Kuidas Bakterid Töötavad

{h1}

Bakterid on nii sõber kui vaenlased inimkonnale. Nad võivad põhjustada ja ravida terviseprobleeme ja mõjutada meie toitu. Lisateavet WordsSideKick.comi bakterite kohta.

Hingamisel - ja lugemisel - inimene, saate sellest hetkest kasu bakteritest.

Hapnikust, mida me sisse hingame toitaineteni, hakkavad meie kõhud toitu tõmbama, meil on bakterid, kes täname selle planeedi õitsengu eest. Meie organismides on mikroorganismid, sealhulgas bakterid, suurem kui meie inimrakud 10 kuni 1, muutes meid rohkem mikroobiks kui inimene [allikas: Savage].

Oleme alles hiljuti hakanud täielikult mõistma neid mikroskoopilisi organisme ja nende mõju meie planeedile ja tervisele, kuid ajalugu näitab, et meie esivanemad kasutasid sajandeid tagasi bakterite jõudu toidu ja jookide kääritamiseks (õlle ja leiba, keegi?).

Alles 17. sajandil hakkasime vaatama baktereid lähedalt ja isiklikult samavõrd lähedasesse ja isiklikkuesse kohtadesse - inimese suust. Alati uudishimulik Anton van Leeuwenhoek avastasid bakterid, uurides naastude näidist oma hambate vahel. Ta kirjutab poeetilist vaha, kirjeldades oma päris valgetes bakterikolooniat "väikese valge massina, mis on nii paks kui" twere taigna "[allikas: Dobell]. Pärast proovi panemist liitmikroskoobi kaudu nägi van Leeuwenhoek mikroobide liikumist. See on aliiiive!

Tõepoolest, bakterid olid Maa mänguhaldajad, mängides olulist osa hingava õhu ja bioloogiliselt rikka planeedi loomisel, mida me kutsume koju.

Selles artiklis me anname teile pilti nende väikeste, kuid mõjukate mikroorganismide kohta. Vaatame head, halba ja täiesti veider viise, kuidas bakterid on kujundanud inimese ajalugu ja meie keskkonda. Alustuseks anname teile madalaima taseme, mis muudab bakterid teistest eluviisidest erinevaks.

Bakterite alused

Bakteritel puudub tuum, mida inimestel, loomadel ja taimedel on rakke, mis tähendab, et nad on prokarüootsed rakud.

Bakteritel puudub tuum, mida inimestel, loomadel ja taimedel on rakke, mis tähendab, et nad on prokarüootsed rakud.

Kui ühe bakteri pole palja silmaga näha, kuidas me saame sellest nii palju teada?

Teadlased on välja töötanud tugevaid mikroskoope, mis suurendavad baktereid - tavaliselt ulatuvad neist üks kuni pisut mikronitest (üks miljoni meetri pikkune), mis annab meile pilguheitmise nende sisemisse töösse ja nende võrdlemisi teiste eluvormidega, nagu taimed, loomad, viirused ja seened.

Nagu võis juba teada, toimivad rakud elukvaliteediga, kas nad koosnevad oma kudedest või puuharust väljaspool akent. Inimestel, loomadel ja taimedel on geneetilise teabega rakud, mis sisalduvad membraanides, mida nimetatakse a tuum. Need tüüpi rakud, mida nimetatakse eukarüootsed rakud, on spetsiaalsed organellid, millest igaüks on ainulaadne töö, et hoida rakkude tööd ja terved.

Bakteritel puudub aga tuum, ja nende geneetiline materjal või DNA hõljuvad vabalt rakus. Neil mikroskoopilistes rakkudes ei ole organelle ja geneetilise materjali paljundamiseks ja vahetamiseks on erinevad meetodid. Bakterid on klassifitseeritud prokarüootsed rakud.

