З часів Дарвіна відомо, що світ – вікова арена боротьби за існування всього живого. Смерть рано чи пізно губить усе, що неспроможне витримати цю боротьбу, цю конкуренцію з більш досконалими, пристосованими життя істотами. Однак, мабуть, сам Дарвін не підозрював, що й у світі, що знаходиться за межами людського зору, серед найдрібніших живих істот, серед мікробів, вирує та сама вікова боротьба за існування. Але хто з ким бореться? Які види зброї використовуються при цьому? Хто виявляється переможеним і хто переможцем?

На ці та подібні до них питання вчені знайшли відповіді далеко не відразу. Довгий час у розпорядженні дослідників були лише окремі розрізнені спостереження.

Ще в 1869 році професор Військово-медичної академії В'ячеслав Авксентійович Манассеїн зауважив, що якщо на живильному середовищі оселилася пліснява, на ній ніколи не ростуть бактерії. Водночас інший вчений, професор Олексій Герасимович Полотебнєв, використав практично спостереження свого колеги. Він успішно лікував гнійні рани пов'язками із зеленою пліснявою, яку зіскоблював із лимонних та апельсинових кірок.

Луї Пастер зауважив, що зазвичай бацили сибірки добре ростуть на поживному бульйоні, але, якщо в цей бульйон потраплять гнильні бактерії, вони починають швидко розмножуватися і "забивають" бацили сибірки.

Ілля Ілліч Мечников встановив, що гнильні бактерії, у свою чергу, пригнічуються молочнокислими бактеріями, що утворюють шкідливу для них молочну кислоту.

Відомо було ще кілька фактів такого ж роду. Цього виявилося достатньо, щоб зародилася думка використати боротьбу мікроорганізмів один з одним з метою лікування захворювань. Але як? І яких?

Ось якби заглянути в життя мікросвіту, розглянути, що роблять мікроби в природній обстановці, а не штучно вирощеною лабораторною культурою. Адже в одному грамі ґрунту, взятого десь у лісі чи на городі, міститься кілька тисяч суперечок цвілевих грибів, кілька сотень тисяч інших грибів-актиноміцетів, мільйони бактерій різних видів, не кажучи про амеби, інфузорії та інші тварини.

І, звичайно, в таких тісних спільнотах мікроби вступають у різні взаємовідносини один з одним. Тут можуть спостерігатися і випадки взаємодопомоги - симбіозу, і запекла боротьба представників різних мікробних видів, так званий природний антагонізм мікробів, і байдуже ставлення один до одного.

Але як це побачити?

Київ. 1930 рік. Досвід за досвідом ставив доцент Київського університету Микола Григорович Холодний, намагаючись знайти "спосіб вивчення мікроорганізмів у їхній природній обстановці". Такий спосіб їм вже знайдено для мікробів, що мешкають у водному середовищі. Але як розглянути життя мікробів у ґрунті?

Зібравши на околицях Києва зразки ґрунтів, Холодний кілька днів не виходить зі своєї лабораторії. До того ж університетська лабораторія – його будинок. Квартира, де Микола Григорович жив раніше, була зруйнована артилерійським снарядом ще 1919 року. З того часу qh оселився в лабораторії. Байдужий до матеріальних благ та зручностей життя, він навіть вважає, що влаштувався непогано: можна працювати у будь-який час доби.

Зараз Холодний вже відомий дослідник залізобактерій, "хрещений" кількох доти науці невідомих видів з роду Лептотрікс. Пройде кілька років, і дві його статті, "Грунтова камера, як метод дослідження мікрофлори" та "Метод безпосереднього вивчення ґрунтової мікрофлори", започаткують новий напрямок в мікробіології. "Війни мікробів" у їхньому природному стані стануть предметом прямого вивчення. Але доки пробується один прийом за іншим, досвід слідує за досвідом. Багато зі знайденого Холодного не задовольняє, складно. У своїх методичних розробках він шукає простоти. Спосіб повинен бути таким, щоб ним легко міг скористатися будь-який дослідник. Ось, наприклад, гострим ножем вчений робить вертикальний розріз у ґрунті і вставляє в нього чотирикутне стерилізоване скельце, скло закопується. Згодом воно покривається ґрунтовими розчинами, дрібними частинками ґрунту, серед яких поселяться мікроорганізми, що мешкають у ньому. Тепер залишається лише витягти скло і після спеціальної обробки розглянути його під мікроскопом. Частки ґрунту і мікроби, що пристали до скла, зберігаються в їхньому природному розташуванні, і, таким чином, можна спостерігати окремі "кадри" з грандіозного фільму про життя мікробів у ґрунті. Простіше, здається, не вигадаєш.

