החיים בתוכנו: חיידקים לחסינות, זוהר ומותניים דקות. חיידקים חיידקים בתוך הגוף

חיידקים הופיעו לפני כ-3.5-3.9 מיליארד שנים, הם היו האורגניזמים החיים הראשונים על הפלנטה שלנו. עם הזמן החיים התפתחו והפכו מורכבים יותר – חדשים, בכל פעם הופיעו צורות מורכבות יותר של אורגניזמים. חיידקים לא עמדו מנגד כל הזמן הזה, להיפך, הם היו המרכיב החשוב ביותר בתהליך האבולוציוני. הם היו הראשונים שפיתחו צורות חדשות של תמיכה בחיים, כמו נשימה, תסיסה, פוטוסינתזה, קטליזה... וגם מצאו דרכים יעילות להתקיים בכמעט כל יצור חי. האדם לא היה יוצא דופן.

בתוך בני אדם, כמו בתוך יונקים אחרים, חיים מספר רב בלתי נתפס של חיידקים. יש פי 10 יותר מהם בגופנו מאשר כל תאי הגוף גם יחד. ביניהם, הרוב המוחלט מועיל, אבל הפרדוקס הוא שהפעילות החיונית שלהם, הנוכחות שלהם בתוכנו היא מצב עניינים נורמלי, הם תלויים בנו, אנחנו, בתורנו, בהם, ובו בזמן אנחנו לא. מרגישים סימנים לשיתוף הפעולה הזה. דבר נוסף מזיק, למשל, חיידקים פתוגניים, ברגע שבתוכנו נוכחותם הופכת מיד לבולטת, וההשלכות של פעילותם יכולות להיות חמורות מאוד.

רוב האנשים רגילים לראות חיידקים בצורה שלילית. ואין פלא! אחרי הכל, לרוב אנו זוכרים אותם יחד עם מילים כמו זיהום, כאב גרון, דיזנטריה... את הרשימה הלא בריאה הזו אפשר להמשיך לאורך זמן, אבל בינתיים, חיידקים עוזרים לגוף שלנו יותר ממה שהם פוגעים. ולנסות "לשרוף" את כולם עם אנטיביוטיקה זה ממש לא שווה את זה.

הכירו את החיידקים המהווים 90% מהתאים החיים בגופכם. גוף האדם הוא ביתם של טריליוני אורגניזמים חיים, מה-E. coli בצורת מוט שמשתמש בזנבו כדי לשחות מעלה ומטה בפנים שלנו, ועד סלמונלה, שעלולה להרעיל מזון או לחיות בשקט על העור שלנו מבלי לפגוע בנו.

1. תמונת מחשב של חיידקים (כחול וירוק) על עור האדם. סוגים רבים של חיידקים חיים על עור האדם, במיוחד בבלוטות הזיעה ובזקיקי השיער. הם בדרך כלל לא גורמים לבעיות, אם כי חלקם עלולים לגרום לכאב. חיידקים הופכים בדרך כלל לבעיה כאשר הם חודרים לעור, כגון דרך חתכים או שפשופים. (SPL / BARCROFT MEDIA)

2. ישנם בין 500 ל-1000 סוגים שונים של חיידקים בגוף אדם אחד. הם מתרבים, ויוצרים כ-100 טריליון תאים בודדים גדולים פי 10 מאלה של בני אדם, המרכיבים את גופנו. בתמונה: החיידק הליקובקטר פילורי הגורם לכיב פפטי בקיבה ובתריסריון. (SPL / BARCROFT MEDIA)

3. "המעי האנושי לבדו מכיל כמעט 1.81 ק"ג של חיידקים", אומר ד"ר רוי סלטור. "למעשה, אנחנו רק 10% בני אדם, השאר זה חיידקים." בתמונה: שרשראות של סטרפטוקוקים. חיידקי גרם חיוביים בצורת אליפסה הם אחד הגורמים לדלקת ריאות. למרות שהם חיים בצורה הרמונית למדי בגופנו, הם יכולים לפעמים לגרום לזיהומים מסוכנים בריאות. (SPL / BARCROFT MEDIA)

4. העובדה שיש לנו כל כך הרבה חיידקים בגופנו אולי נראית מרגשת, אבל ד"ר סלטור אומר שחיידקים טובים לנו, ובלעדיהם לא היינו שורדים הרבה זמן. "היחס הזה בין חיידקים לבני אדם הוא סימבולי בלבד. בתמורה למזון, חיידקים עוזרים לעיכול שלנו, מייצרים ויטמינים ומחזקים את המערכת החיסונית שלנו. הם גם מגנים עלינו מפני זיהומים". בתמונה: E. coli במעיים. E. coli יכול לגרום לשלשולים. (SPL / BARCROFT MEDIA)

5. הדמיה קונספטואלית של קוקוסים רבים על פני התאים. (SPL / BARCROFT MEDIA)

6. תמונת מחשב של חיידק טיפוסי בצורת מוט. (SPL / BARCROFT MEDIA)

7. חיידקים צפים. (SPL / BARCROFT MEDIA)

8. תמונת מחשב של הליקובקטר פילורי. (SPL / BARCROFT MEDIA)

9. חיידק טיפוסי בצורת מוט ריסי. (SPL / BARCROFT MEDIA)

10. הליקובקטר פילורי. (SPL / BARCROFT MEDIA)

11. חיידקים טיפוסיים בצורת מוט כוללים E. coli וסלמונלה, אך ישנם אחרים. לחיידקים אלה יש דגלים בקצה אחד, שבהם הם משתמשים כדי להסתובב. (SPL / BARCROFT MEDIA)

12. סטרפטוקוק צואה. חיידק זה הוא אחד ממה שנקרא חיידקי העל שעמידים לאנטיביוטיקה בשלבים מסוימים של התפתחותו במערכת החולה. (SPL / BARCROFT MEDIA)

13. הליקובקטר פילורי בקיבה האנושית. חיידקים אלו גורמים לדלקת בקיבה והם הגורמים לסרטן הקיבה. פילורי יכול להיות גם גורם או גורם משותף לסרטן, שכן נוכחותם של חיידקים אלו מגבירה את הסיכון לפתח גידולי קיבה. (SPL / BARCROFT MEDIA)

ועכשיו בפירוט ובסדר:

חיידקים הם קבוצת האורגניזמים העתיקה ביותר הקיימת כיום על פני כדור הארץ. החיידקים הראשונים כנראה הופיעו לפני יותר מ-3.5 מיליארד שנים ובמשך כמעט מיליארד שנים הם היו היצורים החיים היחידים על הפלנטה שלנו. מכיוון שאלו היו הנציגים הראשונים של הטבע החי, לגופם היה מבנה פרימיטיבי.

עם הזמן, המבנה שלהם הפך מורכב יותר, אבל עד היום חיידקים נחשבים לאורגניזמים החד-תאיים הפרימיטיביים ביותר. מעניין שחלק מהחיידקים עדיין שומרים על התכונות הפרימיטיביות של אבותיהם הקדמונים. זה נצפה בחיידקים החיים במעיינות גופרית חמים ובבוץ אנוקסי בתחתית מאגרים.

רוב החיידקים חסרי צבע. רק מעטים הם סגולים או ירוקים. אבל למושבות של חיידקים רבים יש צבע עז, שנגרם על ידי שחרור של חומר צבעוני לסביבה או פיגמנטציה של תאים.

מגלה עולם החיידקים היה אנתוני לוונהוק, חוקר טבע הולנדי מהמאה ה-17, שיצר לראשונה מיקרוסקופ מגדיל מושלם שמגדיל עצמים פי 160-270.

חיידקים מסווגים כפרוקריוטים ומסווגים לממלכה נפרדת - חיידקים.

צורת גוף

חיידקים הם אורגניזמים רבים ומגוונים. הם משתנים בצורתם.

שם החיידק	צורת חיידקים	תמונת חיידקים
Cocci		בצורת כדור
בצילוס		בצורת מוט
Vibrio		בצורת פסיק
ספירילום		סְלִילִי
סטרפטוקוקים		שרשרת של קוקי
סטפילוקוקוס		אשכולות של קוקי
דיפלוקוקוס		שני חיידקים עגולים סגורים בקפסולה רירית אחת

שיטות הובלה

בין החיידקים יש צורות ניידות ובלתי ניידות. תנועתיות נעה עקב התכווצויות דמויות גלים או בעזרת פלגלה (חוטים סליליים מעוותים), המורכבים מחלבון מיוחד הנקרא פלגלין. יכול להיות שיש פלגלה אחת או יותר. בחיידקים מסוימים הם ממוקמים בקצה אחד של התא, באחרים - בשניים או על פני השטח כולו.

אבל תנועה טבועה גם בחיידקים רבים אחרים חסרי דגלים. לפיכך, חיידקים המכוסים מבחוץ בריר מסוגלים להחליק תנועה.

