех белков в клетке.

Сворачивание белков

Созданные из длинных цепочек аминокислот, белки принимают различные формы, которые позволяют им выполнять определенную функцию. Когда белок сворачивается в свою естественную трехмерную форму, это называется сворачиванием белка.

Напротив, неправильно свернутый белок — это белок, который не сворачивается в свою нативную структуру, что может быть вызвано мутациями в аминокислотной последовательности или ошибками в процессе сворачивания.Это может привести к тому, что неправильно свернутый белок станет неактивным, модифицированным или даже токсичным.

резервуар

В биологии резервуар является основным хозяином патогена, из которого распространяются инфекции. Хозяин может страдать от нескольких симптомов или в конечном итоге в результате умереть. Например, определенные виды птиц считаются естественными резервуарами вируса Западного Нила в США. Вирус распространяется среди птиц в течение всего года, и заражение людей происходит в результате контакта с этим резервуаром инфицированных животных.

дыхательные пути

Состоит из верхних дыхательных путей, носа и носовой полости, пазух, глотки и гортани. Он выстлан слизистой оболочкой, частью врожденной иммунной системы, которая защищает от инфекционных агентов. Несколько распространенных вирусов, таких как простуда и грипп, захватывают дыхательные пути, когда заражают человека.

рибонуклеиновая кислота (РНК)

Большая молекула, состоящая из более мелких молекулярных единиц, называемых нуклеотидами. РНК транскрибирует генетическую информацию из ДНК и, помимо других функций, используется в качестве матрицы для создания белков.РНК отличается от ДНК структурой (РНК обычно имеет одну цепь, ДНК — двумя), функцией и составом.

стволовые клетки

Недифференцированные клетки, которые в раннем возрасте превращаются в специализированные клетки. В более позднем возрасте рост стволовых клеток замедляется, но стволовые клетки способны помочь в заживлении и заживлении ран. Исследования стволовых клеток с использованием перепрограммированных взрослых стволовых клеток находятся в зачаточном состоянии и открывают реальные перспективы для регенерации тканей и даже органов. Костный мозг полон стволовых клеток, которые дают начало нашей адаптивной иммунной системе.

Эмбриональные стволовые клетки. Изображение предоставлено Ниссимом Бенвенситом / Wikimedia Commons

штамм

Определенный тип или вариант определенного вида микроорганизмов. Например, ежегодная вакцинация против гриппа включает преобладающие штаммы гриппа, циркулирующие по всему миру до начала сезона гриппа.

Не пропустите: 3 причины для беспокойства по поводу сезона гриппа

супербактерий

Термин супербактерий используется для описания бактерий, которые стали устойчивыми к антибиотикам и другим лекарствам, используемым для лечения их инфекции.Эти бактерии с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) представляют серьезную угрозу для здоровья населения.

симбиотический (симбиоз)

Зависимость двух организмов друг от друга, чтобы выжить, называется симбиозом. Симбиоз также называют мутуализмом — отношениями между двумя формами жизни, в которых оба организма выигрывают.

симптом

В качестве индикатора болезни, недуга или дисфункции существует много видов симптомов. Симптомы респираторной инфекции при простуде (например, риновируса или коронавируса) включают головную боль, насморк и чихание.

тихоходка

Микро-животное, также называемое моховыми поросятами или водяными медведями, может жить в экстремальных условиях, например, на высоте 10 000 футов ниже уровня моря и на самых высоких высотах Гималаев. Они могут выжить даже в космосе. В экстремальных условиях они высыхают в состоянии «чана», имитирующем смерть, и могут вернуться к здоровой жизни, когда представится возможность. Более подробную информацию можно найти по ссылке ниже.

Не пропустите: тихоходки — самые выносливые и почти бессмертные животные на Земле

Т-клетки

Т-клетки (или клетки CD4), названные по форме рецептора на их поверхности, производятся лимфоцитами.Т-клетки — это тип лейкоцитов, которые сигнализируют и поддерживают иммунные клетки, а также постоянно сканируют патогены или клетки, которые были повреждены или инфицированы. Они специально нацелены на ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), который может вызвать СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита), если инфекция вызывает их количество ниже 200 клеток на микролитр (нормальный диапазон составляет около 500-1500).

культура ткани

См. «Клеточная культура» выше.

токсин

Токсины, вырабатываемые животными, растениями и микроорганизмами, представляют собой вещества, вызывающие клеточные и другие повреждения при проглатывании, всасывании или вдыхании.Обычно это белки, и их опасность связана с их количеством.

универсальная вакцина против гриппа

Это еще не реальность, но исследователи все больше разрабатывают универсальную вакцину против гриппа, которая дала бы иммунитет против большинства циркулирующих вирусов гриппа, а не только против определенных подтипов.

вакцина

Соединение, структура, вирус или бактерия, используемые для защиты кого-либо от опасного патогена, вакцины используются в программах иммунизации для обеспечения защиты от инфекционных агентов.Вакцины заставляют вашу иммунную систему быстро реагировать при контакте с опасным вирусом или бактериями, не давая им вызвать у вас тошноту. Хотя все вакцины имеют побочные эффекты, они обычно легкие и редкие. Многочисленные научные исследования показали, что введение и использование вакцин не связано с аутизмом.

вектор

Вектор болезни — это агент, переносящий патоген от одного хозяина к другому. Например, переносчиком вируса Западного Нила является комар Culex , который переносит вирус от инфицированных птиц к неинфицированным птицам, а также к людям и млекопитающим.Другие основные переносчики включают мошек, блох, клещей, другие виды комаров, а также могут включать людей, птиц и других животных.

вибрион

Изогнутые палочковидные бактерии, вибрионы, относятся к группе бактерий, которые обычно вызывают пищевые заболевания. Заболевание холерой вызывают бактерии Vibrio cholerae .

