Europa estaba asustada por una criatura muy pequeña: una cepa patógena de Escherichia coli. Su longitud es de solo 2-3 micrones, pero es peligrosa y ágil. Uno se preguntará involuntariamente quién es la especie dominante en nuestro planeta: ¿un hombre o tan pequeños?
Si una Escherichia coli, que, como saben, se reproduce por simple fisión binaria, se coloca en un medio nutritivo ideal y se supone que ella y sus descendientes tendrán suficiente comida, entonces este bebé puede formar una colonia que pesa alrededor de … ¡10 millones de toneladas por día! Impactante figura, ¿no? Los organismos unicelulares son, si no los más importantes, ciertamente los más importantes, en el sentido literal, habitantes del globo. La biomasa total de todos los microorganismos, incluidos los hongos microscópicos y las algas, es de 76 mil millones de toneladas (materia seca, excluida el agua). Todas las plantas multicelulares pesan 55 mil millones de toneladas, y la masa de los animales, incluidos los humanos, suma unos "miserables" 500 millones de toneladas.
Y en todo cuerpo humano sano habrá dos kilogramos de bacterias, porque una persona es un conglomerado simbiótico de células de su propio cuerpo y bacterias. Según la joven ciencia de la metabolómica, las personas son superorganismos, en los que solo 2-3 billones de células son directamente nuestras, parientes. Otros cien trillones son microorganismos; hay
más de 500 especies de ellos en el cuerpo humano. En este superorganismo, el ADN humano no es en absoluto predominante, dice el padre fundador de la metabolómica, el bioquímico británico Jeremy Nicholson.
Cada uno de nosotros tiene un genoma único, que está formado por nuestro propio material genético y el ADN de los numerosos organismos unicelulares que nos habitan.
¿QUIÉN VIVE EN PERSONA?
En la mayoría de los casos, los bebés nacen estériles. Sin embargo, en el primer día de su vida, comienza la creación de una microbiocenosis: una persona es colonizada por muchos microorganismos. Al principio, es un proceso caótico, durante el cual las bacterias luchan ferozmente por un "lugar en el sol" tanto dentro como fuera. Después de 2-3 días, las colonias resistentes reciben un permiso de residencia de por vida en varias partes del cuerpo. Estos son los llamados obligados, útiles y. además, los microbios necesarios. Podemos decir que los seres vivos más cercanos a las personas en este mundo.
En toda la superficie de la piel y en su capa superior, las propionibacterias, difteroides y corinebacterias se asentaron cómodamente. Saben absorber las bacterias patógenas que vienen del exterior, tienen la primera línea de defensa. La membrana mucosa de los ojos está habitada por estafilococos y micoplasmas, que no permiten que los extraterrestres al azar se afiancen aquí y comiencen a reproducirse. Un equipo amistoso de estreptococos, lacto y bifidobacterias, rodeado de hongos similares a las levaduras, nada en el estómago; todos toleran bien el ambiente ácido del jugo gástrico y dan inicio al proceso de digestión. Más de 15 tipos principales de bacterias anaeróbicas y hongos del género Candida viven en los intestinos estrechos, pero no ofendidos. Y entre ellos se encuentra el mismo E. coli E. coli, las cepas no patógenas de las que la gente realmente necesita. Es ella quien produce la vitamina K2 en nuestro organismo, que se encarga de la coagulación de la sangre.
“Aunque ya he cumplido 50 años, mis dientes están muy bien conservados, porque tengo la costumbre de frotarlos con sal todas las mañanas, y después de limpiar los dientes grandes con una pluma de ganso, los limpio a fondo con un pañuelo” - estas palabras se pueden leer en la carta del guardia de la sala del tribunal. de la ciudad holandesa de Delft Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), que envió a la Royal Society de Londres. No se puede decir nada, la forma original de observar la higiene bucal, pero Levenguk se hizo famoso, por supuesto, no por esto, sino por enseñar a la humanidad a ver los lados ocultos de la vida de la naturaleza. Levenguk no tenía una educación "científica", pero tenía una pasión verdaderamente ardiente: las lupas. Fue uno de los primeros que supuso combinar varias lentes en un telescopio para estudiar no el macro, sino el micromundo. Y entonces consiguió un microscopio.