לחלק מחיידקי המים והקרקע חסרי דגלים יש ריקועים של גז בציטופלזמה. יכול להיות שיש 40-60 ואקוולים בתא. כל אחד מהם מלא בגז (ככל הנראה חנקן). על ידי ויסות כמות הגז ב-vacuoles, חיידקים מימיים יכולים לשקוע בעמוד המים או לעלות אל פני השטח שלו, וחיידקי קרקע יכולים לנוע בנימי הקרקע.

בית גידול

בשל פשטות הארגון וחוסר היומרה שלהם, חיידקים נפוצים בטבע. חיידקים נמצאים בכל מקום: בטיפה של מי המעיין הטהורים ביותר, בגרגרי אדמה, באוויר, על סלעים, בשלג קוטב, חולות מדבר, על קרקעית האוקיינוס, בשמן המופק מעומקים גדולים, ואפילו בשטחים. מים של מעיינות חמים בטמפרטורה של כ-80ºC. הם חיים על צמחים, פירות, בעלי חיים שונים ובבני אדם במעיים, בחלל הפה, בגפיים ועל פני הגוף.

חיידקים הם היצורים החיים הקטנים והרבים ביותר. בשל גודלם הקטן, הם חודרים בקלות לכל סדקים, חריצים או נקבוביות. עמיד מאוד ומותאם לתנאי חיים שונים. הם סובלים ייבוש, קור קיצוני וחימום עד 90ºC מבלי לאבד את הכדאיות שלהם.

אין כמעט מקום על פני כדור הארץ שבו לא נמצאים חיידקים, אלא בכמויות שונות. תנאי החיים של חיידקים מגוונים. חלקם דורשים חמצן אטמוספרי, אחרים אינם זקוקים לו ומסוגלים לחיות בסביבה נטולת חמצן.

באוויר: חיידקים עולים לאטמוספירה העליונה עד 30 ק"מ. ועוד.

יש הרבה מהם במיוחד באדמה. 1 גרם אדמה יכול להכיל מאות מיליוני חיידקים.

במים: בשכבות פני השטח של מים במאגרים פתוחים. חיידקי מים מועילים מינרלים שאריות אורגניות.

באורגניזמים חיים: חיידקים פתוגניים נכנסים לגוף מהסביבה החיצונית, אך רק בתנאים נוחים גורמים למחלות. סימביוטים חיים באיברי העיכול, עוזרים לפרק ולספוג מזון, ולסנתז ויטמינים.

מבנה חיצוני

תא החיידק מכוסה במעטפת צפופה מיוחדת - דופן תא, המבצעת פונקציות הגנה ותומכות, וגם מעניקה לחיידק צורה קבועה ואופיינית. דופן התא של חיידק דומה לדופן של תא צמחי. הוא חדיר: דרכו, חומרים מזינים עוברים בחופשיות לתא, ומוצרים מטבוליים יוצאים לסביבה. לעתים קרובות, חיידקים מייצרים שכבת הגנה נוספת של ריר על גבי דופן התא - קפסולה. עובי הקפסולה יכול להיות גדול פי כמה מקוטר התא עצמו, אך הוא גם יכול להיות קטן מאוד. הקפסולה אינה חלק חיוני מהתא היא נוצרת בהתאם לתנאים שבהם נמצאים החיידקים. זה מגן על החיידקים מפני התייבשות.

על פני השטח של חיידקים מסוימים יש דגלים ארוכים (אחד, שניים או רבים) או וילי דק קצר. אורך הפגל יכול להיות גדול פי כמה מגודל גוף החיידק. חיידקים נעים בעזרת דגלים ו-villi.

מבנה פנימי

בתוך תא החיידק יש ציטופלזמה צפופה ולא ניידת. יש לו מבנה שכבות, אין ואקוולים, ולכן חלבונים (אנזימים) שונים וחומרי הזנה רזרבה ממוקמים בחומר הציטופלזמה עצמה. לתאי חיידק אין גרעין. חומר הנושא מידע תורשתי מרוכז בחלק המרכזי של התא שלהם. חיידקים - חומצת גרעין - DNA. אבל החומר הזה לא נוצר לגרעין.

הארגון הפנימי של תא חיידק הוא מורכב ויש לו מאפיינים ספציפיים משלו. הציטופלזמה מופרדת מדופן התא על ידי הממברנה הציטופלזמה. בציטופלזמה יש חומר עיקרי, או מטריצה, ריבוזומים ומספר קטן של מבני ממברנה המבצעים מגוון פונקציות (אנלוגים של מיטוכונדריה, רשת אנדופלזמית, מנגנון גולגי). הציטופלזמה של תאי חיידקים מכילה לרוב גרגירים בצורות וגדלים שונים. הגרגירים עשויים להיות מורכבים מתרכובות המשמשות כמקור אנרגיה ופחמן. טיפות שומן נמצאות גם בתא החיידק.

בחלק המרכזי של התא החומר הגרעיני הוא מקומי - DNA, שאינו תחום מהציטופלזמה על ידי ממברנה. זהו אנלוגי של הגרעין - נוקלואיד. לנוקלואיד אין קרום, גרעין או קבוצה של כרומוזומים.

שיטות אכילה

לחיידקים יש שיטות האכלה שונות. ביניהם יש אוטוטרופים והטרוטרופים. אוטוטרופים הם אורגניזמים המסוגלים לייצר באופן עצמאי חומרים אורגניים להזנתם.

הפקת חומרים מזינים מחומר אורגני מת ומתכלה. הם בדרך כלל מפרישים את אנזימי העיכול שלהם לתוך החומר המתפרק הזה ואז סופגים ומטמיעים את המוצרים המומסים.

הם חיים יחד עם אורגניזמים אחרים ולעתים קרובות מביאים להם יתרונות מוחשיים. חיידקים החיים בעיבוי שורשי צמחי הקטניות.

הם חיים בתוך או על אורגניזם אחר, מחסה וניזון מהרקמות שלו. הם גורמים למחלות שונות - בקטריוזיס.

צמחים זקוקים לחנקן, אך אינם יכולים לספוג חנקן מהאוויר בעצמם. חלק מהחיידקים משלבים מולקולות חנקן באוויר עם מולקולות אחרות, וכתוצאה מכך נוצרים חומרים הזמינים לצמחים.

חיידקים אלו מתיישבים בתאים של שורשים צעירים, מה שמוביל להיווצרות עיבויים על השורשים, הנקראים גושים. גושים כאלה נוצרים על שורשיהם של צמחים ממשפחת הקטניות וכמה צמחים אחרים.

השורשים מספקים לחיידקים פחמימות, והחיידקים מספקים לשורשים חומרים המכילים חנקן שיכולים להיספג בצמח. המגורים המשותפים שלהם מועילים הדדיים.

שורשי הצמח מפרישים הרבה חומרים אורגניים (סוכרים, חומצות אמינו ואחרים) שחיידקים ניזונים מהם. לכן, בעיקר חיידקים רבים מתיישבים בשכבת האדמה המקיפה את השורשים. חיידקים אלו ממירים פסולת צמחים מתה לחומרים זמינים לצמחים. שכבת אדמה זו נקראת ה-Rhizosphere.

ישנן מספר השערות לגבי חדירת חיידקי גושים לרקמת השורש:

• באמצעות פגיעה ברקמת האפידרמיס והקורטקס;
• דרך שערות שורש;
• רק דרך קרום התא הצעיר;
• הודות לחיידקים נלווים המייצרים אנזימים פקטינוליטים;
• עקב גירוי הסינתזה של חומצה B-indoleacetic מטריפטופן, קיימת תמיד בהפרשות שורש צמחים.

תהליך החדרת חיידקי הגוש לרקמת השורש מורכב משני שלבים:

• זיהום של שערות שורש;
• תהליך היווצרות גושים.

ברוב המקרים, התא הפולש מתרבה באופן פעיל, יוצר מה שנקרא חוטי זיהום ובצורה של חוטים כאלה, עובר לתוך רקמת הצמח. חיידקי גושים היוצאים מחוט הזיהום ממשיכים להתרבות ברקמת המארח.

תאים צמחיים מלאים בתאים מתרבים במהירות של חיידקי גושים מתחילים להתחלק במהירות. החיבור של גוש צעיר עם שורש של צמח קטניות מתבצע הודות לצרורות כלי דם-סיביים. במהלך תקופת התפקוד, הגושים בדרך כלל צפופים. עד שהפעילות האופטימלית מתרחשת, הגושים מקבלים צבע ורוד (הודות לפיגמנט הלמוגלובין). רק אותם חיידקים המכילים להמוגלובין מסוגלים לקבע חנקן.

חיידקי הגושים יוצרים עשרות ומאות קילוגרמים של דשן חנקן לדונם אדמה.

