Людям, далеким от микробиологии, бактерии кажутся чрезвычайно примитивными, не интересными для серьезного рассмотрения. Действительно, что может быть загадочного в одной-единственной клетке, из которой состоят эти микроорганизмы? На самом деле, все намного сложнее, и британский ученый Морган Биби со своей командой смогли это доказать.
Направление исследований
Ученых заинтересовал способ передвижения бактерий в жидкости – жгутики мельчайших размеров, которые вращаются под действием соответствующих размеров «моторчиков». Потрясает, что речь идет о десятках нанометров.
Группа энтузиастов-профессионалов из лондонского Имперского колледжа впервые решила изучить процессы передвижения, технические особенности механизма и его использования бактерией. Для изучения использовался метод моделирования в трехмерном пространстве в сочетании с результатами проведенных ранее исследований ДНК. Благодаря этому удалось установить, каким образом развивались «моторы» крохотных бактерий.
Также использовался метод криоэлектронной микроскопии, позволяющий внутри еще живой клетки заморозить молекулярные структуры. Этот новейший перспективный метод разработан Жаком Дубоше, Ричардом Хендерсоном и Иоахимом Франком, удостоенных за него Нобелевской премией в прошлом году. И вот его использование становится основой для новых важных открытий. В данном случае изобретение позволило визуально исследовать молекулярные структуры под разными углами.
Врачи отмечают, что крохотные микроорганизмы играют ключевую роль в поддержании здоровья человека. Эти невидимые моторчики, такие как бактерии и вирусы, обитают в нашем организме и окружающей среде, выполняя множество функций. Например, полезные бактерии в кишечнике способствуют перевариванию пищи и синтезу витаминов, в то время как патогенные микроорганизмы могут вызывать заболевания. Специалисты подчеркивают важность поддержания баланса между этими группами, так как дисбаланс может привести к различным проблемам со здоровьем. Врачи рекомендуют заботиться о микрофлоре, включая в рацион пробиотики и пребиотики, а также следить за гигиеной. Таким образом, понимание роли микроорганизмов в нашем организме становится важным аспектом профилактической медицины.
Принципы движения бактерий
Результаты оказались крайне неожиданными: система движения полностью подобна обычным техническим устройствам. В наличии есть ротор, который вращается, и статор, находящийся в неподвижном состоянии. У различных бактерий статоры отличаются по структуре: чем она сложнее, тем быстрее получается движение.
У самых простых видов статор состоит только из 12 деталей, в то время как у более развитых количество деталей достигает 17. Проверив древние виды микроорганизмов, ученые обнаружили, что именно у них наименьшее количество деталей. Скорее всего, это говорит о постепенной эволюции этих видов.
Дальше стало еще интереснее. Создавая «семейное дерево» исследуемых микроорганизмов, ученые обнаружили, что структуры с большим количеством деталей имеют дополнительные элементы. Внешне они напоминают каркасы, достаточно сильные, чтобы удерживать на себе большое количество деталей. Это позволяет значительно ускорять движение ротора, а значит, и соединенного с ним жгута.
Невидимые моторчики крохотных микроорганизмов вызывают живой интерес и обсуждения среди ученых и любителей науки. Многие исследователи отмечают, что эти микроорганизмы, такие как бактерии и археи, играют ключевую роль в экосистемах, обеспечивая разложение органических веществ и поддержание биогеохимических циклов. Некоторые люди восхищаются их способностью к самовоспроизведению и адаптации к экстремальным условиям, что открывает новые горизонты для биотехнологий. В то же время, существует и настороженность: некоторые микроорганизмы могут быть патогенными, вызывая болезни у людей и животных. Обсуждения о невидимых моторчиках также затрагивают вопросы экологии и устойчивого развития, подчеркивая важность сохранения микробного разнообразия для здоровья планеты.
Удивительное единообразие
Белки в составе бактерий разные, группы исследуемых организмов тоже разные, а вот тенденции развития обнаруженных структур оказались одинаковыми. Как такое возможно?
Морган Биби уверен, что в данном случае имеет место так называемая конвергентная эволюция. В некоторых случаях появление определенного прогресса настолько необратимо, что оно появляется вне зависимости от видовых различий. Дополнительные структуры, обнаруженные учеными, крайне необходимы для надежной установки большего числа деталей, а это количество – для получения большей скорости плаванья в жидком пространстве.
Подобные случаи не одиночны, так, например, появился кофеин в растительных организмах, а у гребневиков развилась нервная система. Однако для получения длинной шеи у жирафа должны пройти тысячелетия, и с каждым столетием изменения практически не заметны. У бактерий же век значительно короче, поэтому их прогресс более значительный, обнаружить его легче. Конечно, владея современными технологиями и знаниями.
Читайте также:
Вопрос-ответ
Являются ли микроорганизмы невидимыми?
Микробы — это крошечные живые существа, которые окружают нас повсюду. Также известные как микроорганизмы, они слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Они живут в воде, почве и воздухе.
Как называются самые мельчайшие микроорганизмы?
Из всех микроорганизмов вирусы — самые маленькие. Их диаметр варьируется от 20 до 300 нанометров. Они настолько меньше бактерий, что даже самый крупный вирус меньше самой маленькой известной бактерии.
Какие микроорганизмы развиваются при отсутствии кислорода?
Анаэробные микроорганизмы — обширная группа прокариотов и некоторые простейшие. Макроорганизмы — грибы, водоросли, растения, фораминиферы и некоторые животные, такие как большинство гельминтов (сосальщики, ленточные черви, круглые черви (например, аскарида)), а также Henneguya salminicola из типа стрекающих.
Советы
СОВЕТ №1
Изучайте микробиом: Понимание роли микроорганизмов в нашем организме и окружающей среде поможет вам лучше осознать их влияние на здоровье. Читайте научные статьи и книги, чтобы расширить свои знания о микробах и их функциях.
СОВЕТ №2
Поддерживайте разнообразие микрофлоры: Употребление разнообразных продуктов, особенно богатых пробиотиками и пребиотиками, способствует здоровью микробиома. Включайте в рацион йогурты, квашеную капусту, бобовые и цельнозерновые продукты.
СОВЕТ №3
Избегайте избыточного использования антибиотиков: Антибиотики могут негативно влиять на баланс микрофлоры. Используйте их только по назначению врача и старайтесь поддерживать здоровье своего организма другими способами.
СОВЕТ №4
Следите за гигиеной: Хотя микроорганизмы важны для здоровья, некоторые из них могут быть вредными. Соблюдайте правила личной гигиены, мойте руки и следите за чистотой продуктов, чтобы минимизировать риск инфекций.