Eligió materiales para su investigación al azar: infusión de pimienta, fibras de rábano picante, escamas de piel, ojos de mosca, mariscos capturados en los canales de Delft. Diluyó el raspado de los dientes con agua y observó en vasos mágicos “una cantidad increíble de pequeños animales, y, además, en un trozo tan diminuto de la sustancia anterior que era casi imposible creerlo, y si no lo veías con tus propios ojos.
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El autodidacta Levenguk durante 50 años de observación esbozó más de 200 especies de "animales diminutos", como llamaba a sus nuevos conocidos. Sin embargo, la revolución científica no ocurrió entonces - durante cien años después de Levenguk, el microcosmos siguió siendo para el mundo científico una especie de "tienda en un microscopio".
AMIGOS Y ENEMIGOS
Quizás, casi todos los productos alimenticios más familiares para nosotros (pan, queso, yogur, cerveza, vino, chocolate y mucho más) no son más que productos de fermentación. Todo el trabajo principal en su preparación lo realizan bacterias anaerobias y levaduras. Una persona solo puede almacenar, seleccionar y cultivar cuidadosamente cultivos iniciadores: colonias bacterianas. Y ha estado haciendo esto durante milenios. Incluso cinco mil años antes del nacimiento de Cristo en la antigua Babilonia, sabían cómo fermentar bebidas, y hace tres mil quinientos años, los egipcios inventaron el pan de levadura. Así que el hombre hace tiempo que ha domesticado a sus microamigos.
"Entrenadores" profesionales, científicos-biotecnólogos, armados con los logros de la biología molecular y la ingeniería genética, enseñaron a los microbios a hacer muchas cosas útiles para los humanos. Hoy en día, se aplican fertilizantes bacterianos al suelo en los campos, y los insecticidas microbianos y pesticidas biodegradables han reemplazado a los peligrosos reactivos químicos agrícolas. Las bacterias tiónicas (oxidantes de azufre) lixivian metales valiosos de los concentrados de mineral y mejoran la calidad del carbón que contiene azufre. Los productos farmacéuticos modernos son impensables sin "caballos de batalla": bacterias, hongos unicelulares y algas que producen todo tipo de antibióticos, fármacos antineoplásicos, vitaminas y aminoácidos.
Un equipo de investigadores dirigido por el profesor Joseph Chappell de la Universidad Americana de Kentucky descubrió que todas las reservas de petróleo y carbón de nuestro planeta son el resultado de la actividad vital de una sola microalga, Botryococcus braunii. Entonces, si no fuera por ella, no veríamos ni energía térmica ni autos.
Además, algunos microorganismos también son los limpiadores más diligentes y meticulosos del mundo. Se calcula que si no fuera por el trabajo de las bacterias en descomposición que descomponen la materia orgánica, los huesos de los animales que han vivido en la Tierra desde el comienzo de la Edad del Hielo cubrirían toda la tierra con una capa y medio metro en la actualidad.
La existencia mutuamente beneficiosa de los seres humanos y los microorganismos se ve perjudicada por una sola circunstancia: hay un buen número de protozoos que no son reacios a acelerar el proceso de convertir los vivos en muertos, reduciéndolo a un par de días.
Desde la época de Hipócrates hasta mediados del siglo XIX, se creía que las enfermedades que hoy llamamos infecciosas son causadas por mal aire y vapores nocivos: "miasmas". Entre los teóricos de la patogenia, el compañero de clase de Copérnico, Girolamo Fracastoro, estaba más cerca de la verdad. que vivió más de cien años antes de Levenguk. Escribió sobre pequeñas "semillas" que se transmiten de una persona a otra, se asientan dentro y causan enfermedades. Sin embargo, Fracastoro ni siquiera podía imaginar que estas "semillas" estuvieran vivas.
