Home ⇒ 👍Біологія ⇒ Користь і шкода бактерій-симбіонтів

Користь і шкода бактерій-симбіонтів

Зміст

Симбіоз як запорука виживання Макроорганізм + мікроорганізм = людина Де і чим живуть наші маленькі друзі? Вороги наших друзів Симбіонти в рослинному царстві Як виростити хороший урожай бобових

Слово “симбіонт” походить від давньогрецького “спільне життя, співжиття” і позначає різні живі організми, що підтримують існування один одного. Процес тісного і тривалого співжиття різних видів живих організмів називають симбіозом. Такі взаємини між симбионтами успішні в тому випадку, якщо вони приносять користь всім учасникам процесу і підвищують їхні шанси на виживання. Яскравий приклад – бактерії-симбіонти, що живуть в кишечнику людини, без яких процес травлення, а, отже, і наше життя були б неможливі.

У тому випадку, якщо симбіоз приносить користь одному з “співмешканців” і шкодить іншому, кажуть про паразитизм. Наприклад, блохи використовують собаку як джерело живлення, тому вони є паразитами. Але собака цілком спокійно проживе і без бліх, а ось блохи без собаки ніяк не обійдуться.

Симбіоз як запорука виживання

На відміну від паразитів симбіонти працюють на загальний успіх. Це може бути співпраця:

Двох тварин (бегемот і пташка, яка чистить йому зуби); Рослин і комах (квіти, обпилювані тільки одним видом комах); Мікроорганізмів і рослин (бульбочкові бактерії, що беруть участь в процесі отримання їжі бобовими); Людини і бактерій (мікроорганізми, які мешкають в нашому кишечнику, допомагають вижити нам і радіють життю самі); Навіть окремих клітин (симбіоз доядерних клітин-прокаріотів народжують повноцінну клітку-еукаріоту з чітко оформленим ядром, що поклало початок процесу еволюції на нашій планеті).

А є ще лишайники як результат симбіозу гриба і водорості, які виживають там, де окремо ні гриби, ні водорості жити не зможуть. Є співіснування краба і актинії, коли перший є засобом пересування, а друга – оборонною зброєю. І таких прикладів не злічити.

Лишайники

Розглянемо два приклади симбіозу мікроорганізмів з людиною і рослинами – бактерії-симбіонти людини і бульбочкові бактерії, що беруть участь в процесі живлення бобових.

Макроорганізм + мікроорганізм = людина

Ми звикли вважати, що бактерії – це погано. Однак, як і люди, бактерії бувають всякі. Якщо позбавити людину від всіх мікробів і бактерій, що живуть у ньому і на ньому, то довго цей нещасний не протягне.

Зв’язок людини з навколишнім світом склався в процесі еволюції і являє собою струнку систему взаємовідносин симбіонтів. Без існування бактерій, вірусів, сапрофітів і навіть паразитів неможливе існування єдиної системи під назвою “людина”.

Бактерії в організмі людини

Бактерії-симбіонти живуть в нашому кишечнику, на слизових, на шкірі і складають так звану нормальну мікрофлору. Наші рідні мікроорганізми:

Дають захист всьому організму, вбиваючи або позбавляючи їжі зайвих бактерій. Вони не дають можливості розселитися на шкірі або слизових небезпечним мікробам або вірусам, які прийшли ззовні, тим самим створюючи імунну систему організму. Беруть участь у травленні. Бактерії, що живуть в кишечнику людини, виробляють травні ферменти, без яких неможливо засвоєння деяких видів їжі. У формуванні нормальної мікрофлори людини беруть участь близько 500 видів різних бактерій. Так, наявність в організмі людини кишкової палички (в певних кількостях) – неодмінна умова для перетравлення лактози. У свою чергу лактобактерії переробляють отриману лактозу та інші вуглеводи в молочну кислоту, беручи участь у процесі отримання енергії.

Клітини лактобактерій і біфідобактерій

Бактерії є практично по всій довжині шлунково-кишкового тракту, починаючи від ротової порожнини до прямої кишки. Але найважливіші мешкають саме в кишечнику. Тут вони виробляють ферменти і вітаміни, без яких процес травлення просто неможливий.

На кожній дільниці кишечника живуть саме ті мікроорганізми, які пристосовані до певних умов існування і змісту поживних речовин. Наприклад, у сліпій кишці найчисленнішою групою є бактерії, що розщеплюють целюлозу, що робить можливим переробку клітковини.

Бактеріям тонкого кишечника доводиться виживати в досить жорстких умовах. Саме тут знаходяться агресивні речовини, смертельні для багатьох мікроорганізмів. Наприклад, соляна кислота, необхідна для травлення, вбиває значну кількість мікробів. Тільки кілька видів бактерій і дріжджів здатні вижити в такому середовищі.

Бактерії в організмі людини

Крім того, саме в тонкому кишечнику процес поглинання поживних речовин йде повним ходом. Це означає, що бактеріям доводиться битися за їжу з самим організмом. А ще сюди потрапляють не до кінця оброблені речовини, не завжди придатні для харчування бактерій.

Тонкий кишечник пов’язаний з кровоносною і лімфатичною системами, що переносять отримані поживні речовини. А нервова система по сигналу тонкого кишечника регулює склад і кількість гормонів, необхідних організму. Тобто тонкий кишечник, завдяки своїм симбіонтам, є енергетичною станцією і постачальником поживних речовин.

