Возможна ли жизнь без бактерий на планете Земля? Древние обитатели земли бактерии
10 самых опасных микробов, удивительные факты о бактериях
Многие ученые, проанализировав исследования мира бактерий и их взаимодействие с окружающим органическим миром, пришли к выводу, что микробы, находящиеся вокруг, влияют на окружающий мир гораздо больше, чем предполагалось ранее.
Влияние микроорганизмов на нас и другие живые существа
Наидревнейшие жители на нашей планете ─ это микроорганизмы, и, скорее всего, они будут на ней, даже если не будет нас и исчезнут все остальные живые существа. Они заселили не только всю планету Земля, а и живут в организмах других живых существ, в том числе и в нас.
Согласно последним исследованиям, было выявлено, что микроорганизмов, живущих внутри и на нас в 10 раз больше, чем клеток человека. Но учитывая то, что масса бактериальной клетки гораздо меньше человеческой, поэтому общий вес клеток бактерий, для которых мы являемся средой обитания, намного меньше.
Многие виды бактерий занимают отдельное положение и живут параллельно с остальными живыми существами, не нуждаясь в них. Для многих других видов без взаимодействия в системе с другими живыми обитателями планеты жизнь была бы невозможна. Одни из них, такие как бифидобактерии, лактобактерии, приносят пользу, другие патогенные и являются источником инфекционных заболеваний. Если брать общее количество микробов, окружающих нас и живущих внутри, то полезных в десятки раз больше, чем вредных.
Лактобактерии
Опираясь на исследовательские положения, можно утверждать, что бактерии стали основателями других представителей органического мира и всего живого вокруг. Дав начало животному миру, они продолжают эволюционировать параллельно с ними. Способность поддерживать постоянную температуру тела с помощью метаболических процессов, происходящих в организме, животные получили благодаря маленьким бактериям. Так, при 40ºС микробы максимально высвобождают необходимую для жизни энергию и снижают потребность в постоянном питании у животных.
Сигналы микробов
Свидетельством того, что животные берут свое начало от бактерий, являются совпадения в геномах обоих царств. Так, если рассматривать геном человека, то он на 37% совпадает с геномом бактерий. Было доказано, что бактерии, находящиеся в пищеварительной системе животного и во рту, делятся между собой информацией с помощью сигналов. Разрыв сигналов может быть причиной таких заболеваний, как воспаление кишечника, инфекции и диабет. Такое положение говорит о влиянии мира микроорганизмов на нас и других представителей органического мира.
Бактерии кишечника
Микробы играют важную функцию в пищеварении животных и человека. Эволюция пищеварительной системы животных и бактерий происходила параллельно, о чем свидетельствуют последние исследования.
Итак, мир бактерий в кишечнике новое и удивительное:
в кишечнике термитов находится 90% микробов, обитающих только в них и больше в мире нигде не существующих;
микроорганизмы внутри кишечника у американцев приспособлены под пищу, богатую на жиры;
у жителей Венесуэлы обнаружены микробы кишечника, ориентированные на переваривание сложных углеводов, имеющихся в растительной пище;
у жителей Японии, рацион которых во многом состоит из морепродуктов, обнаружены бактерии, способствующие перевариванию водорослей.
Мир удивительных бактерий разнообразен и еще плохо изучен, и чтобы понять, насколько они интересны для нас и какое положение занимают в органическом мире, представляем 10 наиболее интересных фактов.
10 необычных фактов из жизни микробов
Внутри ротовой полости человека находится около 40 миллионов видов микробов. Когда мы целуемся, то около 300 тысяч из них перемещается в рот нашего партнера, из них 5% являются патогенными.
На нашей коже обитает около 2 кг микробов.
Недавно в грунтовых водах американские ученые обнаружили самую маленькую бактерию. Ее размер составляет 0,009 Мк, и на срезе человеческого волоса таких микроорганизмов может поместиться до 150 тысяч. До недавнего времени самой маленькой считалась бактерия Mycoplasma Genitalium, обитающая в организме приматов и ведущая паразитический образ жизни.
