Бактерии - это микроорганизмы, которые образуют огромный невидимый мир вокруг и внутри нас. Из-за оказываемых ими пагубных воздействий они пользуются дурной славой, тогда как о благоприятных эффектах, которые они вызывают, говорят редко. В этой статье дается общее описание некоторых плохих и хороших бактерий.
«В течение первой половины геологического времени нашими предками были бактерии. Большинство созданий по-прежнему являются бактериями, и каждый из триллионов наших клеток - это колония бактерий», — Ричард Доукинс.
Продукты, связанные с тетрациклином, использовались для сохранения образцов деревьев и кустарников в ландшафтных условиях или садах, но они не являются жизнеспособным вариантом для посевов из-за их стоимости и их остатков в пищевых продуктах. Варианты управления, направленные на векторы насекомых, трудно реализовать, поскольку эффективный контроль может быть достигнут только без приложений, предшествующих миграции насекомых в поле. Если химические вещества наносятся после обнаружения насекомых в культуре, они могут вводить патоген в растение, прежде чем производитель узнает о наличии насекомого.
Бактерии - самые древние живые организмы на Земле - вездесущи. Человеческое тело, воздух, которым мы дышим, поверхности, к которым мы прикасаемся, употребляемая нами пища, растения, окружающие нас, наша среда обитания, и т.д. - все это населено бактериями.
Примерно 99% этих бактерий полезные, тогда как оставшиеся имеют плохую репутацию. В действительности, некоторые бактерии очень важны для надлежащего развития других живых организмов. Они могут существовать либо сами по себе, либо в симбиозе с животными и растениями.
Подмножество болезней растений, характеризующееся «пожелтением» симптомов и некрозом флоэмы, видимым как темное кольцо на срезах свежесрезанных стеблей, вызвано бактериями с клеточными стенками. Эти заболевания поставили ряд проблем в их диагностике и управлении. Неспособность, последовательно, культивировать эти патогенные микробы из пораженных растений ошибочно приводила к тому, что эти возбудители вызывали как вирусы сначала, а затем, как только молиты были охарактеризованы, как фитоплазмы. Хотя большинство этих причинно-следственных агентов по-прежнему создают трудности для их культивирования в искусственных средах, наши знания об их природе и разнообразии значительно возросли благодаря недавним методам молекулярной характеристики.
Представленный ниже список вредных и полезных бактерий включают некоторые из наиболее известных благотворных и смертельно опасных бактерий.
Полезные бактерии
Молочнокислые бактерии/палочки Дедерляйна
Характеристика: грамположительные, палочковидные.
Среда обитания: Разновидности молочнокислых бактерий присутствуют в молоке и молочных продуктах, ферментированных продуктах, а также являются частью микрофлоры полости рта, кишечника и влагалища. Наиболее преобладающими видами являются L. acidophilus, L. reuteri, L. plantarum и др.
Бактерии, населяющие флоэму, обычно представляют собой очень маленькие бациллы, которые представляют собой прокариотную грамотрицательную клеточную морфологию. Мембрана, которая их покрывает, иногда является волнистой, характерной, которая давала ей свое первоначальное название Рикетция. В недавнем обзоре Дэвис перечислил двадцать четыре заболевания в однодольных и двудольных растениях, травянистых растениях и деревьях, овощах, фруктовых деревьях, зернах и декоративных растениях. Эти болезни приводятся в Соединенных Штатах, Канаде, Карибском регионе, Центральной и Южной Америке, Европе, Азии, Африке, на Ближнем Востоке и в средиземноморских странах.
Польза: Молочнокислые бактерии известные своей способностью использовать лактозу и вырабатывать молочную кислоту как побочный продукт жизнедеятельности. Эта способность ферментировать лактозу делает молочнокислые бактерии важным ингредиентом в приготовлении ферментированных продуктов. Они также являются неотъемлемой частью процесса засаливания, так как молочная кислота может служить в качестве консерванта. Посредством того, что называется ферментацией, осуществляется получение из молока йогурта. Определенные штаммы даже используются для производства йогуртов в промышленных масштабах. У млекопитающих молочнокислые бактерии способствуют расщеплению лактозы во время процесса пищеварения. Возникающая в результате кислая среда предотвращает рост других бактерий в тканях организма. Поэтому молочнокислые бактерии - это важная составляющая пробиотических препаратов.
