Бактерії - мікроскопічні одноклітинні організми, які процвітають у різноманітних середовищах. Ці організми можуть жити в ґрунті, океані та всередині людської кишки.
Взаємовідносини людини з бактеріями складні. Іноді бактерії подають нам руку допомоги, наприклад, заквашуючи молоко в йогурт або допомагаючи в травленні. В інших випадках бактерії руйнуються, викликаючи такі захворювання, як пневмонія та стійкі до метициліну Золотистий стафілокок (MRSA).
Будова
Бактерії (сингулярно: бактерія) класифікуються як прокаріоти, це одноклітинні організми з простою внутрішньою структурою, у яких немає ядра, і містять ДНК, яка або вільно плаває у скрученій, ниткоподібній масі, що називається нуклеоїдом, або окремо, кругові шматочки, які називаються плазмідами. Рибосоми - це сферичні одиниці в клітині бактерій, де білки збираються з окремих амінокислот, використовуючи інформацію, кодовану в рибосомальній РНК.
Бактеріальні клітини, як правило, оточені двома захисними покривами: зовнішньою клітинною стінкою та внутрішньою клітинною мембраною. Певні бактерії, як і мікоплазми, взагалі не мають клітинної стінки. Деякі бактерії можуть мати навіть третій, зовнішній захисний шар, який називають капсулою. Розширення, подібні до батогів, часто охоплюють поверхні бактерій - довгі, що називаються джгутиками, або короткі, що називаються пілі, - які допомагають бактеріям рухатися і приєднуватися до господаря.
Класифікація
Для класифікації бактерій використовується кілька різних критеріїв. Організми можна розрізнити за характером їх клітинних стінок, за формою або за відмінностями в генетичному складі.
Пляма по Граму - це тест, який використовується для ідентифікації бактерій за складом їх клітинних стінок, названий на честь Ганса Крістіана Грамма, який розробив методику в 1884 р. Тест забарвлює грампозитивні бактерії, або бактерії, які не мають зовнішньої мембрани. Грамнегативні бактерії не виділяють пляму. Наприклад, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), що викликає пневмонію, є грампозитивною бактерією, але Кишкова паличка (Кишкова паличка) і Вірус холер, що викликає холеру, є грамнегативними бактеріями.
Існує три основні форми бактерій: круглі бактерії, які називаються кокками (однини: кокки), циліндричні, капсулеподібні, відомі як бацили (сингулярно: бацила); і спіральні бактерії, що влучно називають спіриллою (сингулярно: spirillum). Форми та конфігурації бактерій часто відображаються в їх назвах. Наприклад, закваска молока Lactobacillus acidophilus є бацилами та пневмонією S. pneumoniae є ланцюгом коків. Деякі бактерії приймають інші форми, такі як стеблинка, квадрат або зірка.
Відтворення
Більшість бактерій розмножуються процесом, який називається бінарним поділом, згідно з даними Коледжу сільського господарства та життєдіяльності університету Корнелла. У цьому процесі одна бактеріальна клітина, яка називається "батьківською", робить копію своєї ДНК і збільшується вдвічі, подвоюючи її клітинний вміст. Потім клітина розпадається, виштовхуючи продубльований матеріал і створюючи дві однакові клітини "дочки".
Деякі бактеріальні види, такі як ціанобактерії та тверді тіла, розмножуються за допомогою брунькування. У цьому випадку дочірня клітина росте як відродження батьків. Він починається як маленький нуб, росте до тих пір, коли він буде такого ж розміру, як і його батько, і відщеплюється.
ДНК, виявлений у батьків та потомства після двійкового поділу чи брунькування, точно такий же. Тому бактеріальні клітини вносять зміни в свій генетичний матеріал, інтегруючи додаткову ДНК, часто із свого оточення, у свій геном. Це відомо як горизонтальний перенос генів; Отримані генетичні зміни гарантують, що бактерії можуть адаптуватися та виживати в міру зміни середовища.
Існує три способи горизонтального перенесення генів: трансформація, трансдукція та кон'югація.