Ряд бактерий Vibrio parahaemolyticus продолговатой формы. Изображение Джеймса Арчера / CDC

вирулентность

Способность или степень поражения или инфекции, вызванной патогеном или болезнетворным микроорганизмом.Высоковирулентная инфекция почти всегда вызывает болезнь, и эта болезнь, вероятно, будет смертельной или очень опасной. Менее опасная инфекция вызовет симптомы только у небольшого процента людей, и эти симптомы будут более легкими.

вирус

Меньше, чем бактерии, вирус представляет собой сложный набор белков и генетического материала, который должен инфицировать клетку, чтобы скопировать себя. Многие (хотя и не все) вирусы вызывают заболевания. Различные виды вирусов заражают все, от людей и животных до растений и даже бактерий.

По-прежнему ведутся оживленные дискуссии о том, являются ли вирусы «живыми», потому что они представляют собой белковые оболочки, которые содержат небольшое количество генетического материала, такого как РНК и ДНК, но не обладают характеристиками, позволяющими квалифицировать их как «живые». Например, поскольку вирус должен вторгнуться и захватить процессы в клетках вашего тела, чтобы воспроизвести себя, он не может выжить сам по себе; Но множество бактерий, архей, грибов, растений и животных имеют аналогичные симбиотические отношения, которые зависят от других организмов для воспроизводства или выживания.

лейкоциты (WBC)

Важным защитным компонентом иммунного ответа являются лейкоциты или лейкоциты. Обычными типами лейкоцитов млекопитающих являются нейтрофилы, лимфоциты и моноциты (также называемые В-клетками и Т-клетками). Лейкоциты постоянно производятся из костного мозга и циркулируют в кровотоке. Когда вы получаете травму, белые кровяные тельца являются частью воспалительной реакции вашей иммунной системы для ускорения заживления. Особые типы белых кровяных телец создают иммунитет, «запоминая» патоген, с которым вы уже вступили в контакт, и быстро настраивают защитные силы организма в ответ на него.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ)

ВОЗ со штаб-квартирой в Женеве, Швейцария, является агентством Организации Объединенных Наций, играющим ведущую роль в поддержке и поддержании международного общественного здравоохранения.

ксерофил

Микробы, способные жить в чрезвычайно засушливых средах, ксерофилы живут в условиях с очень низкой активностью воды.

Вирус Зика

Передается при укусах комаров, половом контакте, переливании крови, лабораторном воздействии и до рождения от матери к ребенку.Хотя симптомы вируса обычно не являются серьезными у здоровых людей, известно, что вирус Зика вызывает серьезные врожденные дефекты и может нанести долговременный ущерб мужской фертильности.

Не пропустите: мы знаем о вирусе Зика 70 лет и наконец выяснили, почему он только становится проблемой

зоонозов

Болезни и инфекции, передающиеся от животного человеку. Зоонозным агентом могут быть бактерии, вирус или другой инфекционный агент. К зоонозам относятся токсоплазмоз, часто передающийся от кошек, и E.coli и Salmonella , передаваемые при контакте с инфицированными животными или рептилиями. В последнее десятилетие зоонозы составляли три четверти новых патогенов.

Не пропустите: человек заразился птичьим гриппом … от кошки!

Хотите освоить Microsoft Excel и вывести свои перспективы работы на дому на новый уровень? Начните свою карьеру с нашего пакета обучения Microsoft Excel Premium A-to-Z из нового магазина гаджетов и получите пожизненный доступ к более чем 40 часам инструкций от базового до продвинутого по функциям, формулам, инструментам и многому другому.

Купить сейчас (97% скидка)>

Другие выгодные предложения, которые стоит проверить:

Изображение на обложке от Feng Yu / 123RF

вирусов | Что такое микробиология?

Вирусы — самые маленькие из всех микробов. Говорят, они настолько малы, что 500 миллионов риновирусов (вызывающих простуду) могут уместиться на булавочной головке. Они уникальны, потому что они живы и способны размножаться внутри клеток других живых существ.Клетка, в которой они размножаются, называется клеткой-хозяином.

Вирус состоит из ядра генетического материала, ДНК или РНК, окруженного защитной оболочкой, называемой капсидом, которая состоит из белка. Иногда капсид окружен дополнительным остроконечным слоем, называемым конвертом. Вирусы способны цепляться за клетки-хозяева и проникать внутрь них.

© CDC / Библиотека научных фотографий

частиц вируса гриппа h4N2, цветная трансмиссионная электронная микрофотография (ПЭМ).Каждый вирус состоит из нуклеокапсида (белковой оболочки), который окружает ядро ​​генетического материала РНК (рибонуклеиновая кислота). Нуклеокапсид окружает липидная оболочка, содержащая гликопротеиновые шипы гемагглютинин (H) и нейраминидазу (N). Эти вирусы были частью пандемии гонконгского гриппа 1968-1969 годов, в результате которой погибло около миллиона человек во всем мире. Вирусы h4N2 способны инфицировать не только людей, но и птиц и млекопитающих. Они часто вызывают более тяжелые инфекции у молодых и пожилых людей, чем другие штаммы гриппа, и могут привести к увеличению числа госпитализаций и смертей.

Вирусы существуют только для того, чтобы производить больше вирусов. Частица вируса прикрепляется к клетке-хозяину, прежде чем проникнуть в нее. Затем вирус использует механизм клетки-хозяина для репликации собственного генетического материала. После завершения репликации вирусные частицы покидают хозяина, отпочковываясь или вырываясь из клетки (лизис).

Бутоньерство

Когда вновь образованная вирусная частица толкает плазматическую мембрану клетки-хозяина, часть прилипает к ней. Плазматическая мембрана окружает вирус и становится вирусной оболочкой.Вирус выделяется из клетки. Этот процесс медленно использует клеточную мембрану хозяина и обычно приводит к гибели клеток.