Однако некоторые штаммы вторгаются в ткани растений и вызывают экономически разрушительные заболевания в культурах агрономического значения. Патогены других важных заболеваний, таких как листовой клевер, не были таксономически охарактеризованы. Однако для описания бактерий с обитателями флоэмы были использованы другие инструменты.
Взаимодействие хозяев - патоген
Этот патоген поражает широкий круг экспериментальных хозяев, по крайней мере, в семи ботанических семьях, а другие симптомы включают легкое возбуждение цветов. Экстракты, полученные от инфицированных растений, содержат клеточные цепи, которые обладают волновой подвижностью, которая отличается от этой группы. Экономически более важным заболеванием является «Цитрусовое озеленение», которое вызывает серьезные потери в Азии и Африке. Наиболее заметными симптомами этого заболевания являются хлороз вен и иногда пятнистость листьев, а также уменьшение размера листьев и возведение черешков.
Бифидобактерии
Характеристика: грамположительные, разветвленные, палочковидные.
Среда обитания: Бифидобактерии присутствуют в желудочно-кишечном тракте человека.
Польза: Как и молочнокислые бактерии, бифидобактерии также вырабатывают молочную кислоту. Кроме того они производят уксусную кислоту. Эта кислота подавляет рост патогенных бактерий, контролируя уровень pH в кишечнике. Бактерия B. longum, разновидность бифидобактерий, способствует разрушению трудноусваиваемых растительных полимеров. Бактерии B. longum и B. infantis помогают предотвращать диарею, кандидоз и даже грибковые инфекции у младенцев и детей. Благодаря этим полезным свойствам, их также нередко включают в продаваемые в аптеках пробиотические препараты.
Плоды асимметричные, миниатюры, горький вкус и падение преждевременно. Фетровый некроз проявляется с обесцвечиванием цвета шоколадного меда. Первоначально считалось, что это заболевание было ограничено районом южной Оклахомы и северного Техаса, но недавно было идентифицировано в нескольких штатах на Среднем Западе и на востоке в Теннесси. Как и в случае молликутов, таксономия насекомых, передающих бактерии, ограниченные флоэмой, разнообразна. Бактерия может быть получена через 30 минут, но для ее передачи требуется период латентности 7-10 дней, что указывает на ее размножение в пределах вектора псиллида.
Кишечная палочка (E. coli)
Характеристика:
Среда обитания: E. coli является частью нормальной микрофлоры толстого и тонкого кишечника.
Польза: E. coli помогает в расщеплении неусвоенных моносахаридов, таким образом, способствуя пищеварению. Эта бактерия вырабатывает витамин K и биотин, которые необходимы для различных клеточных процессов.
Взаимосвязь между бактериями, содержащими флоэмы, и лишайниками, была менее изучена. Эта бактерия размножается внутри вектора в распространении. Эта связь необычна, потому что клопы обычно не идентифицируются как векторы патогенов, связанных с флоэмой растений. Ошибка цуккини может приобрести бактерии через 24 часа, имея возможность передавать ее через 1 - 21 день после ее приобретения.
Бактерии присутствуют в гемолимфе некоторых, но не всех передатчиков, что согласуется с не циркулирующей зависимостью между бактерией и ее вектором. Использование антибиотиков для уменьшения или устранения патогенов, обитающих во флоэме, имело ограниченный успех. Однако этот метод не считается практичным для крупномасштабного использования.
Примечание: Определенные штаммы E. coli могут вызывать серьезные токсические эффекты, диарею, анемию и почечную недостаточность.
Стрептомицеты
Характеристика: грамположительные, нитевидные.
Среда обитания: Эти бактерии присутствуют в почве, воде и разлагающихся органических веществах.
