Андрей Сазонов Мифы о микробах и вирусах: как живет наш внутренний мир

© Сазонов А.

© ООО «Издательство АСТ»

От автора

«О том, чего не видели, сочиняют небылицы».

Конфуций

Зачем нужна еще одна научно-популярная книга по микробиологии? Ведь их столько уже написано…

Да – написано. И не одна, и не две, и не три. Навскидку можно два десятка насчитать.

Но…

Но некоторые книги уже устарели. Микробиология в начале нынешнего века устремилась вперед семимильными шагами, благо предпосылок для этого создалось великое множество.

Но некоторые книги так стремились стать популярными, что начисто утратили свою научную составляющую. Беллетристика – хороший и востребованный жанр, но словосочетание «научная беллетристика» выглядит, мягко говоря, парадоксальным.

Но некоторые книги так старательно и подробно знакомили читателей с наукой, что превратились в адаптированные руководства для специалистов. Специалистам адаптированные руководства не нужны – им настоящие «полновесные» тексты подавай, а неспециалисты не могут продраться через научные дебри, даже через адаптированные.

Но далеко не во всех научно-популярных книгах предмет, о котором идет речь, показан более-менее полно.

А еще есть научно-мифологические книги, в которых научные факты круто перемешаны с псевдонаучными выдумками-мифами, на первый взгляд выглядящими вполне научно и заслуживающими доверие.

Жить нужно по правде, то есть пользоваться правдивой, достоверной информацией. Так получается выгоднее, удобнее и приятнее.

Глава первая Кто кем управляет на самом деле или миф о всемогуществе микробов

Когда-то человека считали царем природы, а нынче маятник качнулся в обратную сторону и повсеместно распространилось мнение о том, что миром правят микробы… Захватили его много миллионов… нет – миллиардов!.. много миллиардов лет назад и правят, правят, правят… И нами тоже правят. И будут править вечно, потому что никто не в силах с ними справиться…

Стоп! Давайте сразу же определимся с терминами, ибо правильная терминология есть необходимое условие правильного разговора, а у нас с вами пойдет именно такой разговор о микроорганизмах.

Микроорганизмами или микробами называют живые организмы, которые невозможно увидеть невооруженным глазом, поскольку они слишком малы для этого. Греческое слово «микрос» означает «малый».

С «микроорганизмами» все ясно – это «малые организмы». Но вот откуда взялась буква «б» на конце слова «микроб» – непосвященным непонятно. А взялась она от другого греческого слова – «биос», означающего «жизнь». «Микроб» – это «маленькая жизнь». А вы, наверное, думали, что маленькая жизнь – это лето?

Кстати говоря, среди микроорганизмов есть и такие, которых можно увидеть невооруженным глазом. Например, морская жительница Тиомаргарита намибиензис, имя которой в переводе означает «Серная Жемчужина из Намибии», представляет собой шарик, достигающий в диаметре до семи десятых миллиметра. Для сравнения – диаметр севрюжьих икринок в среднем составляет один миллиметр.

Серная Жемчужина из Намибии… Вас, наверное, заинтриговало такое звучное имя, похожее на индейские имена из романов Фенимора Купера или Карла Мая?

Жемчужина – потому что круглая и «сияет».

Серная – потому что содержит микроскопические гранулы серы, преломляющие свет таким образом, что получается нечто вроде сияния.

Рис. 1. Тиомаргарита намибиензис

Ну а «из Намибии» в пояснениях не нуждается – в каком регионе впервые нашли, в честь того и назвали.

Рис. 2. Спирохета пликатилис

Если сравнить Тиомаргариту намибиензис с сильномогучим богатырем Ильей Муромцем, то на «звание» Добрыни Никитича может претендовать другая водная обитательница – Спирохета пликатилис, напоминающая своим внешним видом спираль (потому и «спирохета», а «пликатилис» означает «складчатая»).

Спирохета пликатилис достигает в длину до полумиллиметра, но при этом не бросается в глаза так хорошо, как Серная Жемчужина из Намибии. «Толстый» светящийся шарик заметен куда лучше, чем тоненькая «пружинка».

Вот еще одно уточнение – далеко не все микроорганизмы состоят из одной клетки, встречаются среди них и многоклеточные. Вернее – условно многоклеточные. Так, например, обитающие в воде нитчатые бактерии представляют собой нити длиной до одного сантиметра, состоящие из нескольких клеток, разделенных перегородками. Это не простое скопление микроорганизмов, а скопление с «намеком» на единый организм – нити, имеют общую оболочку из вырабатываемой клетками слизи, и способны к совершению скользящих движений! О том, как бактерии договариваются друг с другом при объединении в нить и в других случаях, будет рассказано в шестой главе.

Рис. 3. Нитчатая бактерия Сфиротилус натанс (часть оболочки пуста)

Среди нитчатых бактерий есть и хищники, способные захватывать и переваривать другие микроорганизмы. На одном конце таких нитей есть ловчее приспособление, напоминающее пасть.

Клетки хищных нитчатых бактерий имеют общую внутреннюю среду – они соединены друг с другом чем-то вроде каналов.

