Микробы и болезни

Эксперты считают, что инфекционные болезни, вызванные микробами, служат причиной большего количества смертей, чем любая другая причина. Только в США на лечение инфекционных заболеваний тратиться около 120 млрд. долларов ежегодно.

Микробиология исследует жизнедеятельность микробов и как их контролировать. Микробиологи ищут способы, как использовать эти знания для предотвращения и лечения болезней, вызванных микробами. 20-й век резко увеличил наши знания о микробах и ученые достигли значительных успехов в изучении поведения микробов и способах борьбы с ними.

К сожалению, микробы значительно лучше приспосабливаются к изменениям окружающей среды, чем люди. Существуя на Земле миллиарды лет, микробы постоянно демонстрируют новичкам, то есть нам с вами, новые остроумные способы выживания.

·         Многие микробы развивают у себя новые свойства, позволяющие им противостоять лекарствам, которые однажды были эффективны против них. Устойчивость микробов к лекарствам стала серьезной проблемой.

·         Изменения окружающей среды ставят человечество в контакт с новыми микробами, которые вызывают ранее неизвестные заболевания.

·         Новые опасные болезни бросают серьезный вызов здравоохранению. С 1976 года ученые идентифицировали около 30 новых патогенных микробов.

НЕКОТОРЫЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ И МИКРОБЫ, КОТОРЫЕ ИХ ВЫЗЫВАЮТ

	Бактерии	Грибки	Протозоа	Вирус
Нога Атлета
Простуда
Желудочные болезни
Грипп
Генитальный герпес
Менингит
Пневмония
Синуситы
Кожные заболевания
опоясывающий лишай
Туберкулез
Уринарные инфекции
Вагинальные инфекции
Стрептококковая ангина

КАК МИКРОБЫ НАС ЗАРАЖАЮТ

Рассмотрим некоторые из множества способов, какими мы можем заразиться.

Некоторые микробы путешествуют по воздуху

Вы можете передать микробы другому человеку воздушным путем, кашляя или чихая. Таким способом обычно передаются простудные заболевания, грипп и туберкулез. Совершая международный перелет самолетом, вы можете подцепить микроб, который не водится в вашей стране.

Micobacterium tuberculosis – бактерия, вызывающая большинство случаев туберкулеза. Обратите внимание на оболочку бактерии, именно из-за этой оболочки так трудно воздействовать на бактерию лекарствами.

Близкий контакт с другим человеком может стать причиной заражения

Идентифицированы более 500 видов бактерий, живущих у нас во рту. Некоторые из них полезны для здоровья, другие – вредны. Поцелуй один из способов передачи таких бактерий.

Микробы, такие как ВИЧ, вирус герпеса типа 2, вызывающий генитальный герпес, или бактерия Neisseria gonorrhoeae, вызывающая гонорею, передаются половым путем.

Вы можете заразиться, коснувшись зараженного предмета

 Обычный способ, каким микробы попадают в организм, особенно, если вы ухаживаете за маленьким ребенком, это непреднамеренное попадание фекалий с рук в рот ухаживающему или другим детям. Детская диарея чаще всего распространяется именно таким способом. Передача ротавируса, вызывающего диарею или Giardia lamblia (протозоа) от одного ребенка другому часто происходит при перемене пеленок.

Можно подхватить вирус простуды пожимая кому-то руку, дотрагиваясь до дверной ручки или касаясь клавиатуры компьютера.

Здоровый человек может быть переносчиком заболевания

История «Тифоидной Мэри» пожалуй, самый знаменитый пример в истории медицины, рассказывающий о том, как здоровый человек может заразить окружающих. В это м случае принимала участие бактерия Salmonella typhi, вызывающая тифоидную лихорадку и обычно распространяющаяся через пищу и воду.

В начале 20 века ирландская иммигрантка Мэри Мэллон работала поварихой в нескольких семьях Нью-Йорка. Большая часть одной семьи, в которой она работала, свалилась в тифоидной лихорадке.  Врач попался толковый. Он определил, что заражение произошло через пищу, а причиной семейной болезни была повариха. Хотя, Мэри и не имела симптомов болезни, врач выяснил, что у неё в прошлом была легкая форма тифозной инфекции. Сама она не была больна, но являлась переносчиком бактерии Salmonella и могла распространять её через пищу, которую готовила.