Peamised kategooriad kõrval asuvad teadlased baktereid erinevates laagrites:

  • Kas bakterid elavad ja arenevad keskkondades koos hapnikuga või ilma
  • Nende kuju, sealhulgas latid (bacillus), ringid (kookid) või spiraalid (spirillum)
  • Kas bakterid on gram-negatiivsed või grampositiivsed, mis on plekitestid, mis annavad ülevaate raku välimise kaitseseina koostisest
  • Kuidas bakterid ümbritsevad ja suunavad oma keskkonda (paljudel bakteritel on violettud, väikesed piitsjaolised struktuurid, mis neid ümbritsevad.)

Mikrobioloogia - kõigi erinevate mikroobide, sealhulgas bakterite, arheede, seente, viiruste ja algloomade, uuringu abil on jõudnud kasvav rikkus teadmisi, et veelgi eristada baktereid oma mikroobivendadest.

Sarnased prokarüootsed organismid, mis nüüd klassifitseeriti domeeni arhea, olid eelnevalt kokku puutunud bakteritega, kuid pärast seda, kui teadlased said neist rohkem teada, andsid nad mikroobe arhea oma kategooriasse nende sarnasuse kohta eukarüootsetes rakkudes.

Mikroobsed toidud (ja Miasma)

Tsüanobakterid söövad hapniku saamiseks päikesevalgust hommikusöögiks.

Tsüanobakterid söövad hapniku saamiseks päikesevalgust hommikusöögiks.

Nagu inimestel, taimedel ja loomadel, vajavad bakterid ellujäämiseks toitu.

Mõned bakterid on autotroofid, mis tähendab, et nad kasutavad toitu loomisel põhilisi sisendeid nagu päikesevalgus, vesi ja kemikaalid (arvan, et tsüanobakterid, mis on pööranud päikesevalgust hapnikku ligikaudu 2,5 miljonit aastat) [allikas: Konhauser jt.]. Teised bakterid on teadlased heterotroofid sest nad toodavad toitu olemasoleva orgaanilise aine energiaks (arvan, et surnud lehed asuvad metsas).

Tõde on, et mis võib olla bakteritele isuäratav, on meile tõenäoliselt vastumeelne. Nad on arenenud, et areneda igasuguste asjadega, alates õlireostusest ja tuumarelva kõrvalsaadustest kuni inimeste jäätmete ja lagunevate ainetega.

Kuid konkreetse toiduallikaga seotud bakterite eelised võivad ühiskonnale kasuks olla. Näiteks Itaalia kunstieksperdid pöördusid bakterite poole, et seeläbi liigse kihi soola ja liimi ladestamine, mis ähvardab hindamatu kunsti pikaealisust [allikas: Asociación RUVID]. Orgaaniliste ainete ringlussevõtuga seotud bakterite oskus on samuti kasulik, eriti arvestades nende tohutut rolli Maa pinna ümbertöötlejatena - nii pinnases kui ka vees.

Igapäevaselt võite olla tuttav näljaste bakterite lõhna tekitava efektiga selle funky lõhna oma prügikasti, kui nad võtavad oma ülejäägid, purustades need ja vabastades oma gaasilised kõrvalproduktid. Kuid see ei peatu.Sul on ka baktereid, mis süüdistavad neid looduse kutsumise hetki (jah, kõhupuhitus), kui teie soolestiku bakterid vabastavad mettamise ajal metallset.

Üks suur pere

See biokile - kleepuv bakterite mass - sisaldab Legionella pneumophila ja Hartmannella vermiformis.

See biokile - kleepuv bakterite mass - sisaldab Legionella pneumophila ja Hartmannella vermiformis.

Bakterid kasvavad ja moodustavad kolooniaid võimaluse andmisel. Kui toidu- ja keskkonnatingimused on soodsad, siis nad paljundavad ja moodustavad kleepuvaid kogunemisi biofilmid et ellu jääda mitmesugustel pindadel, alates kividest voolu suunas suu molaarideks.

Biofilmidel on oma eelised ja probleemid. Ühelt poolt pakuvad nad vastastikku kasu mängijatele looduses. Teiselt poolt võivad need olla tõsiseks ohuks. Näiteks arstid, kes ravivad patsiente meditsiiniliste implantaatide ja seadmetega, on eriti mures biofilmide pärast, kuna need pinnad on peamine kinnisvara bakteritele. Pärast koloniseerimist võivad biofilmid toota inimorganismile toksilisi ja isegi surmavaid kõrvaltoimeid.