Польза: Определенные стрептомицеты (Streptomyces spp.) играют важную роль в экологии почвы, осуществляя разложение органических веществ, присутствующих в ней. По этой причине их изучают в качестве биовосстанавливающего агента. S. aureofaciens, S. rimosus, S. griseus, S. erythraeus и S. venezuelae - это коммерчески важные разновидности, которые используются для производства антибактериальных и противогрибковых соединений.
Для травянистых растений, пораженных этими бактериями, нет практических методов лечения. Уменьшение распространения патогенных микроорганизмов с использованием векторно-устойчивых сортов дает наилучшую возможность для долгосрочного контроля над этими заболеваниями, которые влияют на флоэму. Тем не менее, в случае острых векторных инвазий использование инсектицидов является наиболее эффективной стратегией управления. Следует также учитывать использование естественных врагов и влияние использования инсектицидов на паразитоиды и хищников для долгосрочных стратегий управления.
Микоризы/Клубеньковые бактерии
Характеристика:
Среда обитания: Микоризы присутствуют в почве, существуя в симбиозе с корневыми клубеньками бобовых растений.
Польза: Бактерии Rhizobium etli, Bradyrhizobium spp., Azorhizobium spp. и многие другие разновидности полезны для фиксации атмосферного азота, в том числе аммиака. Данный процесс делает это вещество доступным для растений. Растения не обладают способностью использовать атмосферный азот и зависят от фиксирующих его бактерий, которые присутствуют в почве.
При пожелтевших исследованиях кукурбитных усиков, векторное исключение восприимчивых растений и использование ловушечных культур для предотвращения или уменьшения инвазии этого насекомого приводили к уменьшению заболеваемости. Патогенные бактерии с клеточными стенками также расположены в клетках водного транспорта и питательных веществах ксилемы их хозяев и передаются лишайниками и слюнами, которые питаются ксилемой. Как и в других случаях, изначально предполагалось, что эти заболевания были вызваны вирусами, позже их называли «раздражающими» из-за трудности культивирования в синтетических средах и «подобно риккетсии» из-за поверхностного сходства их грубые стены с теми из этой группы организмов.
Цианобактерии
Характеристика: грамотрицательные, палочковидные.
Среда обитания: Цианобактерии - это в основном водные бактерии, однако также они встречаются на голых скалах и в почве.
Польза: Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, представляют собой группу бактерий, очень важных для окружающей среды. Они осуществляют фиксацию азота в водной среде. Их способности к кальцификации и декальцификации делают их важными для поддержания баланса в экосистеме кораллового рифа.
Болезнь Пирса в лозе повлияла на Калифорнию в течение многих лет и недавно была идентифицирована в Европе. Болезнь Пирса из лозы считалась первоначально незначительной болезнью в Калифорнии, потому что ее вектор был относительно сидячим. Однако в последнее время эта болезнь стала более разрушительной, угрожая виноградарству и винодельческой промышленности в этом состоянии. Это значение было дано только этим фактором без возникновения мутации в генах вирулентности этого бактериального патогена или расширении посева восприимчивых сортов винограда.
Микобактерии
Характеристика: не являются ни грамположительными, ни грамотрицательными (из-за высокого содержания липидов), палочковидные.
Заболевания: Микобактерии - это патогены, имеющие длительное время удвоения. M. tuberculosis и M. leprae, наиболее опасные их разновидности, являются возбудителями туберкулеза и проказы, соответственно. M. ulcerans вызывает появление изъязвленных и неизъязвленных узелков на коже. M. bovis может становиться причиной туберкулеза у скота.
Патогенная связь хозяина, которая приводит к выражению симптомов заболевания, не полностью выяснена, но, скорее всего, высокая популяция бактерии закрывает ксилематозные сосуды, что приводит к гибели пораженного растения. Другие ученые получили ценную информацию из этих исследований, как самой последовательности генома, так и ее соответствия с другими микроорганизмами. Однако эти замечательные достижения не привели к развитию генетической системы, в которой изучаются характеристики патогенности, но нативные плазмиды, выделенные и охарактеризованные из нескольких штаммов бактерий, могут быть полезны в качестве векторов для их бактериальной трансформации.