Самая большая бактерия в мире – Thiomargarita namibiensis (Намибийская серная жемчужина). Этот микроорганизм был обнаружен в 1997 году, его размеры колеблются от 0,75 мм до 1 мм, что дает возможность обнаружить его даже без помощи микроскопа.
Самой живучей бактерией является Deinococcus Radiodurans, способная выдержать дозу радиации в 10 тысяч Гр. Для человека смертельной считается доза в 5 Гр, а кишечная палочка выдерживает 2 тысячи Гр. Такая устойчивость к радиации объясняется особенностью ее генома.
Самой быстро размножающейся бактерией является кишечная палочка.
Существует бактерия-сапер, источником питания которой является тринитротолуол. Это вещество есть практически во всех взрывных устройствах.
Для крабов Kiwa puravida источником питания являются бактерии, живущие на их панцире. Сами же бактерии питаются метаном и сероводородными соединениями, и чтобы их «подкармливать», крабы подставляют клещи под потоки, выходящие из щелей подводных скал.
Самым древним микроорганизмом считается Thermoacidophiles, обитающая в горячих водоисточниках с повышенным содержанием кислоты. При температуре ниже 55ºС микроорганизмы погибают.
На поверхности наших мобильных телефонов и гаджетов микроорганизмов больше, чем на нашей обуви или на сиденье унитаза.
Несмотря на то что полезных микробов вокруг нас все же больше, но для многих вредных мы является источником обитания, размножения и питания. Какие из них признаны самыми опасными?
10 самых опасных микробов для нас
Золотистый стафилококк. Считается самым устойчивым к антибиотикам микробом и является возбудителем многих инфекционных заболеваний. Они живут в организме каждого третьего на планете, но представляют угрозу для организма с ослабленным иммунитетом.
Salmonella typhi, вызывающая брюшной тиф. Она обладает высокой степенью выживаемости во внешней среде. Так, в воде она остается жизнеспособной до одного месяца, на продуктах до 10 дней. В мире ежегодно из 20 миллионов заболевших брюшным тифом умирает 1% людей.
Clostridium tetani является причиной столбняка. Обитает вокруг нас и чрезвычайно живуча в почве и воде. Погибает при длительном кипячении (более 1 часа) и при нагревании 150ºС. При своевременном лечении погибает 20% зараженных, а при позднем обращении к врачу погибает до 80%.
Mycobacterium tuberculosis (палочка Коха), вызывающая туберкулез, живущая вокруг нас и передающаяся воздушным путем. Многие штаммы этого микроба устойчивы к медикаментам. Ежегодно приблизительное число зараженных составляет около 450 миллионов человек.
T. pallidum, вызывающая венерическое заболевание ─ сифилис. Ввиду того, что зараженные зачастую несвоевременно обращаются к врачу, лечение является долгим и изнурительным.
Пневмококки. Его штаммы постоянно мутируют, приспосабливаясь к антибиотикам. Является причиной воспаления легких и других заболеваний дыхательных путей.
Кишечная палочка. Является источником многих кишечных заболеваний, заболеваний мочеполовой системы у взрослых и детей. Ввиду высокой скорости размножения и умения приспосабливаться к антибиотикам считается одной из самых опасных для человека.
Clostridium Botulinum, вызывающая ботулизм. Ее штаммы распространены повсеместно. 4 кг этого микроба будет достаточно, чтобы убить все живые организмы на планете.
Vibrio cholerae, вызывающая холеру. Изучено 140 видов этого возбудителя. Несмотря на то что выведена вакцина против холерного вибриона, она до сих пор является источником эпидемий в южных странах.
Helicobacter pylori, обнаруженная не так давно и являющаяся причиной язвенных заболеваний. Ее носителями является около 60% населения планеты. Она способна передаваться через поцелуи, посуду, слюну.
Все перечисленное выше говорит о том, что мир маленьких бактерий, окружающий нас, не только опасен, но и таит в себе много интересного, полезного и удивительного. Бактериальный и животный мир плотно связан между собой и влияют друг на друга. Гипотеза о том, что бактерии правят миром, все больше находит свое подтверждение. Человечеству предстоит провести множество исследований и опытов, чтобы добиться полной гармонии взаимодействия органического мира с миром бактерий.
probakterii.ru
Жизнь без бактерий на Земле невозможна. Чем же полезно их существование?