Справді, це було те, що так уперто шукав Холодний. Він бачив, як світ мікробів жив своїм бурхливим та таємним життям. Щомиті тут точилася запекла боротьба, що призводить до смерті одних мешканців і посиленого розмноження інших.

Тепер уже вчені знають, якою зброєю користуються різні види мікробів у своїх безперервних "війнах". Це не обов'язково пряме знищення, як роблять амеби та інфузорії з бактеріями. Дуже часто мікроби застосовують інші методи впливу на своїх ворогів. Винні дріжджі, наприклад, виділяють спирт, а оцтовокислі бактерії – оцтову кислоту. Така "хімічна зброя" пригнічує розвиток більшості інших видів мікробів, будучи для них отрутою. Це ніби зброя проти всіх, хто посміє наблизитись.

Проте в арсеналі деяких мікроорганізмів трапляється і зброя "персонального" прицілу. Воно спрямоване лише проти деяких видів мікробів, пригнічує лише їх і не вражає решту мікроорганізмів. Як правило, такі речовини виробляються спеціально для нападу та захисту проти мікробів, з якими першим доводиться найчастіше стикатися у своєму житті. Ці речовини отримали назву антибіотиків.

Особливо багато антибіотиків виробляють ґрунтові мікроорганізми. Це і зрозуміло - адже у ґрунті окремі види мікробів утворюють цілі скупчення. Створивши навколо такого "поселення" зону антибіотичного захисту, мікроби знаходяться за нею, як за фортечною стіною. Причому вона служить їм не тільки надійним захистом, але якоюсь мірою навіть засобом наступу, оскільки в міру зростання колонії "кріпаки" розсуваються і його мешканці розширюють свої володіння. До речі, звідси зрозуміло, чому не виробляють антибіотиків водні мікроорганізми. У воді фортеці не створиш, та й сусіди тут непостійні. Тут потрібна зброя проти всіх, хто посміє наблизитися, - припустімо, якась кислота.

Близьке знайомство з ґрунтовою мікрофлорою показало, що ґрунтових мікробів-антагоністів дуже багато і більшість з них для вирішення основного питання боротьби за існування "жити чи не жити" виробляє антибіотичні речовини, що вбивають ворогів.

Багаторічні систематичні дослідження радянського вченого Миколи Олександровича Красильникова показали, що особливо широко поширені у ґрунті різні види цвілевих грибів та так звані променисті гриби – актиноміцети. І ті, й інші виробляють антибіотики.

Вони це, мабуть, єдиний засіб захисту проти бактерій, котрим гриби є ласою їжею. До речі, самі бактерії теж виробляють антибіотики, але вже проти ґрунтових амеб та інфузорій, що полюють на них. Цей цікавий факт було вперше встановлено професором Олександром Олександровичем Імшенецьким.

Отже, начебто, все просто. Мікробів, які виробляють антибіотики, багато. Залишається тільки відібрати у них цю зброю, виділити її в чистому вигляді та застосовувати як ліки проти хвороботворних бактерій. Але не тут було!

Справді, багато антибіотиків. Так, тільки з ґрунту Підмосков'я в лабораторії професора Георгія Францовича Гаузе було виділено у чисту культуру. 556 штамів ґрунтових грибів, 234 з них виявилися продуцентами різних антибіотиків. Більшість штамів (56 відсотків) виробляла протибактеріальні антибіотики; 23 відсотки були універсали: їх антибіотики пригнічували і зростання бактерій та зростання інших грибів; інші володіли зброєю лише проти своїх побратимів - грибів інших видів.