Nagu linnades asuvad inimesed, suhtlevad biofilmide rakud üksteisega, saates sõnumeid, et jagada teavet toidu kättesaadavuse ja võimalike ohtude kohta. Selle asemel, et kutsuda oma naabreid telefoni teel, saadavad bakterid oma lähedalastele sõpradele kemikaalide kaudu märkmeid.

Kuid ka bakterid ei karda soolot lennata. Tegelikult on mõned liigid välja töötanud viise, kuidas kukkuda läbi karmide tingimuste. Kui toit ei ole lahkunud või tingimused muutuvad halvemaks, säilitavad need bakterid end ise, luues kõva koore nimega endospore, pannes raku seisma seisundisse, mis säilitab bakteri geneetilise materjali [allikas: Cornelli ülikooli mikrobioloogia osakond].

Üks teadlane leidis isegi bakterid ajakapslit, mis oli katmata ja uuritud 100 aastat hiljem, samas kui teised teadlased avastasid 250 miljonit aastat tagasi baktereid [sources: Silverman; Vreeland jt.]. See kõik näitab, et bakterid võivad pikka aega ennast säilitada.

Nüüd, kui me teame, et bakterid on koloniseerijatele antud võimalused, vaatame, kuidas nad seal jagunemise ja paljundamise kaudu saavad.

Bakteriaalne paljunemine

E. coli bakter hõivatakse binaarse lõhustumise varajastes staadiumites või jaguneb kahe identse rakuni.

An E. coli bakter on hõivatud binaarse lõhustumise varajastes staadiumites või jagades need kahte identsetesse rakkudesse.

Kuidas bakterid tekitavad esimesena kolooniaid?

Bakterid, nagu ka muud eluvormid Maa peal, peavad tegema endast koopiaid, et ellu jääda. Kuigi inimesed ja teised organismid teevad seda seksuaalse reproduktsiooni kaudu, töötab see bakteritega veidi erinevalt.

Aga kõigepealt arutleme, miks mitmekesisus on hea asi.

Elu läbib looduslik valikvõi teatud tingimustes selektiivsed jõud, mis võimaldavad ühel tüübil edutada ja paljuneda rohkem. Nagu võite bioloogia klassist meenutada, on geenid üksused, mis juhendavad lahtrit, mida teha - kas teha oma juuste värvi pruuniks või blondiks või oma silmad roheliseks või siniseks. Te saate mõlema vanema geeni, mis annavad hea segu. Lisaks tekib seksuaalne paljunemine mutatsioonidvõi DNA juhuslikud muutused, mis tekitavad mitmekesisust. Mida geneetiline mitmekesisus on joonestamisel, seda tõenäolisemalt võib organism kohaneda piirangutega keskkonnas.

Bakterite puhul ei ole paljundamine õige mikroobiga kohtumine ja asustamine; see lihtsalt kopeerib oma DNA ja jagab kahte identset rakku. See protsess, mida nimetatakse binaarne lõhustumise, tekib siis, kui üks bakter lagundab ennast kaheks pärast seda, kui ta dubleerib oma DNA ja liigub geneetilise materjali raku vastaskülgedesse.

Kuna saadud rakk on geneetiliselt identne sellega, mille see pärineb, ei ole see reprodutseerimise meetod täpselt parim viis luua erinevat geenibaasi.

Niisiis, kuidas bakterid saavad uusi geene?

Selgub, et bakterid kasutavad töö leidmiseks trikke, mille lõpptulemuseks on horisontaalne geeniülekannevõi geneetilise materjali vahetamist ilma paljundamiseta. Bakterid saavad seda teha mitmel viisil. Üks meetod hõlmab geneetilise materjali hankimist väljaspool rakku asuvat keskkonda, tuginedes teistele mikroobidele ja bakteritele (molekulide kaudu, mida nimetatakse plasmiidideks). Teised viirused, mis kasutavad baktereid kui hoste. Uute bakterite nakatamise korral jätavad viirused uue variandi geneetilisest materjalist välja [uus allikas: Marraffini].