מֵטַבּוֹלִיזם

חיידקים שונים זה מזה בחילוף החומרים שלהם. עבור חלק זה מתרחש בהשתתפות חמצן, עבור אחרים - בלעדיו.

רוב החיידקים ניזונים מחומרים אורגניים מוכנים. רק מעטים מהם (כחול-ירוק, או ציאנובקטריה) מסוגלים ליצור חומרים אורגניים מאלה אורגניים. הם מילאו תפקיד חשוב בהצטברות חמצן באטמוספירה של כדור הארץ.

חיידקים סופגים חומרים מבחוץ, קורעים את המולקולות שלהם לחתיכות, מרכיבים את הקונכייה שלהם מהחלקים הללו וממלאים את תכולתם (כך הם גדלים) וזורקים החוצה מולקולות מיותרות. הקליפה והקרום של החיידק מאפשרים לו לספוג רק את החומרים הדרושים.

אם הקליפה והקרום של חיידק היו אטומים לחלוטין, שום חומרים לא היו נכנסים לתא. אילו היו חדירים לכל החומרים, תוכן התא היה מתערבב עם המדיום - התמיסה שבה חי החיידק. כדי לשרוד, חיידקים זקוקים לקליפה המאפשרת מעבר לחומרים הדרושים, אך לא לחומרים מיותרים.

החיידק סופג חומרים מזינים הנמצאים בקרבתו. מה קורה אחר כך? אם הוא יכול לנוע באופן עצמאי (על ידי הזזת דגל או דחיפת ריר לאחור), אז הוא זז עד שהוא מוצא את החומרים הדרושים.

אם הוא לא יכול לזוז, אז הוא ממתין עד שהדיפוזיה (היכולת של מולקולות של חומר אחד לחדור לתוך סבך המולקולות של חומר אחר) תביא אליו את המולקולות הדרושות.

חיידקים, יחד עם קבוצות אחרות של מיקרואורגניזמים, מבצעים עבודה כימית עצומה. על ידי המרת תרכובות שונות, הם מקבלים את האנרגיה והחומרים המזינים הדרושים לחייהם. תהליכים מטבוליים, שיטות השגת אנרגיה והצורך בחומרים לבניית חומרי גופם מגוונים בחיידקים.

חיידקים אחרים מספקים את כל צרכיהם לפחמן הנחוץ לסינתזה של חומרים אורגניים בגוף על חשבון תרכובות אנאורגניות. הם נקראים אוטוטרופים. חיידקים אוטוטרופיים מסוגלים לסנתז חומרים אורגניים מחומרים לא אורגניים. ביניהם:

חיידקים פוטוסינתטיים	כימוסינתזה	מתילוטרופים
הם מסנתזים חומרים אורגניים באמצעות אנרגיה סולארית. ציאנובקטריה, חיידקים סגולים וחיידקים ירוקים	חומרים אורגניים מסונתזים בשל האנרגיה הכימית של חמצון הגופרית - חיידקי גופרית; אמוניום וניטריט - ניטריפיציה; ברזל - חיידקי ברזל; מימן - חיידקי מימן.	חומר אורגני מסונתז באמצעות האנרגיה הכימית של חילוף החומרים של תרכובות פחמן המכילות קבוצת מתיל, שהפשוטה שבהן היא מתאן.

כימוסינתזה

השימוש באנרגיית קרינה הוא הדרך החשובה ביותר, אך לא היחידה, ליצור חומר אורגני מפחמן דו חמצני ומים. ידועים חיידקים שאינם משתמשים באור השמש כמקור אנרגיה לסינתזה כזו, אלא באנרגיה של קשרים כימיים המתרחשים בתאים של אורגניזמים במהלך חמצון של תרכובות אי-אורגניות מסוימות - מימן גופרתי, גופרית, אמוניה, מימן, חומצה חנקתית, תרכובות ברזליות של ברזל ומנגן. הם משתמשים בחומר האורגני שנוצר באמצעות אנרגיה כימית זו כדי לבנות את תאי גופם. לכן, תהליך זה נקרא כימוסינתזה.

הקבוצה החשובה ביותר של מיקרואורגניזמים כימוסינתטיים היא חיידקים מחנקים. חיידקים אלו חיים באדמה ומחמצנים את האמוניה הנוצרת במהלך ריקבון שאריות אורגניות לחומצה חנקתית. האחרון מגיב עם תרכובות מינרלים של האדמה, הופך למלחים של חומצה חנקתית. תהליך זה מתרחש בשני שלבים.

חיידקי ברזל הופכים ברזל ברזל לברזל תחמוצתי. הידרוקסיד הברזל שנוצר שוקע ויוצר את מה שנקרא עפרת ברזל ביצה.

מיקרואורגניזמים מסוימים קיימים עקב חמצון של מימן מולקולרי, ובכך מספקים שיטה אוטוטרופית של תזונה.

תכונה אופיינית של חיידקי מימן היא היכולת לעבור לאורח חיים הטרוטרופי כאשר מסופקים בתרכובות אורגניות והיעדר מימן.

לפיכך, כימואוטוטרופים הם אוטוטרופים טיפוסיים, מכיוון שהם מסנתזים באופן עצמאי את התרכובות האורגניות הדרושות מחומרים אנאורגניים, ואינם לוקחים אותם מוכנים מאורגניזמים אחרים, כמו הטרוטרופים. חיידקים כימואוטוטרופיים נבדלים מצמחים פוטוטרופיים בעצמאותם המוחלטת מהאור כמקור אנרגיה.

פוטוסינתזה של חיידקים

כמה חיידקי גופרית המכילים פיגמנט (סגול, ירוק), המכילים פיגמנטים ספציפיים - בקטריוכלורופילים, מסוגלים לספוג אנרגיית שמש, בעזרתה מימן גופרתי בגופם מתפרק ומשחרר אטומי מימן לשיקום התרכובות המתאימות. לתהליך זה יש הרבה מן המשותף לפוטוסינתזה והוא שונה רק בכך שבחיידקים סגולים וירוקים תורם המימן הוא מימן גופרתי (לפעמים חומצות קרבוקסיליות), ובצמחים ירוקים זה מים. בשניהם, ההפרדה וההעברה של מימן מתבצעת בשל אנרגיית קרני השמש הנקלטות.

פוטוסינתזה חיידקית זו, המתרחשת ללא שחרור חמצן, נקראת פוטו-רדוקציה. הפחתת צילום של פחמן דו חמצני קשורה להעברת מימן לא ממים, אלא ממימן גופרתי:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

המשמעות הביולוגית של כימוסינתזה ופוטוסינתזה חיידקית בקנה מידה פלנטרי היא קטנה יחסית. רק חיידקים כימוסינתטיים ממלאים תפקיד משמעותי בתהליך רכיבת מחזור הגופרית בטבע. הגופרית נספגת על ידי צמחים ירוקים בצורה של מלחי חומצה גופרתית, גופרית מופחתת והופכת לחלק ממולקולות חלבון. יתרה מזאת, כאשר שרידי צמחים ובעלי חיים מתים מושמדים על ידי חיידקים שרקבים, גופרית משתחררת בצורה של מימן גופרתי, אשר מחומצן על ידי חיידקי גופרית לגופרית חופשית (או חומצה גופרתית), ויוצרים סולפיטים באדמה הנגישים לצמחים. חיידקים כימו ופוטו-אוטוטרופיים חיוניים במחזור החנקן והגופרית.

נִבִיגָה

נוצרים נבגים בתוך תא החיידק. במהלך תהליך הספורולציה, תא החיידק עובר מספר תהליכים ביוכימיים. כמות המים החופשיים בו יורדת והפעילות האנזימטית יורדת. זה מבטיח את עמידות הנבגים לתנאי סביבה לא נוחים (טמפרטורה גבוהה, ריכוז מלחים גבוה, ייבוש וכו'). ספורולציה אופיינית רק לקבוצה קטנה של חיידקים.

נבגים הם שלב אופציונלי במחזור החיים של חיידקים. ספורולציה מתחילה רק עם חוסר בחומרים מזינים או הצטברות של מוצרים מטבוליים. חיידקים בצורת נבגים יכולים להישאר רדומים במשך זמן רב. נבגי חיידקים יכולים לעמוד בפני רתיחה ממושכת והקפאה ארוכה מאוד. כאשר מתרחשים תנאים נוחים, הנבג נובט והופך לקיים. נבגי חיידקים הם הסתגלות להישרדות בתנאים לא נוחים.

שִׁעתוּק

חיידקים מתרבים על ידי חלוקת תא אחד לשניים. לאחר שהגיע לגודל מסוים, החיידק מתחלק לשני חיידקים זהים. ואז כל אחד מהם מתחיל להאכיל, גדל, מתחלק וכו'.