Но формально нитчатые бактерии (а также все им подобные) рассматриваются не как цельный многоклеточный организм, а как скопление одноклеточных организмов. Не «дотягивают» они до почетного звания многоклеточного организма… Впрочем, им все равно. Как говорится, «хоть горшком назови, только в печку не ставь».

А еще среди микроорганизмов есть неклеточные формы…

Впрочем, давайте не будем отвлекаться от темы всемогущества микробов. С их разнообразием и особенностями строения мы ознакомимся в следующей главе.

На чем основан миф о всемогуществе микроорганизмов? У любой концепции (а миф – это концепция, определенная система взглядов) есть «фундамент», на который эта концепция опирается. Даже если миф выглядит совершенно неправдоподобно и никак не связан с реальностью, на что-то он все же должен опираться. Хотя бы на какой-то другой миф. А что тут удивительного? Выдумка на выдумку – так целую «пирамиду Хеопса» из выдумок можно построить. И строят же! И не краснеют.

Рис. 4. «Голова» хищной бактерии Тератобактер

Прежде всего миф о всемогуществе микроорганизмов опирается на их древнейшее происхождение… Согласно современной естественнонаучной версии, жизнь на нашей планете началась с одноклеточных организмов, которые очень долго, более трех миллиардов лет, владели всей планетой, точнее – всей водой на планете, поскольку защитный озоновый слой^[1], позволивший жизни выйти из воды на сушу, образовался в атмосфере нашей планеты «всего» четыреста с чем-то миллионов лет назад. Возраст Земли, если кто не в курсе, примерно равен четырем с половиной миллиардам лет. То есть на протяжении двух третей своего существования Земля принадлежала микроорганизмам…

«Принадлежала? – удивятся сторонники ТМВ – теории микробного всемогущества. – Ха! Ха! И еще раз ха! Земля до сих пор принадлежит микробам. Они здесь хозяева, а мы – всего лишь гости!»

Если исходить из повсеместной распространенности микроорганизмов, то можно сказать, что наша планета и впрямь принадлежит им. Микроорганизмы обитают повсюду и везде. Их можно найти и на дне самых глубоких впадин Мирового океана, и на вершинах гор, и в пустынях, и в антарктических льдах… Микроорганизмы могут жить в земной коре на глубине до четырех километров (глубже становится жарко даже для них), а в атмосфере их можно встретить на высотах порядка двадцати километров! Двадцати километров! На такие высоты не то чтобы орлы, а далеко не каждый летательный аппарат способен подняться. А микроорганизмы – поднимаются, точнее их заносят туда восходящие потоки теплого воздуха. Теплый воздух, как известно, легче холодного, и потому он поднимается вверх, унося с собой микроорганизмы или их споры – особую форму существования в неблагоприятных для жизни условиях.

Что делает человек, попавший в неблагоприятные условия? Пытается выжить, что-то преодолевает, к чему-то приспосабливается… Некоторые микроорганизмы считают, что суетиться-преодолевать не стоит. Лучше переждать – рано или поздно условия изменятся. А пережидать лучше всего в виде споры – клетки, уменьшившейся в объеме вследствие частичной потери воды, и окруженной дополнительной плотной оболочкой. Споры очень устойчивы, некоторые из них могут выдерживать двух-трехчасовое кипячение или же охлаждение до −200 °C! А еще спорами удобнее расселяться по большим территориям, поскольку частично обезвоженная клетка имеет меньшую массу и дальше переносится потоками воздуха^[2].

А еще микробы живут на нашей коже и внутри нашего тела. И не только нам с вами выпало такое «счастье», а всем многоклеточным организмам. Микробиологи в шутку говорят, что люди представляют собой не что иное, как термостат^[3] для бактерий. Ой, в шутку ли? Если вдуматься, то это совсем не шутка, а правда. Горькая правда… Дело в том, что коварные микробы не просто заселили все живые многоклеточные организмы, а поработили их и потихоньку, незаметно для своих «хозяев», управляют ими как хотят. Как микробам выгодно, так они и управляют. Маленькие, а какие удаленькие, просто оторопь берет.

Древность происхождения плюс повсеместность распространения – это уже само по себе, как принято выражаться нынче, круто и мощно, но на самом деле все гораздо круче и мощнее – все многоклеточное на нашей планете находится во власти одноклеточного. И это не идея фантастического романа, а реальная жизнь во всей ее неприглядной красе.

Обидно, не так ли? Мы считаем, вернее – считали себя Венцом Творения, Царями Природы и Самыми Совершенными Существами на планете (а то и во всей Вселенной), но, согласно теории микробного всемогущества, мы всего лишь ходячие разумные термостаты. И разумные ли? Возможно ли считать нас разумными, в полном смысле этого слова, если на самом деле нами управляют микробы? Управляют примерно так, как мы управляем дронами и прочей дистанционно управляемой техникой. Формально дрон свободен и со стороны может показаться, что он сам выбирает, куда и на какой высоте ему лететь. А тот человек с пультом в руках вообще ни при чем, он в какую-то игру играет. Но на самом деле… Незачем, наверное, продолжать. И так все понятно.