Самыми древними обитателями земной поверхности являются бактерии. Чтобы понять, возможно ли существование других организмов без них и вообще существует ли возможность жизни без бактерий на Земле, нужно понимать, какую роль они выполняют на нашей планете.
Эволюция в питании
Все живые организмы, живущие на планете, являются звеньями той или иной цепочки питания. Но основу всех этих взаимодействий составляют бактерии, принимая в этом непосредственное участие либо перерабатывая продукты жизнедеятельности.
Многие простейшие, низшие ракообразные, моллюски напрямую питаются бактериями. Грибам необходима органика, являющаяся продуктом их жизнедеятельности. С эволюцией произошло увеличение количества животных организмов, а также усовершенствование их питания. Этого не произошло бы, если бы не было стабильности в питании. Жизнь простейших организмов напрямую зависит от наличия бактерий, а вот более развитые формы пошли дальше, в процессе эволюции была создана бактериальная база внутри организма. Это способствовало созданию более сложной пищеварительной системы. Наличие бактериальной среды внутри позволило более развитым формам питаться эпизодически и преодолеть барьер массы от нескольких миллиграмм до килограммов. Способность поддерживать постоянную температуру тела позволила животным заселить всю планету.
Без бактерий, находящихся у нас в кишечнике, мы бы не смогли переваривать пищу. Известно более 500 видов микроорганизмов, простейших, грибов, которые участвуют в процессах пищеварения высших форм. Это доказывает то, что жизнь и питание без бактерий на Земле невозможны.
Преобразование биомассы на планете
Все отмершие растения, животные подвергаются переработке бактериями. Именно они превращают мертвые клетки в питательные для почвы вещества, осуществляя таким образом круговорот биомассы на планете. Другими словами, все умершее при помощи микроорганизмов дает питание всему живому. Без питательной среды не росли бы растения, грибы, в результате нечего было бы есть травоядным, а без травоядных не выжили бы хищники, в том числе и человек.
Такой круговорот является одним из основных доказательств того, почему без деятельности бактерий жизнь на Земле была бы невозможна.
Бактерии, грибы, актиномицеты, животные, которые питаются мертвыми клетками, называются сапротрофами. В результате их деятельности происходит минерализация органики. Без участия сапротрофных микроорганизмов растения, израсходовав минеральные вещества, находящиеся в почве, остались бы без питания и исчезли. А всю Землю заполонили бы груды неразложившейся биомассы, превратив планету в одну огромную свалку мертвых растений, а также животных.
Азотфиксирующая способность микроорганизмов
Атмосфера на 78% состоит из азота, он необходим для существования всего живого на планете. Однако ни одна живая форма не способна его усваивать из воздуха. На помощь приходят целые группы бактерий, которые способны перерабатывать молекулярный азот в биологический. Микроорганизмы с помощью ферментов усваивают атмосферный азот, смешивая его с другими минералами. Так происходит фиксация азота, необходимого для жизни всех растений, что составляет основу всего живущего на Земле.
Существует группа аэробных микроорганизмов Azotobacter, в клетках которых есть специальные ферменты, перерабатывающие азот. При неблагоприятных для жизни условиях они ложатся в «спячку», а с наступлением благоприятной атмосферы начинают свою «работу».
Род Rhizobium относится к симбионтам, по-другому – клубеньковые микроорганизмы. Они селятся на корнях в основном бобовых растений. Образовывая на растениях особые клубеньки, они живут с ними как единое целое, снабжают почву питательными веществами.
Сказанное выше является еще одним ответом на вопрос о том, почему без деятельности бактерий жизнь на Земле была бы невозможна.
Способность насыщать воздух кислородом и углекислым газом
Всем живым организмам необходим кислород, который восполняется на нашей планете благодаря способности растений перерабатывать солнечную энергию. Но способность осуществлять фотосинтез имеют не только растения, но и сине-зеленые водоросли, цианобактерии. Основной средой обитания фотосинтезных микроорганизмов являются пресные и соленые водоемы. Все они имеют простую организацию, разнообразны по своим свойствам. Продукты фотосинтеза являются не только возможностью дыхания всех живых организмов, а также используются как топливо, строительный материал и другое.