Лизис

Частицы вируса вырываются из клетки-хозяина во внеклеточное пространство, что приводит к гибели клетки-хозяина. Как только вирус вырвался из клетки-хозяина, он готов проникнуть в новую клетку и размножиться.

• Микробиология сегодня: арбовирусы и их переносчики

  Microbiology Today Август 2019 рассматривает некоторые вирусы, которые передаются членистоногими, и членистоногие-переносчики-переносчики.

• Возникающие зоонозы

  В этом информационном бюллетене описываются возрастающие угрозы общественному здоровью и экономике, связанные с новыми зоонозными заболеваниями.

• Полиомиелит

  Полиомиелит — серьезная вирусная инфекция, которая может вызвать паралич. Он был ликвидирован в большинстве стран мира благодаря эффективной вакцинации, в то время как продолжающиеся кампании вакцинации ведут к его исчезновению в крошечной горстке стран, где он все еще сохраняется, особенно в Афганистане, Нигерии и Пакистане.

• Корь

  Корь — это вирусное заболевание, передающееся при вдыхании вирусных частиц при инфицированном кашле и чихании. Заболевание поражает иммунную систему как у детей, так и у взрослых. Примерно в 1 из 15 случаев развиваются осложнения, которые варьируются от легкой инфекции уха до энцефалита.

• Бактериофаг — злейший враг бактерий?

  Бактериофаги состоят из белков и генома ДНК или РНК, который может быть очень простым, содержащим четыре гена, или сложным, состоящим из сотен генов.Фаги инфицируют, внедряя свой геном в бактерии, что нарушает нормальный цикл репликации бактерий.

• Вирус бешенства: можем ли мы лечить неизлечимые?

  По оценкам, ежегодно от бешенства умирает 59 000 человек. Бешенство, которое обычно передается после укуса инфицированного животного, почти всегда заканчивается смертельным исходом для людей, которые не были вакцинированы. Как только появляются симптомы, у инфицированного практически нет надежды, поскольку в настоящее время нет доступных вариантов лечения.

Что делают бактерии, когда заболевают · Frontiers for Young Mind

Абстрактные

Бактерии действительно маленькие, настолько малы, что их даже не видно. Знаете ли вы, что бактерии все еще могут болеть, как и мы? Фактически, большинство вирусов в мире заражают бактерии, а не людей. Что происходит, когда бактерия заражается вирусом? Как и мы, у многих бактерий есть собственная иммунная система, которая помогает защищаться от инфекций.Недавно ученые открыли несколько новых бактериальных иммунных систем. Мы смогли переоборудовать эти системы для совершенно новых целей. Одна из таких иммунных систем, называемая CRISPR, потенциально может позволить нам переписать ДНК любым способом, каким мы захотим, в любом живом существе. Теперь ученые используют бактериальную иммунную систему в качестве мощного инструмента для точного редактирования ДНК всех видов живых существ.

Вирусы заражают бактерии

Знаете ли вы, что бактерии могут заболеть, как и вы? Если вы когда-нибудь простужались или болели гриппом, вы знаете, что заразиться вирусом — неинтересно.Что ж, оказывается, что большинство вирусов в мире заражают бактерии, а не людей. Ученые называют эти вирусы бактериофагами (что буквально означает «пожиратели бактерий»). В океане около 10 ³⁰ вирусов (то есть один, за которым стоит 30 нулей!). То есть вирусов больше, чем звезд во Вселенной! Большинство этих океанических вирусов заражают бактерии [1].

Может быть, все это в новинку для вас, но бактерии и вирусы существуют уже очень давно. Бактерии эволюционировали вместе с вирусами с момента зарождения жизни.Они были вовлечены в постоянную битву более 3 миллиардов лет [2]. Спустя столько времени бактерии разработали несколько уловок, чтобы защитить себя.

Бактерии защищаются, как и мы

У вашего тела есть множество способов уберечь вас от болезни или помочь вам быстрее поправиться, когда вы действительно заболеете. Ваша первая линия защиты — это ваша кожа и мембраны внутри вашего тела. Они, как стена, защищают от вредных бактерий и вирусов. Когда вы получаете порез, почему вы должны следить за тем, чтобы он оставался чистым? Чтобы вы не заразились.

Но иногда вашей кожи не хватает, и вы все-таки заболеете. Когда у вас поднимается температура, это признак того, что ваше тело пытается бороться с тем, что вызывает у вас тошноту. Есть несколько хитроумных способов, с помощью которых ваш организм может бороться с инфекцией [3]. После того, как ваше тело впервые борется с инфекцией, вызванной вирусом, оно может сформировать память о том, как этот вирус выглядит. Так вы больше не заболеете этим вирусом. Вы узнаете «плохого парня» и дадите отпор. Мы называем это воспоминание «адаптивным иммунитетом», и именно поэтому люди обычно заболевают ветряной оспой только один раз, а также поэтому вакцины работают.Вакцина показывает ваше тело немного мертвым или ослабленным вирусом, поэтому ваше тело может запомнить вирус и бороться с живой версией позже. Однако некоторые вирусы со временем меняются, поэтому эти воспоминания не работают вечно. Вы болели простудой или гриппом более одного раза? Это потому, что эти вирусы быстро меняются. Каждый раз, когда вы заболеваете, это на самом деле немного другая версия простуды или гриппа.

Бактерии кажутся намного проще, чем мы. В конце концов, они действительно крошечные и состоят только из одной клетки.У бактерий нет мозга или других органов. Даже их одна клетка выглядит намного проще, чем одна из наших. Даже в этом случае бактерии могут защищаться от вирусов во многом так же, как и мы.

Прежде всего, каждая бактерия окружена «клеточной мембраной» и «клеточной стенкой». Эти структуры подобны щитам, которые защищают бактерии от мира, подобно тому, как ваша кожа защищает вас. Вирусы должны прикрепляться к внешней стороне клетки и проникать внутрь, чтобы проникнуть внутрь. Если бактерии изменяют форму своих клеточных стенок, это может предотвратить прилипание к ним вирусов.Тогда бактерии защищены от заражения.