Вы хотите доказательств того, что нами управляют микроорганизмы?

Пожалуйста!

Давно известно, какую важную роль играют микроорганизмы в нашем пищеварении. Невидимые, но многочисленные и весьма разнообразные, обитатели кишечника помогают нам переваривать пищу. Без них мы бы с этой задачей не справились. Да, у нас есть разные пищеварительные ферменты, которые могут расщеплять и белки, и жиры, и углеводы, но тем не менее одними ферментами нам не обойтись. То ли ферментов вырабатывается недостаточно, то ли едим мы слишком много, но приходится нам предоставлять микроорганизмам право проживания в нашем кишечнике в обмен на помощь в пищеварении. По-научному такие взаимоотношения между организмами, при которых каждый партнер извлекает пользу из другого, называются симбиозом, а сами партнеры – симбионтами. Микробы – наши симбионты. А мы – их термостаты, то есть тоже симбионты.

Что такое хорошее пищеварение с биологической точки зрения? Это основная основа нормальной жизнедеятельности организма. Если пища переваривается плохо, то организм не получает в полной мере всех нужных ему веществ и страдает, иногда очень сильно, вплоть до гибели. Чур нас, чур!

Помощью в пищеварении дело не ограничивается. Микроскопические обитатели нашего кишечника вырабатывают нужные нам витамины и стимулируют наш иммунитет… Кстати, а знаете ли вы, что количество микробов, обитающих в норме в нашем организме, в десять раз превышает количество наших собственных клеток? Вот как! И мы после этого еще смеем думать о какой-то самостоятельности и независимости? Напрасно!

Можно возразить: «Ну и что с того, что у нас в кишечнике живут эти полезные микробчики? Они же в кишечнике живут, а не в головном мозге, который управляет нашим организмом. Следовательно, управлять нами они не могут. Даже при всем своем желании».

Давайте вникать и разбираться.

Наш головной мозг связан с нашим кишечником посредством так называемого блуждающего нерва. Нерв этот получил свое название за то, что долго «блуждает» по телу, связывая с мозгом все, что попадается ему на пути, начиная с мышц неба и заканчивая печенью. Блуждающий нерв переносит импульсы не только от мозга к органу, но и в обратном направлении. От мозга идут «командные» импульсы, вызывающие то или иное действие, а от органов – «информационные» или «сигнальные». Например, при раздражении определенного участка слизистой оболочки кишечника в головной мозг отправляется определенный сигнал, который вызывает определенные последствия в виде «командного» импульса. В переводе этот импульс может звучать так: «Клетки слизистой оболочки такого-то участка! На основании поступившей информации приказываю вам вырабатывать больше слизи, чтобы защитить участок раздражения от дальнейшего повреждения!». Или, скажем, так: «Клетки мышечной оболочки такого-то участка кишки! Сокращайтесь интенсивнее, чтобы как можно скорее удалить пищевые массы от раздраженного участка!»

Все верно, все правильно, все так, как должно было быть. Но давайте сделаем одну ма-а-аленькую поправочку или, скорее – уточнение. Это микробам, обитавшим в данном участке, понадобилось большое количество слизи, их излюбленного лакомства, или же им было нужно переместиться сантиметров на сорок дальше, а пешком идти не хотелось, вот и «замутили» они такую коварную провокацию – выделили вещества, которые раздражают слизистую оболочку и достигли желаемого результата. Манипуляция в чистейшем виде! Любой интриган позавидует.

Микробы, обитающие в нашем кишечнике, решают за нас многое… Сказать «решают все» было бы не совсем правильно, поскольку кое-что выходит за рамки их возможностей, но «многое» тоже впечатляет, не так ли?

Отправка сигналов в головной мозг по нервам – это только один из «рычагов управления». Есть и другой – выработка особых веществ, которые всасываются из кишечника в кровь и транспортируются в головной мозг, а там оказывают определенное действие. Например, усиливают или ослабляют аппетит или же побуждают нас есть определенную пищу, которая нравится нашим уважаемым симбионтам.

Невероятно?

Но факт! Микроорганизмы способны синтезировать вещества, прямо или опосредованно воздействующие на различные центры в нашем головном мозге. «Опосредованно» означает, что микроорганизм вырабатывает не само активное вещество, а его химический предшественник, который превращается в активное вещество в нервных клетках мозга.

Вам нравится вкус устриц или, скажем, стейка из мраморной говядины? А еду вы предпочитаете запивать гранатовым соком? И думаете про себя: «Ах, какой же я изысканный гурман (или гурманка)!»? Позвольте вас разочаровать – это не вы гурман или гурманка, а ваши кишечные микробы. Если им нужны те вещества, которые в большом количестве содержатся в устрицах, то вы станете спускать на устрицы последние деньги, а после удивляться: «Что это на меня нашло? Лучше бы было макарон и гречки впрок накупить, ведь до зарплаты еще полторы недели…» К сожалению, безжалостным и бессердечным микробам нет никакого дела до состояния ваших финансов. Вы их интересуете чисто как термостат и поставщик необходимой еды.