Багатий набір продуцентів антибіотиків має і ґрунт інших місць. Однак тут повторюється історія з магічною кулею Ерліха: антибіотики виявляються токсичними не тільки для збудників хвороб, але і для організму людини.

З одного боку, у природі безліч антибіотиків, але використовувати як лікарські препарати можна лише лічені одиниці. Втім, це стало відомо вже після того, як у пошуки нових засобів боротьби із хвороботворними мікробами втрутився випадок. І хоча вчені у своїй роботі на випадок ніколи не розраховують, а гіпотези та шляхи досліджень будуються, виходячи з уже відомих закономірностей, в історії науки можна знайти чимало прикладів, коли подальший розвиток визначала щаслива випадковість. Але випадок не сліпий. "Доля, - як сказав Пастер, - обдаровує лише підготовлені уми".

Так було й цього разу.

Бактерії у боротьбі проти людини беруть гору, антибіотики не справляються. Вченим вдалося розібратися у природному механізмі знищення бактерій. Це допоможе створення нових класів препаратів проти інфекцій.

Текст: Галина Костіна

Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) буквально кричить про . Глава ВООЗ Маргарет Ченна одній із нещодавніх європейських конференцій говорила, що медицина повертається до доантибіотичної ери. Нові ліки практично не розробляються. Ресурси вичерпані: «Постантибіотична ера насправді означає кінець сучасної медицини ми знаємо. Такі поширені стани, як стрептококове запалення горла або подряпина на коліні дитини, зможуть знову призводити до смерті». За даними ВООЗ, понад 4 млн. дітей віком до п'яти років щорічно помирають від інфекційних захворювань.

Головною проблемою стає. У Європі б'ють на сполох: рівень резистентності, наприклад, пневмонії досяг 60% — у півтора разу більше, ніж чотири роки тому. В останні роки пневмонія та інші інфекції, що викликаються лише патогенними бактеріями, щороку забирають життя приблизно 25 тис. європейців.

Багато хто пам'ятає нашу історію, що в 2011 році, коли в Німеччині гострою кишковою інфекцією заразилися понад 2000 людей, більше 20 людей померли, а у 600 внаслідок хвороби відмовили нирки. Причиною стала стійка до ряду груп антибіотиків кишкова паличка E. coli, принесена, а потім, як з'ясувалося, на паростках пажитника.

За прогнозами ВООЗ, через 10-20 років усі мікроби набудуть стійкості до існуючих антибіотиків. Але зброя проти бактерій має природу. І вчені намагаються поставити його на медицину.

Бактеріальні наглядачі

Бактерії довгий час вважалися найчисленнішою населенням живих організмів Землі. Однак нещодавно з'ясувалося, що бактеріофагів (бактеріальних вірусів) ще більше. Небагато, звичайно, дивна ситуація: чому ж тоді фаги не знищили всі бактерії? Як завжди, у природі все непросто. Природа влаштувала мікросвіт таким чином, щоб популяції фагів та бактерій перебували в динамічній рівновазі. Досягається це вибірковістю фагів, тіснотою їх спілкування з бактеріями, способами захисту бактерій від фагів.

Вважається, що фаги майже такі ж давні, як і бактерії. Відкрили їх майже одночасно Фредерік Творті Фелікс Д’Ерельна початку XX ст. Перший, щоправда, не ризикнув позначити їх, як новий клас вірусів. Натомість другий методично описав віруси дизентерійних бактерій та назвав їх у 1917 році бактеріофагами – пожирателями бактерій. Д'Ерель, який змішував бактерії та віруси, побачив, як культура бактерій буквально розчинялася на очах. І майже відразу французький вчений почав робити спроби використання вірусів проти дизентерії в дитячій клініці. Цікаво, що потім француз продовжив свої експерименти в Тбілісі і відкрив там інститут, який займався майже виключно питаннями фагової терапії.