Что произойдет, если вирус проникнет через клеточную стенку бактерии? Ну, у некоторых бактерий тоже есть адаптивный иммунитет, как и у нас! Это означает, что они могут хранить память о вирусе, чтобы впоследствии защитить себя. Ученые открыли это сравнительно недавно [4, 5]. Раньше никто не думал, что бактерии достаточно сложны, чтобы иметь что-то вроде адаптивного иммунитета. Природа продолжает удивлять ученых новыми, странными вещами. Мы называем систему, обеспечивающую адаптивный иммунитет у бактерий, системой CRISPR.

CRISPR означает « сгруппированных коротких палиндромных повторов с регулярными интервалами», что представляет собой сложный способ описания того, как выглядит CRISPR. Когда ученые секвенировали генетический код некоторых бактерий (их ДНК), они обнаружили паттерн, в котором одна и та же последовательность коротких была , повторялась снова и снова с некоторыми промежутками между ними ( с регулярными интервалами ). Эти коротких повторяющихся битов были палиндромами , что означает, что они выглядели одинаково как вперед, так и назад (как слова «каяк» и «гоночная машина»).Наконец, все повторы были обнаружены , сгруппированными близко друг к другу в бактериальной ДНК. Отсюда и название CRISPR. Мы признаем, что это имя довольно сбивает с толку, но на вашем месте я бы не стал переживать по этому поводу. Ученые неплохо разбираются в том, как устроен мир, но мы не умеем придумывать простые названия для вещей.

Как работает CRISPR?

Что мы имеем в виду, когда говорим, что CRISPR помогает бактериям «запомнить» вирус? Что ж, чтобы понять это, сначала нужно понять, что такое вирус.В отличие от людей и бактерий вирусы не состоят из клеток. Вместо этого вирус — это связка ДНК или РНК (молекула, связанная с ДНК), плотно упакованная в капсулу, состоящую из белков. Вы можете думать о ДНК как о длинной книге, описывающей, на что должно быть похоже живое существо. Например, ваша ДНК описывает, как ваше тело должно работать, и этот «код» вместе с окружающим миром определяет ваш рост. Все живые существа хранят свой генетический код в виде ДНК, но вместо этого у некоторых вирусов есть РНК. РНК делает почти то же самое, что и ДНК для вирусов, но устроена немного иначе (подумайте о коде для этих вирусов, написанном на каменных табличках, а не на бумаге).

В начале инфекции ДНК или РНК вируса вводятся в клетку (человеческую клетку, если вирус заражает людей, или бактериальную клетку, если вирус заражает бактерии). После этого вирус перепрограммирует клетку, чтобы сделать множество копий вируса. Со временем эти копии упаковываются в новые капсулы. Наконец, клетка взламывается, и множество новорожденных вирусов отправляются в мир, чтобы заразить новые клетки. Вы можете увидеть, как это работает, на Рисунке 1.

• Рисунок 1. Как вирус заражает бактерии.

CRISPR в бактериальных клетках работает в два этапа. Во-первых, когда у бактерии есть система CRISPR, она может хранить небольшие фрагменты вирусной ДНК. Каждую из этих частей можно рассматривать как разные «воспоминания». Теперь бактерия знает часть «кода» вируса и позже может распознать в нем «плохого парня». Если вирус внедряется в клетку и этот вирус совпадает с одним из хранимых воспоминаний бактерии, то бактерия знает, что что-то не так. Как только бактерия узнает, что она инфицирована, она начинает второй этап иммунитета CRISPR.Бактерия использует свою систему CRISPR для измельчения вируса до того, как вирус сможет сделать свои копии. Вуаля, никакой инфекции! Мы показываем, как это работает, на рисунке 2. Конечно, бактерии не «думают» и не «знают» вещи, как мы, потому что у них нет мозга. Все этапы иммунитета CRISPR происходят автоматически, но полезно думать о них как о «воспоминаниях», когда вы пытаетесь понять, как они работают.

• Рисунок 2. Как CRISPR защищает бактерию от вирусов.

Почему мы так заботимся о CRISPR?

В последнее время CRISPR часто упоминается в новостях. Людей очень воодушевляет эта странная маленькая система, которую бактерии используют для борьбы с вирусами! Вы спросите, почему такое волнение? Что ж, оказывается, что мы, люди, довольно хорошо умеем воровать инструменты, которые бактерии развивались за миллиарды лет, и использовать их в своих целях. Ученым удалось превратить CRISPR в способ «редактирования ДНК» [6, 7]. Бактерии используют CRISPR для очень специфического разрезания ДНК вирусов.Ученые выяснили, как с помощью CRISPR разрезать любую ДНК очень точно любым способом, каким мы хотим!

Почему ученые все равно хотят редактировать ДНК? Некоторые болезни человека очень трудно вылечить, потому что они закодированы в нашей ДНК. Эти заболевания не вызываются вирусами или бактериями. Некоторые примеры — серповидноклеточная анемия и муковисцидоз. Эти заболевания вызваны крошечными изменениями генетического кода. Эти изменения заставляют тело работать немного иначе, чем в противном случае.С CRISPR мы можем редактировать ДНК и, возможно, исправлять эти небольшие изменения. Это означает, что CRISPR можно использовать для лечения некоторых из этих генетических заболеваний. Но это еще не все. Ученые используют CRISPR для создания более выносливых культур, чтобы мы могли их есть, чтобы избавиться от комаров, переносящих болезни, и для многого другого.

