Полезные микробы внутри нас | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

В теле человека примерно сто триллионов клеток, но лишь десятая часть из них — человеческие клетки. Остальные — микробы. Они населяют нашу кожу, живут в носоглотке, на всем протяжении кишечника. Конечно, они мельче человеческих клеток в 10-100 раз, но они сильно влияют на нашу жизнь.

Так выглядит под микроскопом бактерия, вызывающая язву желудка. Длинные жгутики на заднем конце позволяют ей не только плавать в содержимом желудка, но и «заякориваться» в его слизистой оболочке. Бактерия стимулирует секрецию соляной кислоты, желудок начинает сам себя переваривать, а бактерия питается продуктами этого самопереваривания. Тем не менее иногда она живет в желудке здоровых людей как безвредный симбионт и даже, по мнению некоторых ученых, приносит определенную пользу, защищая человека от пищевых отравлений.

Симбиоз с человеком явно полезен для бактерий: мы даем им укрытие с постоянными благоприятными условиями и обильной пищей. Но и они нам кое-что дают.

Наиболее наглядно вклад микроорганизмов выявляется в опытах, при которых подопытных животных освобождают от симбиотической микрофлоры. У мышей, извлеченных из чрева матери кесаревым сечением и воспитанных в стерильных условиях, кишечник сильно вздут. Предполагается, что для усвоения пищи без участия симбиотических микробов кишечник должен быть длиннее и толще. У безмикробных мышей длиннее микроскопические ворсинки, выстилающие внутреннюю стенку тонкого кишечника. Через эти ворсинки идет всасывание переваренной пищи. В стенке кишечника меньше микроскопических углублений, в которых обычно поселяются микробы. В кишечнике меньше клеток, обеспечивающих иммунитет. Уменьшено даже количество нервов, управляющих движениями кишок. Предполагается, что микробы в некоторой степени управляют развитием кишечника, создавая нужные для себя условия. Пример такого взаимодействия в развитии известен у бобовых растений: азотфиксирующие микроорганизмы из почвы вызывают у растения появление специальных клубеньков на корнях, в которых и поселяются. У растения есть соответствующие гены образования клубеньков, но эти гены не проявляются, если их не простимулируют бактерии.

Безмикробные мыши очень чувствительны к инфекции. Для того чтобы такую мышь заразить, достаточно сотни болезнетворных микробов, а для обычной мыши нужно сто миллионов. Бактерии, живущие в кишечнике обычных мышей, физически блокируют пришельцев и даже выделяют антибиотик для их уничтожения.

Бактерии, живущие в кишечнике человека, вырабатывают витамин К, не синтезируемый нашим организмом и необходимый для свертывания крови. Ряд других витаминов также поставляют нам кишечные бактерии. В кишечнике жвачных животных живут микробы, способные переваривать целлюлозу растений и превращать ее в глюкозу, львиная доля которой идет на питание самого животного. У некоторых морских животных в специальных железах обитают светящиеся бактерии, облегчающие своими световыми сигналами поиск жертвы или брачного партнера.

Недавно шведский микробиолог Стаффан Нормарк обнаружил, что чем-то полезна даже бактерия, вызывающая язву желудка. Ее роль в этой болезни открыта более десяти лет назад, но только сейчас становится ясно, почему эта бактерия встречается в желудке и у многих здоровых людей. Она вырабатывает антибиотик, защищающий от сальмонелл и других опасных микроорганизмов. Видимо, в принципе, это полезный симбионт, который иногда «сходит с ума» и вызывает изъязвления стенки желудка — возможно, у людей с пониженным иммунитетом.

Вредные и полезные микробы

Итак, ребята, мы с вами знаем теперь, что в теле человека примерно сто триллионов клеток, но лишь одна десятая часть из них — это человеческие клетки, из которых состоит наш сложный организм. Все оставшиеся клетки — это микробы. Микробы живут не только вокруг нас, они населяют нашу кожу, живут в носу и горле, в животе  (живот правильно называть — кишечник). Микробы почти в 100 раз меньше, чем человеческая клетка, но они очень важны и влияют на нашу жизнь. Микробы бывают вредные — те, которые вызывают недомогания, болезни, различные расстройства. А бывают микробы — полезные!  «Как?» — удивитесь вы, — «неужели, микробы могут приносить пользу?» Конечно! Давайте познакомимся с некоторыми полезными микробами, ведь они настоящие друзья человека!

Лактобактерии

Лактобактерии — это микробы, населяющие всю нашу пищеварительную систему, в том числе и ротовую полость. Лактобактерии помогают нашему пищеварению работать без перебоев — «как часы», предотвращая кишечные расстройства и застои. Лактобактерии вырабатывают полезные витамины и вещества, помогающие нашему организму получать пользу от еды. Лактобактерии стоят на страже нашего организма от вредных микробов, и смело бросаются на борьбу с этими вредителями, уничтожая их. Лактобактерии повышают защитные силы нашего организма, делая его стойким к заболеваниям. Лактобактерии наш организм получает из кисломолочных продуктов (кефира и йогурта), а еще из квашеной капусты.

Бифидобактерии

Бифидобактерии — это микробы, очень похожие на лактобактерии, но в отличие от последних, бифидобактерии живут и работают на пользу человека в его кишечнике. Еще одно особенное свойство бифидобактерий — они препятствуют возникновению у человека аллергии.

Кишечная палочка

Эта бактерия живет в кишечнике у каждого человека. Если человек здоров, то и кишечная палочка внутри него живет счастливо и приносит пользу организму хозяина. Одной из важнейших функций кишечной палочки является синтез витамина K, который необходим для нормального свертывания крови. Витамин К, также, необходим для правильного формирования костей и их быстрого восстановления при повреждениях. Витамин К регулирует различные процессы в организме и защищает организм от вредных микробов, и даже нейтрализует некоторые ядовитые вещества, которые могут попасть в наш организм.

Как бактерии кишечника защищают организм

С детства нас учат, что бактерии опасны. Но из всех бактерий это лишь 1% — остальные приносят организму пользу, либо никак на него не влияют.

Сегодня мы расскажем об истории открытия бактерий, в каких случаях они опасны, и чем они полезны.

Хорошие и плохие бактерии

Бактерии — неотъемлемая часть нашей жизни. Они обитают на поверхности кожи, в ротовой полости, на гениталиях, в кишечнике и глазах, хотя ранее ученые думали, что глаза стерильны. Эти микроорганизмы появились задолго до нас, и в процессе эволюции человеческому организму пришлось научиться с ними сосуществовать.

Любое бактериальное сообщество или экосистема бактерий называется микробиотой. Микробиота кишечника состоит из триллионов микроорганизмов.

Бактерии условно делятся на три типа: комменсальные, патогенные и оппортунистические. Комменсальные бактерии помогают иммунной системе распознавать болезнетворные микроорганизмы. Из-за этого они считаются хорошими.

Патогенные бактерии при попадании в организм способны вызывать заболевания. Эти бактерии могут распространяться через воду, воздух, почву, а также при физическом контакте. Сами по себе патогенные бактерии не представляют угрозу. Опасность возникает, когда их количество превышает норму, или если они оказываются не на своем месте.

Оппортунистические бактерии в условиях здоровой микробиоты не приносят ни пользу, ни вред. Однако они начинают активно размножаться при нарушениях в работе иммунной системы, заболеваниях, резких изменениях в составе микробиоты и травмах.

Staphylococcus aureus — типичные представители бактериального сообщества, носа и кожи. Но если они попадают в кровь, то способны спровоцировать инфекции.

Escherichia coli (E.coli) имеет плохую репутацию, связанную с пищевыми отравлениями. На самом деле, всего несколько представителей этого рода ответственны за это. Представленность E.coli в небольших количествах в кишечнике — норма. Однако, если они окажутся в мочевыводящих путях, это может стать причиной цистита.

Открытие хороших бактерий

Люди уже несколько столетий занимаются изучением бактерий — первые упоминания о них появились в 1683 году.

Бактерии микробиоты кишечника вне привычной среды быстро погибают. Из-за этого было сложно оценить сообщество микроорганизмов и его функции в Чашке Петри. Но с появлением доступных генетических исследований все изменилось — сегодня с помощью анализа ДНК можно изучать все бактерии в образце, даже погибшие.

Тесты Атлас основаны на технологии секвенирования гена бактерий 16S rRNA, которая позволяет идентифицировать все бактерии в образце.

Знакомство человека с бактериями при рождении

Результаты некоторых исследований показывают, что у детей, которые родились с помощью кесарева сечения, выше риск дисбиоза — нарушения баланса микроорганизмов кишечника, и развития метаболических и аутоиммунных заболеваний по мере взросления. К таким заболеваниям относится сахарный диабет I типа, ожирение, астма и целиакия — непереносимость глютена.

Дети же, рожденные естественным путем, во время прохождения через родовые пути встречаются с микробами, которые формируют иммунитет. Благодаря этому они менее склонны к развитию заболеваний, связанных с работой иммунной системы.

Дисбиоз (дисбактериоз) свидетельствует об изменениях в составе микробиоты. У детей, рожденных с помощью кесарева сечения, соотношение микробов отличается от микробиоты детей, которые рождаются естественным путем.

В России по данным 2018-2019 гг. четверть родов проводится с помощью кесарева сечения.

Однако, не все ученые согласны с тем, что вид родов играет определяющую роль в дисбиозе у новорожденных. В 2018 году Университет Западной Австралии опубликовал результаты научного исследования под названием «Критический взгляд на теорию крещения микробами и влияния кесарева сечения на микробиоту новорожденных».

Ученые считают, что дисбиоз новорожденных зависит не только от вида родов, но и от таких факторов, как послеродовое применение антибиотиков, отсутствие схваток, различия в кормлении грудью, избыточный вес матери и срок беременности.

Роль бактерий в здоровье микробиоты

Бактерии во многом похожи на нас: им необходимы комфорт и пища, они болеют, воюют, заботятся друг о друге, рождаются и умирают. Когда их потребности удовлетворены, они заботятся и о нашем здоровье.

Одна из приоритетных задач бактерий кишечника — расщеплять пищу на простые молекулы, чтобы они могли всасываться в кровь. Человеческий организм не может переваривать сложные углеводы самостоятельно, так как не вырабатывает ферменты для их расщепления. Но это не значит, что они не нужны.

Сложные углеводы — пищевые волокна, или клетчатка, которая содержится в продуктах растительного происхождения, например, цельнозерновых и бобовых. Клетчатка — основной источник питания бактерий кишечника. Они используют ее для синтеза витаминов и короткоцепочечных жирных кислот, в том числе масляной кислоты.

Но не все так просто. Недостаточно просто начать есть клетчатку в большом количестве, чтобы микробиота была здоровой. Чтобы расщеплять поступающие волокна нужны разные виды микробов. Сообществу с низким разнообразием бактерий сложно справляться со всеми функциями.

Видео о важности разнообразия микробного сообщества

Различные пре- и пробиотики в рационе увеличивают разнообразие и улучшают здоровье микробиоты. Пребиотики — продукты, которые любят полезные бактерии. Они содержатся в овощах, фруктах, злаковых, грибах  и бобовых. Пробиотики — продукты, содержащие полезные бактерии, например кефир, йогурт и ферментированные овощи.