Способность создавать полезные ископаемые
Учеными доказано, что археи и бактерии выполняют важную роль в геологических процессах, таких как выветривание, нефтеобразование, формирование полезных ископаемых.
Множество минералов формируется при непосредственном их участии. Различают такие виды образований:
Внутри клеток. Магнетит или сульфиды железа образовываются с участием магнетотактических микроорганизмов.
В чехлах. Так образуются фосфатные минералы.
Снаружи и внутри клетки. Например, марганцовые минералы.
В целом учеными уже описано более 100 минералов, чье образование не обошлось без микроорганизмов.
Вот несколько основных доказательств того, что бактерии участвуют во многих процессах жизнедеятельности всех живых форм, в образовании земной поверхности. Они присутствуют везде: внутри организмов, на любой поверхности, в любой среде. Без их деятельности не было бы ничего живого на Земле.
probakterii.ru
Атмосферу древней Земли отравили микробы
Изучение микроорганизмов в горячих источниках Камчатки помогло ученым выяснить состав атмосферы древней Земли. Оказалось, что она содержала большое количество ядовитого угарного газа.
Ученые из Мичиганского университета под руководством профессора Альберта Колмана (Albert Colman) изучали микроорганизмы, которые населяют горячие источники кальдеры Узон. Эта огромная кальдера (ее диаметр достигает десяти километров) находится на Камчатке, на территории Кроноцкого заповедника, и славится разнообразием горячих источников. Колман обнаружил уникальное свойство этих микроорганизмов поглощать и выделять угарный газ.
Древние обитатели кальдеры
Команда профессора Колмана занималась изучением физиологии карбоксидотрофов – анаэробных бактерий, живущих в горячих источниках. Считается, что именно эти живые организмы господствовали на Земле в архее. «Мы изучали микробиологический состав этих источников, предположив, что именно такая среда была первичным местообитанием карбоксилотрофов. Там не было кислорода, а преобладал метан, водород и углекислый газ», -- говорит Колман.
В кальдере Узон ученые обнаружили несколько видов этих микроорганизмов. По словам Колмана, им удалось узнать удивительные подробности их физиологии. Оказалось, что они способны как поглощать, так и выделять ядовитый угарный газ. По мнению ученого, эта их особенность не могла не оказать влияния на состав древней атмосферы.
Атмосферу отравили
В самом начале своей истории атмосфера ранней Земли почти не содержала кислорода. Она состояла из паров воды, углекислого газа, сероводорода, метана. Но в протерозойскую эру примерно 2,4 миллиарда лет назад произошло событие, перевернувшее всю дальнейшую историю Земли – случилась кислородная революция. Тогда атмосфера постепенно стала насыщаться кислородом. «Это очень важный момент в истории Земли. Ведь насыщение атмосферы кислородом позволило развиваться живым организмам», -- говорит Колман.
Карбоксилотрофы, по словам ученого, процветали в эпоху, предшествующую кислородному взрыву. Их способность активно поглощать угарный газ уже была известна. Но оказалось, что они могут и выделять его.
«Наше исследование показывает, что сообщества микроорганизмов нельзя рассматривать только как поглотителей угарного газа. Они и поглощают, и выделяют этот газ -- это такая активная динамичная система», -- говорит ученый. Его расчеты показали, что концентрация угарного газа в атмосфере ранней Земли, до того как произошел кислородный взрыв, достигала одного процента. Это в десятки тысяч раз больше его содержания в современной атмосфере.
Такая среда могла оказаться токсичной для многих других микроорганизмов. Возможно, это существенно замедлило их эволюцию, считает Колман. «Другие микроорганизмы должны были как-то выживать в среде, богатой токсичным угарным газом и приобретать приспособительные черты. А для этого необходимо время», -- говорит ученый.
dev.infox.ru
Где могут жить бактерии? Среда обитания бактерий
Микроскопические живые организмы, самые крохотные на планете, самые многочисленные жители Земли – бактерии. Это существа, по крайней мере, удивительные, вызывающие интерес науки с тех пор, как с изобретением многократного увеличения объектов (микроскопа) они были, наконец, замечены человечеством. До этого эволюция бактерий проходила у людей, можно сказать, «под самым носом», но на них никто не обращал должного внимания. И совершенно напрасно!