Микробы от домашних любимцев

Можно заразиться и от животных, особенно тех, которых мы содержим дома. Вирус бешенства, которым могут заразиться коты и собаки, один из самых опасных смертельных вирусов. К счастью, вакцинация животных позволяет уменьшить опасность. Однако, опасайтесь бродячих животных: существует четкая закономерность между количеством животных в стае и вероятностью появления в этой стае бешенства.

НЕКОТОРЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ, КОТОРЫМИ МЫ МОЖЕМ ЗАРАЗИТЬСЯ ОТ ЖИВОТНЫХ

Сибирская язва

Бруцеллез

Криптоспоридиоз

Грипп

Лямблиоз

Вирусный легочной синдром

Гистоплазмоз

Нематоды

Листериоз

Бешенство

Кольцевые глисты

Сальмонелез

Токсоплазмос

Туляремия

В слюне кошек и собак может содержаться более ста видов различных бактерий, способных вызвать заболевание. Самая распространенная, бактерия Pasteurella, попав в организм через поврежденную кожу, вызывает серьезные, иногда смертельные заболевания, такие как менингит.

Теплокровные не единственные животные, способные навредить вам. Домашние рептилии, такие как черепахи, змеи и игуаны способны «поделиться» с беспечными хозяевам бактерией Salmonella.

И, наконец, насекомые

Комары, пожалуй, самые распространенные переносчики патогенных микробов. Москит Anopheles может передавать Plasmodium, протозоа, которая вызывает малярию, от больного человека здоровому.

Блохи, захватив бактерию Yersenia pestis от крыс, могут заразить человека чумой.

Клещи, которые ближе к крабам, чем к насекомым, так же не тушуются. Маленький красный клещ может заразить человека бактерией Borrellia burgdorferi, которая вызывает болезнь Лайма.

Микробы в пище и воде

Каждый год миллионы людей заболевают из-за употребления загрязненной пищи. Хотя многие случаи болезней, вызванных пищей, не фиксируются, только в США, по оценке Центра по контролю и предотвращению заболеваний, около 76 миллионов случаев таких заболеваний, 325 000 госпитализаций и 5 000 смертельных исходов.

Плохой процесс приготовления пищи может позволить микробам размножаться в пище и заражать нас. Escherichia coli (E.coli), ставшая знаменитой в последнее время, может присутствовать в недожаренном мясе, например, в гамбургерах и в непастеризованных фруктовых соках. Она может быть смертельно опасна для ослабленных людей, особенно детей и пожилых.

Бактерия Cryptosporidia обнаружена в испражнениях человека и животных. Она может оказаться в озерах, реках и в море, выброшенная туда очистными сооружениями и дождевыми водами. Плавая или играя в воде, можно заболеть диареей. Заразиться можно и в бассейне или спа, которые использовали больные люди.

Источники: Centers for Disease Control and Prevention (CDC)

                       National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID)

Микробы умнее, чем мы думаем

Подавляющее число живых существ на Земле – одноклеточные. Большая часть этих малышек прозябает в безвестности – многие даже не имеют названия – но некоторые из них обладают замечательными способностями.

Одни проявляют удивительную стойкость, другие могут находиться в анабиозе сотни тысяч лет или процветать в таких условиях, в которых большинство других форм жизни погибли бы моментально.

Поведение многих бактерий выглядит удивительно разумным. Это не является результатом мышления – в том виде, который мы наблюдаем у человека и других высших животных – потому что одноклеточные не имеют нервной системы и, следовательно, мозга.

Лучшим объяснением их «разумности» является то, что они являются внутренним оборудованием «биологического компьютера», который может обрабатывать информацию.

Вот несколько наиболее потрясающих примеров «разумного» поведения бактерий.

Общение

Бактерия разговаривает с коллегами с помощью химических элементов. Они делают это по собственным причинам и некоторых довольно сложно понять, особенно если вы бактерия другого вида (или человек). Наиболее простой способ общения демонстрирует Bacillus subtilis.

Если бактерии растут в бедном пищей регионе, они выделяют в окружающее пространство химические вещества. Они говорят своим соседям: «Здесь мало еды, так что очистите территорию или мы все умрем с голода»..

В ответ на эти химические послания другие бактерии уходят подальше, полностью меняя форму колонии.

Принятие решений

Многие одноклеточные организмы могут определять сколько бактерий их вида находятся поблизости – способность известная как «чувство кворума».