לאחר התארכות התא, נוצרת בהדרגה מחיצה רוחבית, ולאחר מכן נפרדים תאי הבת; בחיידקים רבים, בתנאים מסוימים, לאחר חלוקה, תאים נשארים מחוברים בקבוצות אופייניות. במקרה זה, בהתאם לכיוון מישור החלוקה ומספר החלוקים, עולות צורות שונות. רבייה על ידי ניצנים מתרחשת כחריג בחיידקים.

בתנאים נוחים, חלוקת תאים בחיידקים רבים מתרחשת כל 20-30 דקות. עם רבייה מהירה כזו, צאצאיו של חיידק אחד תוך 5 ימים יכולים ליצור מסה שיכולה למלא את כל הימים והאוקיינוסים. חישוב פשוט מראה שניתן ליצור 72 דורות (720,000,000,000,000,000,000 תאים) ביום. אם הומר למשקל - 4720 טון. עם זאת, זה לא קורה בטבע, שכן רוב החיידקים מתים במהירות בהשפעת אור השמש, ייבוש, מחסור במזון, חימום ל-65-100 מעלות צלזיוס, כתוצאה ממאבק בין מינים וכו'.

החיידק (1), לאחר שספג מספיק מזון, גדל בגודלו (2) ומתחיל להתכונן לרבייה (חלוקת תאים). ה-DNA שלו (בחיידק מולקולת ה-DNA סגורה בטבעת) מכפיל את עצמו (החיידק מייצר עותק של מולקולה זו). שתי מולקולות ה-DNA (3,4) מוצאות את עצמן מחוברות לדופן החיידק וככל שהחיידק מתארך, מתרחקות (5,6). תחילה הנוקלאוטיד מתחלק, ואז הציטופלזמה.

לאחר התפצלות של שתי מולקולות DNA, מופיעה על החיידק התכווצות המחלקת בהדרגה את גוף החיידק לשני חלקים, שכל אחד מהם מכיל מולקולת DNA (7).

קורה (ב-Bacillus subtilis) ששני חיידקים נדבקים זה לזה ונוצר ביניהם גשר (1,2).

המגשר מעביר DNA מחיידק אחד למשנהו (3). פעם אחת בחיידק אחד, מולקולות DNA משתלבות זו בזו, נצמדות זו לזו במקומות מסוימים (4), ואז מחליפות חלקים (5).

תפקיד החיידקים בטבע

גיר

חיידקים הם החוליה החשובה ביותר במעגל הכללי של החומרים בטבע. צמחים יוצרים חומרים אורגניים מורכבים מפחמן דו חמצני, מים וממלחים מינרליים באדמה. חומרים אלו חוזרים לאדמה עם פטריות מתות, צמחים וגופות של בעלי חיים. חיידקים מפרקים חומרים מורכבים לפשוטים, אשר משמשים לאחר מכן את הצמחים.

חיידקים הורסים חומרים אורגניים מורכבים של צמחים מתים וגופות של בעלי חיים, הפרשות של אורגניזמים חיים ופסולת שונות. ניזונים מחומרים אורגניים אלה, חיידקי ריקבון ספרופיטים הופכים אותם לחומוס. אלו הם סוג של סדרנים של הפלנטה שלנו. לפיכך, חיידקים משתתפים באופן פעיל במחזור החומרים בטבע.

היווצרות אדמה

מכיוון שחיידקים מופצים כמעט בכל מקום ומתרחשים במספרים עצומים, הם קובעים במידה רבה תהליכים שונים המתרחשים בטבע. בסתיו נושרים עלים של עצים ושיחים, נבטי עשב מעל הקרקע מתים, ענפים ישנים נושרים ומדי פעם נושרים גזעי עצים ותיקים. כל זה הופך בהדרגה לחומוס. ב-1 סמ"ק. שכבת פני השטח של אדמת היער מכילה מאות מיליוני חיידקי קרקע ספרופיטים מכמה מינים. חיידקים אלו ממירים חומוס למינרלים שונים שיכולים להיספג מהאדמה על ידי שורשי הצמח.

חלק מחיידקי הקרקע מסוגלים לספוג חנקן מהאוויר, תוך שימוש בו בתהליכים חיוניים. החיידקים הקובעים חנקן אלו חיים באופן עצמאי או מתיישבים בשורשים של צמחי קטניות. לאחר שחדרו לשורשי הקטניות, גורמים חיידקים אלו לצמיחת תאי שורש ולהיווצרות גושים עליהם.

חיידקים אלו מייצרים תרכובות חנקן שצמחים משתמשים בהן. חיידקים משיגים פחמימות ומלחי מינרלים מצמחים. לפיכך, קיים קשר הדוק בין צמח הקטניות לחיידק הגוש, המועיל הן לאורגניזם האחד והן לאחר. תופעה זו נקראת סימביוזה.

הודות לסימביוזה עם חיידקי גושים, צמחי קטניות מעשירים את הקרקע בחנקן, ועוזרים להגדיל את היבול.

תפוצה בטבע

מיקרואורגניזמים נמצאים בכל מקום. יוצאי הדופן היחידים הם מכתשים של הרי געש פעילים ואזורים קטנים במוקדי פצצות אטום שהתפוצצו. לא הטמפרטורות הנמוכות של אנטארקטיקה, לא הזרמים הרותחים של גייזרים, לא תמיסות מלח רוויות בבריכות מלח, לא בידוד חזק של פסגות הרים, ולא הקרינה הקשה של כורים גרעיניים מפריעים לקיום ולהתפתחות של מיקרופלורה. כל היצורים החיים מקיימים אינטראקציה מתמדת עם מיקרואורגניזמים, ולעתים קרובות הם לא רק המאגרים שלהם, אלא גם מפיצים שלהם. מיקרואורגניזמים הם ילידי הפלנטה שלנו, חוקרים באופן פעיל את המצעים הטבעיים המדהימים ביותר.

מיקרופלורה בקרקע

מספר החיידקים באדמה גדול ביותר - מאות מיליונים ומיליארדי פרטים לגרם. יש הרבה יותר מהם באדמה מאשר במים ובאוויר. המספר הכולל של החיידקים בקרקע משתנה. מספר החיידקים תלוי בסוג הקרקע, במצבם ובעומק השכבות.

על פני השטח של חלקיקי אדמה, מיקרואורגניזמים ממוקמים במיקרוקולוניות קטנות (20-100 תאים כל אחד). לעתים קרובות הם מתפתחים בעובי של קרישי חומר אורגני, על שורשי צמחים חיים וגוססים, בנימים דקים ובתוך גושים.

מיקרופלורה הקרקע מגוונת מאוד. כאן ישנן קבוצות פיזיולוגיות שונות של חיידקים: חיידקי ריקבון, חיידקים מחנקים, חיידקים מקבעים חנקן, חיידקי גופרית וכו' ביניהם יש אירובים ואנאירובים, צורות נבגים ולא נבגים. מיקרופלורה היא אחד הגורמים להיווצרות קרקע.

אזור הפיתוח של מיקרואורגניזמים באדמה הוא האזור הסמוך לשורשים של צמחים חיים. זה נקרא rhizosphere, ומכלול המיקרואורגניזמים הכלולים בו נקרא rhizosphere microflora.

מיקרופלורה של מאגרים

מים הם סביבה טבעית שבה מיקרואורגניזמים מתפתחים במספרים גדולים. עיקרם נכנס למים מהאדמה. גורם הקובע את מספר החיידקים במים ואת נוכחותם של חומרים מזינים בהם. המים הנקיים ביותר הם מבארות וממעיינות ארטזיים. מאגרים פתוחים ונהרות עשירים מאוד בחיידקים. המספר הגדול ביותר של חיידקים נמצא בשכבות פני המים, קרוב יותר לחוף. ככל שמתרחקים מהחוף ועוברים לעומק, מספר החיידקים פוחת.

מים נקיים מכילים 100-200 חיידקים למ"ל, ומים מזוהמים מכילים 100-300 אלף ומעלה. ישנם חיידקים רבים בבוצה התחתונה, במיוחד בשכבת פני השטח, שם החיידקים יוצרים סרט. הסרט הזה מכיל הרבה חיידקי גופרית וברזל, המחמצנים מימן גופרתי לחומצה גופרתית ובכך מונעים מדגים למות. יש יותר צורות נושאות נבגים בסחף, בעוד שצורות לא נושאות נבגים שולטות במים.

מבחינת הרכב המינים, המיקרופלורה של המים דומה למיקרופלורה של האדמה, אך ישנן גם צורות ספציפיות. על ידי השמדת פסולת שונות שנכנסת למים, מיקרואורגניזמים מבצעים בהדרגה את מה שנקרא טיהור ביולוגי של מים.