Древность происхождения
Они самые древние жители нашей планеты. Давнишняя среда обитания бактерий – Земля. Бактерии появились здесь первыми из живых организмов, по мнению некоторых ученых, около трех с половиной миллиардов лет назад (для сравнения: возраст Земли составляет примерно четыре миллиарда). То есть, грубо говоря, возраст бактерий сопоставим с возрастом окружающей нас природы. Кстати, известная история человечества насчитывает всего несколько десятков тысяч лет. Вот такие мы «молодые» по сравнению с этими микроорганизмами.
Самые мелкие и многочисленные
Бактерии также являются самыми мелкими из всех известных представителей живой природы. Дело в том, что клетки почти всех живых организмов имеют приблизительно одинаковые размеры. Но только не клетки бактерий. Средняя клетка бактерии примерно в десять раз меньше по размерам, чем среднестатистическая клетка, например, человека. Из-за такой крошечности они являются еще и самыми многочисленными обитателями. Известно, что в комочке почвы, где обитают бактерии, может находиться столько же жителей, сколько, например, людей во всех странах Европы.
Выносливость
Природа, создавая бактерии, вложила в них огромный запас прочности, значительно превышающий выносливость других представителей фауны. Со времен «древности глубокой» на Земле происходило немало катаклизмов, и бактерии научились их стойко переносить. И поныне среда обитания бактерий настолько разнообразна, что вызывает глубокий интерес микробиологов. Микроорганизмы порой могут быть обнаружены в таких местах, где уж точно никто из других существ не сможет обитать.
Где могут жить бактерии
Например, в кипящих гейзерах, где температура воды может достигать почти ста градусов выше нуля. Или – в нефтяных подземных озерах, а также в непригодных для жизни кислотных озерах, где любая рыба или другое животное тотчас бы растворились, - вот где могут жить бактерии.
Ученые предполагают, что некоторые виды бактерий могут существовать даже в космосе! Кстати, на этих данных основывается одна из версий заселения земного шара живыми существами, теория происхождения жизни на планете.
Споры
Для того чтобы переносить подобные неблагоприятные условия, некоторые бактерии образуют споры. Можно сказать, что это особая, спящая, покоящаяся форма. Перед тем как образовать спору, бактерия начинает усыхать, удаляя из себя жидкость. Она уменьшается в размерах, оставаясь внутри своей оболочки, покрываясь дополнительно еще одной оболочкой – защитного характера. В таком виде микроорганизм может существовать очень и очень долго, таким образом как бы «пережидая» трудные времена. Затем, в зависимости от того, в какой среде живут бактерии – благоприятной или нет - они могут возобновлять свою жизнедеятельность в полном объеме. Эта уникальная способность выживать в неблагоприятных условиях внимательно изучается учеными-микробиологами.
Вездесущие
На вопрос «где живут бактерии?» можно ответить очень просто: «Практически везде!» А именно: вокруг нас и в нас, в атмосфере, в почве, в воде. И каждый человек ежедневно вступает в контакт с мириадами этих существ, сам не замечая этого. Среди них есть бактерии патогенные и условно-патогенные. Есть и совершенно безопасные для человеческого организма.
На земле
В почве, где живут бактерии, их содержится наибольшее количество. Здесь есть и питательные вещества, необходимые для жизнедеятельности, и оптимальное количество воды, отсутствует прямое солнечное освещение. Большинство из подобных бактерий – сапрофиты. Они участвуют в процессах формирования плодородной части почвы (гумуса). Однако здесь присутствуют и болезнетворные микроорганизмы: возбудители столбняка, ботулизма, газовой гангрены и других болезней. Затем они могут попадать в воздух и воду, в дальнейшем заражая человека этими заболеваниями.