Бывает так, что убежденный мясоед на пятом десятке своего бифштексно-стейкового существования вдруг превращается в стойкого убежденного вегетарианца. Ест только салаты да овощные супы, а мимо шашлычных и всяких разных стейкхаусов старается проходить быстрым шагом, потому что от запаха жареного мяса его начинает тошнить. И от запаха тушеного мяса тоже. А уж при виде наваристого бульона, да еще с мозговой косточкой, вполне может обморок произойти.

Окружающие гадают – что случилось с человеком? Почему он вдруг перешел с мясных котлет на морковные, да еще так внезапно? Ответ прост, как выеденное яйцо – это кишечные микробы «переключили» его на вегетарианский режим, поскольку среди них по каким-то причинам стали преобладать те, которым для жизнедеятельности нужны вещества, содержащиеся в растительной пище. А раньше преобладали любители животных жиров, да «мясных» белков.

При обратном раскладе непоколебимый веган ни с того ни с сего начнет питаться тартаром из говядины и стейками минимальной прожарки. Не стоит удивляться внезапным метаморфозам, нужно вникать в суть происходящего, докапываться до первопричин.

Бывало с вами так, что вам не нравилось какое-то изысканное блюдо, вкусом которого принято восхищаться? Все едят, причмокивая от удовольствия, а вы попробовали и вам, как нынче принято говорить, «не зашло»? Не спешите записывать себя в «незнатоки». Все дело в том, что у вас в кишечнике нет микробов, которым это изысканное блюдо нравится. А у тех, кто причмокивает от удовольствия, они есть.

Точно так же микробы-симбионты говорят вам «стоп», когда им не нужно больше еды. Или же дают команду: «Жри больше!», когда у них, по каким-то причинам, возрастает потребность в питательных веществах. Именно происками этих невидимых манипуляторов и объясняются все «парадоксы» нашего аппетита – то мы не едим, когда нам положено хотеть есть, то нам вдруг хочется есть спустя час после сытного обеда или же за обедом мы съедаем втрое больше обычного и удивляемся – с чего бы это такой «жор» на меня напал? А все дело в симбионтах-манипуляторах. Нам только кажется, будто мы самостоятельно принимаем решения, но на самом деле это делают за нас микробы, живущие в нашем организме. Образно говоря, микробы разворачивают нас в нужном направлении и толкают в спину, а мы двигаемся в заданном направлении и упиваемся своей самостоятельностью.

К слову – об ожирении. Если вы думаете, что проблема лишнего веса не связана с микробами-симбионтами, то очень сильно ошибаетесь. Связана, да еще как связана! Количество калорий, усваиваемых нашим организмом из пищи, зависит от состава нашей кишечной микрофлоры! Микробы могут «отбирать» у нас часть калорий на свои нужды, а могут и не «отбирать». А еще они сами могут вырабатывать питательные вещества для нас. Бескорыстно, в качестве благодарности за предоставленное жилье. И именно из-за таких вот бескорыстных «подарков» многие люди, имеющие лишний вес, никак не могут похудеть. Ограничивают себя в еде так, что просто смотреть страшно, а весы изо дня в день показывают «исходный» вес. Чудеса? Чудес на свете не бывает, это кишечные микробы тайком «подкармливают» своего «хозяина» (слово «хозяин» неслучайно взято в кавычки, поскольку в нашем симбиозе с микробами истинными хозяевами положения являются микробы, а не мы с вами, увы). Так что прежде чем начинать худеть, нужно «договориться» со своими микробами, заручиться их поддержкой… А если серьезно, то постараться каким-то образом убрать из своего кишечника этих «тайных кормильцев», иначе от диетических мучений никакого толку не будет.

А еще эти самые (вот так и хочется вместо «самые» написать «подлые») микробы могут посягать на святая святых – на наш генофонд! И ведь посягают! Путем горизонтального переноса генов. Если кто не в курсе, то горизонтальным переносом генов называют процесс, при котором один организм передает генетический материал другому организму, причем – не потомку. Передача генов от предков к потомкам называется вертикальным переносом.

Вдумайтесь, пожалуйста, в то, о чем вы сейчас прочли.

В нашем организме живет невероятное количество разнообразнейших микробов. И все они могут втихаря обмениваться генами с нашими собственными клетками. Зачем им это? А просто так! Если есть такая возможность, то почему бы ей не воспользоваться? Возможно, микробам есть какая-то выгода от подобного обмена-переноса, иначе бы они им не занимались. А нам с вами? Навряд ли. Мы же гораздо более высокоорганизованные существа, какой нам может быть прок от «микробных» генов?

Вам уже страшно? Тем не менее читайте дальше. Неведение еще никому не облегчило жизнь. Не стоит уподобляться страусу, засовывающему со страху голову в песок. Тем более что испуганные страусы ничего подобного не делают, а поступают разумно – убегают на своих мощных ногах.