מיקרופלורה אוויר

המיקרופלורה של האוויר פחותה ממיקרופלורה של אדמה ומים. חיידקים עולים לאוויר עם אבק, יכולים להישאר שם זמן מה, ואז להתיישב על פני האדמה ולמות מחוסר תזונה או תחת השפעת קרניים אולטרה סגולות. מספר המיקרואורגניזמים באוויר תלוי באזור הגיאוגרפי, השטח, הזמן בשנה, זיהום האבק וכו'. כל גרגר אבק הוא נשא של מיקרואורגניזמים. רוב החיידקים נמצאים באוויר מעל מפעלים תעשייתיים. האוויר באזורים הכפריים נקי יותר. האוויר הנקי ביותר נמצא מעל יערות, הרים ואזורים מושלגים. שכבות האוויר העליונות מכילות פחות חיידקים. מיקרופלורת האוויר מכילה חיידקים פיגמנטיים ונושאי נבגים רבים, אשר עמידים יותר מאחרים לקרניים אולטרה סגולות.

מיקרופלורה של גוף האדם

גוף האדם, אפילו בריא לחלוטין, הוא תמיד נשא של מיקרופלורה. כאשר גוף האדם בא במגע עם אוויר ואדמה, מיקרואורגניזמים שונים, כולל פתוגניים (חיידקי טטנוס, גנגרנה גז וכו'), מתיישבים על הבגדים והעור. החלקים החשופים ביותר בגוף האדם מזוהמים. E. coli ו- staphylococci נמצאים על הידיים. ישנם למעלה מ-100 סוגי חיידקים בחלל הפה. הפה, על הטמפרטורה, הלחות ושאריות התזונה שלו, מהווה סביבה מצוינת לפיתוח מיקרואורגניזמים.

לקיבה יש תגובה חומצית, כך שרוב המיקרואורגניזמים בה מתים. החל מהמעי הדק, התגובה הופכת לבסיסית, כלומר. נוח לחיידקים. המיקרופלורה במעי הגס מגוונת מאוד. כל מבוגר מפריש כ-18 מיליארד חיידקים מדי יום בהפרשה, כלומר. יותר אנשים מאנשים על פני הגלובוס.

איברים פנימיים שאינם מחוברים לסביבה החיצונית (מוח, לב, כבד, שלפוחית ​​השתן וכו') בדרך כלל נקיים מחיידקים. חיידקים נכנסים לאיברים אלה רק בזמן מחלה.

חיידקים במעגל החומרים

מיקרואורגניזמים בכלל וחיידקים בפרט ממלאים תפקיד גדול במחזורים החשובים מבחינה ביולוגית של חומרים על פני כדור הארץ, ומבצעים טרנספורמציות כימיות שאינן נגישות לחלוטין לצמחים או לבעלי חיים. שלבים שונים של מחזור היסודות מבוצעים על ידי אורגניזמים מסוגים שונים. קיומה של כל קבוצה בודדת של אורגניזמים תלוי בטרנספורמציה הכימית של יסודות המבוצעת על ידי קבוצות אחרות.

מחזור חנקן

הטרנספורמציה המחזורית של תרכובות חנקניות ממלאת תפקיד ראשוני באספקת הצורות הדרושות של חנקן לאורגניזמים של הביוספרה עם צרכים תזונתיים שונים. למעלה מ-90% מקיבוע החנקן הכולל נובע מפעילות מטבולית של חיידקים מסוימים.

מחזור פחמן

ההפיכה הביולוגית של פחמן אורגני לפחמן דו חמצני, המלווה בהפחתת חמצן מולקולרי, מחייבת פעילות מטבולית משותפת של מיקרואורגניזמים שונים. חיידקים אירוביים רבים מבצעים חמצון מוחלט של חומרים אורגניים. בתנאים אירוביים, תרכובות אורגניות מתפרקות בתחילה על ידי תסיסה, ותוצרי הקצה האורגניים של התסיסה מתחמצנים עוד יותר על ידי נשימה אנאירובית אם קיימים קולטי מימן אנאורגניים (חנקה, סולפט או CO 2 ).

מחזור גופרית

גופרית זמינה לאורגניזמים חיים בעיקר בצורה של סולפטים מסיסים או תרכובות גופרית אורגניות מופחתות.

מחזור ברזל

חלק מגופי מים מתוקים מכילים ריכוז גבוה של מלחי ברזל מופחתים. במקומות כאלה מתפתחת מיקרופלורה חיידקית ספציפית - חיידקי ברזל, שמחמצנים ברזל מופחת. הם משתתפים ביצירת עפרות ברזל ביצה ומקורות מים עשירים במלחי ברזל.

חיידקים הם האורגניזמים העתיקים ביותר, שהופיעו לפני כ-3.5 מיליארד שנים בארכאן. במשך כ-2.5 מיליארד שנים הם שלטו בכדור הארץ, יצרו את הביוספרה, והשתתפו ביצירת אטמוספירת החמצן.

חיידקים הם אחד מהאורגניזמים החיים הפשוטים ביותר (למעט וירוסים). הם מאמינים שהם האורגניזמים הראשונים שהופיעו על פני כדור הארץ.

לחיידקים שבתוכנו (שעולים על מספר התאים שלנו בערך פי 100) עשויים בהחלט להשפיע על המניעים ומצבי הרוח שלנו לגרום לנו לאכול מה שהם רוצים, ולעתים קרובות מובילים אותנו להשמנה.
תְמוּנָה

"לתזונה שלנו יש השפעה עצומה על אוכלוסיית החיידקים במעיים שלנו. זו מערכת אקולוגית שלמה שמתפתחת תוך דקות ספורות"
במאמר שפורסם בכתב העת BioEssays, חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו (UCSF), אוניברסיטת אריזונה ואוניברסיטת ניו מקסיקו, לאחר סקירת ספרות מדעית עדכנית, הגיעו למסקנה שחיידקים משפיעים על התנהגות האכילה וצריכת המזון של רכיבים תזונתיים ספציפיים, שבגללם הם מתפתחים טוב יותר מאשר בתזונה פסיבית עם אותם רכיבים הכלולים בתזונה הרגילה שלנו.

מיני חיידקים משתנים ברכיבי תזונה שהם זקוקים להם. לדוגמה, יש אנשים שמעדיפים שומנים, בעוד שאחרים מעדיפים סוכר. אבל לא רק שהם מתחרים זה בזה על מזון וכדי להחזיק את הנישה שלהם בתוך המערכת האקולוגית שלהם - מערכת העיכול שלנו - יש להם לעתים קרובות גם מטרות שונות לגבי מה שאנחנו מתחייבים בכל הנוגע לפעולות שלנו, על פי אתנה אקטיפיס ( Athena Aktipis, Ph.D., מייסד שותף של המרכז לסרטן התפתחותי והמרכז לסרטן משפחתי מקיף הלן דילר ב-UCSF.

עדיין לא ברור איך זה קורה בדיוק; לדברי המחברים, קהילה מגוונת זו של חיידקים, המכונה ביחד מיקרוביום המעי, עשויה להשפיע על ההחלטות שלנו על ידי שחרור מולקולות איתות לתוך מערכת העיכול שלנו. מכיוון שהמעיים מחוברים למערכת החיסון, האנדוקרינית והעצבים, האותות הללו יכולים להשפיע על התגובות הפיזיולוגיות וההתנהגותיות שלנו.

"חיידקים במעיים הם מניפולטורים. יש מגוון של תחומי עניין המיוצגים על ידי המיקרוביום, שחלקם תואמים את המטרות התזונתיות שלנו ואחרים לא", מדווח קרלו מאלי, Ph.D., מנהל מרכז הפיתוח והסרטן של UCSF.

למרבה המזל, זה נכון גם במובן ההפוך. מאלי טוען שאנו יכולים להשפיע על התמהיל של "דיירים" חד-תאיים מיקרוסקופיים אלה על ידי חשיבה על שינוי המזון שאנו אוכלים כדי לשלוט בשינויים במיקרוביום תוך 24 שעות משינוי העדפות התזונה.

"לתזונה שלנו יש השפעה עצומה על אוכלוסיית החיידקים במעיים שלנו. זו מערכת אקולוגית שלמה שמתפתחת תוך דקות ספורות".

ישנם אפילו חיידקים מיוחדים המעכלים אצות שנמצאו אצל אנשים ביפן, שם אצות הן תזונה פופולרית.

מחקרים מראים שחיידקי מעיים יכולים להשפיע על העדפות המזון שלנו, בין השאר על ידי השפעה על עצב הוואגוס, המחבר את 100 מיליון תאי העצב ממערכת העיכול לבסיס המוח.

"למיקרובים יש את היכולת לשלוט בהתנהגות ובמצב הרוח האנושיים על ידי שינוי אותות עצביים בעצב הוואגוס ושינוי בלוטות הטעם, לייצר רעלים שגורמים לנו להרגיש רע ושחרור תגמולים כימיים שגורמים לנו להרגיש טוב", אמר אקטיפיס.
בעכברים, זנים מסוימים של חיידקים מגבירים התנהגות חרדה. מחקר קליני אחד מצא שאנשים שנטלו פרוביוטיקה המכילה לקטובצילוס קאסיי שיפרו מצבי רוח שהיו נמוכים בעבר.

מאלי, אקטיפיס והסופר ג'ו אלקוק, רופא בחטיבת רפואת חירום באוניברסיטת ניו מקסיקו, הציעו מחקר נוסף כדי לבדוק את הכוח שיש לחיידקים עלינו. לדוגמה, האם השתלת חיידקים שאוכלים אצות למעיים יכולה לאלץ את גוף האדם לאכול גם אצות?

המהירות שבה המיקרוביום יכול להשתנות עשויה לחול גם על אלו המבקשים לשפר את הבריאות על ידי שינוי אוכלוסיות חיידקים. ניתן להשיג זאת באמצעות מזון ותוספי מזון שונים, כגון נטילת סוגים ספציפיים של מיקרואורגניזמים בצורה של פרוביוטיקה או הרג סוגים מסוימים של חיידקים באמצעות אנטיביוטיקה. לטענת מחברי החומר הזה, השגת איזון בין סוגי החיידקים במעיים שלנו יכולה לאפשר לנו לחיות אורח חיים בריא יותר ולא לפחד מהשמנה.

"מכיוון שניתן לתמרן את המיקרופלורה בקלות על ידי פרה-ביוטיקה, פרוביוטיקה, אנטיביוטיקה, השתלות צואה ובחירות תזונתיות, שינוי המיקרופלורה שלנו מציע גישה הגיונית לטיפול בבעיות חמורות אחרת של השמנת יתר ותזונה לא בריאה."

המחברים נפגשו ודנו לראשונה ברעיונות אלה ב-BioEssays בכנס הקיץ לרפואה אבולוציונית ב-2012. לאקטיפיס, ביולוג ופסיכולוג אבולוציוני, הייתה הזדמנות לחקור את מערך האינטראקציות בכושר האינטרסים השונים של חיידקים ומארחיהם, וכיצד הם הופכים ללא רלוונטיים בחיי היומיום שלנו. מאלי, מתכנת מחשבים וביולוג אבולוציוני, בנה את הקריירה שלו במחקר כיצד תאים נורמליים הופכים לממאירים ומתפתחים לסרטן מתקדם עם הזמן באמצעות ברירה טבעית בגוף.

למעשה, התפתחות של גידולים וקהילות חיידקים קשורות זו בזו, מציינת אקטיפיס, ומדווחת שכמה חיידקים שהם התושבים הטבעיים שלנו הם הגורם לסרטן הקיבה ואולי לסוגי סרטן אחרים.

"התמקדות במיקרוביום יכולה לפתוח הזדמנויות חדשות למניעת מחלות החל מהשמנה וסוכרת ועד סרטן מערכת העיכול. אנחנו עכשיו רק בקצה הקרחון בנוגע לחשיבות המיקרוביום לבריאות האדם", אמרה.

2603 0

Virome הוא השם שניתן לסביבה הוויראלית והבקטריולוגית של הגוף, הייחודית לכל אדם.

ברגע שחיידקים נכנסים לגוף, הם עוברים שינויים מהירים; בהתבסס על סביבתו הייחודית, לכל אדם יש עמידות משלו למחלות ורגישות לתרופות.

אנשים הם לא רק סכום של תאים היוצרים רקמות ואיברים. מערכת העיכול, למשל, היא ביתם של מושבות ענק של חיידקים מכל הזנים, כמו גם וירוסים רבים הטורפים את החיידקים הללו.

מאחר וסוגי החיידקים בתוך גופם של אנשים שונים שונים, גם האוכלוסיות הנגיפיות, שהרכבן נקרא וירומה, שונות.

על ידי מעקב וניתוח נגיף של פרט אחד במשך יותר משנתיים, חוקרים מבית הספר לרפואה פרלמן באוניברסיטת פנסילבניה, בראשות הפרופסור למיקרוביולוגיה פרדריק ד. בושמן, הסיקו מסקנות חשובות לגבי האופן שבו אוכלוסיות ויראליות ומדוע נגיפים עשויים להיות שונים באופן קיצוני מ. אדם אחד למשנהו. האבולוציה והמגוון של נגיפים יכולים להשפיע על רגישות ועמידות למחלות. העבודה פורסמה בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences.

רוב הווירום מורכב מבקטריופאג'ים, וירוסים שמדביקים לא את תאי גוף האדם, אלא את החיידקים שבו. ובכל זאת השינויים שמביאים בקטריופאג'ים לחיידקים באים לידי ביטוי באנשים. "וירוסים חיידקיים הם טורפים של חיידקים, שמפחיתים את מספרם", אומר בושמן. "וירוסים חיידקיים גם מעבירים גנים רעלים, גורמי ארסיות, שמשנים את הפנוטיפ של המארח החיידקי שלהם." כך, חיידקים תמימים ושפירים החיים בתוך הגוף יכולים להפוך לאיום מסוכן על ידי וירוסים.

החוקרים אספו דגימות צואה מגברים בריאים 16 פעמים במשך 884 ימים וחילצו חלקיקי וירוסים בכמה שיטות. לאחר מכן הם בודדו וניתחו את ה-DNA של רצפים סמוכים באמצעות רצף גנום עמוק במיוחד.

"אספנו נתוני רצף גולמיים כדי להשיג גנומים מלאים וחלקיים וניתחנו כיצד הם השתנו במהלך שנתיים פלוס של תצפית." התוצאה היא התמונה הארוכה והמקיפה ביותר של פעולתו של הנגיף האנושי שהתקבלה עד כה. הרופאים מצאו שלמרות שכ-80% מהסוגים הנגיפים המוכרים נותרו ללא שינוי לאורך כל המחקר, סוגים מסוימים של וירוסים השתנו באופן משמעותי מאוד. "אנו יכולים אפילו לטעון באופן סביר שצפינו בהיווצרותם של מינים חדשים."

זה היה בולט במיוחד בקבוצת Microviridae: אלו הם בקטריופאג'ים עם גנום DNA מעגלי חד-גדילי. מספר מנגנונים גנטיים הניעו שינויים, כולל החלפת כימיקלים בסיסיים; רטרו-אלמנטים המייצרים גיוון, שבהם אנזימים של הפוך טראנסקריפטאז גורמים למוטציות בגנום; ו-CRISPRs (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, שפירושו "חזרות פלינדרום קצרות מקובצות ומופסקות באופן קבוע"), שבהן חלקים מרצף ה-DNA של בקטריופאג'ים כלולים כמרווח בגנום של חיידקים.

התפתחות מהירה זו של הווירום הייתה תגלית בלתי צפויה ביותר. בושמן מציין כי "לאנשים שונים יש חיידקים שונים מאוד במעיים, כך שגם הטורפים הנגיפים שלהם היו שונים. סיבה נוספת לכך שהווירוסים של אנשים שונים היא שחלק מהווירוסים משתנים מהר מאוד כשהם נכנסים לאדם.

כך, כמה קהילות ויראליות מגוונות והופכות לייחודיות בגופו של כל אדם".

מאחר שבני אדם רוכשים אוכלוסיות חיידקים והווירוסים הנלווים להם לאחר הלידה, ממזון ומגורמים סביבתיים רבים, הגיוני שאוכלוסיית החיידקים השוהה בכל אחד מאיתנו תהיה שונה. אבל העבודה הזו, אומרים החוקרים, מראה שגורם חשוב לא פחות הוא ההתפתחות המהירה מאוד של הווירום בגוף.

לעובדה זו יש השלכות חשובות על האופן שבו רגישות ועמידות למחלות יכולה להשתנות בין אנשים, וכך גם יעילותן של תרופות לכל אדם.

קונסטנטין מוקאנוב

כל חיה, בין אם אנושית, דיונון או צרעה, היא ביתם של מיליוני חיידקים וחיידקים אחרים. עיתונאי המדע אד יונג, מחבר הספר How Microbes Rule Us, מעודד אותנו להסתכל על עצמנו ועל חברינו הפנימיים באור חדש - לא כאינדיבידואלים, אלא כעולם גדול יותר מחובר ותלוי הדדי. הספר בתרגום לרוסית הוכן על ידי הוצאת AST. העורך המדעי של הפרסום מדבר על למה כדאי לקרוא ויקטור קובילין, בוגר המחלקה לאנתרופולוגיה, הפקולטה לביולוגיה, אוניברסיטת מוסקבה, עורך ראשי של פרויקט המדע הפופולרי מגזין Batrachospermum. מנהל את השיחה אנה טימופייבה.

- ויקטור אנדרייביץ', מדוע אתה חושב שהם מדברים לעתים קרובות כל כך על שלום בתוכנו עכשיו? האם זה קשור להתפתחות המדע או, ליתר דיוק, יש לו שורשים חברתיים?

אני חושב שזה נובע מהעובדה שהמיקרוביולוגיה ככזו נשארה מזמן נושא בעל תחומי עניין מדעיים צרים, בעוד שתפיסה שלילית של חיידקים כגורמים מדבקים שמגיעים מבחוץ וצריך להיפטר מהם השתרשה בתודעה הציבורית. גם במאה ה-20 נחקרו בעיקר חיידקים במסגרת הפרדיגמה הזו, ורק במחצית השנייה של המאה תשומת הלב הופנתה להיבטים החיוביים של העולם המיקרוביאלי, כולל אלה החיים בתוכנו. כמובן שכל זה מגיע לתודעת הציבור באיחור, ואני מאמין שאנשים רגילים התחילו להבין את מלוא החשיבות של העולם המיקרוביאלי הפנימי שלנו, השלימו עם קיומו וקיבלו אותו כחלק מעצמם רק לאחרונה. זהו מושג די חדש, הוא מבחינות רבות בלתי מובן, ולכן מפחיד: הסטריאוטיפ הישן של תפיסת חיידקים כאל פתוגנים בלבד חזק מדי.

בנוסף, הפריחה במחקר על המיקרוביום האנושי מתרחשת ממש עכשיו, למרבה המזל, מדענים שיפרו שיטות וטכנולוגיות לחקור אותו בארסנל שלהם. "העולם הפנימי" שלנו רק התחיל להיפתח באמת. והחברה, כך נראה לי, גברה לאחרונה עניין בתגליות מדעיות, כך שהיא מוכנה לקלוט את הידע החדש הזה ולדון בו.

- הכותרת של הספר במקור נשמעת מעט שונה: "אני מכיל המונים: המיקרובים שבתוכנו והשקפה מפוארת יותר של החיים." מה גרם להחלטה לשנות אותו?

אני חושב שהמו"ל החליט לשנות את הכותרת כדי להפוך אותה למובנת ומסקרנת יותר עבור האדם הממוצע. הייתי מעדיף לשמור על הכותרת המקורית והייתי תומך נלהב בה. נראה לי שהוא מתאים יותר לתוכן הספר, שנועד להציג בפני הקוראים את העולם המיקרוביאלי שבתוכנו ובסביבתנו, לגיוון, הוד ועמימות שלו. וניהול הוא רק היבט אחד של העולם הזה, והוא עדיין לא נחקר מספיק כדי לקבוע באופן קטגורי מי שולט במי. גם אנחנו יכולים לשלוט במיקרובים ולהשתמש בהם, אנחנו יכולים להשפיע על המיקרוביום שלנו, אז יש כאן תהליך הדדי, וצריך לזכור זאת בקריאת הספר כדי שלא תקבלו רעיונות שקריים על סמך הכותרת בלבד. הספר מכיל הרבה יותר ממה שמשתקף בכותרתו. שאלה נוספת היא שלרוב האנשים, בואו נהיה כנים, יש מעט עניין בעולם המיקרוביאלי ככזה ובאינטראקציה שלו עם עולם החי. מעניין יותר הוא עד כמה בטוח לחיות עם חיידקים ומה הם עושים ישירות לנו, בני האדם.

- למילה "חיידקים" באמת יש קונוטציה שלילית: לרוב אנו רואים מאחוריה כמה אורגניזמים מיקרוסקופיים מזיקים שמאיימים על בריאותנו. אז לכותרת יש את המסר הזה: אנחנו נשלטים על ידי מישהו רע! המילה "מיקרוב" משמשת לעתים קרובות מאוד כמילה נרדפת פשוטה למילה "חיידק", כולל בספר הזה, לא? איך אתה מרגיש לגבי בעיית החיידקים ה"רעים"?

ובכן, זה לא מסקרן כשאתה מגלה שאנחנו נשלטים על ידי איזו ישות אפלה! זה גם מתנגש עם השאיפות שלנו לטוב ובאופן כללי משנה את השקפתנו על עצמנו. אולי לזה מכוון השם החדש. ואם זה מושך את הציבור הרחב ומחנך אותו לפחות קצת על נושא החיידקים בכלל - גם רעים וגם טובים - זה לא יהיה כל כך נורא, נכון?

מיקרובים הם לא רק חיידקים. הספר מדבר גם על חיידקים אחרים, כמו ארכאים, אבל אנחנו עדיין לא יודעים עליהם הרבה הם התגלו רק בסוף שנות ה-70. חלק גדול מהספר עוסק באמת בחיידקים - ובאופן שבו הם מתקיימים יחד עם בעלי חיים, כולל בני אדם. וכן, אתה צודק - המילה "חיידקים" משמשת לעתים קרובות כדי להחליף את המילה "חיידקים", אבל אלה לא מילים נרדפות, חיידקים הם מושג רחב יותר.

חיידקים "רשעים" הם, כפי שכבר אמרתי, סטריאוטיפ ושריד של רעיונות מדעיים של המחצית הראשונה של המאה ה-20. למעשה, חיים בתוכנו פחות ממאה מינים של חיידקים שפוגעים בנו או עלולים להפוך למסוכנים בתנאים מסוימים. אבל ישנם אלפי מינים של חיידקים ניטרליים, שלווים ומועילים שעוזרים לנו לשרוד! והם גם עוזרים לגוף שלנו להילחם בחיידקים מזיקים. כמובן, אתה צריך להכיר את האויב ממראה עיניים, אבל להעביר ללא הבחנה יחס שלילי למי שפשוט דומה הוא שגוי. והספר אמור לעזור לשנות את הגישה הזו.

- האם זה יותר על חיידקים "רעים" או על רגילים וצנועים?

למיקרובים אין מוסר אי אפשר לחלק אותם לטובים ולרעים. הם, כמו כל האורגניזמים החיים, מנסים לשרוד ולחשוב על עצמם תחילה. האם חיידקים מביאים תועלת למישהו או גורמים נזק לא מדאיגה אותם במיוחד. אנחנו יכולים להעריך אותם - ביחס אלינו. מנקודת המבט שלנו, ישנם נבלים שעדיף לא להיפגש איתם בשום פנים ואופן, אלא בחליפת הגנה ביולוגית: למשל חיידק המגפה או חיידק האנתרקס. אבל, ככלל, אתה לא פוגש אנשים כאלה. אבל אחרים יכולים לחיות בתוכנו ולעשות לנו גם טוב וגם רע בו זמנית. למשל, המפורסם הליקובקטר פילורי, אשר נקשר לכיבים ולסרטן הקיבה, נראה כמונע סרטן הוושט. הכל יחסי. אם הגוף שומר על חיידק מסוים, הוא מתנהג בשקט, ואם המערכת החיסונית נחלשת לפתע, היא יכולה לנצל זאת. החיידק יחיה בשלווה במעיים, אך אם הוא נכנס בטעות למחזור הדם, הוא יעורר תגובה חיסונית קשה עם השלכות חמורות. E. coli מועיל במעיים, אך יגרום לבעיות באיברים אחרים. אי אפשר גם לגרש מעצמנו חיידקים, כדי לא לתת להם סיבה לבגוד בנו: הם הרי עוזרים לנו בעיכול, בוויסות מערכת החיסון וכו'. יש צורך לקבל בברכה חיידקים כאלה וללמוד לשלוט בהם.

- האם גוף האדם הוא בניין דירות, בלוק של שירותים קהילתיים, או, ליתר דיוק, בניין משרדים?

זוהי עיר עם פלחים שונים באוכלוסייה המתגוררים באזורים שונים. יש חיידקים שפשוט חיים, תוך שימוש בתשתית המתאימה, אחרים עובדים גם למען הגוף שנותן להם בית, וגם פושעים נתפסים - אם חיידק תוקע את ראשו במקום שלא צריך, תאי המשטרה של המערכת החיסונית יתפסו מיד. זה למחזור.

- מהו בעצם האיחוד של האדם והחיידקים? עד כמה זה שווה - ומי מרוויח מזה הכי הרבה?

בשל גדלים שונים, הרעיונות שלנו לגבי היתרונות הם פשוט בלתי ניתנים להשוואה! אם ניקח בחשבון את המיקרוביום בכללותו (אנחנו בערך שווים במונחים תאיים, למרות שיש בגופנו שליש יותר תאים מיקרוביאליים משלנו), אז נוכל לומר שלאדם יהיה קשה בלעדיו. אבל החיידקים כנראה ימצאו מארחים אחרים. מיקרובים חיו על כדור הארץ לפני בני האדם ולא ייעלמו גם לאחר מותה של האנושות. ברית איתם בהחלט מועילה לנו, ואנחנו לומדים להפיק ממנה עוד ועוד יתרונות, להשתמש בחיידקים כדי לשפר את קיומנו, גם כאלו מהם שאינם קשורים ספציפית לאנשים: בתעשיית המזון, למשל. .