Столбнячная палочка
Характеристика:
Среда обитания: Споры столбнячной палочки встречаются в почве, на коже, и в пищеварительном тракте.
Заболевания: Столбнячная палочка - это возбудитель столбняка. Она попадает в организм через рану, размножается в ней и высвобождает токсины, в частности тетаноспазмин (также известный как спазмогенный токсин) и тетанолизин. Это приводит к мышечным спазмам и дыхательной недостаточности.
Взаимодействие хозяин-патоген
В сладких апельсиновых деревьях признаки пестрого хлороза включают заметные области пестрота в пучке старых листьев и повреждения, поднятые на нижней стороне листа. Плоды маленькие и твердые. Лиственное сжигание деревьев в садах и фруктовых деревьях обычно представляет собой нерегулярный интернервальный и маргинальный некроз, который расширяется вдоль листового лезвия, вызывая преждевременную дефолиацию и дефолиацию. Многие хозяева могут быть бессимптомными.
Бактериальные агрегаты, отложения десен или тилозы, которые блокируют проводящие элементы, все это способствует стрессам воды, представленным зараженными растениями. Интересно отметить, что электронные микрофотографии пораженных растений показали различия в количестве и типе окклюзии элементов ксилемы, что вызывает расхождения в механизмах развития заболевания.
Палочка чумы
Характеристика: грамотрицательная, палочковидная.
Среда обитания: Палочка чумы может выживать только в организме хозяина, в частности в организме грызунов (блох) и млекопитающих.
Заболевания: Палочка чумы вызывает бубонную чуму и чумную пневмонию. Кожная инфекция, вызываемая этой бактерией, принимает бубонную форму, характеризующуюся недомоганием, жаром, ознобом и даже судорогами. Инфекция легких, вызываемая возбудителем бубонной чумы, приводит к чумной пневмонии, вызывающей кашель, затрудненное дыхание и жар. Согласно ВОЗ, в мире ежегодно возникает от 1000 до 3000 случаев чумы. Возбудитель чумы признается и изучается как потенциальное биологическое оружие.
Одна из теорий указывает на то, что фитотоксин, выделяемый патогеном, ответственен за ожог листа. Эта группа насекомых включает в себя снайперы и саливеры. Он также способен питаться дрянью древесной тканью, которая также может приобрести патоген. Бактерия приобретается насекомым путем кормления инфицированной тканью и колонизирует пищеварительный канал внутри стилета, который используется насекомым для прокола тканей растения.
Бактерии, прикрепленные к кутикуле насекомого, растут, образуя тонкую пленку, которая выстраивается на внутренней поверхности пищевого канала. В меньшей степени это влияет и на декоративную индустрию производства. Управление этим патогеном сосредоточено на двух фронтах: управление вектором и развитие устойчивых сортов. Однако в течение некоторого времени общественное противодействие использованию пестицидов для искоренения насекомых было очень значительным.
Хеликобактер пилори
Характеристика: грамотрицательная, палочковидная.
Среда обитания: Хеликобактер пилори колонизирует слизистую оболочку желудка человека.
Заболевания: Эта бактерия является основной причиной развития гастрита и пептической язвы. Она вырабатывает цитотоксины и аммиак, которые повреждают эпителий желудка, вызывая боль в животе, тошноту, рвоту и вздутие живота. Хеликобактер пилори имеется у половины населения Земли, однако большинство людей остаются асимптоматичными, и гастрит и язвы появляются только у некоторых.
Биологические альтернативы синтетическим пестицидам включают паразитоидные и энтомопатогенные осы, но исторически эти механизмы неэффективны в лечении заболевания. Новый подход к его контролю может произойти посредством генетической манипуляции кишечными бактериями, которые естественным образом живут в кишечнике цикаделлидов. Бактерии, населяющие сосудистую систему, с или без клеточной стенки, представляют собой разнообразную группу фитопатогенов, которые часто поддерживают сложную и интимную связь со своими векторными насекомыми, а также с их растениями-хозяевами.
Сибиреязвенная палочка
Характеристика: грамположительная, палочковидная.
Среда обитания: Сибиреязвенная палочка широко распространена в почве.