Так, возбудитель столбняка, довольно крупная палочка, попадает в организм из почвы при различных повреждениях кожи и размножается в анаэробных (без кислорода) условиях.
В воде
Еще где могут жить бактерии, так это в водной среде. Сюда они попадают, когда их смывает с почвы, а стоки попадают в водоемы. По этой причине, кстати, в артезианской воде намного меньше бактерий, чем в надпочвенной. А обыкновенная вода из озера или речки может стать средой, где обитают болезнетворные бактерии, местом распространения многих опасных заболеваний: брюшного тифа, холеры, дизентерии и некоторых других. Так, например, дизентерия вызывается бактериями из разновидностей шигелл и сопровождается тяжелой интоксикацией организма, поражениями ЖКТ.
В атмосфере
В воздухе, где могут жить бактерии, их не так много, как в почве. Атмосфера является промежуточным этапом в миграции микроорганизмов, поэтому не может служить – в силу отсутствия питательных веществ и недостаточной влажности – постоянным местом обитания для бактерий. В воздух бактерии попадают с пылью, микроскопическими капельками воды, но затем – оседают, в конце концов, на почву. Однако в густонаселенных местах – крупных мегаполисах, например, - количество содержащихся в воздухе микроорганизмов может быть велико, особенно в летнее время. А сам воздух может служить средой, где обитают болезнетворные бактерии, всевозможные инфекции. Некоторые из них: дифтерия, коклюш. А также туберкулез, вызываемый палочкой Коха.
На человеке
На коже человека находится великое множество микроорганизмов. Но они неравномерно распределяются по всей плоскости. Есть у бактерий «излюбленные» места, а есть участки, напоминающие безлюдные пустыни. Причем, по данным ученых, большинство микроорганизмов, обитающих на коже людей, не являются вредоносными. Наоборот, они выполняют своего рода защитные функции для человека от микробов, считающихся опасными. Научно доказано, что чрезмерная стерильность и чистота – не так уж и хороши (конечно же, простых правил гигиены еще никто не отменял). Меньше всего бактерий находится у человека за ушными раковинами. Основное количество – на предплечьях (там их до 45 видов). Множество бактерий живет на слизистых оболочках, так называемых влажных зонах, где они себя чувствуют весьма комфортно. В сухих (ладони, ягодицы) – условия существования не совсем пригодны для микроорганизмов.
Внутри нас
По утверждению врачей-микробиологов, в кишечнике человека проживает примерно три килограмма бактерий! А в количественном отношении – это огромная армия, с которой нельзя не считаться. Однако бактерии – умные соседи. Основная масса обитающих в теле человека (а также других млекопитающих) – полезны и осуществляют мирное соседство с «хозяевами». Одни – помогают пищеварению. Другие – выполняют охранные функции: в результате их действий болезнетворные микроорганизмы при попытке проникновения на подзащитную территорию тотчас же уничтожаются. 99% населения – бифидобактерии и бактероиды. А энтерококки, кишечная палочка (являющаяся условно патогенной), лактобактерии – примерно от 1 до 10%. Они при неблагоприятных условиях могут вызвать различные заболевания, но в организме здорового человека выполняют полезные функции. Еще там обитают различные грибы и стафилококки, также могущие быть патогенными. Но в основном в ЖКТ существует некий бактериологический баланс, словно задуманный природой, поддерживающий здоровье человека на должном уровне. А патогенные микроорганизмы при достаточно высоком иммунитете не могут проникать внутрь и причинять вред.
Бактерии, грибы, актиномицеты, животные, которые питаются мертвыми клетками, называются сапротрофами. В результате их деятельности происходит минерализация органики. Без участия сапротрофных микроорганизмов растения, израсходовав минеральные вещества, находящиеся в почве, остались бы без питания и исчезли. А всю Землю заполонили бы груды неразложившейся биомассы, превратив планету в одну огромную свалку мертвых растений, а также животных.
Сказанное выше является еще одним ответом на вопрос о том, почему без деятельности бактерий жизнь на Земле была бы невозможна.
Множество минералов формируется при непосредственном их участии. Различают такие виды образований:
