Какие бактерии являются симбионтами в организме человека

Польза и вред бактерий-симбионтов для живых организмов – Мир Бактерий

Какие бактерии являются симбионтами в организме человека

По подсчетам ученых, в человеческом организме проживает около 2 килограмм различных бактерий. И, как не странно, большинство этих микроорганизмов прекрасно живут со своим хозяином, не нанося никакого вреда. Так зачем вообще бактерии? В чем их польза и вред?

Всю «живность», населяющую человеческое тело, можно условно поделить на две группы:

Вредные:

Вредоносные бактерии. В большинстве случаев эти микроорганизмы попадают внутрь человеческого тела воздушно-капельным путем. Так происходит чаще всего, но заразиться ими можно и другими способами.

Заразиться паразитами можно и через другие факторы: несвежая вода, плохо вымытые руки, просроченные продукты питания, определенные насекомые, различные ранки на коже.

Такие микроорганизмы могут нанести существенный вред человеку, посредством каких либо серьезных болезней.

Полезные:

Бактерии – защитники человеческого организма. Эта группа бактерий помогают человеку усваивать и переваривать продукты питания, а также образовывать полезные витамины.

Самой известной бактерией, обладающей такими свойствами, является кишечная палочка. В микрофлоре кишечника также можно встретить и другие виды бактерий: лакто- и бифидобактерии, который улучшают иммунную систему человека.

К пользе этих бактерий можно отнести и тот факт, что они препятствуют попаданию вредоносных микробов.

Постоянно употребляя таблетки, можно погубить большое количество хороших бактерий, тем самым снизив себе иммунитет. В последствии можно наблюдать понос, запоры, рвоту и другое. Также возникает риск заболевания гонореей, холерой и даже чумой.

Также без бактерий, микробы попадают внутрь животных, нанося им большой вред. После употребления в пищу такого мяса, человек сам рискует заразиться очень серьезными болезнями.

Окружающий мир. 3 класс

Интересные ответы

Все вы знаете, что первый автомобиль в мире изобрел, тот самый Карл Бенц. Но отсюда возникает вопрос: А как же первое русское авто, кто его создал. как она выглядела и т.п? Но, пока, давайте, разберёмся, что же такое автомобиль.

Великая по сегодняшним заслугам наука химия окружает человека везде и всюду. Возникла она очень давно, хотя человек и не задумывался об этом. Но чудесным образом, вдруг, научился создавать прочные сплавы железа

Бескрайние просторы на севере, которые не имеют лесного массива – это тундра. Преобладает суровый климат: вечный холод и низкая температура.

По своему содержанию сказки делятся на следующие группы

Царствование первых Романовых началось сразу после Смутного времени, поэтому во время правления Михаила Федоровича (1613 – 1645) пришлось очень многое исправлять и восстанавливать

Источник http://sochinite.ru/otvety/okruzhayushchij-mir/kakuyu-polzu-i-vred-prinosyat-bakterii-cheloveku-3-klass

Бактерии – самые многочисленные жители планеты Земля. Они заселили ее в глубокой древности и продолжают существовать поныне. Некоторые виды даже мало изменились с тех пор.

Бактерии полезные и вредные буквально окружают нас везде (и даже проникают внутрь других организмов).

При довольно примитивном одноклеточном строении они являются одной из самых, наверное, эффективных форм живой природы и выделяются в особое царство.

Запас прочности

Эти микроорганизмы, что называется, в воде не тонут и в огне не горят. Буквально: выдерживают температуры до плюс 90 градусов, заморозку, отсутствие кислорода, давление – высокое и низкое. Можно сказать, что в них природа вложила огромный запас прочности.

Бактерии, полезные и вредные для человеческого организма

Как правило, бактериям, в изобилии населяющим наши тела, не уделяется должного внимания. Ведь они настолько малы, что, кажется, не имеют никакого существенного значения.

Те, кто думает так, в значительной мере ошибаются. Бактерии полезные и вредные давно и надежным образом «колонизировали» другие организмы, успешно сосуществуют с ними.

Да, их нельзя увидеть без помощи оптики, но они могут принести пользу или причинить вред нашему телу.

Кто в кишечнике живет?

Врачи говорят, что если сложить вместе только лишь бактерии, обитающие в кишечнике, и взвесить – получится что-то около трех килограммов! С такой огромной армией нельзя не считаться.

В кишечник человека непрерывно попадали многие из микроорганизмов, но только некоторые виды находят там благоприятные условия для проживания и жизнедеятельности.

А в процессе эволюции даже образовали постоянную микрофлору, которая призвана выполнять важные физиологические функции.

«Мудрые» соседи

Бактерии в жизни человека давно уже играют важную роль, хотя до самого последнего времени человек об этом и не догадывался. Они помогают своему хозяину в пищеварении и выполнении ряда других функций. Что же представляют собой эти невидимые соседи?

Постоянная микрофлора

99% населения постоянно проживают в кишечнике. Они ярые приверженцы и помощники человека.

  • Основные полезные бактерии. Названия: бифидобактерии и бактероиды. Их подавляющее большинство.
  • Сопутствующие полезные бактерии. Названия: кишечная палочка, энтерококки, лактобактерии. Их количество должно составлять 1-9% от общего числа.

Необходимо знать также, что при соответствующих негативных условиях все эти представители флоры кишечника (исключение – бифидобактерии) могут вызвать заболевания.

Что они делают?

Основные функции этих бактерий – помочь нам в процессе пищеварения. Замечено, что у человека при неправильном питании может возникать дисбактериоз. Как результат – застои и плохое самочувствие, запоры и прочие неудобства. При нормализации сбалансированности питания болезнь, как правило, отступает.

Еще одна функция этих бактерий – сторожевая. Они следят за тем, какие бактерии полезные. За тем, чтобы «чужаки» не проникали в их сообщество.

Если, к примеру, в кишечник пытается проникнуть возбудитель дизентерии — шигелла Зонне, они убивают ее.

Однако, стоит заметить, что такое происходит только в организме относительно здорового человека, с хорошим иммунитетом. В противном случае – риск заболеть увеличивается в разы.

Непостоянная микрофлора

Примерно 1% в организме здорового индивидуума составляют так называемые условно-патогенные микробы. Они относятся к непостоянной микрофлоре. При нормальных условиях они выполняют определенные функции, не приносящие вред человеку, работают на благо. Но в определенной ситуации могут проявить себя в качестве вредителей. Это в основном стафилококки и различного рода грибы.

Дислокация в ЖКТ

Вообще-то, весь пищеварительный тракт имеет неоднородную и непостоянную микрофлору – бактерии полезные и вредные. Пищевод содержит таких же обитателей, как и в ротовой полости.

В желудке находятся лишь некоторые, устойчивые к кислоте: лактобациллы, хеликобактеры, стрептококки, грибы. В тонкой кишке микрофлора также немногочисленна. Больше всего бактерий находится в толстой кишке.

Так, испражняясь, человек способен выделять свыше 15 триллионов микроорганизмов в сутки!

Роль бактерий в природе

Она также, безусловно, велика. Выделяют несколько глобальных функций, без которых все живое на планете наверняка уже давно бы прекратило свое существование. Самая важная – санитарная. Бактерии поедают отмершие организмы, находящиеся в природе. Они, по сути своей, работают своеобразными дворниками, не позволяя накапливаться отложениям мертвых клеток. По-научному их называют сапротрофы.

Еще одна немаловажная роль бактерий – участие во всемирном круговороте веществ на суше и на море. На планете Земля все вещества в биосфере переходят от одного организма к другому. Без некоторых бактерий этот переход попросту стал бы невозможен.

Неоценима роль бактерий, например, в круговороте и воспроизводстве такого важного элемента, как азот. В почве существуют определенные бактерии, которые делают из азота в воздухе азотистые удобрения для растений (микроорганизмы проживают прямо в их корнях).

Такой симбиоз между растениями и бактериями изучается наукой.

Конечно же, для человека, например, бактерии не являются основной частью рациона (разве что можно использовать в качестве пищевой добавки). Однако существуют организмы, питающиеся бактериями.

Этими организмами, в свою очередь, питаются другие животные.

Цианобактерии

Эти сине-зеленые водоросли (устаревшее название данных бактерий, в корне неправильное с научной точки зрения) способны вырабатывать огромное количество кислорода в результате фотосинтеза. Когда-то давно именно они начали насыщать нашу атмосферу кислородом. Цианобактерии продолжают успешно это делать и по сей день, образуя определенную часть кислорода в современной атмосфере!

Источник http://.ru/article/173070/bakterii-poleznyie-i-vrednyie-bakterii-v-jizni-cheloveka

Бактерии везде вокруг нас, и большинство людей считают эти прокариотические организмы болезнетворными паразитами. Хотя верно, что некоторые виды бактерии ответственны за множество серьезных заболеваний человека, другие играют жизненно важную роль в функциях нашего организма, таких как пищеварение.

Они также возвращают определенные элементы, такие как углерод, азот и кислород, в атмосферу. Эти бактерии обеспечивают непрерывность цикла химического обмена между организмами и окружающей их средой. Жизнь, как мы ее знаем, не будет существовать без бактерий, которые разлагают отходы и мертвые организмы, тем самым играя ключевую роль в потоке энергии в пищевых цепях экосистем.

Бактерии: друг или враг?

Решение о том, являются ли бактерии друзьями или врагами, становится более трудным, когда рассматриваются как положительные, так и отрицательные аспекты взаимоотношений между людьми и бактериями. Существует три типа симбиотических отношений, в которых сосуществуют люди и бактерии. Типы симбиоза включают комменсализм, взаимность и паразитизм.

Комменсализм — это отношения, которые полезны для бактерий, но не помогают или не вредят человеку-хозяину. Большинство комменсальных бактерий находятся на эпителиальных поверхностях, которые контактируют с внешней средой. Они обычно встречаются на коже, а также в дыхательных путях и желудочно-кишечном тракте.

Комменсальные бактерии получают от хозяина питательные вещества, место для жизни и роста. В некоторых случаях комменсальные бактерии могут становиться патогенными и вызывать заболевание, или же принести пользу хозяину.

Взаимные отношения — тип отношений, при котором пользу получают, как бактерии, так и хозяин. Например, существует несколько видов бактерий, живущих на коже, ротовой полости, носу, горле и кишечнике людей или животных. Они получают место, где можно жить и питаться, а в замен предотвращают распространение вредных микробов.

Бактерии в пищеварительной системе помогают в метаболизме питательных веществ, производстве витаминов и переработке отходов. Они также играют роль в реакции иммунной системы хозяина на патогенные бактерии. Большинство бактерий, обитающих внутри человека, являются либо взаимными, либо комменсальными.

Паразитарные отношения — отношения, которые полезны для бактерий, но наносят вред хозяину. Патогенные паразиты, вызывающие различные болезни, сопротивляются иммунной системе человека и живут за счет своего хозяина.

Эти бактерии продуцируют ядовитые вещества, называемые эндотоксинами и экзотоксинами, которые отвечают за симптомы, возникающие при определенных заболеваниях.

Паразитические бактерии ответственны за ряд заболеваний, включая менингит, пневмонию, туберкулез и несколько видов кишечных инфекций.

Бактерии: полезны или вредны?

Когда учитываются все факты, то бактерии более полезны, чем вредны. Люди используют их для самых разных целей, например, производство сыра или масла, разложение отходов на очистных сооружениях и разработка антибиотиков. Ученые даже изучают способы хранения данных на бактериях.

Бактерии чрезвычайно устойчивы, а некоторые способны жить в самых экстремальных условиях. Они продемонстрировали, что могут выжить без нас, но мы без них не сможем жить.

Источник http://natworld.info/raznoe-o-prirode/bakterii-drug-ili-vrag

Многие люди убеждены, что микроорганизмы наносят вред человеческому организму. В действительности бактерии бывают разные. В совокупности все микроорганизмы составляют чрезвычайно разнообразную живую микрофлору.

Любое нарушение существующего баланса может ослабить иммунитет, навредить здоровью и самочувствию человека.

Кроме того, при нарушенном равновесии микрофлоры затруднен процесс естественного пополнения биологической системы новыми полезными бактериями.

Человеческий организм поддерживает свою микрофлору двумя способами:

• принимает полезные для жизнедеятельности микроорганизмы “извне”;
• способствует процессу размножения существующих микроорганизмов.

Нормальная микрофлора играет важнейшую роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма человека:

• защищает от вредоносных патогенных и условно патогенных бактерий; • участвует в процессе выработки ценных аминокислот и витаминов групп B, К;

• нормализует обменные процессы, участвует в расщеплении белков, жиров, углеводов и пищевых волокон.

Источник: https://dmnesterov.ru/sistematika/polza-i-vred-bakterij-simbiontov-dlya-zhivyh-organizmov.html

Симбионты – это организмы, которые питаются… Организмы симбионты

Какие бактерии являются симбионтами в организме человека

Симбиоз, или взаимовыгодное сожительство двух или более организмов, известен уже давно. Но это никак не отменяет того факта, что многие нюансы данного явления до сих пор не изучены или изучены слабо.

Впервые это удивительнейшее природное явление обнаружил швейцарский ученый Швенденер в 1877 году. В то время он как раз исследовал лишайники.

К его глубочайшему изумлению оказалось, что эти организмы являются составными, образованными колониями грибов и одноклеточных простых водорослей.

Сам термин «симбиоз» в научной литературе появился несколько позднее. Точнее, его предложил в 1879 году де Пари.

С самим понятием люди разобрались сравнительно быстро, но зато остался вопрос с трофикой. Чем вообще питаются некоторые виды симбиотических организмов? В случае с теми же лишайниками было понятно, что водоросли живут за счет фотосинтеза, но вот откуда получает питательные вещества грибной компонент? Если вы тоже не знаете ответа на этот вопрос, предлагаем прочесть нашу статью.

Общие сведения

Современные ученые выяснили, что симбионты – это организмы, которые питаются (чаще всего) тем же, что потребляет доминирующий организм. Впрочем, это очень грубое и не слишком корректное определение, а потому следует описать несколько наиболее интересных случаев подробнее.

Вы наверняка сможете привести несколько примеров самостоятельно. Так, полезные бактерии для человека в большом количестве имеются в ацидофильных йогуртах. Люди дают этим простейшим прекрасную среду обитания, а бактерии обеспечивают идеальное функционирование нашего желудочно-кишечного тракта.

К слову, этим воспользовался небезызвестный Кутушов. Симбионты, культуры которых он продает, обеспечивают значительное улучшение функционирования ЖКТ даже у пожилых людей, у которых с этим зачастую наблюдаются большие проблемы.

Водоросли как главные симбионты

Биологи давно выяснили, что без участия водорослей не обходится ни одна симбиотическая пара организмов. Причем речь идет не только о водных, но и о сугубо сухопутных организмах.

Они умудряются вступать во взаимовыгодные отношения как друг с другом, так и с бактериями, грибами, многоклеточными организмами.

Следует знать, что перечень водорослей, которые способны к симбиозу, довольно ограничен.

Так, взаимовыгодные отношения с грибами способны устанавливать представители максимум пяти-семи родов, причем исторически сложилось так, что к симбионтам относятся следующие: носток (Nostoc), глеокапса (Gloeocapsa), сцитонема (Scytonema) и стигонема (Stigonema).

Многие знают, что в далекой сельве Амазонки живет примечательнейшее во всех отношения животное. Прославилось оно своей медлительностью и неторопливостью. Разумеется, мы говорим о ленивцах. Вот только далеко не все знают о том, что окрас этих животных (грязно-зеленый, бурый) появляется не в результате естественной пигментации шерстного покрова, а благодаря симбиотическим водорослям.

https://www.youtube.com/watch?v=-CqH_-EjVhQ

Они живут прямо в шерсти ленивцев и питаются за счет обычного фотосинтеза. Ленивец благодаря им получает превосходную маскировочную окраску.

Честно говоря, ученые так и не смогли прийти к единогласному выводу о том, что такое сосуществование дает самим водорослям.

В указанном случае симбионты – это организмы, которые питаются за счет веществ, произведенных ими же самими в процессе фотосинтеза.

Необычные формы взаимоотношений водорослей с прочими организмами

Лишайники и ленивцы – пример долгосрочных стабильных отношений между двумя формами жизни. Но далеко не всегда симбионты-бактерии и водоросли образуют с другими организмами столь прочные и длительные союзы. Так, они нередко просто селятся на поверхности живого организма.

Конечно, о полноценном симбиозе в этом случае речи не идет. Такое явление называется эпифитированием. Мельчайшая пленка из простейших водорослей часто покрывает не только раковины моллюсков, но и поверхность тела некоторых водоплавающих птиц и морских животных.

Так, водоросли-эпифиты в больших количествах селятся даже на гигантских китах.

Эпифиты – симбионты или паразиты?

Ученые до сих пор не могут договориться о том, с какой точки зрения следует рассматривать взаимоотношения между эпифитом и многоклеточным организмом. Некоторые считают, что данное явление лучше принимать как примитивную, первичную версию симбиотических отношений.

Справедливости ради, согласиться с такой точкой зрения сложно. Эпифиты и впрямь не наносят прямого вреда организмам, на поверхности которых они селятся, вот только и пользы (видимой во всяком случае) от них также не наблюдается.

Вред от эпифитов

Мелкие водяные насекомые и клещи, чьи ножки густо облепляют эпифиты, становятся чрезвычайно медлительными, так как быстро плавить они просто физически не могут.

Высшие же водные растения, листья которых «почтили вниманием» одноклеточные водоросли, нередко просто погибают от недостатка солнечного света. Кстати говоря, с указанным явлением наверняка сталкивался каждый аквариумист.

Можно сказать, что в этом случае симбионты – паразиты, как бы парадоксально это ни звучало.

Но! Явление эпифитизма изучено очень и очень плохо. Вполне возможно, что эти отношения на самом деле приносят пользу не только водорослям, но и многоклеточным организмам. Загадка все еще ждет своего исследователя. А чем питаются симбионты, если обитают внутри клетки высшего животного или растения?

Внутриклеточные симбионты

Не так уж и редко симбионты могут жить внутри клеток своего «хозяина». Если говорить о тех же водорослях, то их называют эндофитами. Они образуют эндосимбиозы, которые уже намного сложнее вышеописанных явлений.

Между партнерами в этом случае уже образуются тесные, прочные и долговременные связи.

Их главное отличие заключается в том, что выявляются такие симбионты-простейшие только в результате достаточно подробных и сложных цитологических исследований.

Важно! Ученые сравнительно давно доказали, что важнейшие клеточные органоиды – митохондрии у животных и хлоропласты у растений – образовались в незапамятные времена именно благодаря симбиотическим отношениям. Когда-то они были самостоятельными организмами.

В какой-то момент эти внутриклеточные симбионты перешли к полностью «оседлому» существованию внутри живой клетки, а затем и вовсе стали зависимыми от нее, передав управление своим геномом в ее ядро (частично).

Так что можно смело заявлять о том, что все ныне известные формы жизни, которые стремятся к взаимовыгодному существованию, имеют все шансы когда-то стать единым целым с теми организмами, с которыми у них сегодня существуют партнерские отношения.

Как симбионты проникают внутрь клетки?

Как микроорганизмы оказываются в клетках высших животных и растений? Некоторые виды обладают специально предназначенными для этого механизмами. Причем нередко они имеются не у самого симбионта, а у «принимающей стороны».

Есть такой мелкий водный папоротник – азолла (Azolla). На нижней полости его листьев имеются узкие проходы, которые ведут в каверны, специализирующиеся на выделении слизи.

Вот в эти-то полости и попадают сине-зеленые водоросли анабены (Anahaena azollae), которые заплывают в каверны вместе с током воды.

Папоротник растет, каналы зарастают, водоросли остаются в полной изоляции. Ученые долго пытались создать на базе азоллы колонии других видов, но никакого успеха они так и не достигли.

Можно с уверенностью говорить о том, что образование симбиотической связи возможно только в случае полного совпадения ряда параметров.

Кроме того, подобный союз отличается ярко выраженной видовой специфичностью.

Таким образом, симбионты – это организмы, которые питаются благодаря специфичным для своего вида процессам (азотфиксирующие микроорганизмы), разделяют ценные вещества с партнером, но при этом нуждаются в определенных условиях, которые может предоставить только он.

Чем выгодно такое сосуществование?

Отметим, что внутри полостей азоллы находится много азотистых соединений. Сине-зеленые водоросли, которые попадают внутрь организма папоротника, не только активно их усваивают, но и полностью лишаются способности к самостоятельной фиксации атмосферного азота. Организмы-симбионты отвечают взаимностью, снабжая папоротник кислородом и некоторыми органическими веществами.

Следует заметить, что эти симбионты не претерпевают практически никаких изменений в своей внутренней организации. Впрочем, так дела обстоят далеко не во всех случаях внутриклеточного симбиоза.

Чаще всего те водоросли, которые вступают во взаимовыгодное сотрудничество с другими организмами, отличаются полной редукцией клеточной оболочки.

К примеру, такое происходит у сине-зеленых водорослей, которые образуют симбиотическую связь с некоторыми видами морских губок.

Термиты и внутриклеточные симбионты

Сравнительно долгое время все ученые пребывали в недоумении, размышляя о процессах пищеварения термитов.

Как этому биологическому виду удается процветать, питаясь одной только древесиной? Сравнительно недавно было все же выяснено, что за непосредственную переработку древесной целлюлозы отвечают мельчайшие симбионты-бактерии, являющиеся симбионтами простейших, которые обитают в кишечнике самих термитов. Такая вот сложная, но весьма действенная схема.

Вот только исследователи все равно не понимали, откуда насекомые берут достаточное количество энергии: как-никак, целлюлоза в любом случае не отличается особой питательностью. Кроме того, им требуется огромное количество азота.

Такого объема в переваренной древесине деревьев нет просто по определению.

Недавно ученые из Японии пришли к феноменальному результату, который ими был получен при тщательном изучении генома симбионтов жгутиконосцев, живущих в ЖКТ термитов.

Что же оказалось в их геноме?

Там много интересного. В частности, ученые смогли обнаружить не только те гены, которые отвечают за выработку фермента для разрушения целлюлозы, но и те, которые ответственны за азотфиксацию.

Последняя представляет собой сложнейший процесс связывания атмосферного азота с образованием тех его форм, которые могут быть усвоены растительным или животным организмом.

Это чрезвычайно важно, так как полученный таким способом азот используется термитами и их жгутиконосцами для синтеза белка.

Проще говоря, в рассмотренном случае симбионты – это организмы, которые питаются древесиной, потребляемой термитами. Симбионты симбионтов (азотфиксирующие бактерии жгутиконосцев) отвечают за фиксацию азота, без которого не сможет жить ни сам термит, ни его «постояльцы».

Бобовые растения и симбионты

Раз уж мы вспомнили об азотфиксирующих бактериях, никак нельзя не сказать о бобовых растениях.

Они, как помнит всякий, кто изучал ботанику, отличаются поразительно высоким содержанием растительного белка. Это обстоятельство также с давних пор чрезвычайно удивляло ученых.

Бобы умудрялись образовывать достаточное количество протеина даже в тех условиях, когда в почве практически не было азота!

Оказалось, что его поступление обеспечивали организмы симбионты. Да-да, это были все те же азотфиксирующие бактерии, удобно проживающие в клубеньках на корнях всех бобовых растений. Они извлекают драгоценный азот из воздуха, переводя его в хорошо усвояемую форму.

Коммерческое использование симбионтов

Неудивительно, что медики с давних пор культивируют полезные бактерии для человека. Сперва это происходило в виде производства йогуртов и других молочнокислых продуктов, но сегодня исследования вышли на совершенно новый уровень.

Особенно известными на сегодняшний день стали симбионты Кутушова. Что это такое? В настоящее время под этой товарной маркой продаются культуры кисломолочных организмов, которые улучшают процессы пищеварения.

Все симбионты Кутушова (точнее, их культуры) основаны исключительно на древних монгольских рецептах блюд из кисломолочных продуктов. Так что они действительно способны улучшить ваше общее самочувствие и даже внешний вид.

Разработал их ученый Кутушов. Симбионты в культурах тщательно подобраны, они обеспечивают организм человека ценными аминокислотами и микроэлементами. Именно за счет этого и достигается положительный эффект.

Источник: https://FB.ru/article/165052/simbiontyi---eto-organizmyi-kotoryie-pitayutsya-organizmyi-simbiontyi

Симбиоз

Какие бактерии являются симбионтами в организме человека

Предыдущие части:

https://pikabu.ru/story/simbioz_6187673

https://pikabu.ru/story/simbioz_6196001

https://pikabu.ru/story/simbioz_6213086

Часть 4. Вездесущий симбиоз.

Когда-то симбиоз считался сравнительно редким явлением — скорее курьезом, чем правилом. Когда в 60-е годы XIX века было обнаружено, что лишайники представляют собой симбиотические комплексы из грибов и водорослей, ученые страшно удивились (надо же, какие причуды бывают у матушки-природы!).

С тех пор многое изменилось. Уже в начале XX века отдельные выдающиеся мыслители предполагали, что симбиоз и кооперация могут играть огромную роль в развитии жизни на Земле.

Хотя “организмоцентрический” подход в биологии по-прежнему господствует, сегодня ученые ясно понимают, что симбиоз — это магистральный путь эволюции, без которого прогрессивное развитие жизни на Земле было бы крайне затруднено, если вообще возможно.

По-настоящему “автономный организм”, сформировавшийся и живущий без всякого участия каких-либо симбионтов, в природе еще надо поискать. Большинство живых существ, населяющих планету, в действительности являются “сверхорганизмами” — сложными симбиотическими комплексами.

Человек не исключение. Каждая наша клетка получает необходимую ей энергию от митохондрий — потомков симбиотических бактерий.

Многие из наших генов получены нами от вирусов, всевозможных “эгоистических” фрагментов ДНК и мобильных генетических элементов. Наш метаболизм во многом определяется многочисленными микробами, составляющими кишечную флору.

И даже если заглянуть внутрь любого из этих микробов, то и там мы найдем сожителей-симбионтов (плазмиды, фаги, транспозоны).

Кишечная микрофлора превращает человека в “сверхорганизм”. По имеющимся оценкам, в кишечнике взрослого человека присутствует более 1 кг микроорганизмов, относящихся к сотням различных видов. В точности их видовой состав неизвестен.

Микробиологи знают “в лицо” лишь несколько десятков типичных представителей, которых можно вырастить на искусственных средах.

Как выяснилось сравнительно недавно (и это открытие стало шоком для микробиологов), большинство существующих в природе микроорганизмов на искусственных средах не растет.

В “явном виде”, применив метагеномный анализ, по генам рибосомной РНК удалось идентифицировать лишь 72 разновидности бактерий (из них 60 некультивируемых и 16 новых для науки) и один вид архей-метаногенов, однако статистически обосновано число микробов составляет не менее 300.

На основе проведенного анализа были определены наиболее важные метаболические функции, которые выполняют микробы в человеческом кишечнике. Это прежде всего переваривание растительных полисахаридов, которые не могут перевариваться ферментами, закодированными в геноме человека.

С этими трудноусваиваемыми углеводами расправляются в основном бактерии-бродильщики, выделяющие в качестве конечных продуктов обмена низкомолекулярные органические кислоты.

Однако то, что для бактерий-бродильщиков является отходами жизнедеятельности, для человека — вполне съедобные вещества, которые активно всасываются кишечным эпителием.

По имеющимся оценкам, из этого необычного источника люди получают около 10% калорий (эта оценка справедлива для приверженцев типичной “европейской” диеты). Задумайтесь, что это значит: не бактерии питаются нашими отходами, как кто-то мог бы подумать, а как раз наоборот!

Кроме съедобных для человека веществ бактерии-бродильщики выделяют в качестве побочного продукта еще и молекулярный водород, который вреден для них самих и препятствует их росту и жизнедеятельности.

Чтобы процесс переваривания растительных полисахаридов шел эффективно, кто-то должен постоянно утилизировать образующийся водород. Именно этим и занимаются археи-метаногены.

В ходе метаногенеза поглощаются водород и углекислый газ и выделяется метан.

В “совокупном геноме” кишечной флоры сильно повышено процентное содержание генов, связанных с синтезом незаменимых аминокислот и витаминов.

Микробы сильно облегчают человеку жизнь, производя значительные количества этих необходимых нам веществ.

Кроме того, кишечная флора располагает большим арсеналом ферментов для обезвреживания токсичных веществ, присутствующих в нашей повседневной пище, особенно растительной.

С учетом инеющихся даных человека следует рассматривать как “сверхорганизм”, чей обмен веществ обеспечивается совместной слаженной работой ферментов, закодированных не только в геноме Homo sapiens, но и в геномах сотен видов симбиотических микробов. Причем, доля человеческих генов в совокупном геноме этого “сверхорганизма” составляет не более 1%.

На симбиозе были основаны многие важнейшие ароморфозы (прогрессивные эволюционные преобразования).

Мы уже познакомились с самым значительным из них — формированием эукариотической клетки, той основы, из которой в дальнейшем развились все высшие формы жизни. В дальнейшем роль симбиоза в развитии жизни отнюдь не снижалась.

Важнейшие функциональные блоки современной биосферы целиком и полностью держатся на симбиозе и симбиотических комплексах — “сверхорганизмах”.

Так, возможности высших растений — основных производителей органики и кислорода — были бы весьма ограничены без симбиоза с бактериями, способными переводить атмосферный азот в доступную для растений форму, и с почвенными грибами (микориза), без кооперации с насекомыми-опылителями и позвоночными — распространителями семян.

Растительноядные животные — основные потребители производимой растениями органики — не могут эффективно переваривать растительную пищу без помощи разнообразных симбиотических бактерий и одноклеточных эукариот.

Самые яркие и богатые жизнью морские экосистемы коралловых рифов невозможны без симбиоза коралловых полипов с одноклеточными водорослями — зооксантеллами.

Сообщества различных экзотических, архаичных и экстремальных местообитаний (таких как наземные и подводные горячие источники, выходы метана и сероводорода, соленые лагуны, подземные воды и др.) тоже сплошь и рядом представляют собой сложные симбиотические комплексы микроорганизмов, в которых порой принимают участие и высшие организмы.

Выход растений на сушу — результат симбиоза. Первые наземные растения появились в конце силурийского периода (более 400 млн лет назад). Недавно палеонтологи обнаружили, что уже самые первые наземные растения жили в симбиозе с грибами: у них была самая настоящая микориза.

У этих растений еще не было настоящих корней — вместо них имелись так называемые ризоиды, не способные самостоятельно всасывать что-либо из почвы и служившие только для закрепления в грунте, а также, как теперь выяснилось, для обеспечения симбиоза с почвенными грибами.

По- видимому, без этого симбиоза растения вообще не смогли бы выйти на сушу.

Симбиоз растений с азотфиксирующими бактериями возник позже, причем для этого растениям оказалось достаточно лишь немного изменить те генетические системы, которые сложились у них ранее для взаимодействия с микоризными грибами.

Симбиоз с автотрофами открывает большие возможности для многих водных животных, особенно малоподвижных (кишечнополостных, губок, асцидий, некоторых червей и моллюсков).

Такие симбиотические комплексы представляют собой “сверхорганизмы”, сочетающие признаки растений и животных (яркий пример — коралловые полипы).

Автотрофы не только снабжают хозяина органикой, полученной в результате фото- или хемосинтеза, но и в ряде случаев помогают ему избавляться от конечных продуктов азотного обмена (например, мочевой кислоты или мочевины), которые служат для симбионтов ценным источником азота.

Совместное существование позволяет каждому из компонентов симбиотического комплекса отказаться от тех биохимических функций, которые лучше удаются партнеру, и сосредоточиться на том, что лучше получается у него самого.

Например, клубеньковые бактерии занимаются почти исключительно фиксацией азота, переложив заботу обо всем остальном на растение-хозяина. Часто один из партнеров специализируется на поставке в систему азота, а другой — углерода.

По мере развития симбиотических отношений симбионт может полностью утратить самостоятельность и превратиться в неотъемлемую часть своего хозяина (впрочем, надо признать, что и хозяин при этом теряет самостоятельность и перестает быть “автономным организмом”).

Грань между мутуалистическими (взаимовыгодными) и антагонистическими симбиозами — довольно условная и зыбкая. Например, многие растительно-грибные симбиозы в ходе эволюции могли долго “балансировать” на грани мутуализма и антагонизма, причем преобладающие потоки питательных веществ могли неоднократно менять свое направление.

Непосредственный переход паразитизма в мутуализм — сранительно редкое явление (пример — “защитные симбиозы” растений со спорыньевыми грибами, в которых исходно паразитический гриб стал защищать растение от растительноядных животных путем синтеза токсичных веществ).

В большинстве случаев симбиотические системы развиваются из фрагментов сообществ (экосистем).

Например, симбиозы, основанные на биохимической кооперации, в большинстве случаев развиваются из кооперативных объединений свободноживущих организмов, соместно утилизирующих какой-то ресурс, или из фрагментов “трофической пирамиды” (симбиозы производителей органики с ее потребителями).

Особый и весьма удивительный случай связи между трофической цепью и биохимическим симбиозом представляет морской моллюск Elysia viridis, питающийся водорослями. Этот моллюск ухитряется переселять пластиды съеденных водорослей в свои собственные клетки и долгое время сохранять их там живыми, приобретая таким образом способность к фотосинтезу. Настоящий гибрид животного и растения.

А. Марков “Рождение сложности”

Окончание следует…

Александр Марков Эволюция Симбиоз Длиннопост

Связь вымирания крупных животных, в том числе хищников, с расселением Homo sapiens хорошо документирована для позднего плейстоцена и голоцена, особенно в Австралии и Америке.

Скрупулезный анализ восточноафриканской палеонтологической летописи за последние 4 млн лет показал, что и в более древние эпохи эволюция гоминид, скорее всего, была важной причиной снижения разнообразия крупных хищников.

Динамика их вымирания в Восточной Африке, по-видимому, никак не связана с колебаниями климата, однако модель, связывающая темпы вымирания хищников с ростом мозга гоминид, хорошо согласуется с имеющимися данными. Возможно, вначале гоминиды подрывали кормовую базу крупных хищников, воруя у них добычу, а потом — охотясь на крупных травоядных.

Палеонтологи накопили немало данных, указывающих на важную роль поздних представителей рода Homo (в первую очередь, конечно, Homo sapiens, но не только) в вымирании крупных животных в позднечетвертичное время, то есть в последние 130 тысяч лет (см.: Главной причиной позднечетвертичного вымирания все-таки были люди, а не климат, «Элементы», 09.06.2014).

Неоднократно высказывалась гипотеза, что и в более древние времена деятельность гоминид тоже могла способствовать вымиранию крупных животных, в том числе хищников. Конечно, вряд ли австралопитеки, хабилисы или даже эректусы систематически охотились на крупных хищников.

Но они могли охотиться на крупных травоядных, подрывая тем самым кормовую базу хищников. Кроме того, еще до изобретения эффективных способов охоты на крупную дичь гоминиды могли заниматься агрессивным клептопаразитизмом, то есть отгонять хищников от их добычи.

Некоторые антропологи предполагают, что для этого могли использоваться колючие ветки (и, конечно, были необходимы слаженные коллективные действия бесстрашных двуногих обезьян).

Даже если ранние гоминиды не охотились на крупную дичь и не вступали в открытую конфронтацию с хищниками, они могли потихоньку воровать добычу у каких-нибудь зазевавшихся гомотериев — это тоже могло негативно сказаться на долгосрочных перспективах выживания последних.

Показать полностью 1 Антропология Elementy ru Эволюция Зоология Александр Марков Длиннопост

Культура считается отличительной особенностью человека, но всё больше учёных находят признаки культуры и у различных животных. Доктор биологических наук Александр Марков приводит примеры научных открытий, позволяющие говорить о наличии культуры у наших ближайших родственников – шимпанзе.

Александр Марков Наука Биология Эволюция Шимпанзе

Эволюционные эксперименты, проведенные сингапурскими биологами, показали, что потенциально патогенный гриб Candida albicans всего за несколько недель жизни в кишечнике мыши может превратиться в полезного симбионта, защищающего хозяина от грибных и бактериальных инфекций посредством активации систем врожденного иммунитета. Эта эволюционная трансформация происходит при условии, что бактерии в мышином кишечнике были предварительно уничтожены антибиотиками. В отсутствие конкуренции со стороны бактерий отбор поддерживает мутации, лишающие гриб способности образовывать гифы и попутно придающие ему свойства, потенциально полезные для хозяина. При наличии в кишечнике нормальной бактериальной микрофлоры те же самые мутации делают гриб неконкурентоспособным. Поэтому если не кормить мышь антибиотиками, то гриб, в зависимости от возраста мыши, либо вообще не выживает в ее кишечнике, либо выживает, но не эволюционирует в полезного симбионта.

Рис. 1. Колонии разных штаммов гриба Candida albicans, различающихся по своей способности образовывать гифы. Колонии выращены на двух разных средах (Serum — жидкая среда с добавлением сыворотки крови, которая стимулирует гифообразование; Spider — твердая среда на основе агара).

Штаммы, способные к формированию гиф, образуют на агаре колонии с морщинистой поверхностью. Гладкие колонии указывают на отсутствие гиф (в этом случае гриб существует в дрожжевой форме, то есть в виде отдельных клеток).

Слева направо: SC5314 — исходный штамм («дикий тип»), efg1/efg1 — гриб с отключенным геном efg1, необходимым для гифообразования; W1 — после одной недели жизни в кишечнике мыши (освобожденной от кишечных бактерий при помощи антибиотиков) гриб еще не утратил способности к формированию гиф; W7, W2N — за 10 недель жизни в мышином кишечнике способность к гифообразованию утрачена. Длины масштабных отрезков: черные — 200 мкм, красные — 20 мкм. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Взаимоотношения между животными и обитающими в их кишечнике микроорганизмами варьируют от антагонистических до мутуалистических (взаимовыгодных).

Понимание причин, от которых зависит, будут ли наши микробы враждовать с нами или дружить, важно для развития медицины.

Однако о факторах, которые направляют эволюцию кишечных микробов в сторону взаимовыгодного сотрудничества с хозяином, до сих пор известно немного.

Источник: https://pikabu.ru/story/simbioz_6221238

Бактерии-симбионты обитают в организме человека, растений и животных

Какие бактерии являются симбионтами в организме человека

Слово «симбионт» происходит от древнегреческого «совместная жизнь, сожительство» и обозначает различные живые организмы, поддерживающие существование друг друга. Процесс тесного и длительного сожительства разных видов живых организмов называют симбиозом.

Такие взаимоотношения между симбионтами успешны в том случае, если они приносят пользу всем участникам процесса и повышают их шансы на выживание.

Яркий пример – бактерии-симбионты, живущие в кишечнике человека, без которых процесс пищеварения, а, следовательно, и наша жизнь были бы невозможны.

В том случае, если симбиоз приносит пользу одному из «сожителей» и вредит другому, говорят о паразитизме. Например, блохи используют собаку как источник питания, поэтому они являются паразитами. Но собака вполне спокойно проживет и без блох, а вот блохи без собаки никак не обойдутся.

Симбиоз как залог выживания

В отличие от паразитов симбионты работают на общий успех. Это может быть сотрудничество:

  • двух животных (бегемот и птичка, которая чистит ему зубы);
  • растений и насекомых (цветы, опыляемые только одним видом насекомых);
  • микроорганизмов и растений (клубеньковые бактерии, участвующие в процессе получения пищи бобовыми);
  • человека и бактерий (микроорганизмы, которые обитают в нашем кишечнике, помогают выжить нам и радуются жизни сами);
  • даже отдельных клеток друг с другом (симбиоз доядерных клеток-прокариотов породил полноценную клетку-эукариота с четко оформленным ядром, что положило начало процессу эволюции на нашей планете).

А есть еще лишайники как результат симбиоза гриба и водоросли, которые выживают там, где по отдельности ни грибы, ни водоросли жить не смогут. Есть сосуществование краба и актинии, когда первый является средством передвижения, а вторая – оборонительным оружием. И таких примеров не счесть.

Рассмотрим два примера симбиоза микроорганизмов с человеком и растениями – бактерии-симбионты человека и клубеньковые бактерии, участвующие в процессе питания бобовых.

Макроорганизм + микроорганизм = человек

Мы привыкли считать, что бактерии – это плохо. Однако, как и люди, бактерии бывают всякие. Если избавить человека от всех микробов и бактерий, живущих в нем и на нем, то долго этот несчастный не протянет.

Связь человека с окружающим миром сложилась в процессе эволюции и представляет собой стройную систему взаимоотношений симбионтов. Без существования бактерий, вирусов, сапрофитов (утилизация отходов) и даже паразитов невозможно существование единой системы под названием «человек».

Бактерии-симбионты живут в нашем кишечнике, на слизистых, на коже и составляют так называемую нормальную микрофлору. Наши родные микроорганизмы:

  1. Дают защиту всему организму, убивая или лишая пищи «пришлые» бактерии. Они не дают возможности расселиться на коже или слизистых опасным микробам или вирусам, пришедшим извне, тем самым создавая иммунную систему организма.
  2. Участвуют в пищеварении. Бактерии, живущие в кишечнике человека, вырабатывают пищеварительные ферменты, без которых невозможно усвоение некоторых видов пищи.

В формировании нормальной микрофлоры человека принимают участие около 500 видов различных бактерий. Так, наличие в организме человека кишечной палочки (в определенных количествах) – непременное условие для переваривания лактозы. В свою очередь лактобактерии перерабатывают полученную лактозу и другие углеводы в молочную кислоту, участвуя в процессе получения энергии.

Где и чем живут наши маленькие друзья?

Бактерии есть практически по всей длине желудочно-кишечного тракта, начиная от ротовой полости до прямой кишки. Но самые важные обитают именно в кишечнике. Здесь они вырабатывают ферменты и витамины, без которых процесс пищеварения попросту невозможен.

На каждом участке кишечника живут именно те микроорганизмы, которые приспособлены к определенным условиям обитания и содержанию питательных веществ. Например, в слепой кишке самой многочисленной группой являются бактерии, расщепляющие целлюлозу, что делает возможным переработку клетчатки.

Бактериям тонкого кишечника приходится выживать в довольно жестких условиях. Именно здесь находятся агрессивные вещества, смертельные для многих микроорганизмов. Например, соляная кислота, необходимая для пищеварения, убивает значительное количество микробов. Только несколько видов бактерий и дрожжей способны выжить в такой среде.

Кроме того, именно в тонком кишечнике процесс поглощения питательных веществ идет полным ходом. Это значит, что бактериям приходится сражаться за пищу с самим организмом. А еще сюда попадают не до конца обработанные вещества, не всегда пригодные для питания бактерий.

Тонкий кишечник связан с кровеносной и лимфатической системами, переносящими полученные питательные вещества. А нервная система по сигналу тонкого кишечника регулирует состав и количество гормонов, необходимых организму. То есть тонкий кишечник, благодаря своим симбионтам, является энергетической станцией и поставщиком питательных веществ.

В толстом кишечнике бактериям живется значительно привольней, поэтому их количество и видовое разнообразие гораздо больше. В толстый кишечник организм отправляет непереваренные остатки пищи и другие отходы (осколки до размеров молекул) для дальнейшего вывода наружу.

Враги наших друзей

Антибиотики – относительно недавнее изобретение человечества. Сложно подсчитать, сколько жизней было спасено благодаря этому открытию. Однако, как известно, за все нужно платить. Антибиотики уничтожают все бактерии, не делая различий на хороших и плохих.

Именно поэтому после приема антибиотиков микрофлора кишечника выглядит весьма печально. Это моментально сказывается не только на нашем пищеварении, но и сильно снижает иммунитет. То есть, получается, опасность подцепить следующее заболевание становится больше после приема лекарств, предназначенных защитить наше здоровье.

Ученые пытаются разрушить этот замкнутый круг, разрабатывая все новые, узконаправленные, препараты. Но долгие годы широкого использования антибиотиков привели к тому, что микрофлора человека становится все более слабой. А отсутствие или недостаточное количество бактерий-симбионтов влечет за собой целый букет хронических заболеваний: диабет, рак, ожирение и т.д.

Симбионты в растительном царстве

Растения в своем стремлении выжить тоже не стесняются использовать симбионты. Например, хорошо известный лишайник, по сути, не является отдельным растением. Это симбиотическая система зеленых водорослей и грибов.

Как известно, водоросли не могут выжить без воды, а грибы не способны самостоятельно синтезировать питательные вещества (они используют то, что произвели другие микроорганизмы). Но эти недостатки взаимно уничтожаются в симбиотической группе.

Водоросли с помощью фотосинтеза создают питательные вещества для грибов, а взамен получают комфортную среду обитания: необходимую влажность, кислотность почвы, защиту от ультрафиолета.

В результате лишайники умудряются не просто выживать, но весьма уверенно чувствовать себя в довольно суровых условиях, где у них нет конкурентов за место под солнцем.

Еще одним примером симбиоза служат орхидеи, в корневой системе которых живут грибы и микроорганизмы. В этом тройственном союзе бактерии отвечают за тесную взаимосвязь растения-хозяина и гриба-симбионта. Самое поразительное, что не только грибы и микроорганизмы не могут существовать без растения, но и орхидея погибает, если уничтожить ее симбионтов.

Но самым, пожалуй, ярким примером растительной симбиотической системы являются клубеньковые бактерии в союзе с растениями семейства бобовых.

Как вырастить хороший урожай бобовых

В воздухе, которым мы дышим, есть азот (аж 78% от общего объема). Этот химический элемент в обязательном порядке входит в состав белков и нуклеиновых кислот, а значит, жизненно необходим все живым организмам на Земле.

Человек и животные получают азот вместе с пищей, в основном из белков животного и растительного происхождения. Но откуда же берут азот растения?

Получать азот напрямую из атмосферного воздуха самостоятельно растения не умеют. В почве тоже есть азот, но, во-первых, его очень мало, во-вторых, значительная его часть содержится в органических соединениях, усваивать которые растения не в состоянии.

И вот здесь вступают в игру азотфиксирующие бактерии. Они умеют превращать органические соединения, содержащие азот, в минеральные (нитраты), доступные для питания растений.

Отдельное место в ряду азотфиксирующих бактерий занимают так называемые клубеньковые. Эти микроорганизмы-симбионты образуют клубеньки на корнях бобовых растений (клевера, люпина, гороха, вики). Клубеньковые бактерии связывают свободный атмосферный азот и доставляют его прямо к столу своего растительного хозяина.

Таким образом, с помощью клубеньков-симбионтов растения получают возможность получать азот, а микроорганизмы, в свою очередь, берут от растений питательные вещества (продукты углеводного обмена и минеральные соли) для собственного роста и развития.

Для успешного развития системы симбионтов (растение + микроорганизм) необходимы определенные условия:

  • температура;
  • влажность;
  • реакция почвы;
  • штамм бактерий.

В природных условиях встречаются клубеньковые бактерии различных видов, и не все они достаточно эффективны. Поэтому в сельском хозяйстве используют выведенные штаммы микроорганизмов, инфицируя ими бобовые растения, что приводит к увеличению урожая.

Однако в случае с бобовыми симбиоз – вынужденная необходимость. Если в почве будет достаточно азота (например, азотные удобрения), то клубеньковые бактерии потеряют для хозяина свою значимость, и их колонии будут разрушены самим растением.

Итак, симбиоз – вещь важная, нужная и иногда жизненно необходимая. Симбионтные системы есть у высших животных, растений, грибов, бактерий, водорослей… Словом, практически везде. И мы не смогли бы не то что выжить, но даже появиться на свет, не создай природа такого мощного орудия для выживания, как система симбионтов.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/raznoe/bakterii-simbionty.html

WikiDiabet.Ru
Добавить комментарий