Каждая бактерия выбрасывает небольшое количество химического вещества в окружающее пространство – вещества, которое она может определять рецепторами, расположенными на её внешней стенке. Если вокруг достаточно много других бактерий, выбрасывающих тоже вещество, его уровень может достичь критического значения и включает механизм изменения поведения.

Патогенные (болезнетворные) бактерии часто используют чувство кворума для определения начала атаки на существо, в котором они находятся. Если их скапливается количество, достаточ­ное для превосходства над иммунной системой, они начинают коллективную атаку на тело. Подавление таких сигналов может предоставить нам возможность бороться с ними.

Городская жизнь

Бактерии не только общаются и сотрудничают, они ещё образовывают сообщества. Когда они это делают, образуются биоплёнки, такие как тонкие слои слизи, покрывающие внутренние стенки водопроводных труб или кухонные поверхности в студенческих общежитиях. Они так же находятся в биологических убежищах, таких как внутренности пищеварительной системы человека – в общем, везде, где есть достаточное количество воды.

Множество разных существ живут бок о бок в таких «бактериальных городах», поедая отходы друг друга, сотрудничая в разработке пищевых ресурсов, и защищая друг друга от внешних опас­ностей – таких как антибиотики.

Ускоренная мутация

Многие микробы могут увеличивать скорость, с которой мутируют их гены. Это позволяет им приобретать новые способности, которые могут быть полезны в трудных условиях. Это риско­ванная стратегия, поскольку многие из новых мутаций будут вредны или даже фатальны и является, фактически, тактикой последней надежды, когда терять уже нечего.

Примеров этому много: Escherichia coli мутирует значительно быстрее в условиях стресса(Science, DOI: 10.1126/science.1082240), дрожжи так же способны на подобные хитрости (Critical Reviews in

Biochemistry and Molecular Biology, DOI: 10.1080/10409230701507773).

В начале девяностых исследователи полагали, что бактерии должны иметь способ «выбирать» наиболее полезные мутации. Идея управляемой мутации являлась очень спорной и к 2001 году появилось много доказательств, противоречащей ей (Nature Reviews Genetics, DOI: 10.1038/35080556).

Ориентирование

Общеизвестно, что многие животные могут ориентироваться на длинных дистанциях, миграция птиц и пчел – наиболее известные примеры. Микробы также достаточно хорошо это делают.

Одноклеточные водоросли Chlamydomonas плывут к свету, но только если его длина волны подхо­дит им для фотосинтеза.

Подобным образом, некоторые бактерии двигаются в присутствии химических веществ в окружа­ющей их среде – поведение, названное хемотаксис. E. coli, например, движутся как акулы, по следу крови стоит только паре молекул пищи попасть виз среду.

Другая группа бактерий, известных как магнитотактические бактерии, выстраивается в линию вдоль магнитного поля Земли, что позволяет им двигаться прямо на север (Science, DOI: 10.1126/science.170679). Эта их способность объясняется наличием особых органов, содержащих магнитные кристаллы..

Но, возможно, наиболее впечатляющий пример ориентирования показывает слизь вида Physarum

Polycephalum. Колония этих амёбо-подобных организмов всегда находит кратчайший путь в лабиринте.

Обучение и память

Когда амёба Dictyostelium исследует поверхность чашечки Петри в поисках пищи, она часто меняет направление, но никогда эти повороты не бывают случайными.

Если она повернула направо, вероятность того, что следующий поворот она совершит налево в два раза выше. Можно сказать, что она «помнит» в каком направлении она повернула в последний раз. человеческая сперма обладает подобным свойством.

E. coli goes поступает лучше. Эта бактерия проводит часть своего жизненного цикла, путешествуя по пищеварительному тракту человека, сталкиваясь на своём пути с различными условиями. Во время своего путешествия она сталкивается с сахаром лактоза прежде чем найдет другой сахар мальтозу. Попробовав лактозу, бактерия включает биохимический механизм её переваривания, также она включает механизм переваривания мальтозы, так что при встрече с ней она будет готова к пиршеству.

Чтобы показать, что это не является притянутым за уши результатом эксперимента, исследователи несколько месяцев выращивали E. coli с лактозой без мальтозы. Они обнаружили, что бактерия постепенно изменила поведение и больше не затрудняла себя включением механизма переварива­ния мальтозы(Nature, DOI: 10.1038/nature08112).

Удивляясь поведению бактерий, мы должны помнить, что только скользим по поверхности знаний о способностях одноклеточных. Наука столь многого не знает, что в кладовой природы нас ожидают ещё множество сюрпризов