Заболевания: Результатом инфицирования сибиреязвенной палочкой является смертельное заболевание под названием сибирская язва. Инфицирование происходит в результате вдыхания эндоспор сибиреязвенной палочки. Сибирская язва в основном возникает у овец, коз, крупного рогатого скота и т.д. Однако в редких случаях происходит передача бактерии от домашнего скота человеку. Наиболее распространенными симптомами сибирской язвы является появление язв, жар, головная боль, боль в животе, тошнота, диарея и т.д.
Несмотря на свой «раздражающий» характер или, в некоторых случаях, его обязательную патогенность, новые стратегии исследований, которые не требуют его культивирования, позволили добиться значительного прогресса в выявлении поведенческих и молекулярных механизмов, через которые эти прокариотки вторгаются, колонизируют и воздействуют на роста и производительности его хозяев. Эти многообещающие области исследований, безусловно, будут способствовать разработке более эффективных средств обнаружения и идентификации, а также подчеркнут слабые моменты цикла болезни, что позволит значительно продвинуться в нашей способности смягчить воздействие этих организмов на наши пищевых, волокнистых и декоративных культур.
Мы окружены бактериями, некоторые из них вредоносные, другие приносят пользу. И только от нас зависит, насколько эффективно мы сосуществуем с этими крошечными живыми организмами. В наших силах получать выгоду от полезных бактерий, избегая избыточного и нецелесообразного применения антибиотиков, и держаться подальше от вредных бактерий, предпринимая соответствующие профилактические меры, такие как соблюдение правил личной гигиены и прохождение плановых медосмотров.
Симптоматология заболеваний спироплазменных растений. Быстрые бактерии, ограниченные флоэмой. Интерфейс фитопатогенных молликутов-векторов: более пристальный взгляд. Чун, ред. Лабораторное руководство по идентификации патогенных бактерий растений. 3-е изд.
Молликуты: спироплазмы и фитоплазмы. Использование антибиотиков тетрациклина для борьбы с желтыми заболеваниями. Заболевания, вызванные привередливыми ксилемитированными бактериями и стратегиями управления. Молекулярная биология и патогенность микоплазм.
Открывая эволюционные отношения растений-патогенных микоплазматических организмов. Бактерии, которые полезны для организма, называются «пробиотиками», а бактерии, которые помогают пробиотикам хорошо работать, называются «пребиотиками». Система человеческого тела борется с заболеваниями через кожу, иммунную систему, слизистую оболочку и, наконец, через «кишечную микрофлору».
Видео
Практически везде – в воздухе, в воде, в почве, в живых и мертвых тканях растений и животных. Одни из них приносят пользу человеку, другие нет. Вредные бактерии или, по крайней мере, часть из них знает большинство. Вот некоторые названия, обоснованно вызывающие у нас негативные чувства: сальмонелла, стафилококк, стрептококк, холерный вибрион, чумная палочка. А вот полезные бактерии для человека или названия некоторых из них знают немногие. Перечисление того, какие микроорганизмы полезны, а какие из бактерий вредные, займет не одну страницу. Поэтому рассмотрим только некоторые из .
Азотобактер (Azotobacter)
Микроорганизмы диаметром 1-2 мкм (0,001-0,002 мм) обычно имеют овальную форму, что видно на фото, которая может меняться от сферической до палочкообразной. живут в слабощелочных и нейтральных почвах по всей планете вплоть до обоих полярных регионов. Также они встречаются в пресных водоемах и в солоноватых болотах. Способны пережидать неблагоприятные условия. Например, в сухой могут сохраняться до 24 лет, не теряя жизнеспособности. Азот является одним из необходимых элементов для фотосинтеза растений. Самостоятельно выделять его из воздуха они не умеют. Бактерии рода Azotobacter полезны тем, что аккумулируют азот из воздуха, превращая его в ионы аммония, которые выводятся в почву и легко усваиваются растениями. Кроме того, эти микроорганизмы обогащают почву биологически активными веществами, стимулирующими рост растений, способствуют очищению грунта от тяжелых металлов, в частности, от свинца и ртути.