Трансформація є найпоширенішим процесом горизонтального перенесення генів і відбувається при обміні короткими фрагментами ДНК між донорами та реципієнтами. Трансдукція, яка, як правило, відбувається лише між тісно пов’язаними бактеріями, вимагає від донора та реципієнта для передачі ДНК шляхом спільного використання рецепторів клітинної поверхні. Кон'югація вимагає фізичного контакту між клітинними стінками бактерій; ДНК переходить від донорської клітини до реципієнта. За допомогою кон'югації бактеріальна клітина може переносити ДНК в еукаріотичні клітини (багатоклітинні організми). Кон'югація сприяє поширенню генів стійкості до антибіотиків.
Бактерії в здоров’ї людини та хвороби
Бактерії можуть бути корисними, а також згубними для здоров’я людини. Commensal, або "дружні" бактерії, діляться простором і ресурсами в нашому тілі і, як правило, є корисними. У наших організмах є приблизно в 10 разів більше мікробних клітин, ніж клітини людини; Найбільша кількість мікробних видів виявляється в кишечнику, згідно статті мікробіолога Девіда А. Рельмана в 2012 році в Nature.
Кишка людини - це комфортна середовище для бактерій, з великою кількістю поживних речовин для їх живлення. У оглядовій статті 2014 року, опублікованій в американському журналі журналу гастроентерології, автори згадують, що бактерії кишечника та інші мікроорганізми, такі як корисні штами E.coli і Стрептокок, сприяє травленню, запобігає колонізації шкідливими збудниками та допомагає розвивати імунну систему. Більше того, порушення кишкових бактерій пов'язане з певними захворюваннями. Наприклад, пацієнти з хворобою Крона мають підвищену імунну відповідь проти бактерій кишечника, згідно з оглядом 2003 року, опублікованим у журналі The Lancet.
Інші бактерії можуть викликати інфекції. Кілька бактерій - починаючи від так званої групи А Стрептокок, Clostridium perfringens (C. perfringens), Кишкова паличка і S. ауреус може спричинити рідкісну, але важку інфекцію м’яких тканин, яку називають некротизуючим фасцитітом (іноді називають м'ясоїдними бактеріями). За даними Центрів контролю та профілактики захворювань (CDC), ця інфекція вражає тканини, що оточують м'язи, нерви, жир та судини; його можна лікувати, особливо, коли рано його спіймали.
Антибіотикорезистентність
Для лікування бактеріальних інфекцій зазвичай використовують антибіотики. Однак в останні роки неправильне та непотрібне використання антибіотиків сприяло поширенню кількох штамів антибіотикорезистентних бактерій.
У випадках стійкості до антибіотиків інфекційні бактерії вже не сприйнятливі до раніше ефективних антибіотиків. За даними CDC, щонайменше 2 мільйони людей в США заражаються стійкими до антибіотиків бактеріями щороку, що призводить до смерті щонайменше 23 000 людей.
"Вже майже будь-яка інфекція, про яку ви думаєте, зараз була визначена як асоційована з деяким рівнем резистентності", - сказав доктор Крістофер Крініч, лікар-інфекціоніст та епідеміолог госпіталю в Університеті штату Вісконсін, лікарнях та лікарні у справах ветеранів Медісон. "Зараз дуже мало інфекцій, які ми зараз лікуємо, де інфекції, спричинені стійкими бактеріями, не викликають клінічної проблеми".
Наприклад, MRSA є одним з найбільш горезвісних бактеріальних штамів, стійких до антибіотиків; він протистоїть метициліну та інших антибіотиків, які використовуються для лікування Стафілокок інфекції, які здобуваються в основному за допомогою контакту зі шкірою. Інфекції MRSA трапляються в медичних установах, таких як лікарні та будинки престарілих, де це може призвести до пневмонії або інфекції крові. MRSA також розповсюджується в громаді, особливо в ситуаціях, коли багато відкритих шкірних покривів, інших фізичних контактів і використання спільного обладнання - наприклад, серед спортсменів, в салонах для татуювань, а також в дитячих садах і школах. Придбана громадою MRSA найчастіше викликає серйозні шкірні інфекції.
Важливим аспектом боротьби з резистентністю до антибіотиків є уважність щодо їх застосування. "Нам так важливо розумно використовувати антибіотики", - сказав Крініч для LiveScience. "Ви хочете використовувати антибіотик лише тоді, коли у вас є чітко виражена бактеріальна інфекція".
Цю статтю було оновлено 25 квітня 2019 року науковою роботою з наукової роботи в режимі Live Rachel Ross.