Мы все еще учимся, как лучше всего использовать CRISPR в качестве инструмента. Важно, чтобы мы использовали CRISPR по уважительным причинам. Недавно один ученый сообщил, что он использовал CRISPR для редактирования ДНК двух детей.Он пытался сделать их устойчивыми к определенным заболеваниям. Мировое научное сообщество было очень обеспокоено, когда они узнали об этом. Многие ученые были обеспокоены используемыми научными процедурами. Другие сомневались, действовал ли исследователь этично. Многие ученые считали, что польза не перевешивает риски. Болезни, которые могли бы предотвратить правки, легко предотвратить с помощью других методов. Технология CRISPR еще не совершенна и может нанести вред. Часто CRISPR может вносить изменения в ДНК там, где мы этого не хотим.Использование этой технологии на людях может быть рискованным. Важно помнить, что то, что ученый может что-то делать, не означает, что они должны это делать. Ученые во всем мире часто проводят большие собрания, чтобы обсудить эти вопросы и обсудить, как двигаться дальше. На этих встречах они задают друг другу и представителям общественности такие вопросы, как: «Можно ли когда-либо редактировать ДНК человека?» и «Если да, то когда все будет в порядке?» Как вы думаете? Что, если мы будем использовать CRISPR для лечения болезней? Что, если мы будем использовать его для других целей, например, чтобы делать людей умнее или сильнее? Что, если только некоторые семьи могут себе это позволить? Важно, чтобы мы задавали друг другу эти вопросы и чтобы мы включили заинтересованных лиц со всего мира.Таким образом, мы можем выбрать путь, который лучше учитывает потребности и заботы всех участников.

Глоссарий

Вирус : ↑ Вирус — это небольшое количество ДНК или РНК, окруженное белковой оболочкой. По сути, вирус — это просто инструкция по созданию новых вирусов. Когда вирус попадает в живую клетку (человеческую клетку, если вирус заражает людей, или бактериальную клетку, если вирус заражает бактерии), он перепрограммирует эту клетку и превращает клетку в вирусную фабрику.

Адаптивный иммунитет : ↑ У всех организмов есть разные типы иммунитета для защиты от инфекции. Адаптивные иммунные системы позволяют организмам запоминать прошлые инфекции, чтобы лучше бороться с теми же инфекциями в будущем.

Бактерия : ↑ Бактерия — это микроскопический организм, состоящий из одной клетки. Их клетки тоже намного проще человеческих. Некоторые бактерии могут вызвать заболевание, но большинство — нет.На самом деле, чтобы оставаться здоровым, вы полагаетесь на бактерии в кишечнике!

CRISPR : ↑ CRISPR — это адаптивная иммунная система, которую бактерии используют для борьбы с вирусными инфекциями. CRISPR позволяет бактериям запоминать вирусы, которые они видели в прошлом, и распознавать эти вирусы и бороться с ними в будущем.

Редактирование ДНК : ↑ Ученые выяснили, как использовать CRISPR для редактирования ДНК. Это означает, что они потенциально могут переписать «инструкцию по эксплуатации», которая сообщает каждому организму, как жить и расти.Мы называем это «редактированием ДНК».

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

---

Список литературы

[1] ↑ Саттл, К. А. 2005. Вирусы в море. Природа 437: 356. DOI: 10.1038 / nature04160

[2] ↑ Forterre, P. 2006. Происхождение вирусов и их возможная роль в основных эволюционных переходах. Virus Res. 117: 5–16. DOI: 10.1016 / j.virusres.2006.01.010

[3] ↑ Чаплин Д. Д. 2010. Обзор иммунного ответа. J. Allergy Clin. Иммунол. 125: S3–23. DOI: 10.1016 / j.jaci.2009.12.980

[4] ↑ Mojica, F. J., Díez-Villaseñor, C., García-Martínez, J., and Soria, E. 2005. Промежуточные последовательности регулярно расположенных прокариотических повторов происходят от чужеродных генетических элементов. J. Mol. Evol. 60: 174–82.DOI: 10.1007 / s00239-004-0046-3

[5] ↑ Barrangou, R., Fremaux, C., Deveau, H., Richards, M., Boyaval, P., Moineau, S., et al. 2007. CRISPR обеспечивает приобретенную устойчивость к вирусам у прокариот. Наука 315: 1709–12. DOI: 10.1126 / science.1138140

[6] ↑ Jinek, M., Chylinski, K., Fonfara, I., Hauer, M., Doudna, JA, and Charpentier, E. 2012. Программируемая эндонуклеаза ДНК, управляемая двойной РНК, в адаптивных бактериальных клетках. иммунитет. Наука 337: 816–21. DOI: 10.1126 / science.1225829

[7] ↑ Гасюнас, Г., Баррангу, Р., Хорват, П., и Сикснис, В. 2012. Рибонуклеопротеиновый комплекс Cas9-crRNA опосредует специфическое расщепление ДНК для адаптивного иммунитета у бактерий. Proc. Natl. Акад. Sci. США 109: E2579–86. DOI: 10.1073 / pnas.1208507109

микробов, микробов и антибиотиков | Что такое микробы?

Что такое микробы?

Медицинские работники классифицируют «микробы» (микробы) на разные группы.Ниже описаны наиболее распространенные группы микробов, вызывающих заболевания.

Бактерии

Есть много разных типов бактерий. Некоторые полезны и защищают людей. Некоторые из них естественным образом развиваются в нашем организме, особенно в кишечнике и влагалище, и помогают защитить организм от инфекций. Однако инфекции, вызванные определенными бактериями, могут вызывать серьезные заболевания, такие как менингит, пневмония, туберкулез и т. Д. Бактериальную инфекцию можно вылечить курсом лечения антибиотиками.

Вирусы

Они меньше по размеру и отличаются от бактерий. Существует много разных типов. Большинство распространенных «незначительных» заболеваний вызываются вирусами. Например, простуда, кашель, ангина, ветряная оспа и некоторые другие высыпания. Чаще всего инфекции в обществе происходят из-за вирусной инфекции.