Аллергические заболевания – бич нашего времени. У каждого второго есть аллергия на что-либо. Люди добросовестно глотают антиаллергические препараты, избегают продуктов, на которые у них аллергия и тому подобное, но мало кто задумывается о том, откуда что взялось… А первопричиной, пусковым фактором для развития заболевания может стать нарушение «микробного» баланса в организме.

Развивать теорию микробного всемогущества и приводить подтверждающие ее примеры можно до бесконечности. Тема эта глубока и необъятна как океан. Но нам с вами, для представления о всемогуществе этих вездесущих невидимок, сказанного будет вполне достаточно.

____________________________

Черта здесь неспроста. Она делит эту книгу на две части.

С основными мифами о микробах мы вкратце ознакомились (в свое время углубим знакомство), теперь давайте начнем их развенчивать. По ходу дела мы станем развенчивать и другие мифы, которые подвернутся нам под руку. У того, кто дочитает эту книгу до конца, не останется ни одного не развенчанного мифа о микробах. Так что если вам дороги ваши «микробные» мифы, то сейчас самое время переключиться на какую-нибудь другую книгу. Если же не дороги, то смело читайте дальше.

Древность происхождения…

Вот даже непонятно, как можно ее воспринимать и интерпретировать. Для такого явления, как всемогущество, время появления на свет не имеет никакого значения. Ну да, жизнь на Земле началась с микробов, с отдельных клеток, с самых простых форм, а затем начала усложняться. Эволюция идет в направлении от простого к сложному. И чем сложнее устроен организм, тем больше у него возможностей…

Вот с возможностей и надо начинать разговор о всемогуществе. И главная «всемогучая» возможность, то есть «всемогучее» качество, это разум. Мы им обладаем, а микробы – нет. Мы, благодаря наличию разума, можем преобразовывать окружающую реальность согласно нашим потребностям, а микробы этого делать не могут. Несмотря на то, что они обитают повсюду и в огромных количествах.

Кстати, о количествах. То, что в нашем многоклеточном организме живет в десять раз больше микробов, чем имеется клеток, – это тоже миф, родившийся в те далекие времена, когда микробов считали на глазок и с большим допуском. Примерно так, как считал официант (в другом варианте – продавец) в старом анекдоте: «Сорок да сорок – два сорок, плюс пятьдесят – с вас пять пятьдесят». На самом же деле, недавний пересчет показал, что микробов в организме взрослого человека примерно сорок триллионов, а клеток в среднем – около тридцати триллионов (при условии, что вес тела равен семидесяти килограммам). Невелика-то и разница – всего десять триллионов! А даже если бы и двадцать – то что с того?

Насекомых на нашей планете насчитывается около одного миллиона триллионов. Так, во всяком случае, принято считать на сегодняшний день. Один миллион триллионов – это единица с восемнадцатью нулями! 1 000 000 000 000 000 000!

А людей на Земле живет «всего-навсего» семь с половиной миллиардов. 7 500 000 000 против 1 000 000 000 000 000 000. Но разве кто-то всерьез возьмется утверждать, что насекомые правят миром? Не в количестве же дело, а в качестве, если так можно выразиться.

Микроорганизмы, живущие в нашем теле, в большинстве своем платят нам добром за приют. А возможно, что и не в большинстве, а все без исключения. Дело в том, что роли многих «наших» микробов пока еще остаются тайной для ученых. Да, представьте себе – тайной! В космос давно летаем, геном человека расшифровали, нанотехнологии скоро станут обыденностью, а в «своих» микробах все недосуг разобраться… Какой ужас!

Здесь надо сделать остановку.

Во-первых, теория микробного всемогущества слишком объемна для того, чтобы можно было бы развенчать ее в одной главе. А ведь есть еще мифы, не входящие в эту теорию.

Во-вторых, для того, чтобы вести разговор о микроорганизмах на должном уровне, то есть для того, чтобы понимать, о чем идет речь, нужно иметь определенную базу знаний. Не бойтесь – скучно вам не будет и сложно тоже не будет. Сами не заметите, как станете микробиологами первого дана.

Вот вам, как говорится «для разгона», первое знание. Совокупность микроорганизмов, находящихся в симбиозе с организмом человека, называют микрофлорой или микробиотой. Микрофлору принято разделять по местам ее обитания – микрофлора кишечника, кожи, влагалища и так далее. В каждой экологической системе (экосистеме) – своя микрофлора, потому что условия в разных системах разные.

Не путайте микрофлору с микробиомом. Микробиом – это совокупность разнообразия генов, а не микробов!

На этом первая глава заканчивается.

Если вы устали, то можете отдохнуть.

Глава вторая Миф о всеобщем равенстве

Знаете ли вы о том, что когда-то давным-давно микробов считали червями? Кроме шуток. Шведский естествоиспытатель Карл Линней, создавший единую систему классификации растительного и животного миров, объединил все микроорганизмы в один род под названием Хаос и отнес к червям. Дело было в первой половине XVIII века, когда о микробах практически ничего не знали. Даже слова «микроб» не существовало, оно появилось только в 1878 году.