Другая не менее важная задача микробов — поддерживать баланс бактериального сообщества микробиоты. Микробиоту можно сравнить со страной, некоторые жители которой трудятся на благо общества и следят за порядком; другие — простые наблюдатели, которые не приносят пользу, но и не создают проблемы; а третьи в любой момент могут устроить бунт.

Комменсальные бактерии поддерживают порядок. Для их благополучия нужны сложные углеводы, в том числе пребиотики. Из волокон бактерии производят специальные вещества, которые затем используют в качестве оружия для защиты от патогенных бактерий. Например, не дают им закрепиться на стенках кишечника и тем самым спровоцировать заболевание.

Некоторые микроорганизмы ферментируют нутриенты и делают их более усваиваемыми для собратьев. А бактерии типа Firmicutes синтезируют из пищевых волокон масляную кислоту — главный источник энергии клеток кишечника (колоноцитов).

Колоноцитам нужно питание, чтобы предотвращать воспалительные заболевания кишечника, поддерживать иммунитет и предупреждать появление раковых клеток. Здоровый кишечник препятствует распространению по организму токсинов, вредных органических соединений и патогенных бактерий.

Как узнать, что микробиота плохо справляется со своими функциями

Дисбиоз может проходить бессимптомно, но если наблюдаются проблемы со стулом и боли в животе, следует обратиться к врачу.

Показатели из Теста микробиоты Атлас, которые могут указать на дисбаланс сообщества бактерий кишечника:

Разнообразие — ключевой показатель здоровья и защищенности от заболеваний. Низкое разнообразие ассоциируется с повышенными рисками хронических заболеваний — болезни Крона или сахарного диабета 2 типа.

Защита от заболеваний. Состав бактерий микробиоты влияет на защиту от хронических заболеваний. Если снижена представленность бактерий, отвечающих за защиту, риск того, что болезнь проявится, возрастает. Результаты Теста микробиоты Атлас помогают оценить, как хорошо микробиота защищает от пяти заболеваний:

• Ожирение
• Сахарного диабета 2 типа
• Ишемической болезни сердца
• Болезни Крона
• Язвенного колита

Пробиотические и другие полезные бактерий. Роды бактерий Bifidobacterium и Lactobacillus подавляют рост патогенов, помогают укреплять стенки кишечника и препятствуют воспалению. Даже если эти бактерии не представлены в микробиоте, но проходят через желудочно-кишечный тракт, например, при употреблении йогурта или комбучи — они приносят пользу.

Бактерии типа Firmicutes, в том числе Faecalibacterium prausnitzii, отвечают за производство бутирата. Их представленность в микробиоте обычно снижена при ожирении, сахарном диабете и болезни Крона.

Akkermansia muciniphila стимулирует клетки кишечника производить муцин — белок, который в большом количестве содержится в слизистом слое и защищает от инфекций. Сниженная представленность этого вида бактерий повышает риски развития язвенного колита, болезни Крона и сахарного диабета 2 типа.

Широкомасштабные исследования тысяч образцов микробиоты со всего мира позволили описать энтеротипы — устойчивые сочетания бактерий, которые соответствуют определенным стилям питания. Их условно разделили на три типа: житель большого города, который употребляет много мясных продуктов и сахара; деревенский крестьянин, в рационе которого преобладают зерновые продукты и устойчивый крахмал; и обитатель джунглей — чаще встречается у вегетарианцев.

С помощью Теста микробиоты Атлас можно узнать, относится ли ваша микробиота к типу «житель большого города». Такой тип говорит о преобладании Bacteroides, которые связаны с высоким потреблением животных белков и жиров, а также рафинированного сахара. Повышенная представленность Bacteroides указывает на низкое разнообразие.

Как улучшить показатели микробиоты

Когда мы говорим о главных органах, которые влияют на здоровье, первое, что приходит на ум — сердце, легкие, печень, мозг. О кишечнике часто думают в последнюю очередь. Но все больше исследований говорит о том, что этот орган отнюдь не второстепенный, и может даже влиять на настроение и качество сна. На здоровье микробиоты влияет несколько факторов.

Питайтесь с заботой о бактериях кишечника
Ключевые слова, которые связывают здоровье микробиоты и питание — разнообразие и умеренность. Следующие продукты помогут поддерживать здоровье микробиоты:

• Продукты растительного происхождения: овощи, зелень, цельнозерновые продукты, орехи, семена, фрукты, растительные масла. Это богатые источники клетчатки, пребиотиков и ненасыщенных жирных кислот.
• Жирная рыба и морепродукты: источники белка, ненасыщенных жирных кислот.
• Пробиотики: кефир, йогурт, комбуча, квашеная капуста. Содержат полезные бактерии и увеличивают разнообразие микробиоты.

На здоровье пищеварения влияет не только тип еды. Количество еды, частота и время приема пищи тоже отражаются на состоянии ЖКТ. Старайтесь не переедать, избегайте снеков, особенно полуфабрикатов, не ешьте на ночь. Ваш кишечник тоже должен отдыхать и успевать справляться с поступающей пищей.

Больше двигайтесь
Доказано, что занятия спортом положительно влияют на бактериальный состав микробиоты. И наоборот, при сидячем образе жизни, разнообразие снижено. Это может вызывать дисбиоз и снижение иммунитета. Исследования показывают, что даже 20-минутная прогулка после приема пищи улучшает пищеварение.

Избегайте стресс
Когда вы испытываете стресс, страдает и микробиота вашего кишечника. И наоборот, скудный состав микробиоты может вызвать негативные изменения в вашем психологическом состоянии. Высыпайтесь, занимайтесь йогой или медитацией, гуляйте на свежем воздухе, уделяйте время любимому хобби.

Результаты Теста микробиоты Атлас помогут узнать, какие виды бактерий населяют кишечник, как микробиота справляется с синтезом витаминов или масляной кислоты, а также степень защиты от заболеваний.

Запомнить:

1. Кишечные бактерии учат иммунитет распознавать патогены.
2. Сбалансированное бактериальное сообщество защищает организм от развития некоторых хронических заболеваний.
3. Дисбиоз — негативные изменения в микробиоте, которые могут вызвать воспаление.
4. Естественные роды могут способствовать знакомству ребенка с бактериями и улучшать иммунитет.
5. Тестирование микробиоты кишечника помогает оценить состояние микробиоты.

• C Mueller and A J Macpherson. Layers of mutualism with commensal bacteria protect us from intestinal inflammation. Gut, 2006.
• Fabien Magne, Alexa Puchi Silva, Bielka Carvajal, and Martin Gotteland. The Elevated Rate of Cesarean Section and Its Contribution to Non-Communicable Chronic Diseases in Latin America: The Growing Involvement of the Microbiota. Frontiers in Pediatrics, 2017.
• LF Stinson et al, A Critical Review of the Bacterial Baptism Hypothesis and the Impact of Cesarean Delivery on the Infant Microbiome, 2018
• S. Banquera et al., Global Overview of the Epidemiology of Atherosclerotic Cardiovascular Disease, 2015
• J. Zhuye et al., The gut microbiome in atherosclerotic cardiovascular disease, 2017
• C. Bogiatzi et al., Metabolic products of the intestinal microbiome and extremes of atherosclerosis, 2018
• NA. Molodecky et al. Environmental Risk Factors for Inflammatory Bowel Disease
• The Lancet Crohn’s Disease Review
• J E Mawdsley and D S Rampton, Psychological stress in IBD, 2005
• S. Khanna & LEH Raffals, The Microbiome in Crohn’s Disease. Role in Pathogenesis and Role of Microbiome Replacement Therapies, 2017
• V. Pascal et al., A microbial signature for Crohn’s disease, 2017
• Ting-Ting Huang et al, Current Understanding of Gut Microbiota in Mood Disorders: An Update of Human Studies, 2019

Микроорганизмы в нашей жизни

26 февраля в 1878 году французский филолог Эмиль Литтре ввел понятие «микроб»

Микроорганизмы – это одноклеточные живые организмы, нахождение
которых определяется только с помощью микроскопа. Для определения
этих организмов 26 февраля в 1878
году французский филолог Эмиль
Литтре  по предложению французского военного
врача-хирурга Шарля-Эммануэля Седийо ввел понятие
«микроб».

Микроорганизмы представляют собой важное звено в обмене веществ в
экосистеме. Они могут находиться в различных сферах обитания,
особенно там, где имеется вода. Было проведено множество
исследований о развитии микроорганизмов и их влиянии на нашу
жизнь. Стоит отметить, что существует два ключевых вида микробов
– полезные и вредные. Полезные микроорганизмы помогают
регулировать правильное функционирование организма. В теле
человека заложено около 90 миллиардов хороший бактерий для
улучшения здоровья и поддержания иммунитета. Это примерно два
килограмма полезных бактерий, которые необходимы каждому из
нас. 

У вредных микроорганизмов задача стоит другая – они всячески
пытаются подавить здоровый организм, вызвав при этом
аллергическую реакцию на животных, предметы, продукт или
средство. Согласитесь, что бóльшую часть своей жизни мы проводим
в помещениях, где с нами соседствует несчетное количество вредных
бактерий и грибов. О их существовании уже давно известно, но
только нет точного определения и разновидностей этих организмов.
Учёными обнаружено более 100 000 видов бактерий, грибов и
крохотных клещей, обитающих в комочках домашней пыли.

Полезные бактерии в организме — zen.yandex.ru

Известно, что в 1м³ воздуха жилых помещений насчитывается порядка
20 тысяч микроорганизмов – это бактерии, споры и клетки грибов, а
также микроскопические водоросли. Но это ещё не всё: тысячи видов
микроскопических организмов прячутся в одежде, ванной, на кухне и
в наших постелях. К сожалению, полностью избавиться от домашних
«вредителей» невозможно, но в наших силах повлиять на
их состав, а для этого необходимо знать, какие факторы
формируют сообщество домашних микроорганизмов.

Вернемся к полезным микробам. Кроме человеческого организма они
также хорошо влияют на работу селькохозяйственных культур.
Специализированные микробы, разработанные людьми, широко
используются и в этой области. Благодаря искусственно
полученным микробам аграрии могут повышать количество доступных
для растений нутриентов путем добавления азотфиксирующих бактерий
к своим культурам, а также используют особые симбиотические
грибки. До появления искусственно полезных микроорганизмов
ученые могли лишь наблюдать и изучать микробные виды, которые
легко культивировать в лаборатории с использованием традиционных
подходов, составляющие лишь крошечную часть от микробного мира.
Однако сегодня с помощью новых методов в разработке микробных
технологий, они могут исследовать гены микроорганизмов путем
секвенирования, а также изучать их функциональность, используя
высокопроизводительные методы скрининга для поиска микробов с
определенным набором атрибутов. Кроме того, возможна и генная
инженерия микроорганизмов, которая позволит не только выводить
новые организмы с заранее заданным набором характеристик, но и
буквально создавать совершенно новый вид микробов, полезных для
окружающей среды. 

Материал подготовлен на основе открытых источников.

Источник изображения в тексте — biozim.ru

Источник изображения на главной странице — fp.com.ua

Можно ли быть слишком чистым, и чем это грозит

• Катя Москвич
• Би-би-си

1 декабря 2015

Автор фото, Getty

Мы регулярно моем руки, каждый день надеваем свежую одежду и подолгу стоим под душем. Но, может быть, от этого всего больше вреда, чем пользы? – задает провокационный вопрос корреспондент

BBC Future.

Каков ваш распорядок? Ходите ли вы в душ каждое утро, или пропускаете по паре дней? Меняете постельное белье еженедельно, или когда оно начинает попахивать?

А полотенца? Непременно свежие каждую субботу, или дожидаетесь, пока они не станут ощутимо грязноватыми?

Мы живем в эпоху чистоты. Наше мыло — антибактериальное. Наши бытовые чистящие средства, как утверждается, убивают 99,9% бактерий. Микробы мы считаем злом.

Но в то же самое время некоторые ученые пытаются нас убедить, что чересчур рьяно блюсти чистоту тоже не стоит, потому что это может способствовать распространению астмы и аллергии.

Так где же именно проходит грань между маниакальной чистоплотностью и мирным сосуществованием с окружающими нас бактериями?

Еще с конца XIX века, после открытий германского ученого Роберта Коха, человечеству известно, что определенные бактерии вызывают определенные заболевания.

С тех пор прогресс в области гигиены и санитарии существенно улучшил нашу медицину.

Но не все микробы одинаково вредны. Да, среди них есть и такие, которые приводят к неприятным — и даже смертельным — болезням, но многие бактерии весьма полезны для здоровья.

Они производят витамины в нашем кишечнике, защищают нашу кожу от вредных микроорганизмов и помогают нам переваривать пищу.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Далеко не все части нашего тела требуют такого же тщательного и частого мытья, как руки

За пределами человеческого организма они разлагают органические отходы, производят половину всего кислорода на планете и регулируют уровень азота в атмосфере, делая Землю пригодной для жизни.

Поэтому ряд специалистов считает, что человечество нынче стало чересчур чистым, и это не вполне для него полезно.

В 1989 году британский эпидемиолог Дэвид Стрэкан впервые предположил, что контакты с источниками заражения в детстве могут снизить риск развития аллергии в зрелом возрасте. Эта концепция получила название «гигиеническая гипотеза».

Аллергия по своей сути — это признак неполадок в иммунной системе, когда безопасная субстанция воспринимается организмом как серьезная угроза для жизни.

Как поясняет Дороти Мэтьюс, биолог из колледжа Рассела Сейджа в городе Трой в американском штате Нью-Йорк, наш организм может неадекватно реагировать на полезных микробов, потому что иммунная система забывает, как с ними нормально уживаться.

Поэтому стоит как следует разобраться в том, как именно микробиота (микрофлора и микрофауна), живущая внутри наших тел и на коже, нам помогает.

«Очень важно, чтобы ребенку от матери передавалась микробиота — безвредные симбиотические организмы, обитающие в кишечнике, на коже и во всем человеческом теле, — а кроме того, нам нужен контакт с разнообразными микробами в окружающей среде», — утверждает Грэм Кук, эпидемиолог из Университетского колледжа Лондона.

Искореняя патогены

Что делать, если детская соска упала на пол? По мнению ученого, матери лучше облизать ее и вернуть младенцу, чем дать чаду другую, стерилизованную, так как доказано, что подобная практика ускоряет становление детской микробиоты и снижает риск возникновения аллергии.

Это своего рода экспозиционная терапия, начинающаяся с еды. «Разнообразьте вашу диету, желательно включить в рацион фермерские продукты», — говорит Рук.

Кроме того, спортом полезнее заниматься на улице, а не в зале. Многие считают, что собаки собирают на улице всю грязь, но на самом деле они тоже помогают нам разнообразить нашу микробиоту и меньше страдать от аллергии.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Некоторые ученые считают, что распространение астмы и различных аллергий — от недостаточного контакта с бактериями

Иммунную систему можно сравнить с рачительным фермером. Она сохраняет микробы, полезные для нашего развития, физиологии, обмена веществ и даже мозговой деятельности, но при этом пропалывает сорняки — избавляется от микробов, содержащих патогены.

Неудивительно, что недостаточное разнообразие микрофлоры и микрофауны специалисты связывают с большим количеством разных заболеваний.

Однако пока нет убедительных доказательств того, что отсутствие в организме какого-то конкретного вида микробов может вызвать определенное заболевание.

«Возможно, когда-нибудь мы об этом узнаем, — предполагает Рук. — Но эта задача невероятно сложна с технической и со статистической точек зрения».

Коллеги с ним согласны. «Микробиом увязывали с иммунитетом, аутизмом, аллергиями, аутоиммунной реакцией, настроением и развитием нашей центральной нервной системы», — констатирует Мэри Рюбуш, микробиолог и преподаватель школы профессионального образования Becker.

Она уточняет, что эта экспозиционная терапия начинается прямо с процесса рождения ребенка: дети, появившиеся на свет естественным путем, гораздо реже имеют какую-либо аллергию, чем младенцы, родившиеся посредством кесарева сечения — возможно, потому, что первые с самого начала сталкиваются с естественной вагинальной флорой матери.

Контакт с полезными микробами на ранних стадиях жизни может весьма благоприятно сказаться на общем состоянии нашего здоровья, поясняет Рук.

К примеру, ранний контакт с кишечными микроорганизмами программирует некоторые иммунные клетки таким образом, что по мере взросления они не реагируют на микробы чересчур агрессивно.

Рук называет такие микробы «старыми друзьями». Этой дружбы нам может порой не хватать: чрезмерная чистоплотность современного человечества означает, что мы зачастую не имеем столь же близкого контакта с микробами, как наши предки.

Поэтому перед теми, кто стремится вести здоровый образ жизни, встает очевидная дилемма: как избежать болезней, вызываемых вредными бактериями, и при этом поощрять присутствие полезных микроорганизмов?

Рук уж точно не рекомендует игнорировать базовые принципы гигиены — например, обязательно надо мыть руки.

Ученые считают немытые руки главным каналом передачи инфекций от человека к человеку.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Некоторые полезные бактерии на нашем теле защищают нас от по-настоящему опасных

Чтобы руки были чистыми, их нужно мыть не то чтобы долго, а скорее тщательно.

Специалисты подчеркивают важность всех этапов процедуры: надо смочить руки и нанести мыло, как следует потереть все участки кожи по меньшей мере в течение 15 секунд, промыть под проточной водой и высушить.

В процессе растирания мыла микробы отделяются от кожи, а полоскание под водой удаляет их.

Но не все части тела нужно мыть с такой же тщательностью. Чрезмерно старательное мытье «вредит естественной флоре, которая борется с вредными микробами и помогает поддерживать организм в здоровом состоянии», замечает Рюбуш.

«Если ваша иммунная система существует в стерильной окружающей среде, то для мозга это своего рода сенсорная депривация. Со временем он разрегулируется — этим и объясняются более частые аллергии и аутоиммунные реакции у людей, которые слишком рьяно стараются избегать контакта с какими бы то ни было микробами в своей жизни», — говорит она.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Разделочную доску лучше вымыть сразу после того, как вы порезали мясо

Продолжительный душ, пожалуй, лучше ежедневно не принимать, потому что таким образом с кожи смываются полезные бактерии.

Однако каждый день нужно мыть гениталии и участки кожи с активным потоотделением, а также надевать свежее нижнее белье.

Чтобы победить вредные микробы в квартире или доме, убирать лучше часто и регулярно, чем редко и рьяно.

Путь к хорошей гигиене — это не генеральная уборка раз в неделю, а уборка как «составная часть нашей повседневной жизни, когда гигиенические меры применяются не откладывая, по мере необходимости», говорит Салли Блумфилд из Лондонской школы гигиены и тропической медицины, председатель Международного научного форума по домашней гигиене.

Возьмем, к примеру, кухонные разделочные доски. Если вы нарезаете овощи, то мытьем доски можно заняться и после ужина.

Сырое мясо или рыба — совсем другое дело: доску нужно вымыть сразу же, чтобы не подвергать ваших домашних риску инфекции.

Ведь хорошо известно, что около 70% всех кур и цыплят заражены кампилобактером — бактерией, которая вызывает пищевое отравление и бурно размножается на грязных разделочных поверхностях.

Опасная влага

Проведенные в больницах исследования показали, что постельное белье и полотенца служат опасным источником распространения вирусов и микробов.

Наш дом — это среда с куда более низким эпидемиологическим риском, чем инфекционное отделение больницы, но мокрые пушистые полотенца, тем не менее, могут представлять определенную проблему.

«Не существует научных данных, которые позволили бы нам с определенностью сказать, как часто нужно менять постельное белье, полотенца и так далее», — говорит Блумфилд. Но есть данные, говорящие о том, что они могут служить дома источником инфекции.

Она рекомендует менять белье и полотенца примерно раз в неделю и особенно подчеркивает, что не стоит пользоваться общими полотенцами для рук или чужими предметами личной гигиены.

Теплая влажная ткань — особенно благоприятная для вредных микроорганизмов среда, поясняет Блумфилд.

Поэтому тряпки для протирки кухни и ванной в идеале нужно стирать после каждого использования. А если уж так делать не получается, то по крайней мере «пополощите их сразу же после использования и высушите», советует специалист.

Кухонными полотенцами, тем временем, стоит протирать посуду и столовые приборы лишь в том случае, если вы хотите равномерно распределить бактерии по всем вашим тарелкам и вилкам.

Кухонные полотенца рекомендуется менять часто, а лучше всего — каждый день. Чтобы успешно уничтожить бактерии, стирать полотенца и белье нужно на температуре не ниже 60 градусов или же с порошком, содержащим отбеливающие компоненты на основе кислорода.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Жизнь с собакой укрепляет вашу иммунную систему

В туалете лишь немногие закрывают крышку унитаза перед тем, как включить смыв — а зря.

Если вам лень опускать крышку, задумайтесь над тем, что открытая крышка — это на самом деле приветливо распахнутые ворота для бактерий.

Пижамы — это еще одно слабое звено в нашей борьбе с вредными микробами. По данным некоторых опросов, многие из нас ориентируются на нюх, когда решают, не пора ли их постирать.

Специалисты же рекомендуют менять их не реже раза в неделю. В целом же, в вопросах гигиены нужно следить за рядом «важных точек сдерживания инфекции», говорит Блумфилд.

Подводя итог, можно сказать, что не нужно стремиться жить в грязи в попытке обеспечить себе контакт с полезными бактериями; надо по-прежнему тщательно следить за тем, чтобы вредных микробов в доме не водилось.

Но, как рекомендует биолог Илкка Хански из Хельсинкского университета в Финляндии, стоит почаще выбираться из дома и проводить время на природе, в лесу.

«Позвольте вашим детям играть в таких местах, где они будут иметь контакт с почвой и растительностью, которые богаты полезными микроорганизмами, — говорит он. — Если вы живете в доме, то не стригите газон, дайте волю местным растениям. Подрезайте их раз или два в год».

Болезнь делает сильнее?

Есть исследования, которые подтверждают обоснованность приведенных выше рекомендаций.

Дети, выросшие в среде, в которой не поддерживалась чрезмерная чистота, реже имеют аллергию или болеют астмой.

Кроме того, некоторые бактерий активно защищают нас от кишечных инфекций и даже от тревожности или депрессии.

Похоже, что здоровье можно укрепить за счет контактов с домашними животными и безвредными, но очень важными микроорганизмами, обитающими в почве, пище и воде.

«Контакт с микробами способствует развитию эффективных регуляторных путей, сдерживающих воспалительные процессы», — говорит Том Макдейд, биологический антрополог из Северо-Западного университета в американском городе Эванстоне, штат Иллинойс.

Если «гигиеническая гипотеза» верна, то она может объяснять значительное распространение аллергий и астмы в минувшие два десятилетия.

Конечно, этому есть и другие возможные объяснения — к примеру, повсеместное употребление очищенной воды и злоупотребление антибиотиками; и, конечно, перемены в окружающей среде — в частности, повышение уровня ее загрязнения.

«Скорее всего, дело тут в целом комплексе факторов, лежащих в основе западного образа жизни. Антибиотики мешают нормальной жизнедеятельности полезных микробов в нашем организме и таким образом ослабляют его иммунный ответ», — говорит Хански.

В то же самое время, отмечает он, результаты проведенных исследований четко показывают, что прививки не приносят вреда и не влияют на распространение аллергий.

Рюбуш приводит еще один довод, внушающий оптимизм, заявляя, что после каждой легкой болезни наше здоровье становится крепче.

«Большинство людей ничего не желает об этом слышать и предпочитает при возникновении минимального дискомфорта сразу же бороться с ним фармацевтическими средствами. Но каждый раз, когда вы прибегаете к быстрому решению, вы чуть-чуть ослабляете собственный организм», — говорит она.

Не стоит забывать об этом, когда рука тянется к пачке с лекарством.

Юридическая информация.

В этой статье содержатся лишь общие сведения, и она не должна рассматриваться как замена рекомендаций врача или иного специалиста в области здравоохранения. Би-би-си не несет ответственности за любой диагноз, поставленный читателем на основе материалов сайта. Би-би-си не несет ответственности за содержание других сайтов, ссылки на которые есть на этой странице, а также не рекомендует коммерческие продукты или услуги, упомянутые на этих сайтах. Если вас беспокоит состояние вашего здоровья, обратитесь к специалисту.

Живущим в вашей толстой кишке тоже нужно здоровое питание

• Адам Резерфорд
• BBC Future

2 мая 2017

Автор фото, iStock

Чтобы сохранить здоровье и необходимое количество полезных бактерий в организме, мало просто есть йогурт с пробиотиками. Обозреватель BBC Future выяснил это, сдав один не очень приятный анализ.

Все началось с того, что не назовешь иначе как хитроумным изобретением. Это раскладывающийся лист с клейкими бумажками спереди и сзади, похожий на плоскую морскую звезду.

Бумажки приклеиваются к сидению унитаза. Закрепленный должным образом лист превращается в своеобразный гамак, на который и попадает образец для взятия пробы.

Готовясь к процедуре, я надел резиновые перчатки. Оставив свой биоматериал в «гамаке», я взял его пробу при помощи небольшой ложечки, закрепленной на внутренней стороне синей крышки от пробирки.

Затем я плотно завинтил крышку и завернул пластиковую пробирку в пакет со льдом, приготовленный мной заранее. Теперь ценный груз был готов к доставке.

А везти я его собрался в компанию Map My Gut, которая пообещала мне определить, какие именно микроорганизмы затаились в глубинах моего кишечника.

Результаты различных исследований, проведенных в последние годы, свидетельствуют о том, что микроорганизмы, живущие в нашей пищеварительной системе, намного более важны для нашего здоровья и самочувствия, чем считалось ранее.

Но вскоре я обнаружил, что мои собственные бактерии не слишком-то процветают, и что определенный рацион может полностью изменить нашу с ними общую жизнь.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Methanobrevibacter помогает повысить усвояемость пищи

В кишечнике среднестатистического человека живет около тысячи различных видов бактерий.

Общее их количество определить затруднительно, но счет идет на триллионы, и почти все они выполняют полезную для нас работу.

Геном человека насчитывает около 20 000 генов, однако у живущих в нашем организме микроорганизмов в совокупности их примерно в 500 раз больше.

Это позволяет им справляться с довольно непростыми задачами: помогать переваривать пищу, вырабатывать витамины и минералы и даже предотвращать болезни, объединяясь в группы и уничтожая патогенные бактерии.

Но это лишь малая часть их работы; на самом деле от них зависит, кем мы являемся внутри и снаружи.

Как сказал мне Эд Янг, автор книги «Множества во мне» (I Contain Multitudes), «микробы помогают строить тело человека, они формируют и обновляют наши органы по мере того как мы стареем».

«Возможно, они даже могут влиять на наше поведение и образ мыслей. Многочисленные эксперименты на животных показали, что микроорганизмы в их кишечнике могут оказывать влияние на настроение, характер и устойчивость к тревоге и стрессу», — отмечает он.

Однако насколько эти результаты применимы к человеку, нам еще предстоит понять.

Наверняка известно лишь то, что микробиомы двух человек различаются намного больше, чем их геномы.

Состав микроорганизмов в организме человека зависит от истории его болезней, места жительства и рациона.

У каждого человека он индивидуален и может сильно отличаться даже у ближайших родственников.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Некоторые продукты гораздо лучше стимулируют рост полезных бактерий в организме, чем йогурт

Именно поэтому мне пришлось опорожниться на бумажку и отнести кусочек биоматериала на анализ.

Признаюсь, что, входя в офис Тима Спектора, профессора генетики из больницы Святого Фомы, чтобы узнать результаты, я слегка нервничал.

Что я узнаю о таинственном внутреннем мире своих бактерий? Что именно прячется в моей толстой кишке?

Если честно, мой анализ был хуже некуда.

«Ваш результат намного ниже среднего. По разнообразию вы попадаете в 10% населения с самыми худшими результатами», — сказал мне Спектор с еле заметной ноткой радости в голосе. Радости, которую испытывает ученый, обнаружив какое-либо отклонение от нормы.

Он объяснил, что разнообразие — это один из главных факторов, влияющих на здоровье кишечника.

Дело в том, что разные микробы выполняют разные задачи, и чем более разнообразна эта рабочая сила, тем больше пользы мы получаем.

Но мало того, что мне недоставало разнообразия, так еще и группы бактерий, поселившиеся в моем кишечнике, были не самыми доброжелательными.

Анализ показал, что у меня в 65 раз больше Clostridium perfringens, чем у среднестатистического человека, и в 211 раз больше E. coli. Обе эти бактерии способны вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.

«Эти результаты указывают на то, что у вас очень нездоровый микробиом», — говорилось в выданном мне документе с результатами анализов.

Я, конечно же, мог бы попытаться оправдать себя тем, что был в командировке и, возможно, съел что-то сомнительное.

Однако Спектор заявил, что однократная инфекция вряд ли способна сильно сместить баланс в худшую сторону.

А как насчет полезных бактерий? Менее 100 видов бактерий способны вызвать инфекционные заболевания, в то время как тысячи видов микроорганизмов, живущих в кишечнике человека, как сказал бы писатель Дуглас Адамс, «практически безвредны».

Так как же у меня обстоят дела с теми, кто на моей стороне?

В самом начале списка «наиболее желательных» микроорганизмов находятся такие бактерии, как Akkermansia и труднопроизносимая Christensenellaceae. Обе помогают предотвратить набор веса.

Methanobrevibacter способствует лучшей усвояемости пищи, в результате чего вы можете есть меньше. Oxalobacter обеспечивает профилактику появления камней в почках.

Сколько этих полезных бактерий обнаружилось у меня? Ноль.

Итак, меня не просто причислили к самой худшей группе, но и прописали моему кишечнику строгий режим питания, пообещав отменить его только в том случае, если он хорошенько подумает о своем поведении и решит измениться.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Clostridium perfringens связывают с возникновением заболеваний желудочно-кишечного тракта

Что же я могу предпринять, чтобы улучшить свой микробиом? По-видимому, самое главное — это разнообразие.

Чем разнообразнее ваше питание, тем больше видов бактерий поселится в вашем кишечнике.

Особенно полезны для поддержания здорового микробиома ферментированные пищевые продукты.

«Люди знают о живых йогуртах, но восточный кисломолочный напиток под названием кефир — это совершенно другой уровень: в нем в пять раз больше микроорганизмов», — сказал мне Спектор.

Население наших внутренностей также будет очень радо другим ферментированным продуктам, в том числе супу мисо и кимчхи (квашеной капусте).

Если для вас все это звучит слишком экзотично, то имейте в виду, что полезные продукты с высоким содержанием пищевых волокон — это чеснок, артишоки, бананы и цельные злаки.

А полифенолы, содержащиеся в красном винограде — излюбленная пища бактерий Akkermansia. Я считаю это неплохим поводом выпить бокал вина.

В рекламе пробиотиков говорится, что они помогают повысить содержание бактерий в кишечнике, но на самом деле тратить на них деньги вряд ли стоит.

Доказательств того, что эти бактерии задерживаются в организме достаточно долго для того, чтобы изменить микробиом, слишком мало.

Однако было доказано, что они полезны как для очень маленьких, так и для пожилых пациентов и могут использоваться для профилактики расстройства желудка при приеме антибиотиков.

Но моему кишечнику они уже вряд ли помогут.

С тех пор, как я сделал это шокирующее открытие, я полностью изменил свое питание. С момента получения результатов анализа прошло больше месяца, и в течение всего этого времени я не ел мяса.

Суп мисо заменил мне фрикадельки, а кимчхи — рыбу с картошкой. Несмотря на то, что банка с кимчхи пахнет, гм… прикольно, моя жена заставляет меня держать ее в сарае.

Только время покажет, смогут ли эти перемены оказать долговременное влияние на мой микробиом.

Но я знаю, что сейчас я ем не только для себя, но и для триллионов микроорганизмов, населяющих мое тело.

Надеюсь, этот строгий режим не продлится слишком долго.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Микробы могут омолаживать, лечить и снижать вес — Российская газета

Американские ученые провели удивительный эксперимент. Они решили проблему ожирения без кремлевских и вообще каких-либо экзотических диет, даже без отключения генов. Бактерии из кишечника худых мышей ученые пересадили «толстякам», и те начали быстро терять вес. Но дальше — больше. Худые быстро покрывались жиром, получив микрофлору от толстяков. Это исследование сразу стало мировой сенсацией, дало старт новому направлению науки. Говоря образно, человек открыл для себя планету бактерий, как Колумб открыл Америку.

— Бактерии — это первые существа, заселившие Землю миллиарды лет назад, — говорит кандидат биологических наук Дмитрий Алексеев, заведующий лабораторией биоинформатики НИИ физико-химической медицины ФМБА РФ. — Не люди, не животные, не растения, а микробы составляют 90-95 процентов биоразнообразия на планете.

То есть на самом деле не человек, а эти микроорганизмы являются самыми важными ее обитателями. Ряд ученых вообще считают бактерии венцом творения. И, действительно, их способности поражают. Например, бактериям-экстремалам не страшна высокая радиация. Они живут и в вечной мерзлоте, и при температурах плюс 120°С, выдерживают огромные давления на дне океанов и летают в космосе почти при абсолютном вакууме. Настоящим откровением для науки стал недавно установленный факт, что в каждом человеке обитает 10 триллионов бактериальных клеток. Причем большая часть в кишечнике. Их в 15 раз больше, чем клеток человека. По сути, мы ходячие колонии бактерий. Это гигантское сообщество называют микробиом.

— Раньше науке было известно всего несколько десятков видов бактерий, населяющих кишечник. Сейчас счет идет уже на тысячи, — говорит Алексеев. — Их удалось выявить благодаря новым методам исследования генов.

Можно сказать, что мы этим бактериям совершенно безразличны, они живут своей жизнью. А вот для нас они крайне важны. Благодаря им мы выживаем, ведь «свои» микроорганизмы защищают нас от чужаков, в том числе и смертельно опасных. Наш иммунитет формируется при самом непосредственном участии бактерий. Родители возмущаются, когда в раннем детстве ребенок все подряд тащит в рот и пытается пробовать это на вкус. Но здесь работает эволюция. Через желудок и кишечник чадо познает внешний мир. А иммунитет учится отличать своего от чужого. Учится благодаря бактериям, которые занимаются такой отбраковкой.

— Сейчас появилась новая теория гигиены, которая в корне отличается от традиционной, — говорит Дмитрий Алексеев. — Например, наше стремление к стерильности привело к тому, что многие современные дети не готовы к столкновению с реальным миром. Их иммунитет в раннем детстве не прошел жесткую тренировку. Если говорить совсем просто, то немного грязи ребенку не помешает, даже полезно.

Кстати, это доказывает пример народов, живущих вдали от цивилизации. Например, их кожа куда в лучшем состоянии, чем у современных людей, на ней сохранились полезные бактерии, а вот у нас они полностью смыты. На их место каждый день приходят новые поселенцы. И чем чаще мы их смываем, тем больше заводится новых.

— Конечно, благодаря современной гигиене намного сократилось число опасных эпидемий от инфекционных болезней, но начался резкий рост различных недугов, связанных с тем, что иммунная система растренирована, — говорит Алексеев. — Словом, в стремлении к чистоте нужна золотая середина.

Хотя люди на планете живут в самых разных условиях, едят самую разную пищу, но тем не менее у них в кишечнике примерно одинаковый набор видов бактерий. Разница только в их соотношении. Кстати, к такому же выводу пришла группа российских ученых, под руководством Дмитрия Алексеева. Их проект стал резидентом Сколково. Ученые изучали микрофлору у сельских жителей России, а также горожан нашей страны, США и Европы. Результаты исследований опубликованы в престижном научном журнале Nature Communications.

— Для нас стало откровением, что по микрофлоре невозможно отличить горожанина российского города, американского и европейского, — говорит Алексеев. — По сути, это близнецы-братья. Конечно, мы предполагали, что они похожи, но не до такой степени. По сути, на уровне кишечника мы видим глобализацию, которая сегодня охватила мир. Люди в разных точках планеты потребляют одну и ту же синтетическую, сильно обработанную пищу, используют антибиотики и т.д. В итоге соотношение видов бактерий сильно искажено, одни явно преобладают, другие «задавлены». И совсем иная картина у российских селян. В отличие от горожан у них широко и массово представлены самые разные виды бактерий. Такая картина близка к норме.

Почему у горожан столь аномальная команда бактерий, в принципе понятно. Антибиотики и консерванты, которые в огромном количестве применяются в сельском хозяйстве и пищевой промышленности выбивают из метаболической цепочки определенные виды бактерий, а оставшиеся получают свободу действий. Например, из того же количества еды производят больше калорий. Отсюда и лишний вес. Для ученых уже очевидно, что между микробиомом человека и его недугами есть взаимосвязь. И уже ряд болезней, например, диабет, появление полипов, аутоиммунные болезни стали проверять на состав микрофлоры.

— Пока неясно, что причина, а что следствие, но корреляция очевидна, — говорит Алексеев. — Наука еще не может однозначно сказать, что при таком-то составе микрофлоры у человека будет обязательно такая-то болезнь. Ведь каждый человек очень специфичен, мы все по-разному питаемся. Поэтому предстоит огромная работа, и, прежде всего, нужна статистика по большому числу людей. А в перспективе каждый должен иметь паспорт своих бактерий. Это позволит на самой ранней стадии, когда еще нет никаких предвестников болезни, обнаружить, что ваша микрофлора стала сдвигаться в сторону, например, диабета. И посоветовать как минимум изменить питание.

В идеале ученые смогут управлять бактериями, изменяя их пропорции в организме человека. Фактически речь идет об их трансплантации. Такие эксперименты уже ведутся, но пока здесь немало проблем. Одна из главных — отторжение. Ведь в нашем кишечнике уже живут «аксакалы», их признала наша иммунная система. И естественно, что она с большой неохотой впускает чужаков. У человека поднимается температура, появляются другие нежелательные реакции. Задача ученых — разгадать код иммунной системы, чтобы понять, какие виды бактерий можно запускать в данный организм, как, в каком количестве и т.д. А какие виды для него категорически запрещены.

Сегодня в мире начинается бум исследований микробиоты. Это совершенно новый способ поддерживать здоровье человека. Намного безопаснее по сравнению с курсами антибиотиков. Для некоторых болезней уже описан связанный с ней состав микрофлоры, например, язвенного колита. Выявлены бактерии риска атеросклероза. Ряд клиник пересаживают бактерии для омоложения организма. Ведь вместе с человеком стареет и его микрофлора. Пересадка молодых «особей» подстегивает обмен веществ, активизирует иммунитет.

В России аналогичные исследования также ведутся, например, изучается пристрастие бактерий к алкоголю. Вкусив это питие, они на него подсаживаются. Для них это, «высокооктановое топливо», возможность очень просто получить огромную энергию. Ученые пытаются повлиять на бактерии, чтобы поменяли пристрастия. Это даже не пересадка «трезвенников», а различные протобиотоки, которые одобрены минздравом.

Кстати

Британский химик Дэвид Уитлок не моется уже 12 лет. Он считает, что душ и мыло смывают с тела полезные бактерии. Ученый заявил, что открыл состав порошка, которым пользуется дважды в день вместо мыла и мочалки. Входящие в порошок полезные бактерии поглощают аммиак и мочевину, которые содержатся в поте человека.

Полезные микроорганизмы — обзор

1.3 Микробиом растений и его потенциал

Маркетинг полезных для растений микроорганизмов имеет жизненно важное значение на сельскохозяйственных полях из-за их экологической безопасности, устойчивости и многочисленных преимуществ для растений-хозяев, как обсуждалось ранее, для лучшего усвоения питательных веществ , улучшают рост растений и устойчивость к стрессовым факторам окружающей среды (Sharma et al., 2017a, b). Связанный с растением микробиом привлек внимание благодаря тому, что растения-хозяева получили множество преимуществ.Микробиом растений включает различный полезный генофонд прокариотического и эукариотического происхождения, связанный с местами обитания растения-хозяина. Микробиом в ризосфере растений работает как чрезвычайно развитая внешняя активная среда для растений (более подробную информацию см. В Bais et al., 2006; Badri et al., 2009; Pineda et al., 2010; Philippot et al., 2013; Rout and Southworth, 2013; Spence et al., 2014). Другими словами, он представляет собой второй геном растения (Berendsen et al., 2012) и выявляет положительное или отрицательное влияние на продуктивность, иммунитет и урожайность растений (Lakshmanan et al., 2014). Совместная инокуляция PGPR или AMF повышает эффективность использования удобрений. Например, было обнаружено, что комбинированное использование PGPR и AMF лучше подходит для поглощения N и P по сравнению с одними удобрениями (Adesemoye et al., 2009). Различные полезные для растений микроорганизмы, такие как Azotobacter , Azospirillum , Bacillus spp, Pseudomonas , Rhizobium , сине-зеленые водоросли и другие PGPR, доставляют значительное количество азота для роста растений и урожайности (Кеннеди Чоудхури , 2004; Dhanasekar, Dhandapani, 2012; Bhardwaj et al., 2014).

Инокуляция Rhizobium trifolii на растений Trifolium alexandrinum привела к высокому количеству клубеньков и более высокой биомассе при солевом стрессе (Hussain et al., 2002; Antoun and Prevost, 2005). Аналогично этому, инокуляция P. fluorescens MSP-393 привела к выработке осмолитов и белков, индуцированных солевым стрессом, которые помогают растениям в условиях засоления (Paul and Nair, 2008). Кроме того, инокуляция штамма P. putida Rs-198 улучшила прорастание семян и рост растений в условиях высокой концентрации соли и щелочи за счет усиления транспорта K ⁺ , Ca ²⁺ и Mg ²⁺ и снижения абсорбция Na + (Yao et al., 2010). В нескольких случаях штаммов Pseudomonas также вызывали системный ответ у Arabidopsis thaliana против P. syringae на 2,4-диацетилфлороглюцин (DAPG) (Schnider-Keel et al., 2000; Weller et al., 2012) . Производство кальцизола с помощью P. alcaligenes PsA15 и Bacillus polymyxa придает толерантность к абиотическим стрессам, таким как высокая температура и солевые условия (Эгамбердиева, 2007). Инокуляция грибов AM также увеличивает рост растений в засоленных условиях.В другом случае инокуляция штаммов Achromobacter piechaudii увеличивает биомассу растений томата и перца при водном стрессе и уровне концентрации NaCl 172 мМ (Alavi et al., 2013). Корневой эндосимбионт грибов Piriformospora indica вызывал у растений-хозяев защитную реакцию против солевого стресса. Более того, Azotobacter , помимо азотфиксации, секретирует тиамин и рибофлавин, регуляторы роста растений, включая ИУК, гиббереллин (GA) и цитокинин.

Арбускулярные микоризные грибы, принадлежащие к подтипу Glomeromycotina, являются облигатными симбионтами более чем у 60% наземных видов растений (van der Heijden et al., 2015; Spatafora et al., 2016). Эти грибы играют жизненно важную роль в усвоении питательных веществ (Smith and Read, 2008), повышая устойчивость к патогенам (Vigo et al., 2000) и / или устойчивость к нехватке воды и осмотическому стрессу у ассоциированных растений-хозяев (Augé et al. , 2015). Мицелий микоризного члена получает аммоний и нитрат из близлежащей почвы, а затем эти молекулы получают через мантию и сеть Хартига, оттуда они доставляются к ассоциированному растению.Управляемое микоризой поглощение N преобладает на органических сельскохозяйственных полях или в условиях засухи (Hodge and Storer, 2015; Bukovská et al., 2018; ezáčová et al., 2018a, b). При обмене азота и фосфора гриб получает пищу в виде простых углеводов и / или жирных кислот (Roth, Paszkowski, 2017), и его количество колеблется от 0,9 до 20% от скорости общего фотосинтеза растения-хозяина (Konvalinková et al. , 2017; Slavíková et al., 2017). Однако точный механизм, ответственный за поток питательных веществ, до сих пор точно не обнаружен (Bücking et al., 2016).

Полезные микроорганизмы: борьба с микробефобией

CBE Life Sci Educ. 2010 Winter; 9 (4): 387–389.

Луиза А. Старк

Учебный центр генетических наук, Университет штата Юта, Солт-Лейк-Сити, Юта 84112-5330

Учебный центр генетических наук, Университет Юты, Солт-Лейк-Сити, Юта 84112-5330

Автор, ответственный за переписку. Авторское право © Американское общество клеточной биологии, 2010 г., по лицензии автора (ов).

ВВЕДЕНИЕ

«Микробы правят миром. Это так просто.» (Комитет по метагеномике, 2007). Сообщества микробов делают необходимые элементы кислорода, углерода, азота и серы доступными для других форм жизни на нашей планете. Без сообществ микробов-разлагателей жизнь в мертвых организмах была бы задушена. Микроорганизмы также выполняют почти половину фотосинтеза на нашей планете, повышая уровень кислорода и снижая углекислый газ (Pedros-Alio, 2006). И животные, и растения тесно связаны с микробными сообществами, которые делают питательные вещества более доступными, обеспечивают защиту от болезней, производят необходимые витамины или их комбинации.Например, в каждом человеческом организме содержится 10 микроорганизмов на каждую человеческую клетку, и эти микробы способствуют пищеварению, производят витамин К, способствуют развитию иммунной системы и детоксифицируют вредные химические вещества. И, конечно же, микробы необходимы для приготовления многих продуктов, которые нам нравятся, таких как хлеб, сыр и вино.

К сожалению, студенты часто негативно относятся к микроорганизмам. Негативное отношение поддерживается общественным здравоохранением и вниманием СМИ к болезням, вызываемым микробами, а также рекламой мыла и чистящих средств, уничтожающих микробы.Хотя сокращение передачи болезней важно для здоровья человека и общества, учащиеся также должны понимать, какой полезный вклад вносят микробы и микробные сообщества. Немало интернет-ресурсов посвящено микроорганизмам и болезням. Для этого обзора я искал ресурсы, которые преподаватели могут использовать, чтобы помочь студентам вводных и неосновных курсов биологии понять полезный вклад микробов.

Знакомство с полезными микробами

Я нашел два фильма, в которых кратко рассказывается о разнообразных ролях, которые микроорганизмы играют на Земле.Трейлер продолжительностью 13:04 мин. К четырехсерийному фильму Интимные незнакомцы: Незримая жизнь на Земле (; www.microbeworld.org/index.php?option=com_content&view=article&id=259&Itemid=194) представляет собой увлекательное введение в полезные роли микробов. Ученые говорят о разнообразных способах, которыми жизнь на Земле зависит от микроорганизмов, эволюции жизни от бактерий и «биотехнологическом потенциале» микробов. Выступавшие были представителей обоих полов и разного возраста, что свидетельствует о том, что наукой занимаются разные люди.Как и следовало ожидать от Службы общественного вещания, фильм имеет высокую производственную ценность, с красивыми кадрами живых микробов. Ссылки на полнометражные программы этой серии размещены на веб-сайте MicrobeWorld Американского общества микробиологов (ASM) по вышеупомянутому URL-адресу.

Трейлер фильма Интимные незнакомцы: Незримая жизнь на Земле серии знакомит с взаимозависимостью жизни с микроорганизмами, местом микробов в древе жизни и их технологическим потенциалом.

Понимание микробной жизни (; www.lifeworksfoundation.com/news/microbe-ecology-film.php) был выпущен Фондом Lifeworks Foundation в Соединенном Королевстве. Первая половина этого 4:45-минутного фильма рассматривает роль первых микробов на Земле, где микробы могут быть найдены, и отношения микробов с другими формами жизни. Во второй части описываются некоторые взаимозависимые отношения человеческого тела с микроорганизмами. В фильме есть одна ошибка. Рассказчик заявляет, что ранние микробы «выделяли кислород из воды в форме углекислого газа, чтобы создать пригодную для дыхания атмосферу», вместо того, чтобы сказать, что эти микробы выделяли кислород из воды и углекислого газа, создавая атмосферу, которой дышат многие современные организмы.Фильм заканчивается точкой зрения, что мы «вели войну химикатов, дезинфицирующих средств и антибиотиков» с микробами, но нам нужно научиться жить с ними в гармонии. Поскольку фильм продвигает определенную точку зрения, его можно использовать, чтобы стимулировать обсуждение студентами того, согласны они или нет.

Фильм « Понимание микробной жизни» представляет собой краткое введение в полезную роль микроорганизмов на планете и в организме человека.

Недавние открытия подчеркивают роль, которую микроорганизмы играют в кишечнике человека.Три исследователя, участвовавшие в одном из этих исследований, обсуждают свою работу в видеоролике Human Gut Microbes на сайте Nature.com (www.nature.com/nature/videoarchive/gutmicrobes/), который состоит из трех разделов. В первом разделе «Жирный кишечник… эффективные микробы» (4:35 мин) обсуждается важность микробов в кишечнике человека. Исследователи обнаружили, что процентное содержание двух типов бактерий меняется в зависимости от веса человека. «Новый способ диеты» (3:15 мин) сравнивает исследования на людях и мышах.В последнем разделе «Выводы» (3:40 мин) обсуждается, как разные типы микробов эффективнее других собирают калории из пищи и как эта эффективность может влиять на вес человека. Изображения более тяжелого человека в этом разделе можно было бы выбрать с большей чувствительностью. Это и кадры, на которых показан очищенный от кожуры банан, заставили бы меня не решиться показывать этот раздел в классе, особенно с младшими школьниками. Выступают представители обоих полов и представляют несколько этапов пути научной карьеры (аспирант, докторант и старший научный сотрудник).Мне удалось получить доступ к видео с помощью Internet Explorer; браузеры Safari и Firefox воспроизводили только звук.

Микроорганизмы, обитающие в почве, необходимы для жизни на Земле. Мультимедийная презентация Food Chain (www.agron.iastate.edu/∼loynachan/mov/), разработанная Томом Лойначаном из Университета штата Айова, иллюстрирует некоторые отношения почвенных микробов друг с другом. Презентация продолжительностью 2:56 мин начинается с анимации, сравнивающей пищевую цепь почвы с цепью в озере, где более мелкая рыба поедается более крупной рыбой.Далее представлены видеозаписи взаимодействия нескольких почвенных микроорганизмов друг с другом, записанные под микроскопом. Финальная сцена возвращается в человеческий масштаб с напоминанием о том, что почва изобилует жизнью.

Мультимедийная презентация Food Chain знакомит с некоторыми микроорганизмами, обнаруженными в почве.

ПОНИМАНИЕ МАСШТАБА И ПЛОТНОСТИ БАКТЕРИАЛОВ

Одной из наиболее сложных концепций для понимания является относительный масштаб и плотность организмов, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.Слайд-шоу « бактерий на нашей коже » на сайте Microbiological Garden (www.pmbio.icbm.de/mikrobiologischer-garten/eng/index.php3), созданное Херибертом Ципионкой из Университета Ольденбурга, посвящено проблемам масштаба и плотности. Слайд-шоу начинается с предположения, что на квадратном сантиметре человеческой кожи обитает 10 000 бактерий, на примере подушечки пальца. Затем слайды постепенно увеличивают увеличение этой области примерно до 500 ×, после чего можно увидеть одну бактерию, демонстрируя как размер, так и плотность.Сравнение площади кожи с шириной человеческого волоса может помочь в этом.

Бактерии на нашей коже Слайд-шоу с сайта microbiological-garden.net показывает размер и плотность бактерий на коже человека.

ПРИСОЕДИНЯЯСЬ К НОВЫМ НАУЧНЫМ ОТКРЫТИЯМ

Веб-сайт MicrobeWorld Американского общества микробиологов (www.microbeworld.org) предоставляет универсальный источник новостей, связанных с микроорганизмами. Хотя многие из этих историй касаются болезней, я нашел несколько недавних историй о потенциальном использовании микробов или химических веществ, которые они производят.Например, 5 сентября 2010 г. в статье под названием «Древние бактерии могут улучшить косметику против старения» описывается открытие небольших молекул, производимых цианобактериями, которые обеспечивают защиту от УФ-излучения и, следовательно, повреждения ДНК. Эти молекулы были включены в косметический продукт «против старения», и изучаются другие возможности их использования. MicrobeWorld также включает видео и изображения, опять же в первую очередь на темы болезней. Все темы можно отсортировать по «самым популярным» и «самым последним» за несколько периодов времени.

МАНГА, АНИМЕ И ТЕЛЕВИЗОР ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ В МИКРОБАХ

Японская манга (мультфильм), трансформировавшаяся в аниме и телесериалы в прямом эфире, представляет собой веселое и увлекательное знакомство с микробами, в первую очередь с теми, кто занимается производством продуктов питания. Moyasimon: Tales of Agriculture начинался как серия японской манги, созданная Масаюки Исикава. Сериал рассказывает о первокурснике сельскохозяйственного университета, который обладает уникальной способностью видеть микробы и общаться с ними.Поиск «Microbe Theater» на веб-сайте ASM MicrobeWorld (www.microbeworld.org) приводит к 11 коротким эпизодам (каждый 1:04 или 1:05 мин), которые изначально были разработаны как специальный контент для DVD версии аниме. Хотя они также доступны на YouTube, на сайте MicrobeWorld есть комментарии Криса Кондаяна, который их разместил. Например, в эпизоде ​​9 показано, как приготовить Surströmming, шведский деликатес из ферментированной рыбы. Кондаян дает ссылку на новость о запрете этого национального блюда на нескольких крупных авиалиниях из-за давления, вызванного ферментацией, которая продолжается после того, как оно консервировано.Анимированные микробы очаровательны и будут забавным и коротким «занятием» для студентов. На этих «шортах», посвященных микробам, есть английские субтитры.

Было непросто выяснить различные варианты перестановок трех версий и способы доступа к ним. После воспроизведения каждого из эпизодов на MicrobeWorld появляется меню с другими эпизодами с субтитрами. Некоторые из них больше посвящены истории ученика Тадаясу Саваки. Восемь эпизодов с субтитрами (каждая по 23:15 мин) первого сезона телешоу в прямом эфире доступны на YouTube (www.youtube.com/show/moyashimon?s=1). Википедия предоставляет список микроорганизмов в этой серии и краткую аннотацию об их использовании (http://en.wikipedia.org/wiki/Moyashimon).

ДРУГИЕ ИНТЕРЕСНЫЕ САЙТЫ

Онлайн-учебник по бактериологии Кеннета Тодара (http://textbookofbacteriology.net/index.html) содержит несколько глав, которые включают информацию о полезных свойствах микробов. Глава «Влияние микробов на окружающую среду и деятельность человека» включает несколько страниц по этой теме.Об этом также говорится в главе «Бактериальная флора человека».

Короче говоря, без микробов мы не были бы сегодня живы. Наши студенты должны понимать, что не все микроорганизмы вредны, и что многие из них действительно полезны.