Слідом за Д'Ерелем фагами захопилися багато вчених та медиків. Десь їхні досліди були вдалими та надихаючими, десь провальними. Тепер це легко пояснити: бактеріофаги дуже вибіркові, практично кожен вірус виступає проти певної бактерії, іноді навіть конкретного її штаму. Звичайно, якщо пригощати хворого не тими фагами, то краще йому не стане.

А 1929 року Олександр Флемінгпро - пеніцилін, і з початку 1940-х почалася ера антибіотиків. Як часто буває, про бактеріофаг практично забули, і тільки в Росії і в Грузії продовжували потихеньку виробляти фагові препарати.

Інтерес до бактеріофагів відродився в 1950-х, коли їх почали використовувати як зручні модельні організми. «Багато фундаментальних відкриттів у молекулярній біології, пов'язаних з генетичним кодом, реплікацією та іншими клітинними механізмами, було зроблено багато в чому завдяки бактеріофагам», — розповідає керівник лабораторії молекулярної біоінженерії Інституту біоорганічної хімії (ІХХ) ім. М. М. Шемякіна та Ю. А. Овчиннікова РАН Костянтин Мірошников. Вибуховий розвиток мікробіології та генетики накопичив величезні знання як про фаги, так і про бактерії.

Лабораторія Вадима МесянжиноваІХХ РАН, де 15 років тому разом працювали Костянтин Мірошников, Михайло Шнейдер, Петро Леймані Віктор Костюченко, займалася бактеріофагами, зокрема фагом Т4 «Так звані хвостаті фаги поділяються на три групи, – розповідає Мірошніков. — В одних маленький, майже символічний хвостик, в інших — довгий і гнучкий, а в третіх складний багатокомпонентний скоротитий хвіст. Остання група фагів, до якої належить Т4, називається міовіридами».

На картинках Т4 нагадує фантастичний літаючий об'єкт із головкою, в якій знаходиться ДНК, із міцним хвостом та ніжками — білками-сенсорами. Намацавши ніжками-сенсорами відповідну бактерію, бактеріофаг прикріплюється до неї, після чого зовнішня частина хвоста скорочується, проштовхуючи вперед внутрішній поршень, що протикає оболонку бактерії. За це хвіст фага прозвали молекулярним шприцом. Через поршень фаг вводить у бактерію свою ДНК і чекає, коли в ній наплодиться його потомство. Після завершення репродуктивного циклу дітки фага розривають стінку бактерії та здатні до зараження інших бактерій.

на фото: Михайло Шнейдер (ліворуч) та Костянтин Мірошников з ІБХ РАН («Експерт»)

Вчені, за словами Костянтина Мірошникова, довго не хотіли вірити, що фаг використовує такий примітивний метод — механічне протикання бактерії, адже практично всі біологічні процеси побудовані на біохімічних реакціях. Проте виявилось, що так і є. Щоправда, це лише частина процесу. Як пізніше з'ясувалося, механічно протикається зовнішня оболонка бактерії – плазматична мембрана. У складі молекулярного шприца є фермент лізоцим, який робить невеликий отвір у внутрішній оболонці клітини. Найбільший інтерес для вчених представляв білок «шприца» — його своєрідна голка, що протикає зовнішню оболонку. Виявилося, що він, на відміну від багатьох інших білків, має чудово стабільну структуру, що, мабуть, необхідно для такого сильного механічного впливу.

Російські вчені разом із колегами з Університету Пурдью (США) побудували молекулярну модель фага Т4. Надалі, вивчаючи подробиці цієї незвичайної молекулярної зброї бактеріофага, вчені натрапили ще на одну загадку. Електронна мікроскопія, виконана Віктором Костюченком, показала, що наприкінці голки є ще один маленький білочок. І в лабораторії знову запитали: що ж це за білок і навіщо він потрібен? Однак на той час зрозуміти це не вдалося.