Существование микробов открыл в XVII веке голландец Антоний ван Левенгук (1632–1723), которого незаслуженно считают изобретателем микроскопа. Это один из тех мифов, которыми так богата история человечества. Микроскопа Левенгук не изобретал, он его усовершенствовал, превратил «увеличивающую» систему из двух линз в полноценный оптический научный прибор. Микроскопы Левенгука (а сконструировал он их немало) позволяли получить как минимум тристакратное увеличение. «Как минимум», поскольку по некоторым сведениям Левенгук сумел создать микроскоп, увеличивающий в пятьсот раз, но до нашего времени этот прибор не сохранился. Самый мощный из девяти дошедших до нас микроскопов Левенгука позволяет получить увеличение в двести семьдесят пять раз, округленно – в триста.

Микробы едва не подорвали научный авторитет Левенгука. Дело в том, что он описывал результаты своих наблюдений в микроскоп и отсылал эти записки в Лондонское королевское общество по развитию знаний о природе. Некоторые наблюдения публиковались в журнале Общества. Довольно скоро у Левенгука сложилась репутация выдающегося натуралиста, но когда он в 1676 году прислал в Лондон описание одноклеточных организмов, открытых в ходе своих наблюдений, то ему не поверили. Уж больно невероятным казалось существование таких «крошек». Для проверки в голландский город Делфт, где жил Левенгук, из Лондона была направлена целая комиссия – группа уважаемых членов Общества. Левенгук показал лондонским коллегам «крошек» в микроскопе, после чего доверие к его отчетам было восстановлено. А не пришли бы дотошные британцы на комиссию, тема микроорганизмов могла бы быть надолго «закрыта» и кому-то впоследствии пришлось бы открывать их снова.

Левенгук был натуралистом – он открывал, зарисовывал и описывал, но не изучал детально. Да и не было у него такой возможности. Опираясь на сведения, полученные Левенгуком, Карл Линней объединил все микроорганизмы в род Хаос. При всем желании (а оно у пытливого ученого явно было) Линней не мог добавить ничего существенного к тому, что сделал Левенгук. Развиваться наука микробиология начала только в ХIХ веке. Да так начала, что до сих пор остановиться не может – все развивается да развивается. Микробиологи почти не шутят, когда говорят, что тайны микроскопической Вселенной, то есть тайны микроорганизмов, сложнее раскрыть, чем тайны «большой» Вселенной. Так оно и есть. И чем дальше погружаешься в микроскопическую Вселенную, тем больше перед тобой открывается тайн.

Хаос – вещее название. Действительно, если собрать все микроорганизмы в один род, то получится именно хаос и ничего, кроме хаоса. Однако, несмотря на то что со времени создания Линнеем его классификации прошло почти три сотни лет и многое за это время успело измениться, миф о всеобщем равенстве микробов еще живет в сознании широких масс общественности. Люди считают, что все микробы похожи друг на друга и еще считают слова «микроб» и «бактерия» синонимами.

Все микробы похожи друг на друга? Да чем они могут вообще отличаться, эти простейшие одноклеточные создания?

Много чем. В первую очередь – наличием ядра.

Каждая клетка, будь то клетка многоклеточного организма или самостоятельный одноклеточный организм, содержит наследственную информацию, закодированную в виде определенной последовательности фрагментов молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (сокращенно – ДНК). Участок молекулы ДНК, в котором закодирован один отдельный признак, называется геном. Количество молекул ДНК у разных организмов сильно варьируется – от одной до нескольких десятков, а иногда и сотен. Так, например, у сибирского осетра их двести сорок!

Молекулы ДНК могут быть компактно упакованы в клеточное ядро, и в таком случае клетка будет называться эукариотической или эукариотом. Если же молекулы ДНК находятся в цитоплазме – полужидкой внутренней среде клетки – в «неупакованном» виде, то такая безъядерная клетка называется прокариотической или прокариотом.

К прокариотам относятся бактерии и археи, которые существенно отличаются по ряду физиолого-биохимических свойств от бактерий. К эукариотам относятся грибы, растения, животные и протисты. Клетки прокариот имеют весьма малые размеры – от 0,5 до 5 мкм в диаметре.

В эволюционном отношении прокариотические клетки считаются более древними, чем эукариотические, то есть эукариоты произошли от прокариотов. Эволюция идет по направлению от простого к сложному, поэтому эукариотические клетки устроены сложнее прокариотических, у них больше клеточных органов, называемых органеллами или органоидами. Но, с другой стороны, клетки, представляющие собой отдельный одноклеточный организм, устроены сложнее, чем клетки многоклеточного организма. Принципиальное отличие одноклеточных организмов от клеток многоклеточных организмов состоит в наличии у одноклеточных органоидов специального назначения, помогающих им выполнять все необходимые функции. Передвижение и захват пищи обеспечивают выросты – ложноножки, жгутики и реснички. Выделительную функцию обеспечивают сократительные пузырьки-вакуоли, а пищеварительную – другие вакуоли, содержащие вещества, способные расщеплять «проглоченные» питательные вещества. Есть специализированные внутриклеточные структуры, обеспечивающие раздражимость и так далее.