Вирусные инфекции встречаются гораздо чаще, чем бактериальные и грибковые инфекции.

Для многих вирусных инфекций нет эффективных противовирусных препаратов (в отличие от антибиотиков от бактерий).К счастью, иммунная система организма обычно борется с большинством вирусных инфекций в течение нескольких дней. Принятие «симптоматических» средств лечения высокой температуры (лихорадки) или катара, таких как парацетамол и / или ибупрофен, отдых и обильное питье — это обычно все, что нужно делать, чтобы поправиться.

Есть некоторые противовирусные препараты, которые используются при определенных инфекциях, например, антиретровирусные препараты, используемые для лечения ВИЧ. Другой пример — ацикловир и родственные ему лекарства, которые используются для лечения некоторых инфекций, вызванных вирусом герпеса.Как правило, противовирусные препараты не выводят вирус из организма. Обычно они работают, останавливая размножение вируса и, таким образом, «контролируют» вирус и вызываемую им инфекцию.

Грибы

Существует множество видов грибов, которые вызывают проблемы у людей, животных и растений. Грибковые инфекции обычно поражают кожу и ногти у людей. Они могут вызывать стригущий лишай, микоз, другие локальные кожные высыпания и инфекции на ногтях и вокруг них. Современные кремы обычно помогают быстро избавиться от грибковой сыпи.Однако инфекции ногтей могут быть довольно стойкими и могут потребовать длительного лечения противогрибковыми препаратами, принимаемыми внутрь.

Большинство грибов свободно живут в окружающей среде, и некоторые из них способны вызывать инфекцию у здорового человека. Однако они могут вызывать серьезные инфекции у пациентов с ослабленной иммунной системой (например, у тех, кто недавно прошел курс химиотерапии от рака).

Дрожжи

Дрожжи на самом деле являются разновидностью грибов. Существуют разные дрожжи, вызывающие различные инфекции.Наиболее распространенная молочница — это молочница. Это происходит из-за дрожжевого грибка кандида, который размножается во влажных, безвоздушных и теплых участках тела. Это может вызвать инфекции во влагалище и инфекции во рту. Это может вызвать сыпь от подгузников у младенцев, а иногда и инфицировать другие части тела. Для лечения дрожжевых инфекций обычно используются противодрожжевые кремы и лекарства.

Паразиты

Паразиты — это тип микробов, которым для выживания необходимо жить на или в другом живом существе (хозяине).Пищу он получает от хозяина.

Паразиты обычно находятся в загрязненной воде или продуктах питания. Они также могут попасть в организм при укусах насекомых или при половом контакте. Паразитарные инфекции чаще встречаются в тропиках и субтропиках. Они могут возникать в Великобритании, но серьезные инфекции чаще наблюдаются у людей с ослабленной иммунной системой (например, у людей с ВИЧ или у людей, принимающих химиотерапию по поводу различных видов рака).

Примерами болезней, вызываемых паразитами, являются малярия, амебная дизентерия и лямблии.Осторожные черви, анкилостомы и ленточные черви также являются паразитами.

Антибиотики

Антибиотики — не панацея от инфекций. Антибиотики устраняют только инфекции, вызванные микробами, такими как бактерии и некоторые паразиты. Они работают как , а не , когда инфекция вызвана вирусами, грибками или дрожжами. Как уже упоминалось, наиболее распространенные инфекции вызываются вирусами, когда антибиотики не годятся. Даже если у вас бактериальная инфекция, иммунная система может избавиться от большинства бактериальных инфекций.Это означает, что антибиотики не нужны при незначительных инфекциях (например, инфекции уха или горла у здорового человека).

Однако антибиотики необходимы, если у вас есть серьезные инфекции, вызванные бактериями, например менингит, пневмония или инфекции почек. В таких ситуациях антибиотики часто спасают жизнь. Когда вы заболели, врачи могут осмотреть вас, чтобы исключить серьезное заболевание и посоветовать, нужен ли антибиотик.

Некоторые возможные проблемы с антибиотиками

С антибиотиками тоже не обойтись.Вот почему обычно не рекомендуется принимать антибиотики «на всякий случай», а принимать их только тогда, когда они действительно необходимы. Например:

• Антибиотики могут вызывать побочные эффекты, такие как аллергия, диарея, сыпь и тошнота. Побочные эффекты встречаются довольно часто. Большинство побочных эффектов не являются серьезными, но некоторые люди умерли от тяжелой аллергической реакции на антибиотики.
• Антибиотики могут убить нормальные «защитные» бактерии, которые живут в кишечнике и влагалище.Это может привести к развитию других инфекций, например молочницы.
• Чрезмерное употребление антибиотиков привело к мутации некоторых бактерий и становлению устойчивости к некоторым антибиотикам, которые затем могут не работать, когда это действительно необходимо. Например, устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus (MRSA) — это бактерия, которая стала устойчивой ко многим различным антибиотикам и часто очень трудно поддается лечению. Другой пример: некоторые бактерии вырабатывают химические вещества, называемые ферментами, такие как бета-лактамазы расширенного спектра (БЛРС), которые делают их устойчивыми к некоторым антибиотикам.Чем больше используется антибиотиков, тем серьезнее проблема устойчивости к антибиотикам.
• При правильном назначении антибиотиков важно принимать их в соответствии с указаниями, указанными в вашем рецепте, и пройти полный курс лечения. Это часто означает продолжение приема антибиотиков в соответствии с указаниями, когда вы почувствуете себя лучше. Если вы не завершите курс лечения или не примете предписанные антибиотики, это может привести к росту резистентности к антибиотикам.
• Некоторые антибиотики могут взаимодействовать с другими лекарствами, которые вы можете принимать.Это может вызвать реакции или снизить эффективность того или иного лечения.
• Еда и напитки влияют на всасывание некоторых антибиотиков, поэтому следуйте инструкциям по прохождению курса антибиотиков.