Las pérdidas humanas por enfermedades infecciosas epidémicas superan significativamente el número de víctimas de conflictos militares. Cientos de miles de personas murieron en los campos de batalla de la Guerra de los Cien Años (1337-1453). Y la epidemia de peste bubónica, que ocurrió durante esa guerra y duró solo cinco años, se cobró la vida de 34 millones de europeos. En total, durante toda la existencia de nuestra civilización, alrededor de mil quinientos millones de personas han muerto como víctimas de patógenos unicelulares.
Todo el siglo XIX en el mundo científico no disminuyó el debate sobre si los microorganismos son los culpables del hecho de que enfermamos y morimos. Por un lado, los científicos encontraron constantemente agentes patógenos en los tejidos de quienes murieron de cólera, tuberculosis, difteria; sus cultivos puros fueron identificados por los primeros microbiólogos, todos como uno: los ganadores del Premio Nobel de Medicina: Emil Bering, Paul Ehrlich, Ilya Mechnikov y el descubridor de los agentes causantes del ántrax, la tuberculosis y el cólera Robert Koch. Pero, por otro lado, los partidarios de la teoría higiénica nunca se cansaron de repetir que todas las enfermedades provienen de la suciedad. Los higienistas estaban encabezados por Max von Pettenkofer, presidente de la Academia de Ciencias de Baviera. El profesor se hizo famoso por el hecho de que a los 73 años, en presencia de testigos, se tragó un cultivo puro de Vibrio cholera para probar sus teorías científicas. El cólera Pettenkofer no se enfermó,todo resultó ser una leve indigestión. El concepto de "inmunidad específica" aún no existía en ese momento, y el profesor estaba tan sano como un toro. El poder de la convicción interna de la propia justicia de uno probablemente también funcionó.
Pettenkofer valoraba tanto su propia salud y no quería enfermarse que, sintiéndose como un anciano decrépito a los 82 años, prefirió pegarse un tiro.
Hoy lo sabemos con certeza: enfermedades como la peste, la difteria, el cólera, la tuberculosis y muchas otras son causadas de manera inequívoca por bacterias, que liberan toxinas a lo largo de su vida. La viruela, el sarampión, la hepatitis, la poliomielitis no son provocadas por bacterias, sino por virus. Los virus son mucho más pequeños que las bacterias (de 20 a 500 nanómetros de diámetro) y todavía no está del todo claro si están vivos o no. El virus en sí mismo no es capaz de multiplicarse; produce descendencia utilizando el ADN de la célula en la que se introduce.
NO HAY GATO FORZADO POR BESTIA
A diferencia de los virus, las bacterias son independientes en la procreación. La alta tasa de reproducción les proporciona la supervivencia de las especies, y el ADN relativamente corto les permite mutar rápidamente, lo que obliga a la humanidad a inventar más y más antibióticos. El "truco" de los microorganismos no se limita a la mutación; hay casos en que las bacterias manipulan a sus portadores. Una habilidad tan asombrosa la demuestra, por ejemplo, el parásito unicelular Toxoplasma.
Los principales hospedadores del parásito son representantes de la familia felina. Es en sus organismos donde se multiplica el Toxoplasma. Los portadores pueden ser ratones, ratas, cerdos, pájaros y seres humanos. Hasta hace poco, los parasitólogos creían que el toxoplasma representa un peligro solo para los bebés en el útero: con la toxoplasmosis congénita, el sistema nervioso central y los ojos están dañados y el bebé a menudo muere por completo. Sin embargo, algunos investigadores creen que el Toxoplasma también puede influir en el comportamiento de los adultos.