Рис. 5. Строение амебы и инфузории-туфельки

На рисунке представлено строение двух одноклеточных организмов – амебы обыкновенной и инфузории-туфельки, получившей такое название за внешнее сходство с этим предметом обуви. «Инфузории» – это название биологического типа, объединяющего одноклеточных эукариотов, мембрана (оболочка) которых снаружи покрыта ресничками.

Обратите внимание на то, что инфузория-туфелька имеет более сложное строение, нежели амеба. У «туфельки» есть рот с глоткой, есть порошица – аналог прямой кишки, а кроме основного ядра имеется еще и малое.

Похожи ли друг на друга амеба и туфелька? Не очень-то, верно?

А теперь – о синонимах.

Считать слова «микроб» и «бактерия» синонимами, это все равно, что считать синонимами слова «птица» и «воробей». Да, бактерия – это микроб, а воробей – птица, но далеко не каждый микроб является бактерией, точно так же, как далеко не все птицы – воробьи.

Бактерии – это всего лишь одна из разновидностей прокариотических микроорганизмов. Кроме бактерий к прокариотам относятся археи. Кто-нибудь слышал раньше это название? Вряд ли.

Археи – это одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра и каких-либо других мембранных органелл. Мембранными органеллами, как несложно догадаться по названию, называются клеточные «органы», ограниченные от цитоплазмы мембраной, то есть оболочкой. Вакуоли, о которых было упомянуто выше, – пример мембранных органелл.

Углубляться в клеточное строение мы не станем, поскольку нам это не нужно. Образно говоря, эта книга посвящена не столько разбору вопросов «микробной анатомии», сколько «микробной социологии». Знайте, что есть такие наиболее просто устроенные микроорганизмы, как археи, и знайте, что каждый десятый прокариот в нашем желудочно-кишечном тракте относится к археям. Кстати, название «археи» переводится как «древние». Это ясно – наиболее просто организованные микроорганизмы должны иметь древнейшее происхождение.

Почему бактерии известны всем, а археи – только биологам? Ответ прост – у археев нет такой скандальной славы, как у бактерий. Археи не вызывают заболеваний у человека (во всяком случае, таковые пока не описаны), сидят тихо-мирно в кишечнике, ничем не вредят. Кому, скажите пожалуйста, интересны эти благопристойные тихони? Совсем другое дело – эпатирующие скандалисты-бактерии! В мире микробов все устроено точно так же, как в мире людей, разница только в размерах обитателей.

В тексте мелькнуло еще одно малопонятное слово – «протисты».

К протистам (то есть к первейшим) относятся все эукариотические микроорганизмы, за исключением одноклеточных грибов. Амебы и инфузории, с которыми мы недавно познакомились, относятся к протистам. Среди амеб с инфузориями есть и патогенные, то есть такие, которые вызывают болезни. Так, например, дизентерийная амеба, поселяясь в клетках толстой кишки, вызывает амебную дизентерию, а инфузория Балантидиум коли, проникая в клетки тонкой кишки, вызывает балантидиаз или инфузорную дизентерию.

Про малярию все слышали? Ее возбудителем является еще один протист – малярийный плазмодий, который предпочитает жить в эритроцитах (красных кровяных тельцах) человека. Для малярии характерны регулярные приступы лихорадки, которые возникают при массовом разрушении эритроцитов размножившимися в них плазмодиями.

Все мелкие протисты, размерами от двух до четырех микрометров, являются внутриклеточными паразитами. Есть среди протистов и такие гиганты, которые, при всей их одноклеточности, к микроорганизмам не относятся. Так, например, ксенофиофоры, живущие на дне Мирового океана (в том числе и на дне Марианской впадины), могут достигать до десяти сантиметров в диаметре. Получается биологический парадокс – одноклеточные ксенофиофоры являются средой обитания различных многоклеточных организмов.

К грибам-микроорганизмам, а если по-научному, то к одноклеточным грибам, относятся хорошо известные всем дрожжи – пивные, винные и прочие. Некоторые дрожжи способны вызывать заболевания. Так, например, дрожжи рода Кандида, являющиеся компонентом нормальной микрофлоры человека, при ослаблении иммунитета или же при длительном применении антибиотиков, могут вызывать заболевание, называемое кандидозом.

Рис. 6. Ксенофиофора – самая большая клетка на нашей планете

Какая связь между антибиотиками и кандидозом? Дело в том, что в норме в любой экологической системе^[4] существует определенный баланс, устоявшееся соотношение различных микроорганизмов. Антибиотики действуют на бактерии, но не действуют на грибы. Если бактерии начинают массово гибнуть, то их место в экологической нише занимают другие микроорганизмы, в частности – грибы. Как говорится, «свято место пусто не бывает».

Напрашивается вопрос – почему дрожжи считаются одноклеточными грибами, а не протистами? Дело в том, что дрожжи имеют ряд особенностей, присущих грибам. Например – могут размножаться почкованием, при котором дочерние клетки формируются из выростов материнской клетки, называемых почками. Протисты же (и бактерии с археями тоже) размножаются путем деления материнской клетки на две дочерние.