Geneetiline materjali vahetamine annab bakteritele paindlikkuse kohanemiseks - ja mõned teevad seda, kui nad tunnevad stressi muutusi keskkonnas, nagu toidupuudus või keemilised muutused.

Paremate arusaamade kujundamine selle kohta, kuidas bakterid kohaneda, on äärmiselt olulised, et mõista ja võidelda bakterite antibiootikumide resistentsusega meditsiinis. Bakterid võivad sageli vahetada geneetilist materjali, et eelnevalt töötatud ravimeid tõenäoliselt ei tule järgmisel korral.

Nüüd, kui me oleme lähemalt uurinud, kuidas bakterid töötavad mikroskoopiliselt, vaatame sammu tagasi, et näha, kus neid suurel pildil leida.

Kas pole mägede kõrgust, kas pole orgu madal

Yellowstone'i rahvuspargi opalestseeruv bassein saab oma fantastilisi värve termofiilsetest bakteritest.

Yellowstone'i rahvuspargi opalestseeruv bassein saab oma fantastilisi värve termofiilsetest bakteritest.

Küsimus ei ole, "kus on bakterid?" vaid pigem "Kus ei ole bakterid?"

Neid leidub praktiliselt kõikjal Maa peal. On võimatu täiel määral aru saada, kui palju baktereid planeedil saab korraga, kuid mõned hinnangud osutavad ligikaudu 5 octillioni mikroobidele nagu bakterid ja arheaed - see on 10 kuni 28. võimsus! [allikas: Whitman jt.]

Samuti on raske arvata, kui palju on bakterite liike või klassifitseeritavaid liike.Üks hinnangu kohaselt on ligikaudu 30 000 ametlikult identifitseeritud liiki, kuid teadlased õpivad pidevalt ja lisavad oma teadmistebaasi ja arvavad, et me ei ole kriimustanud pinda tõeliste liikide arvuga seal [source: Dykhuizen].

Tõde on see, et bakterid on olnud juba pikka aega. Tegelikult tõid nad kaasa mõningase varaseima tuntud fossiilide, mis ulatuvad 3,5 miljardit aastat [allikas: California Muuseum Paleontoloogia Ülikoolist]. Teaduslikud tõendid viitavad sellele, et tsüanobakterid hakkasid maailma ookeanides moodustama hapnikku 2,5-2,3 miljardit aastat tagasi, mis põhjustas Maa atmosfääri ja hulga hapniku, et meid hingata saaksid. [Allikas: Konhauser jt.].

Bakterid võivad ellu jääda õhu, vee, pinnase, jää ja äärmiselt kuumuse all; taimedel; ja isegi meie sooltes, meie nahal ja teiste loomade nahal.

Mõned bakterid on äärmusofiilid, mis tähendab, et nad suudavad taluda äärmuslikke keskkondi, mis on kas väga kuumad või külmad või puuduvad toitained ja kemikaalid, millega me tavaliselt eluga kokku puutume. Teadlased on avastanud bakterid Mariana Trench, mis on Vaikse ookeani all Maa all kõige sügavam koht, lisaks veealustele kuumutustele ja jääl.

Aga lõbus laieneb väljapoole teadlasi selles valdkonnas. Turistid on lummatud bakterite kaunimaks looduslikuks iluks sellistes kohtades nagu Yellowstone'i rahvuspark, mis on värskelt värvitud termofiilse (soojalt armastav) bakteriga, mis värvib maastikku.

Houston, meil on bakterid.

Bakterid, millel tavaliselt ei ole inimese tervisele negatiivset mõju, on kosmoses kosmosetehnoloogiate tekitamisel nakkused. Selleks, et paremini uurida kosmoselendude mõju bakteritele, on NASA saatnud mikroobid, mis põhjustavad 2010. ja 2011. aastal Atlandi missioonide kaudu kosmosel põhinevaid ravitavaid infektsioone. Grupp leidis, et nende bakterite kogukonnad suutsid moodustada selliseid viise, mida nad ei kasutanud Maa, andes teadlastele teavet selle kohta, kuidas parandada astronaudi kosmoses tervisega seotud tulemusi, lisaks inimestele Maa peal.