- אילו דברים עושים בתוכנו חיידקים שהכי מפתיעים?

מיקרובים מבצעים עבורנו הרבה עבודה שימושית בשלבים המוקדמים של החיים. לדוגמה, הם עוזרים ליצור דלי מעיים ולחדש את שכבות הקירות שלו. הם עוזרים למערכת החיסון להתבגר, ממריצים את התפתחותן של קבוצות שונות של תאי חיסון, מאמנים אותם ויחד איתם מספקים חסינות, מעמידים אותה בפני חיידקים אחרים, אך לא נגד עצמם. מופיעות עבודות מדעיות המדברות על השפעת החיידקים על התפתחות תאי עצב, על המוח, על התנהגות.

אחד הגילויים הגדולים ביותר עבורי היה כיצד חיידקים מסוימים יוצרים מערכת אקולוגית בריאה לתינוק בעזרת חלב האם. מסתבר שזה הכרחי לא לתינוק עצמו, אלא לחיידקים שבתוכו, כדי שיעשו את עבודתם. והכל קשור שם: חלב, חיידקים, מעי בריא, מערכת החיסון ואולי התפתחות המוח. זה מדהים. וזה קשה.

-למי לדעתך הספר הזה נכתב? למי זה יועיל?

זה יהיה מעניין ושימושי למי שמתעניין בביולוגיה ומתעניין גם בבעיות בריאות. מדובר כמובן לא רק בביולוגים וברופאים, אלא גם באנשים סקרנים רבים שרוצים להבין את מבנה הטבע והאדם כחלק ממנו. מי שאין לו השכלה מיוחדת לא צריך להירתע מהספר מהנושא המצומצם שלו לכאורה הוא כתוב די תוסס, הייתי אומר אפילו בשובבות במקומות ובשפה לא מורכבת במיוחד. למרות שאולי יש לי כאן הטיה קוגניטיבית בגלל הרקע הביולוגי שלי. אבל עדיין, במקומות רבים זה ידרוש קריאה מהורהרת, זה לא טקסט ל"דומים", הכתוב בשפת ילדים, זהו טקסט מדעי פופולרי, שבו שני המרכיבים - "עממי" ו"מדעי" - משמעותיים באותה מידה. אני אספר לכם על עצמי: אני רחוק מלהיות מיקרוביולוג, וחיידקים עם כל הסודות וכוחות העל שלהם בדרך כלל עניינו אותי מעט. אבל עכשיו אני מסתכל על העולם סביבי בצורה חדשה – הגעתי להבנה שאובייקטים ויצורים מוכרים הנראים לעין נמצאים באינטראקציה מתמדת עם עולם המיקרובים. כפי שכתב יונג בסוף הפרק הראשון, "למרות שאני לא יכול לראות אותו בעין בלתי מזוינת, אני יכול סוף סוף לראות אותו."

- מה, לדעתך, ההבדל בין הקוראים הרוסים של הספר הזה לבין הקהל המקורי שלו דובר האנגלית? האם יהיה הבדל בתפיסה? והספר עצמו - האם הוא השתנה הרבה מאז שקיבל פרצוף רוסי?

הקהל הצורך ספרות מדעית פופולרית במערב הוא עצום, והמדע הבדיוני "מטפס פנימה" מכל הסדקים שיש שם, כולל פרסומים חברתיים-פוליטיים רגילים. כעת ברוסיה חלה עלייה ברורה בקהל המתעניין במדע, אבל עדיין נראה לי שבעניין הזה אנחנו מפגרים אחרי ארה"ב ובריטניה. לדוגמה, בתקשורת ובבלוגוספירה באנגלית, מיקרוביולוגיה פופולרית מאוד, לפחות אם לשפוט לפי סטטיסטיקת הצפייה הזמינה באתרי אינטרנט. נושא זה אינו מעורר עניין כה נרחב בקרבנו. אם אנחנו מדברים על חיידקים כאיום אפשרי או חומר שימושי במשק הבית, אז אוזנו של הקורא מושפלת פחות או יותר, אבל חיידקים כחלק מהטבע כבר לא נוגעים באנשים רבים. ההבנה שחיי החיידקים והמדע לגביהם יכולים להיות מרתקים לא התפתחה. לכן, אם אנחנו מדברים על הקורא ההמוני, אז ההבדל בתפיסה עשוי לנבוע מהיערכות ראשונית שונה לתפיסה זו בדיוק.

באשר לכמה רגעים והקשרים תרבותיים המובנים לתושבי ארה"ב ובריטניה, אך בלתי מובנים לנו, יש מעט מהם בספר, והיכן שעלה הצורך בהסברים, הם ניתנים. באופן כללי, השתדלנו לעשות תרגום קרוב ככל האפשר במשמעות למקור. התרגום נבדק שורה אחר שורה מול המקור. הם אפילו ניסו להתאים את המשחק והרמיזות של המחבר. הם אפילו הצליחו לתרגם את משחקי המילים, ונראה לי בהצלחה. הקורא דובר הרוסית יהיה מרוצה. ובכן, מכיוון שאני ביולוג, לקחתי את החופש לערוך מדעי: דאגתי שהמונחים משמשים נכון, והוספתי הערות עם כמה הסברים. בנוסף, מאחר שבשנה שחלפה מאז צאתו לאור של הספר בחו"ל, התפרסמו מאמרים מדעיים חדשים בנושאים הנלווים בו, הוספתי, ככל שניתן, את קוביות הידע החדש הללו בהערות השוליים ועדכנתי את הביבליוגרפיה.

- מה אתה חושב על המצב הנוכחי של פופולריזציה של המדע במדינה שלנו? אילו ספרי מדע פופולרי צריכים להיות יותר על מדפי חנויות הספרים?

כיום, עם הפופולריות של המדע ברוסיה, הכל טוב מאוד בהשוואה למה שהיה לפני עשר שנים. אירועים רבים, פסטיבלים, הרצאות בהשתתפות דמויות בולטות ומפורסמות. באופן קבוע מופיעים פעילים מוכשרים חדשים שמצליחים להצטרף לשורות הפופולריזציה. זה די מעצבן אותי שאנשים רבים, לאחר שהבחינו במגמה, מנסים להשתתף בה למען פופולאריות לא כל כך הרבה של המדע כמו עצמם, וגם כדי להרוויח מזה כסף. לעתים קרובות "פופולאריזציה" כזו היא בינונית, לא מקורית, אפילו הייתי אומר, וולגרית. זו תופעה לא נעימה. פופולריזציה באיכות גבוהה לא יכולה להיות מוצרי צריכה בהגדרה. אבל יש מעט מאוד פופולריזציה איכותית בטלוויזיה. כאן אני רואה את הבעיה. וזה נובע במידה רבה מאי רצונם של פופולארייזרים להשתתף ב"קרקס" המשודר בטלוויזיה. מה שיגידו על מותה של הטלוויזיה, זה עדיין ערוץ יעיל מאוד להעברת מידע. בעוד שהפופולאריים לא רוצים ללכת לדירוג דיונים על בעיות עכשוויות שמושכות בדרך זו או אחרת למדע, מחשש שירקו עליהן, כל מיני ליצנים ומעורפלים הולכים לשם. יש הרבה כאלה גם באינטרנט, עם קהלים עצומים. רק באינטרנט יש יותר מקום, אתה לא יכול לסחוט ממנו את המעורפלים, אבל בטלוויזיה הכל "מתועל" - אז אתה צריך להשתמש בערוצים האלה, לשלוח לשם "בוטים מדע" בהמוניהם. אבל זה נושא לדיון גדול נפרד.

לגבי אילו ספרים צריכים להיות יותר - ובכן, זה לא נקבע "בהזמנה". ספר מדע פופולרי טוב נולד אם המחבר באמת נלהב לגבי נושא מסוים והפופולריות שלו. הספר הזה לא יישאר מעיניהם. באופן אישי, אני לא אוהב שטקסט נכתב בהתאם לצרכי הקהל: אלו ניסיונות להעביר להם מדע בשפה יומיומית, לפעמים אפילו אידיוטית ממש, אבל "אופנתית". אני אוהב ספרים ששומרים על איזון בין המדעי לפופולרי, וכאן כבר לא כל כך חשוב באילו מדעים עוסק הספר הזה – הוא מתגלה כראוי וימצא את הקורא שלו, גם אם לא כל כך נפוץ.

- אתה מוביל את פרויקט המדע הפופולרי "Batrachospermum". מאיפה השם הזה?

מהשם המדעי של אצה אחת. קראנו לעיתון הקיר כך במחלקה לביולוגיה בשנת 2000, כשהיינו סטודנטים א' מצחיקים, פשוט כי זה נשמע חוצפה ומצחיק, והחומרים שלנו היו זהים. עכשיו זה מגזין מקוון על מדע, הכל רציני, אבל לפעמים פרובוקטיבי ומהנה - במסורת המותג.