БЛАГОДАРНОСТИ

Я благодарю А. Малкольма Кэмпбелла за критические комментарии и полезные предложения по этой статье.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Комитет по метагеномике, 2007. Комитет по метагеномике. Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия прессы; 2007 г.Проблемы и функциональные приложения. Новая наука метагеномики: раскрытие секретов нашей микробной планеты. [Google Scholar] Педрос-Алио, 2006. Педрос-Алио С. Геномика и морская микробная экология. Int. Microbiol. 2006; 9: 191–197. [PubMed] [Google Scholar]

Конференция 2020 по полезным микробам

Конференция 2020 по полезным микробам

(UTC-06: 00) Центральное время (США и Канада)

С сожалением сообщаем, что 8 ^-й
Конференция по полезным микробам была отменена из-за беспокойства по поводу вашего
безопасность и наше сообщество из-за продолжающейся вспышки COVID-19.Это действие
в соответствии с рекомендациями общественного здравоохранения о социальном дистанцировании. Мы ценим вашу
поддержку и сострадание, и с нетерпением ждем возможности провести встречу июль
10 — 14, 2022 г. в Мэдисоне, штат Висконсин. СОХРАНИТЕ ДАТУ!

Если вы
уже забронировали номер в отеле, пожалуйста, свяжитесь с отелем напрямую, чтобы
отмените бронирование как можно скорее. Для тех из вас, кто уже может
приобрели билеты на самолет, рекомендуем немедленно отменить их, чтобы
вы потенциально можете избежать платы за изменение и, надеюсь, получить кредит на поездку
который вы можете использовать для поездки на конференцию в 2022 году.Мы будем выпускать
возврат средств за оплаченную регистрацию на исходный способ оплаты в течение следующих нескольких
дней. В настоящее время мы рассматриваем возможность размещения
мини-виртуальная конференция в ближайшие несколько месяцев и обязательно удержит вас
в курсе о прогрессе.

Пожалуйста, продолжайте оставаться на связи, подписавшись на нас в Twitter @BenMicrobesMtg. Сообщите нам, если у вас есть какие-либо вопросы. Оставайтесь в безопасности и благополучно в эти трудные времена.

Важные даты

Начало регистрации:

Окончание ранней регистрации:

Время окончания регистрации:

Время подачи тезисов:

Срок подачи тезисов

TBD

Крайний срок тезисов постера:

TBD

Устные уведомления о выборе:

TBD

Уведомления о плакате

415

5

TBD

Срок отмены:

TBD

Спасибо нашим спонсорам 2022 года!

Веб-сайт Хостинг Wisconsin Union Conference Management
sessions @ union.wisc.edu | 800 Langdon Street | Мэдисон, Висконсин 53706 | (608) 265-6534

Полезных микроорганизмов [Глава 14] | Treesearch

Лесная служба США
Уход за землей и служение людям

Министерство сельского хозяйства США

1. Полезные микроорганизмы [Глава 14]

   Автор (ы): Ким М. Уилкинсон
   Дата: 2009
   Источник: В: Dumroese, R.Kasten; Луна, Тара; Лэндис, Томас Д., редакторы. Руководство по питомнику местных растений: Руководство для племенных питомников — Том 1: Управление питомником. Справочник по сельскому хозяйству 730. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба. п. 247-261.
   Серия публикаций: Справочник по сельскому хозяйству
   Станция: Вашингтонский офис
   PDF: Загрузить публикацию
   (2,0 МБ)

   Описание

   Сеть жизни зависит от микроорганизмов, огромной сети маленьких и невидимых союзников, которые пронизывают почву, воду и воздух нашей планеты.Для людей, работающих с растениями, наибольший интерес к микроорганизмам вызывают сложные сообщества, являющиеся частью почвы. Полезные микроорганизмы — это естественные бактерии, грибы и другие микробы, которые играют решающую роль в продуктивности и здоровье растений. Два типа полезных микроорганизмов, микоризные грибы и азотфиксирующие бактерии, считаются полезными для здоровья растений. Микоризные грибы и азотфиксирующие бактерии называют «микросимбионтами», потому что они образуют симбиотические (взаимовыгодные) отношения с растениями.

   Примечания к публикации

   • Вы можете отправить электронное письмо по адресу [email protected], чтобы запросить печатную копию этой публикации.
   • (Укажите именно , какую публикацию вы запрашиваете, и свой почтовый адрес.)
   • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и приложить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
   • Эта статья была написана и подготовлена ​​государственными служащими США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.

   Цитирование

   Уилкинсон, Ким М. 2009. Полезные микроорганизмы [Глава 14]. В: Dumroese, R. Kasten; Луна, Тара; Лэндис, Томас Д., редакторы. Руководство по питомнику местных растений: Руководство для племенных питомников — Том 1: Управление питомником. Справочник по сельскому хозяйству 730. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба. п. 247-261.

   Ключевые слова

   питомник, местные растения, Виртуальный центр лесовосстановления, питомников и генетических ресурсов (RNGR), Совет племенных питомников

   Поиск по теме

   ---

   XML: Просмотр XML

Показать больше

Показать меньше

https: // www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/33082

Полезное использование микробов

Какое полезное использование микробов? Узнайте больше в этой статье.

Исследования и биотехнологии

Микробы играют невероятно важную роль в исследованиях. Многие прорывы в молекулярной биологии, такие как понимание того, как работает генетический код и как гены используются для производства белков, были сделаны учеными, изучающими микробы в лаборатории (возможно, вы захотите вернуться к временной шкале на шаге 2.2.
Молекулярные биологи изучают, как функционируют живые организмы, и применяют эти знания в биотехнологии, используя биологические системы для разработки новых приложений или производства новых продуктов. Многие из различных ферментов, вырабатываемых микробами, используются в качестве инструментов, помогающих биологам проводить исследования. Как вы узнали на неделе 1, термостойкая полимераза Taq из Thermus aquaticus позволила разработать полимеразную цепную реакцию (ПЦР), используемую для амплификации определенных участков ДНК, широко используемых в исследованиях, клинической диагностике и судебной медицине.Эндонуклеазы рестрикции, которые бактерии продуцируют для защиты от бактериофагов, очень полезны при клонировании, поскольку они разрезают ДНК по определенным последовательностям (рис. 1).

Рисунок 1. Эндонуклеаза рестрикции BamHI разрезает ДНК по определенной палиндромной последовательности (GGATCC) © Simon Caulton CC BY-SA 4.0

Клонирование можно использовать для генетической модификации микробов (чаще всего Escherichia coli и Saccharomyces cerevisiae ), чтобы они производили чужеродный белок ( рекомбинантных белков, ), обычно продуцируемый другими организмами.В этой статье вы рассмотрите несколько примеров, показывающих, как биотехнология применялась в медицине, промышленности, сельском хозяйстве и окружающей среде на благо нашего общества.

Медицина

Биотехнологические исследования привели к открытию и разработке многих важных фармацевтических препаратов для лечения различных заболеваний и расстройств человека (рис. 2). Например, генно-инженерные микробы производят огромное количество человеческого гормона инсулина, который регулирует уровень сахара в крови и используется для лечения диабета.Вакцина против вируса папилломы человека (ВПЧ) представляет собой структурную имитацию капсида ВПЧ, полученного с использованием генно-инженерных методов Saccharomyces . Эта вакцина защищает от нескольких типов рака, вызываемых штаммами ВПЧ высокого риска (например, ВПЧ-16 и ВПЧ-18 вызывают 70% случаев рака шейки матки).

4,8

135 Отзывы

Рис. 2: Микробы сыграли жизненно важную роль в производстве многих фармацевтических препаратов

Многие из противомикробных препаратов , которые мы используем сегодня для лечения инфекционных заболеваний, были впервые обнаружены как естественные продукты микробов, которые убивают или подавляют рост других микробов.Вы, вероятно, слышали о случайном открытии пенициллина Александром Флемингом в 1928 году, но вы могли не знать, что именно Говард Флори и Эрнст Чейн наконец-то разработали, как очистить пенициллин и доказать, что его можно использовать для лечения инфекций. Эта новаторская работа ознаменовала начало золотого века исследований антибиотиков и открытия многих новых противомикробных препаратов. Виды бактерий Streptomyces были особенно богатым природным источником, что привело к открытию антибактериальных средств стрептомицина и неомицина и противогрибкового нистатина.Противомикробные препараты произвели революцию в лечении инфекционных заболеваний, но вызывает тревогу очень мало новых антибиотиков, введенных с 1970-х годов, и микробы быстро выработали устойчивость к тем, которые используются в клинической практике (рис. 3). Это привело к растущему интересу к альтернативным методам лечения, включая потенциальное использование бактериофагов в фаготерапии , и стратегиях профилактики, таких как биоконтроль насекомых-переносчиков для ограничения распространения таких заболеваний, как малярия (вы найдете далее примеры использования биоконтроля в разделе о сельском хозяйстве ниже).

Рис. 3. График открытия антибиотиков и развития устойчивости © Open Government License v3.0

Новый экспериментальный подход под названием генная терапия в настоящее время исследуется в исследовательских лабораториях и проходит клинические испытания. Метод включает доставку нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) в клетки пациента для лечения заболевания или генетического нарушения. Несколько вирусов (например, аденовирусы, ретровирусы) были генетически сконструированы, чтобы действовать как средство доставки или вектор для терапевтических нуклеиновых кислот.Заболевания, которые можно лечить таким образом, включают определенные типы рака, вирусные инфекции (например, ВИЧ / СПИД) и наследственные генетические нарушения.

Промышленность

Люди использовали микробы для производства продуктов питания на протяжении веков, задолго до того, как мы узнали о существовании этих невидимых невооруженным глазом организмов. Молочнокислые бактерии (LAB) используются для производства сыра, йогурта, кефира и кимчи. Бутонирующие дрожжи Saccharomyces используются для приготовления хлеба (рис. 4), пива, сидра и вина.Бактерии уксусной кислоты (AAB) используются в традиционном производстве уксуса.

Рис. 4. Микробы используются для производства ферментированных пищевых продуктов. Слева: Хлебное тесто до расстойки, Справа: Хлебное тесто после расстойки увеличилось вдвое © ElinorD CC-BY-SA-3.0

Сельское хозяйство

Человеческое население растет, и нам нужно производить достаточно еды для всех. Некоторые микробы негативно влияют на сельское хозяйство, вызывая заболевания сельскохозяйственных культур и домашнего скота, но мы можем использовать другие полезные микробы для увеличения доступности пищи.Некоторые патогенные насекомые используются в качестве биологических пестицидов в биоуправлении насекомых-вредителей, которые снижают урожайность сельскохозяйственных культур и ограничивают производство продуктов питания.
Фермеры могут купить эндоспоры бактерии Bacillus thuringiensis (Bt) для использования в качестве органического пестицида. Некоторые штаммы производят кристаллы в эндоспорах, которые токсичны для насекомых, если они их поедают (рис. 5: справа). Хотя это вызывает споры, культурные растения, генетически модифицированные генами токсина Bt, устойчивы к насекомым-вредителям.