Halb (meie jaoks)

Metitsilliiniresistentse Staphylococcus aureus (MRSA) võib haavatavates elanikutes põhjustada haavakesteid, kopsupõletikku ja vere mürgitust.

Metitsilliiniresistentsus Staphylococcus aureus (MRSA) võib põhjustada haavatavaid inimesi haavakeste, kopsupõletiku ja vere mürgituse eest.

Kuigi bakterid on õilsad inimeste ja planeedi tervist toetavad, on neil ka tumedad küljed. Teatud bakterid võivad olla patogeenne, mis tähendab, et nad võivad põhjustada haigusi ja haigusi.

Inimkonna ajaloos on mõnedel bakteritel (mõistagi) saanud halb repp, mis põhjustab avalikku ärevust ja hüsteeriat. Võta näiteks katk. Katku põhjustanud bakterid Yersinia pestis, ei ole mitte ainult tapnud enam kui 100 miljonit inimest, vaid on samuti soovitanud kujundada ajalugu, isegi aidata kaasa Rooma impeeriumi kokkuvarisemisele [allikas: haiguste tõrje ja ennetamise keskused]. Enne antibiootikumide või bakteriaalsete infektsioonide raviks kasutatavate ravimite tekkimist oli infektsioone raske lõpetada.

Isegi täna on need patogeensed bakterid ikka veel meie meelest väga kaalukad. Bakterid põhjustavad erinevaid haigusi - siberi katku, kopsupõletiku, meningiidi, koolera, salmonelloosi ja streptokoku E. coli ja staf-nakkused - võib tänu meie ravivõimalustele ebaõnnestuda antibiootikumiresistentsus.

See kehtib eriti Staphylococcus aureus, staf-nakkuste eest vastutav bakter. "Superbug" on tekitanud suuri probleeme haiglatele ja tervishoiuasutustele, kus patsiendid puutuvad tõenäoliselt kokku meditsiiniliste implantaatide ja kateetri sisestamise ajal.

Eelmises osas räägime looduslikust valikust ja sellest, kuidas mõnel bakteril on rohkem erinevaid geene, et aidata neil keskkonda visata. Kui teil on infektsioon ja mõned keha bakterid erinevad teistest, võivad antibiootikumid hoolitseda enamiku bakterite populatsiooni eest. Kuid see annab mikroobid, mida teie antibiootikumid ei mõjuta, et neid saaks paljuneda ja kinni hoida. Seepärast soovitavad arstid antibiootikume eemal hoida, kui te neid tõesti ei vaja.

Bioloogilised relvad on selle vestluse teine ​​hirmutav aspekt. Mõnel juhul võib baktereid kasutada relvana, sealhulgas kasutada siberi katkuhäireid ja aerosoolpihus sisestatud baktereid.

Ja mitte ainult inimesed, kes tabavad baktereid. Tõepoolest, bakteritel on isegi isu nõrkade ookeanilindude "Titanic" jaoks [allikas: Kaufman]. Liigid, nimega Halomonas titanicae, sööb ajaloolise laeva metalli.

Oleme õppinud, kuidas bakterid võivad olla kahjulikud. Järgmises jaotises uurime, kuidas nad saavad meid välja aidata.

Bakterid ja hambaravi

Vaadake ja vaadake, et haiglane aine, mida nimetame hammaste tahvliteks, on tegelikult bakteritest. Kui vabatahtlikult antakse, saavad need bakterid hambaemaili süüa, andes lõpuks meile õõnsused. Arheoloogid on kogunud teadmisi minevikust, uurides inimeste pealuude ja hambad, et rohkem teada saada inimeste toidust ja vastuvõtlikkusest haigustele erinevates aegades [allikas: Watson].

Bakterid nagu kangelased

Bakterioloog A.S. Alexander Fleming avastas penitsilliumi üsna juhuslikult 1928. aastal.