Эти в таких областях, как:
- Сельское хозяйство . Помимо того, что они сами по себе повышают плодородие почвы, их используют для получения биологических азотных удобрений.
- Медицина . Способность представителей рода выделять альгиновую кислоту используется для получения лекарств от желудочно-кишечных заболеваний, зависящих от кислотности.
- Пищевая промышленность . Уже упомянутая кислота, имеющая название альгиновой, используется в пищевых добавках к кремам, пудингам, мороженому и т.д.
Бифидобактерии
Эти микроорганизмы длиной от 2 до 5 мкм имеют палочкообразную форму, слегка изогнутую, как видно на фото. Основное место их обитания – кишечник. При неблагоприятных условиях бактерии с таким названием быстро погибают. Они чрезвычайно полезны для человека благодаря следующим свойствам:
- снабжают организм витамином K, тиамином (B1), рибофлавином (B2), никотиновой кислотой (B3), пиридоксином (B6), фолиевой кислотой (B9), аминокислотами и белками;
- препятствуют развитию болезнетворных микробов;
- защищают организм от попадания токсинов из кишечника;
- ускоряют переваривание углеводов;
- активируют пристеночное пищеварение;
- помогают всасыванию через стенки кишечника ионов кальция, железа, витамина D.
Если молочная продукция имеет приставку к названию «био» (например, биокефир), это значит, что в ней содержатся живые бифидобактерии. Эти продукты очень полезны, но недолговечны.
В последнее время стали появляться лекарственные препараты с содержанием бифидобактерий. Будьте осторожны при их приеме, так как, несмотря на несомненную пользу этих микроорганизмов, полезность самих препаратов не доказана. Результаты исследований довольно противоречивы.
Молочнокислые бактерии
К группе с таким названием относят более 25 . Они имеют преимущественно палочкообразную, реже – шаровидную форму, как показано на фото. Их размер сильно варьируется (от 0,7 до 8,0 мкм) в зависимости от среды обитания. Живут они на листьях и плодах растений, в молочных продуктах. В человеческом организме они представлены во всем желудочно-кишечном тракте – от рта до прямой кишки. В подавляющем большинстве они совсем не вредные для человека. Эти микроорганизмы защищают наш кишечник от гнилостных и патогенных микробов. 
Свою энергию они получают от процесса молочнокислого брожения. Полезные свойства этих бактерий известны человеку давно. Вот лишь некоторые области их применения:
- Пищевая промышленность – производство кефира, сметаны, ряженки, сыра; квашение овощей и фруктов; приготовление кваса, теста и т.п.
- Сельское хозяйство – брожение силоса (силосование) замедляет развитие плесени и способствует лучшей сохранности корма для животных.
- Народная медицина – лечение ран и ожогов. Вот почему солнечные ожоги рекомендуется смазывать сметаной.
- Медицина – производство препаратов для восстановления микрофлоры кишечника, женской репродуктивной системы после инфекции; получение антибиотиков и частичного заменителя крови под названием декстран; изготовление препаратов для лечения авитаминозов, желудочно-кишечных заболеваний, для улучшения обменных процессов.
Стрептомицеты
Этот род бактерий состоит почти из 550 видов. В благоприятных условиях они образуют нити диаметром 0,4-1,5 мкм, напоминающие грибной мицелий, как видно по фото. Живут преимущественно в почве. Если вам приходилось когда-нибудь принимать такие лекарственные средства, как эритромицин, тетрациклин, стрептомицин или левомицетин, то вы уже знаете, чем полезны эти бактерии. Они являются производителями (продуцентами) самых разнообразных препаратов, среди которых:
- противогрибковые;
- антибактериальные;
- противоопухолевые.
В промышленном производстве лекарств стрептомицеты используются с сороковых годов прошлого века. Кроме антибиотиков, эти полезные бактерии продуцируют следующие вещества:
Справедливости ради стоит отметить, что не все стрептомицеты одинаково полезны. Некоторые из них вызывают болезнь картофеля (паршу), другие являются причиной различных недугов человека, в том числе заболеваний крови.