Нажмите, чтобы развернуть

Рис. 5: Bacillus thuringiensis используется для биологической борьбы с насекомыми-вредителями. Слева: Колонии бактерий Bacillus thuringiensis, культивируемые на агаре с овечьей кровью (SBA) в течение 48 часов при 37 ° C © CDC / Todd Parker, Ph.D., заместитель директора по лабораторным исследованиям, отдел готовности и возникающих инфекций в CDC. Справа: Кристаллы инсектицидного токсина БТ © Джим Бакман предоставлен авторством, а автор оригинала — П.Р. Джонстон [общественное достояние]

Бакуловирусы заражают насекомых и превращают их в зомби. Если гусеница ест листья, загрязненные бакуловирусными тельцами окклюзии (рис. 6), вирус окклюзии (ODV) заражает клетки кишечника насекомого. Вирус размножается, переходя от клетки к клетке, и заставляет инфицированное насекомое двигаться к верхушке растения к свету.Бакуловирусы производят фермент, называемый хитиназой, который растворяет ткани насекомых и превращает гусеницу в лужу кашицы. Когда идет дождь, тела окклюзии смываются на нижние листья, готовые заразить нового хозяина.

Рис. 6. Схема структуры бакуловируса © ViralZone, SIB Швейцарский институт биоинформатики.

Микробы можно также использовать в качестве биоудобрений для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Крупномасштабное выращивание сельскохозяйственных культур быстро истощает питательные вещества в почве и ограничивает рост растений.Пополнение запаса азота можно осуществлять с помощью бобовых растений в программах севооборота или внесения в почву свободноживущих азотфиксирующих бактерий, таких как Azotobacter . Солюбилизирующие фосфаты бактерии, такие как Pseudomonas putida , могут быть внесены для увеличения содержания фосфатов в почве, а бактерии, способствующие росту растений (например, Pseudomonas fluorescens ), могут быть применены для улучшения здоровья сельскохозяйственных культур. Эти биоудобрения помогают снизить потребность в синтетических удобрениях и пестицидах, которые производятся с использованием ископаемого топлива, которое способствует изменению климата.

Окружающая среда

Как вы видели, микробы обладают огромным набором метаболических способностей, а некоторые из них способны разлагать или детоксифицировать загрязнители, такие как нефть (сырая нефть) или пестициды, и могут использоваться в биоремедиации (рис. 7). Некоторые даже способны разрушать пластик. Вы можете прочитать на новостном сайте Independent «Фермент, поедающий пластик, может помочь решить проблему загрязнения окружающей среды».

Рис. 7. Диаграмма, показывающая, как микробы можно использовать в биоремедиации. На диаграмме в правом верхнем углу показан примерный тренд концентрации загрязняющих веществ в течение нескольких недель или месяцев © Hoodlind CC BY-SA 4.0

Нам срочно необходимо найти жизнеспособные альтернативы ископаемым видам топлива для решения проблемы изменения климата. Одна из возможностей — использование фотосинтетических микробов (водорослей и цианобактерий) для производства биотоплива. Цианобактерии и водоросли можно выращивать в открытых прудах или фотобиореакторах (рис. 8) и скармливать им CO ₂ и другие питательные вещества для поддержки фотосинтеза. Компоненты клетки могут быть извлечены для производства биодизеля (из липидов) или биоэтанола (из углеводов с помощью Saccharomyces ).

Рис. 8. Трубчатые стеклянные фотобиореакторы могут использоваться для выращивания водорослей в промышленных масштабах для производства биотоплива © IGV Biotech CC BY-SA 3.0

Продолжение исследований в области микробиологии приведет к еще лучшему пониманию того, как функционируют микробы, и позволит нам бороться с глобальными угрозами, включая изменение климата, загрязнение окружающей среды, нехватку продуктов питания, устойчивость к противомикробным препаратам и возникающие инфекционные заболевания.
Можете ли вы предложить какие-либо другие способы, которыми микробиология может принести пользу обществу? Поделитесь своими мыслями в области обсуждения ниже.

Дополнительная литература

Морские микробы | Смитсоновский океан

Микробы живут сообществами и в жизни полагаются друг на друга. Внутри сообщества отдельные типы микробов могут выполнять роли, которые поддерживают общее благополучие группы. Например, разложение — это процесс, при котором микробы разрушают мертвые организмы, чтобы добраться до запертого углерода (см. Раздел «Микробы как двигатели метаболизма»).Это требует нескольких этапов, поэтому иногда микробы будут жить вместе и специализироваться — каждый отдельный вид будет выполнять один этап процесса разложения. В другом примере микробы могут изменить окружающую среду, чтобы сделать ее лучше для жизни. Одна бактерия способна выделять кислоту, чтобы окружающая среда имела правильную кислотность (pH), чтобы другие могли присоединиться к ней. Когда дело доходит до понимания того, как микробы взаимодействуют друг с другом, ученые только поверхностно пытаются понять, как микробы взаимодействуют друг с другом, и эта область исследований обязательно откроет некоторые интересные взаимосвязи в ближайшем будущем.

Хотя большинство симбиотических отношений устанавливаются между микробами, в некоторых случаях микробы объединяются в пары с более крупными организмами. Эти микробные взаимоотношения составляют микробиом.

Черви-зомби ( Osedax roseus ) разъедают кости мертвого кита, упавшего на морское дно.

(Йошихиро Фудзивара / JAMSTEC)

Микробиом — это термин для микробного сообщества, которое поселяется в теле другого организма. Многие из микробов, которые живут на поверхности или внутри тела другого вида, играют решающую роль в выживании своего хозяина, а взамен получают безопасное место для роста с большим количеством пищи.Хотя для большинства микробных взаимоотношений точные преимущества каждого симбионта остаются неясными, часто микроб поставляет пищу, защищает механизм или повышает иммунитет к болезням. Бездонный червь, питающийся костями Osedax frankpressi не существовал бы без микробов, которые живут в их клетках и расщепляют коллаген, холестерин и липиды из скелетов китов, которые умирают и падают на дно океана. Червь Помпеи, перистый червь, обитающий возле гидротермальных источников, может выдерживать температуру до 176 градусов по Фаренгейту (80 градусов по Цельсию), защищая свой хвост термостойкими бактериями.Микробы также могут действовать как симбионты для других микробов. В приливной зоне водоросли и грибы живут вместе и образуют лишайники. Грибы создают прочные структуры, которые помогают лишайнику прилипать к камням, несмотря на удары волн, а водоросли поставляют пищу посредством фотосинтеза.

Для иглобрюха, известного деликатеса в азиатской кухне, бактериальные симбионты обеспечивают важную защиту от хищников — они вырабатывают нейротоксин, называемый тетродотоксином. Для многих хищников, включая людей, это смертельный токсин.Воздействие токсина может остановить мышечные сокращения, критические для бьющегося сердца, что делает токсин мощной защитой от голодных хищников. Многие другие животные, помимо иглобрюхов, также полагаются на токсин, чтобы отбиваться от нежелательных нападавших — осьминоги с синими кольцами, морские звезды, подковообразные крабы, краб с цветочным яйцом и некоторые наземные существа используют токсин, что заставило ученых задуматься, почему так многие отдаленно родственные виды используют один и тот же токсин. Текущие исследования показывают, что источником смертельного токсина являются симбиотические бактерии.Иглобрюхие и другие виды получают бактерии из окружающей среды и секвестрируют токсины в своих органах. Токсичные виды могут переносить концентрации нейротоксина в 500–1000 раз больше, чем нормальные виды, благодаря специализированным белкам в их нейронах, которые эволюционировали, чтобы противостоять токсину.

Бочковая губка — отличный дом для микробов. Губки образуют симбиотические отношения со сложными сообществами микроорганизмов, включая архей, бактерии и одноклеточные эукариоты.Микробы выполняют важную работу, которую губка не может выполнять сама по себе, например, поглощают питательные вещества и производят защитные химические вещества. В некоторых губках микробы могут составлять до 40 процентов от их общего веса.

(NOAA, Национальный морской заповедник Цветочного сада)

Будь то защитный механизм, позволяющий избежать хищников, соблазнительная приманка для привлечения добычи или средство для привлечения партнера, для многих организмов свет играет решающую роль в повседневной жизни. В то время как некоторые способны излучать свет сами по себе, другие приобретают способность светиться с помощью микробного партнера.Удильщик использует крошечные светящиеся бактерии, называемые фотобактериями, которые поселяются в эске рыбы («приманка»), структуре на конце ее «удочки». Каждый вид удильщиков сочетается с уникальными видами люминесцентных бактерий.

Кальмар бобтейл , тоже основан на люминесцентной бактерии под названием Vibrio fischeri и избирательно позволяет этой бактерии расти в ее светообразующих органах, называемых фотофорами.При рождении молодой кальмар бобтейл лишен биолюминесцентных бактерий и должен находить светообразующие микробы в толще воды. На этом этапе жизни световой орган кальмара еще не полностью развит, но маленькие волоски вдоль фотофора сближают бактерии, а молекулярный отпугиватель запрещает проникновение всем бактериям, кроме Vibrio fischeri . Как только одна бактерия успешно попадает в фотофор, она размножается сотнями тысяч, колонизация, которая стимулирует полное развитие фотофора.Без бактерий фотофоры кальмаров бобтейлов не будут развиваться, что сделает световой орган бесполезным в качестве маскирующего устройства. Vibrio fischeri является обычным партнером по биолюминесценции со многими другими существами, которые обязаны своими способностями свечения микробам.

Что такое полезные микробы? — Определение из MaximumYield

Что означают полезные микробы?

В почве обитают многие типы микробов, такие как бактерии, грибы и вирусы.Многие микробы считаются полезными микробами, потому что они обеспечивают растения изобилием питательных веществ и минералов.

Полезные микробы имеют симбиотические отношения с растениями. Они разлагают органические вещества в почве и перерабатывают ее. Корни растения привлекают полезные микробы своими сладкими выделениями, и в обмен на совместное использование их экскрементов полезные микробы скапливаются вокруг корней растения и предлагают коктейль из минералов и питательных веществ, необходимых растению для роста и процветания.

Хотя традиционно считается, что биология основана на почве, полезные микробы также имеют свое место в органических гидропонных системах, особенно в системах аквапоники.

Полезные микробы объясняются максимальным урожаем

Плодородная, богатая, здоровая почва содержит множество полезных микробов. У растений сложные отношения с полезными микробами, обитающими в почве. Растение выделяет сахароподобное вещество из своих корней, чтобы привлекать очень специфические микробы, необходимые растению для роста.Затем вещество вытягивает из почвы полезные микробы, которые находят сладкие выделения растения очень привлекательными.

Полезные микробы связываются с корнями растения и предлагают корням растения ферменты, питательные вещества, воду и кислород, которые помогают удобрять и подпитывать его рост. Микробы колонизируют почву вокруг корней растения и начинают размножаться.

Интересно, что растения, по-видимому, точно знают, какие питательные вещества необходимы полезным микробам для процветания, и они будут выделять из своих корней определенные сахаристые вещества, чтобы привлечь определенные полезные микробы, которые предлагают в изобилии необходимые растениям питательные вещества или минералы.

Полезные микробы также расщепляют разлагающийся растительный материал в почве, чтобы увеличить уровень питательных веществ вокруг растения.

.