У товстому кишечнику бактеріям живеться значно краще, тому їх кількість і видове різноманіття набагато більше. У товстий кишечник організм відправляє неперетравлені залишки їжі та інші відходи (осколки до розмірів молекул) для подальшого виведення назовні.

Вороги наших друзів

Антибіотики – відносно недавній винахід людства. Складно підрахувати, скільки життів було врятовано завдяки цьому відкриттю. Однак, як відомо, за все потрібно платити. Антибіотики знищують всі бактерії, не роблячи відмінностей на хороших і поганих.

Антибіотики в таблетках

Саме тому після прийому антибіотиків мікрофлора кишечника виглядає досить сумно. Це моментально позначається не тільки на нашому травленні, але і сильно знижує імунітет. Тобто, виходить, небезпека підчепити наступне захворювання стає більше після прийому ліків, призначених захистити наше здоров’я.

Вчені намагаються зруйнувати це замкнене коло, розробляючи все нові, вузькоспрямовані, препарати. Але довгі роки широкого використання антибіотиків призвели до того, що мікрофлора людини стає все більш слабкою. А відсутність або недостатня кількість бактерій-симбіонтів тягне за собою цілий букет хронічних захворювань: діабет, рак, ожиріння тощо

Виявлення патогенних мікроорганізмів у лабораторних умовах

Рослини у своєму прагненні вижити теж не соромляться використовувати симбіонти. Наприклад, добре відомий лишайник, по суті, не є окремою рослиною. Це симбиотическая система зелених водоростей і грибів.

Як відомо, водорості не можуть вижити без води, а гриби не здатні самостійно синтезувати поживні речовини (вони використовують те, що виробили інші мікроорганізми). Але ці недоліки взаємно знищуються в симбіотичної групі. Водорості за допомогою фотосинтезу створюють поживні речовини для грибів, а натомість отримують комфортне середовище проживання: необхідну вологість, кислотність грунту, захист від ультрафіолету. У результаті лишайники примудряються не просто виживати, але вельми впевнено почувати себе в досить суворих умовах, де у них немає конкурентів за місце під сонцем.

Водорості

Ще одним прикладом симбіозу служать орхідеї, в кореневій системі яких живуть гриби і мікроорганізми. У цьому потрійному союзі бактерії відповідають за тісний взаємозв’язок рослини-господаря і гриба-симбіонта. Найдивовижніше, що не тільки гриби і мікроорганізми не можуть існувати без рослини, а й орхідея гине, якщо знищити її симбіонтів.

Але самим, мабуть, яскравим прикладом рослинної симбіотичної системи є бульбочкові бактерії в союзі з рослинами сімейства бобових.

У повітрі, яким ми дихаємо, є азот (аж 78% від загального обсягу). Цей хімічний елемент в обов’язковому порядку входить до складу білків і нуклеїнових кислот, а значить, життєво необхідний всі живим організмам на Землі.

Людина і тварини отримують азот разом з їжею, в основному з білків тваринного і рослинного походження. Але звідки ж беруть азот рослини?

Кругообіг азоту в природі

Отримувати азот безпосередньо з атмосферного повітря самостійно рослини не вміють. У грунті теж є азот, але, по-перше, його дуже мало, по-друге, значна його частина міститься в органічних сполуках, засвоювати які рослини не в змозі.

І ось тут вступають в гру азотфіксуючі бактерії. Вони вміють перетворювати органічні сполуки, містять азот, мінеральні нітрати, доступні для живлення рослин.

Окреме місце в ряду азотфіксуючих бактерій займають так звані бульбочкові. Ці мікроорганізми-симбіонти утворюють бульби на коренях бобових рослин (конюшини, люпину, гороху). Бульбочкові бактерії пов’язують вільний атмосферний азот і доставляють його прямо до столу свого рослинного господаря.

Таким чином, за допомогою бульбочок-симбіонтів рослини отримують можливість отримувати азот, а мікроорганізми, у свою чергу, беруть від рослин поживні речовини (продукти вуглеводного обміну і мінеральні солі) для власного росту і розвитку.

Для успішного розвитку системи симбіонтів (рослина + мікроорганізм) необхідні певні умови:

Температура; Вологість; Реакція грунту; Штамм бактерій.

У природних умовах зустрічаються бульбочкові бактерії різних видів, і не всі вони досить ефективні. Тому в сільському господарстві використовують виведені штамми мікроорганізмів, якими інфікують бобові рослини, що призводить до збільшення врожаю.

Однак у випадку з бобовими симбіоз – вимушена необхідність. Якщо в грунті буде достатньо азоту (наприклад, азотні добрива), то бульбочкові бактерії втратять для господаря свою значимість, і їх колонії будуть зруйновані самою рослиною.

Схема симбіозу

Отже, симбіоз – річ важлива, потрібна і іноді життєво необхідна. Сімбіонтні системи є у вищих тварин, рослин, грибів, бактерій, водоростей… Словом, практичні скрізь. І ми не змогли б не те що вижити, але навіть з’явитися на світ, не створи природа такого потужного знаряддя для виживання, як система симбіонтів.