Bakterioloog A.S. Alexander Fleming avastas penitsilliumi üsna juhuslikult 1928. aastal.

Vaatame hetke, et uurida bakterite head külge. Lõppude lõpuks on need mikroobid, mis toovad meile maitsvaid toite, nagu juust, õlut, hapukoort ja muud kääritatud esemed. Nad on ka meditsiinitöötajad ja inimeste tervise edendamine.

Meil on ka bakterid, kes tänavad inimarengu kujundamise eest. Teadus on gleaning rohkem teavet mikrobiotavõi meie organismides elavad mikroorganismid, eriti meie seedesüsteemis ja soolestikus.Uuringud näitavad, et bakterid ja nende organismide mitmekesisus ja uued geneetilised materjalid on võimaldanud inimestel kohaneda uute toitaineallikatega, mida nad varem ei saanud kasutada, ja kasutada neid [allikas: Backhed et al.].

Vaadake seda järgmiselt: mao ja soolestiku pindade paigaldamine, bakterid töötavad teie jaoks. Kui sööte, aitavad bakterid ja muud mikroobid sulle toitaineid, eriti süsivesikuid nagu maisi, kartulit, leiba ja riisi, lõhkuda ja toota. Rohkem mitmekesiseid baktereid, mida me tarbime ja millega puutume kokku selle mitmekesise kogukonnaga meie kehas.

Kuigi meie teadmised meie enda mikroobide kogukondadest kasvavad parimal juhul, on tõendeid selle kohta, et teatud mikroobide ja bakterite puudumine organismis võib seostada inimeste tervist, ainevahetust ja vastuvõtlikkust allergeenidele ja haigustele. Hiirte esialgsed uuringud näitavad, et ainevahetushaigused, näiteks rasvumine, on seotud pigem mikrobiomia mitmekesisuse ja tervisega kui meie ülekaaluv nägemus lähenemisviisist "calories in, calories out" [source: Cox].

Samuti varases staadiumis näitavad ennetähtaegselt väljaheite siirikud, mis hõlmavad väljaheite mikroorganismide jagamist tervislikust isikust teisele inimesele. Jah, see ei pruugi olla parim vaimne pilt, kuid teaduse ja võimalused teatud seedetraktihaiguste raviks tundub olevat paljutõotav. Tehakse teadusuuringuid probiootikumide kohta, mille puhul arvatakse, et mikroobid on tervisele kasulikumad, kuid alates 2014. aasta novembrist ei ole kehtestatud üldisi soovitusi nende kasutamise kohta.

Lisaks sellele on bakterid teaduse mõtlemise ja inimmeditsiini arendamisel muutnud mängu. Bakterid mängisid peamist rolli Kochi postulatsioonide arengus 1884. aastal, mitmed kaalutlused, mis siduvad antud mikroob haigusega.

Muude panuste hulgas uurivad teadlased, kes uurivad baktereid, püüdnud kiiresti avastada penitsilliini - antibiootikumi, mis on salvestanud lugematuid elusid - ja hiljuti lihtsam viis organismide genoomide muutmiseks, mis võiksid muuta meditsiinilist muutust [allikas: Marraffini]. Teadlased on paljudel juhtudel muutnud baktereid inimeste tervisele, sealhulgas tootma insuliini diabeedi raviks.

Oleme hakanud mõistma ainult seda, mida meie bakteriaalsed sõbrad saavad õppida.

Autori märkus: kuidas bakterid töötavad

Vaatamata oma "meeletu" mikroobide seisundile, käituvad bakterid hämmastavalt. Andke neile takistus, ja nad leiavad selle üle suurema tõenäosusega. Antibiootikumid kodus turbas? Nad vahetavad geene, et paremini ellu jääda. Ei piisa toitu? Ärge muretsege, nad saavad püüda mõnda Zzzsi ja minna rahulikult. Me hakkame alles õppima bakterite saladusi ja suur pilt muutub selgeks: keeruline elu laieneb meie väga nina (ja ka nende sees) all.


Video Täiendada: Põhiseanss - TimeWaver tehnoloogia - Kuidas see töötab?.




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com