Дополнительную информацию см. В отдельной брошюре «Антибиотики».

Резюме

Врачи имеют опыт диагностики состояний, при которых необходимы антибиотики. Поэтому не удивляйтесь, если врач не порекомендует антибиотики при состояниях, вызванных вирусами или небактериальными инфекциями, или даже при легкой бактериальной инфекции.

Большинство простых случаев кашля, простуды, боли в горле и гриппа вызываются вирусами, и антибиотики не действуют.

Иногда вирусная инфекция или незначительная бактериальная инфекция перерастает в более серьезную «вторичную» бактериальную инфекцию. Вам следует обратиться к врачу, чтобы рассмотреть ситуацию, если болезнь изменилась, ухудшилась, не исчезла через несколько дней или если вы беспокоитесь о появлении каких-либо новых симптомов.

1.2A Типы микроорганизмов — биология LibreTexts

Микроорганизмы составляют значительную часть живого материала планеты и играют важную роль в поддержании экосистемы Земли.

Цели обучения

• Определите различия между микробными организмами.

Ключевые моменты

• Микроорганизмы делятся на семь типов: бактерии, археи, простейшие, водоросли, грибы, вирусы и паразиты многоклеточных животных (гельминты).
• Каждый тип имеет характерный клеточный состав, морфологию, способ передвижения и размножение.
• Микроорганизмы полезны в производстве кислорода, разложении органических материалов, обеспечении растений питательными веществами и поддержании здоровья человека, но некоторые из них могут быть патогенными и вызывать заболевания у растений и людей.

Ключевые термины

• Окрашивание по Граму : метод дифференциации видов бактерий на две большие группы (грамположительные и грамотрицательные).
• пептидогликан : полимер гликана и пептидов, обнаруженный в стенках бактериальных клеток.

Микроорганизмы или микробы — это микроскопические организмы, которые существуют в виде одноклеточных, многоклеточных или клеточных кластеров. Микроорганизмы широко распространены в природе и полезны для жизни, но некоторые могут нанести серьезный вред.Их можно разделить на шесть основных типов: бактерии, археи, грибы, простейшие, водоросли и вирусы.

Бактерии

Бактерии — одноклеточные организмы. Клетки описываются как прокариотические, потому что у них нет ядра. Они существуют в четырех основных формах: палочка (форма стержня), кокк (сферическая форма), спирилла (спиральная форма) и вибрион (изогнутая форма). Большинство бактерий имеют клеточную стенку пептидогликана; они делятся двойным делением; и они могут обладать жгутиками для подвижности. Различие в структуре их клеточной стенки является основным признаком, используемым при классификации этих организмов.

В зависимости от способа окрашивания структуры их клеточной стенки бактерии можно классифицировать как грамположительные или грамотрицательные при использовании окрашивания по Граму. Бактерии можно далее разделить на основе их реакции на газообразный кислород на следующие группы: аэробные (живущие в присутствии кислорода), анаэробные (живущие без кислорода) и факультативные анаэробы (могут жить в обеих средах).

По способу получения энергии бактерии классифицируются как гетеротрофы или автотрофы.Автотрофы сами производят пищу, используя энергию солнечного света или химические реакции, и в этом случае их называют хемоавтотрофами. Гетеротрофы получают энергию, потребляя другие организмы. Бактерии, использующие разлагающиеся формы жизни в качестве источника энергии, называются сапрофитами.

Археи

Археи или архебактерии отличаются от настоящих бактерий структурой клеточной стенки и не имеют пептидогликанов. Это прокариотические клетки, жадные к экстремальным условиям окружающей среды.В зависимости от среды обитания всех архей можно разделить на следующие группы: метаногены (организмы, производящие метан), галофилы (археи, живущие в соленой среде), термофилы (археи, живущие при очень высоких температурах) и психрофилы (живущие при низких температурах). Архейцы). Археи используют разные источники энергии, такие как газообразный водород, двуокись углерода и серу. Некоторые из них используют солнечный свет для производства энергии, но не так, как растения. Они поглощают солнечный свет с помощью мембранного пигмента бактериородопсина.Он реагирует со светом, что приводит к образованию энергетической молекулы аденозинтрифосфата (АТФ).

Грибы

Грибы (грибы, плесень и дрожжи) представляют собой эукариотические клетки (с истинным ядром). Большинство грибов многоклеточны, и их клеточная стенка состоит из хитина. Они получают питательные вещества, поглощая органический материал из окружающей среды (разлагатели), посредством симбиотических отношений с растениями (симбионты) или вредных отношений с хозяином (паразиты). Они образуют характерные нитчатые трубки, называемые гифами, которые помогают поглощать материал.Коллекция гиф называется мицелием. Грибки размножаются, выпуская споры.

Простейшие

Простейшие — одноклеточные аэробные эукариоты. Они имеют ядро, сложные органеллы и получают питание путем абсорбции или проглатывания через специализированные структуры. Они составляют самую большую группу организмов в мире с точки зрения численности, биомассы и разнообразия. Их клеточные стенки состоят из целлюлозы. Простейшие традиционно подразделяются на основе их способа передвижения: жгутики производят свою собственную пищу и используют свою хлыстоподобную структуру для продвижения вперед, у инфузорий есть крошечные волосы, которые бьются, чтобы производить движение, у амебоидов есть ложные ноги или псевдоподии, используемые для питания и передвижения, и спорозоиды неподвижны.У них также есть разные способы питания, что объединяет их в автотрофы или гетеротрофы.

Водоросли

Водоросли, также называемые цианобактериями или сине-зелеными водорослями, представляют собой одноклеточные или многоклеточные эукариоты, которые получают питание путем фотосинтеза. Они живут в воде, влажной почве и камнях и производят кислород и углеводы, используемые другими организмами. Считается, что цианобактерии являются источником зеленых наземных растений.

