Чтение онлайн

Последнее время ученые активно исследуют способность бактерий разрушать трудно разлагаемые искусственные вещества: красители, пластмассы и другие синтетические полимеры, пестициды, нефтепродукты. Все эти вещества человечество производит в таком огромном количестве, что после использования возникает проблема их переработки и уничтожения. Естественным путем многие искусственно созданные человеком материалы практически не разрушаются или разрушаются очень медленно. Например, обычный полиэтилен полностью перерабатывается бактериями и микроскопическими грибами только через 90–100 лет. Сжигание синтетических материалов – тоже не выход, поскольку при этом в воздух выделяется большое количество вредных соединений.

Выход предлагают бактерии. К настоящему времени обнаружено несколько групп микробов, которые способны быстро и эффективно разрушать синтетические материалы. Среди них уже упоминавшиеся бактерии, разрушающие нейлон. Используя эти микроорганизмы, генетики и микробиологи пытаются искусственно вывести такие «породы» бактерий, которые бы избирательно разрушали те или иные вещества. Есть надежда, что именно с помощью бактерий в ближайшем будущем человечеству удастся решить проблему переработки промышленных отходов и мусора.

Хотя большинство бактерий состоит из одной клетки, они способны к активному передвижению и даже к простейшим формам поведения, которые носят названия таксисов. Таксис – это движение клетки к какому–либо раздражителю или от него. Так, у фотосинтезирующих цианобактерий проявляется положительный фототаксис, т.е. они движутся в сторону источника света. При этом выделяется большое количество слизи, по которой клетки цианобактерий перемещаются путем скольжения.

Кишечная палочка проявляет положительный таксис на 20 веществ (большинство из них – сахара) и отрицательный на 8 отпугивающих веществ–репеллентов. Для передвижения кишечная палочка использует многочисленные жгутики. Спирохеты передвигаются, ввинчиваясь в среду, подталкиваемые вперед единственным жгутиком, работающим наподобие корабельного винта.

Некоторые бактерии, обитающие в воде, способны ориентироваться в магнитном поле земного шара и постоянно плывут в одном и том же направлении. В Северном полушарии бактерии движутся на север, следуя линиям магнитного поля, которые направлены в глубь водоема. Перенесенные в Южное полушарие, те же бактерии будут двигаться на юг, также стремясь в толщу воды. Предполагается, что направленное движение «магнитных»» бактерий вдоль линий магнитного поля – магнитотаксис – способствует перемещению клеток в более богатые питательными веществами придонные слои воды.

Если цианобактерии своим внешним видом и образом жизни напоминают растения, то диктиобактер ближе к животным. Диктиобактер – уникальное явление в царстве бактерий – это не просто скопление клеток, а единый многоклеточный бактериальный организм, клетки которого способны к согласованному выполнению определенных действий. Второе название этого существа – хищная бактериальная сетка – отражает способ его питания. Все клетки хищной бактериальной сетки расположены в один слой, действительно напоминая пустую сеточку, покрытую слизью, которую выделяют все клетки колонии. Медленно перемещаясь по илистому дну водоема, диктиобактер «разыскивает» добычу.

Диктиобактер

Вот он встретил на своем пути какую–то живность из числа микроорганизмов, и начал наползать на свою жертву. Через некоторое время жертва оказывается внутри сетки, выбраться из которой она не может, поскольку все ячейки затянуты густым слоем слизи. Клетки, образующие эту своеобразную ловушку, сближаются и начинают выделять пищеварительный сок. Переваривание жертвы происходит внутри сеточки диктиобактера подобно тому, как переваривается пища в желудке многоклеточного животного!

Вам, наверное, приходилось слышать о вирусах гриппа, бешенства, герпеса, СПИДа. Эти вирусы вызывают болезни человека и животных. Существуют вирусные заболевания растений, например табачная мозаика, при которой листья табака покрываются беловатыми пятнами. Даже бактерии могут поражаться вирусами–бактериофагами (от слова фагос – пожиратель).

Вирусы – удивительные творения природы. Это не только самые мелкие (их размеры сопоставимы с размерами крупных молекул!), но и самые просто устроенные существа на планете. Вы уже знаете, что мельчайшей неделимой структурной единицей живых организмов является клетка. Из клеток состоят все живые организмы, населяющие Землю. Все, кроме вирусов.

В центре вирусной частицы находится молекула нуклеиновой кислоты (НК), которую со всех сторон окружают частицы белка – вот и весь вирус! Своим внешним видом и свойствами вирус больше всего напоминает белковый кристалл. Только подумайте, живое существо может осаждаться в виде кристалла, как обыкновенная поваренная соль!

Строение вирусной частицы: 1 – молекула нуклеиновой кислоты; 2 – молекулы белков оболочки

Про вирусы можно без преувеличения сказать, что они занимают промежуточное положение между миром живой и неживой природы. Вне живого организма вирус ничем не выдает присутствия жизни: не двигается, не растет, не дышит, не способен размножаться – по всем признакам это объект неживой природы, не обладающий ни одним свойством живой материи! Признаки живого проявляются у вируса, когда он проникает в живую клетку и приступает к размножению.

Причем и в клетку–то попадает не вся вирусная частица, а только «голая» вирусная нуклеиновая кислота, содержащая генетическую программу образования копий вируса. По этой программе клетке отводится роль «сырьевого придатка» и «дешевой рабочей силы» для создания сотен новых вирусных частиц. Получив вражескую программу, клетка начинает послушно выполнять «приказания» вирусной нуклеиновой кислоты. С этого момента пораженная клетка перестает выполнять свойственные ей функции, ее работа целиком и полностью перестраивается в соответствии с нуждами вируса–захватчика. Вирусная нуклеиновая кислота размножается, используя и строительные ресурсы клетки–хозяина, и даже ее рабочие «инструменты», которых, естественно, у самого вируса нет: белки оболочек будущих вирусных частиц строятся на рибосомах порабощенной клетки.

После того как в зараженной клетке накопится достаточное количество деталей будущих вирусных частиц, наступает предпоследняя стадия размножения вирусов – «сборка деталей». Этот процесс обычно происходит вблизи клеточной оболочки. Растиражированные вирусные нуклеиновые кислоты одеваются в белковые оболочки и покидают клетку. Теперь вирус готов к дальнейшему путешествию: от клетки он получил все, что ему нужно.

Выход вирусных частиц из клетки обычно сопровождается ее гибелью. В одних случаях клетки словно взрываются, в других – в оболочке клетки образуется отверстие, через которое вытекает ее содержимое. В случае заболевания табачной мозаикой у растения разрушаются хлоропласты, в результате чего часть клеток теряет способность к фотосинтезу, и урожай табака падает.

Цикл развития вирусной частицы: 1 – прикрепление вируса, к мембране клетки–хозяина; 2 – нуклеиновая кислота вируса; 3 – белковая оболочка вируса; 4 – белки вируса; 5 – готовая вирусная частица; 6 – ДНК хозяина.

Активная жизнь вирусов продолжается от нескольких минут до многих часов. Быстрее всего расправляются с клетками вирусы, поражающие бактерии – бактериофаги (иногда их для краткости называют просто фагами).