Как по-вашему, какая проблема на сегодняшний день является основным «камнем преткновения» в микробиологии? Даже не только в микробиологии, но и во всей биологии в целом. По какому поводу биологи постоянно скрещивают воображаемые мечи и копья? Кто виноват в раздоре, расколовшем научное биологическое сообщество на два лагеря?

Виноваты вирусы, которые не имеют клеточного строения и этим отличаются от всех других организмов.

Вирус – не клетка! Наиболее просто организованные вирусы представляют собой генетический материал – дезоксирибонуклеиновую или рибонуклеиновую кислоту – упакованный в белковую оболочку, называемую капсидом.

Рис. 7. Схематическое изображение различных вирусов

Капсид выполняет не только защитную функцию. Он также обеспечивает прикрепление вируса к поверхности клеточных мембран. Капсид прикрепляется к мембране, но в клетку не проникает. В клетку внедряется только нуклеиновая кислота, которая вынуждает клетку ее «тиражировать», то есть, по сути, производить новые вирусы. У вирусов нет клеточной мембраны и цитоплазмы с органоидами, нет собственного обмена веществ, а есть только упакованный в капсид генетический материал – матрица для синтеза новых вирусов. Вирус «подчиняет» себе клетку и только в клетке он живет «полноценной жизнью». Вне клетки вирус находится в неактивном состоянии.

Наиболее сложные вирусы – паразитирующие на бактериях бактериофаги (что переводится как «пожиратели бактерий»), имеют аппарат для транспортировки своего генетического материала в бактерии. Тело бактериофага имеет головку, в которой находится нуклеиновая кислота, хвост – белковую трубку, являющуюся продолжением белковой оболочки головки, и хвостовые отростки. Посредством хвоста происходит проталкивание генетического материала вируса, содержащегося в головке бактериофага, в клетку-хозяина. Этот процесс называют инъекцией и он в самом деле напоминает медицинскую инъекцию, производимую при помощи шприца.

На сегодняшний день известно несколько тысяч вирусов, но этот «список» далеко не полон, к нему постоянно добавляются новые виды. Считается, то есть предполагается, что вирусы представляют собой самую многочисленную биологическую форму на нашей планете и что счет их видам идет на миллионы.

Размеры вирусов очень малы, их выражают в нанометрах (один нанометр это 10-9 м). «Мелкий» вирус полимиелита имеет размер около двадцати нанометров, а «гигантский» вирус желтухи свеклы вымахал до полутора тысяч нанометров. Бактериофаги в среднем длиной около ста нанометров. Благодаря столь малым размерам, в одной клетке могут одновременно жить несколько десятков вирусов одного и того же вида, места всем хватает.

Вирусы поражают все живое – животных, растения, микроорганизмы. Паразитируя в клетках, вирусы нарушают нормальную жизнедеятельность организмов, вызывая болезни. Грипп, различные гепатиты, СПИД – это все вирусные заболевания.

Каждый вирус имеет строго определенный круг хозяев, организмы которых являются для него окружающей средой. Есть бактериофаги-«привереды», паразитирующие только на одном виде бактерий, а вот вирус бешенства поражает всех млекопитающих (и человека в том числе) без исключения.

Даже совершенно далекие от медицины люди знают о том, что вирусные заболевания с трудом поддаются лечению, а некоторые на сегодняшний день считаются неизлечимыми.

Казалось бы – парадокс. Много ли надо этим мелким вирусам для того, чтобы сдохнуть? По логике избавить организм от таких простейших вредителей должно быть очень просто. Но у природы своя логика. Вирусы очень малы и имеют простейшее строение, поэтому очень трудно вызвать их гибель. Вне клетки вирус находится в неактивном состоянии, в нем не происходит никаких биологических процессов. А что такое те же антибиотики? Это вещества, нарушающие нормальное течение жизненно важных процессов у бактерий или, скажем, у протистов. Процесс нарушен – организм гибнет. А что можно нарушить у вируса? И разрушить его очень сложно – мелок да увертлив. Вдобавок борьбу с вирусами сильно осложняет то обстоятельство, что они обитают внутри клеток и надо действовать на них таким образом, чтобы не нанести дополнительного вреда клеткам.

Современные противовирусные препараты по принципу действия подразделяются на две группы: стимулирующие иммунную систему для борьбы с вирусами и поражающие вирусы напрямую (препятствующие проникновению вируса в клетку, размножению вируса в пораженной клетке и выходу копий вируса из клетки).

В шутку биологи говорят о вирусах так: «они живые, но не совсем».

Если говорить серьезно, то «не совсем» живым быть невозможно – или ты живой, или неживой.

Одни биологи относят вирусы к живым существам с оговоркой, что это неклеточная форма жизни. Вирусы способны размножаться? Способны! Вирусы способны приспосабливаться к условиям окружающей среды? Способны! Вирусы обладают наследственностью? Обладают! Все, точка! Значит, они живые и их можно отнести к микроорганизмам. ...