Вирусы

Вирусы — это неклеточные образования, которые состоят из ядра нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженного белковой оболочкой.Хотя вирусы классифицируются как микроорганизмы, они не считаются живыми организмами. Вирусы не могут воспроизводиться вне клетки-хозяина и не могут метаболизироваться самостоятельно. Вирусы часто поражают прокариотические и эукариотические клетки, вызывая заболевания.

Паразиты многоклеточных животных

Группа эукариотических организмов, состоящая из плоских и круглых червей, которые вместе именуются гельминтами. Хотя они не являются микроорганизмами по определению, поскольку они достаточно большие, чтобы их можно было легко увидеть невооруженным глазом, они проживают часть своего жизненного цикла в микроскопической форме.Поскольку паразитические гельминты имеют клиническое значение, их часто обсуждают вместе с другими группами микробов.

Рисунок: Окраска по Граму : Это микроскопическое изображение окрашивания по Граму смешанных грамположительных кокков (Staphylococcus aureus, фиолетовый) и грамотрицательных бацилл (Escherichia coli, красный). Рисунок: Типы микроорганизмов : Это дерево. жизни показывает различные виды микроорганизмов.

Бактерии и вирусы

Микробные и органические загрязнители не всегда можно обнаружить по зрению, запаху или вкусу.Вы можете пройти годы, прежде чем осознаете, что проблема существует.

Хотя некоторые микробы, передающиеся через воду, могут вызывать болезни, многие микробы безвредны или даже полезны. Во многих источниках воды естественным образом присутствует очень небольшое количество микробов, но некоторые из них более опасны, чем другие. Некоторые из наиболее опасных микробных контаминантов, такие как E. coli, Giardia, и Cryptosporidium, , могут вызывать желудочно-кишечные проблемы и симптомы гриппа, которые обычно приписываются недоваренной или неправильно хранимой пище.В их числе:

Бактерии: Одноклеточные организмы без четко выраженных ядерных мембран и других специализированных функциональных частей клеток, которые размножаются путем деления клеток или спор. Бактерии могут быть свободноживущими организмами или паразитами. Бактерии (наряду с грибами) являются разложителями, которые расщепляют отходы и тела мертвых организмов, делая их компоненты доступными для повторного использования. Бактериальные клетки имеют длину от 1 до 10 микрон и ширину от 0,2 до 1 микрона. Они существуют почти повсюду на Земле.Некоторые бактерии полезны для человека, а другие вредны.

Вирусы: Паразитарные инфекционные микробы, почти полностью состоящие из белка и нуклеиновых кислот, которые могут вызывать заболевания у человека. Вирусы могут воспроизводиться только в живых клетках. Их размер составляет от 0,004 до 0,1 мкм, что примерно в 100 раз меньше, чем у бактерий.

Цисты: Капсулы или защитные мешочки, производимые многими простейшими (а также некоторыми бактериями и водорослями) в качестве подготовки к переходу в стадию покоя или особую репродуктивную стадию.Как и споры, цисты более устойчивы к разрушению при дезинфекции. К счастью, цисты простейших обычно имеют диаметр от 2 до 50 микрон и могут быть удалены из воды тонкой фильтрацией.

Существуют как химические, так и физические способы дезинфекции воды. В химической дезинфекции часто используются галогены, такие как хлор, йод, бром или озон, тогда как обычными физическими вариантами являются ультрафиолет (УФ), ультрафильтрация и дистилляция. Эти процессы могут устранить 99.9 — 99,9999% вредных микроорганизмов.

Очистка воды позволяет бороться с патогенными микробиологическими инфекциями с помощью следующих методов:

Хлорирование

Процесс обработки, при котором газообразный хлор или раствор хлора добавляют в воду для дезинфекции и борьбы с микроорганизмами. Хлорирование также используется при окислении растворенных примесей железа, марганца и сероводорода. Этот метод дезинфекции включает добавление хлора в воду, чтобы сделать ее более безопасной для питья.Это обычная, экономичная и быстрая процедура, убивающая множество патогенных микроорганизмов. Он может даже окислять или расщеплять железо, марганец и сероводород, в результате чего вода становится более прозрачной и вкусной.

Некоторые люди считают, что хлор придает воде неприятный химический вкус и запах. Он также может производить побочные продукты дезинфекции (которые могут вызвать проблемы со здоровьем), вступая в реакцию с другими веществами в воде при хранении. Эти побочные продукты часто можно отфильтровать с помощью активированного угля.

Ультрафиолетовый (УФ) свет

Метод УФ-дезинфекции, в котором не используются химические вещества, давно стал популярным в коммерческих целях, но становится все более распространенным в домашних условиях. УФ-системы подвергают воду воздействию света с подходящей длиной волны для уничтожения микробов. Это способ убить бактерии, вирусы, грибки, простейшие и цисты, которые могут присутствовать в воде.

Эффективность УФ-обработки зависит от силы и интенсивности света, количества времени, в течение которого свет проходит через воду, и количества частиц, присутствующих в воде.Источник света необходимо содержать в чистоте, а УФ-лампу необходимо периодически заменять. Обработка УФ-светом не позволяет удалить газы, тяжелые металлы и твердые частицы; по этой причине системы более высокого уровня могут включать дополнительную фильтрацию, такую ​​как активированный уголь.

Озон

Озон образуется при воздействии на кислород высокого напряжения. Использование озона при очистке воды может уничтожить вирусы, бактерии и другие микроорганизмы, а также удалить железо, серу и марганец. Озон быстро выполняет свою работу, а затем быстро разлагается, сокращая попадание вредных побочных продуктов дезинфекции и неприятных привкусов или запахов, связанных с хлорированием.Этот процесс, как правило, более дорогостоящий и энергозатратный и обычно используется в коммерческих целях или в крупных муниципалитетах.