En 2007, científicos de la Universidad de Stanford demostraron que estos parásitos controlan el instinto de autoconservación de los ratones. Los ratones sanos están programados por naturaleza para evitar las etiquetas de gato, pero si el Toxoplasma ingresa al cuerpo de los roedores, las etiquetas de gato, por el contrario, comienzan a atraerlos. En este caso, el resto de reflejos no se altera. Entonces el Toxoplasma controla su propio ciclo de vida, controlando el vector: es beneficioso para él que el ratón muera después de ser devorado por un gato.
El parásito también es capaz de trasplantarse a humanos. Por supuesto, no nos hace querer comer gatos, pero sí ocurren ciertos cambios en la conciencia. Puede, por ejemplo, recordar el familiar a todas las abuelas de las señoras de los gatos que están listas para albergar a un rebaño de colas en sus apartamentos.
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Sin embargo, los científicos aún tienen que descubrir el verdadero papel del Toxoplasma. Hasta ahora, solo se puede decir una cosa: nunca ha sido "otra persona". A diferencia de nuestro simbionte, E. coli. ¿Cómo se convirtió el asistente insustituible en un asesino? Esta intriga detectivesca aún espera ser resuelta.
Mientras los científicos buscaban al culpable, clasificando a todos los posibles sospechosos, comenzando con el pepino español y terminando con el fenogreco de Egipto, la epidemia en sí fracasó. Ahora ya no es posible determinar ni la "escena del crimen", ni ninguno de los millones de otras especies de bacterias transfirieron parte de su genoma a la "buena * E. coli", tras lo cual adquirió la desagradable característica de producir toxinas que son fatales para los riñones y destruyen los glóbulos rojos. Además, la nueva cepa, denominada O104: H4, ha recibido una asombrosa resistencia a los antibióticos de algún otro microorganismo.
También se pueden decir protozoos. Parecería que todo es simple: los organismos unicelulares se reproducen por división o brotación, lo que significa que todo el genoma debe transferirse de "madre" a "hija *" sano y salvo. Pero también existe la llamada transferencia genética horizontal, un proceso que se parece vagamente al apareamiento. El contacto físico ocurre durante el cual las bacterias intercambian información genética. Además, individuos de especies completamente diferentes pueden contactar, y con éxito. Como resultado, surgen nuevas subespecies, cepas que se convierten en un eslabón en la evolución impredecible de las bacterias, evolución mucho más rápida que la de los organismos multicelulares. Esta velocidad proporciona su increíble diversidad de especies.
En 2009, los microbiólogos israelíes estudiaron el bacilo Paunibacillus dentintiformis y decidieron realizar un experimento: ¿qué pasará si empiezas a matarlos de hambre? Se asumió que en condiciones de deficiencia nutricional, las células comenzarían a multiplicarse activamente para preservar la especie. Sin embargo, todo fue completamente diferente: las bacterias no solo dejaron de multiplicarse, sino que también comenzaron a matar parientes, deshaciéndose de las "bocas extra". Cuando el tamaño de la colonia comenzó a coincidir con la cantidad de nutrientes, la situación se estabilizó.
Los científicos aún no afirman que los microbios tengan una mente colectiva, pero se considera probada la existencia de mecanismos sociales primitivos en ellos.
“Las bacterias tienen una forma primitiva de conciencia social. - cree el jefe del estudio, el profesor Eshel Ben-Jakob. “Saben cómo recopilar información del medio ambiente y transmitírsela entre ellos. Pueden distribuir tareas y almacenar "memoria compartida". El lenguaje químico que utilizan para comunicarse transforma colonias de microbios en un gran cerebro ".
Me gustaría aprender a entender este "gran cerebro" y, mejor aún, ser su amigo. Pero el microcosmos vive de acuerdo con sus propias leyes, y nuestro conocimiento al respecto es todavía muy poco para concluir un acuerdo de solución a largo plazo.
Discovery Magazine noviembre de 2011
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