Один із учнів Вадима Месянжинова, Петро Лейман, який працював після ІБХ в Університеті Пурдью, а потім у Швейцарському інституті технології в Лозанні (EPFL), пізніше повернувся до цієї теми, щоправда, з іншого боку — з боку бактерій. Одним із фокусів роботи нової лабораторії стали не бактеріофаги, а бактерії, які атакують своїх недружніх сусідів за допомогою машинки, дуже схожої на молекулярний шприц фага. По-науковому вона називається системою секреції 6-го типу (СС6Т). І ця система виявилася ще цікавішою.

Смерть на кінчику голки

«Систему секреції шостого типу було відкрито 2006 року, — розповідає Петро Лейман. — Однак на той час ще не було ясно, наскільки вона схожа на хвіст бактеріофага. Це відкриття було зроблено завдяки накопиченим знанням про відсеквеновані геноми сотень бактерій». Протягом наступних трьох років досліджень з'ясувалося, що конструктивно СС6Т — це майже те саме, що хвіст бактеріофага. Він також має зовнішній чохол, що скорочується, внутрішній поршень і голку з наконечником. І ця молекулярна машина пробиває дірку в оболонці бактерії.

За словами Костянтина Мірошникова, цілком можливо, що за мільйони років співіснування підприємлива бактерія цілком могла запозичити від бактеріофага його зброю, щоб використати її у боротьбі з іншими бактеріями. При цьому бактерія позбавилася фагової «голови» — чужа генетична інформація бактерії була не потрібна. Зате його чудовий хвіст вона вставила до свого генома. Щоправда, його бактерія значно модифікувала. СС6Т набагато складніше, ніж молекулярний шприц бактеріофага. Бактеріофаг робить акуратну дірочку, не маючи наміру миттєво вбити бактерію, щоб потім розмножитися в ній. Бактерії ж потрібно швидко і гарантовано вбити бактерію-конкурента, тому вона відразу робить багато великих дірок у тілі ворога.

Група Петра Леймана у співпраці з Михайлом Шнейдером з лабораторії ІБХ серед інших завдань шукала в цій системі той маленький білочок на кінці шприца, який колись вони побачили у бактеріофага Т4. Вони не сумнівалися, що він там є і що він має мати важливу функцію в цьому механізмі. «Багато хто не вірив, що на кінчику голки щось є і що це може бути важливо, — розповідає Петро Лейман. — А ми вперто шукали. І все-таки ми його знайшли!

Вчені з'ясували, що до цього маленького білка-наконечника можуть приєднуватися різні токсини, які неминуче вб'ють іншу бактерію після того, як її проткне наконечник. Зокрема, з'ясувалося, що одним із таких токсинів може бути лізоцим, аналог того, що сидить і на молекулярному шприці фага. Але, сидячи на фазі, він робить крихітну дірочку в клітинній стінці і не проникає всередину бактерії, а в СС6Т він руйнує клітинну стінку бактерії, що веде до її загибелі.

Втім, лізоцим не єдиний токсин, який використовує бактерії, їх десятки та сотні. Причому, за словами Леймана, вони можуть проникати в чужу бактерію, як сидячи на наконечнику, так і з середини шприца. Але й на цьому хитрощі не закінчуються. Виявилося, що у бактерії є кілька таких змінних наконечників, які вона вибирає залежно від того, на якого недруга збирається нападати і чим цього недруга частуватиме. Ну і ще одна інновація бактерії: СС6Т – система не одноразова, як молекулярний шприц бактеріофага, а багаторазова. Після того, як вона протикає бактерію-ворога і доставляє до неї токсини, та частина системи, що знаходиться всередині нападаючої клітини, розпадається на елементи, з яких бактерія збирає новий «шприц» — систему СС6Т, заряджену токсинами. І знову готова до бою.

Це цікаве фундаментальне відкриття (присвячена йому стаття нещодавно опублікована в Nature), проте, вимагає продовження. «Поки що для нас одна з найзагадковіших речей, — продовжує Лейман, — як система секреції відбирає для транспортування змінні наконечники та токсини. Ми вже маємо деякі напрацювання, але ми ще в процесі». Петро Лейман не сумнівається, що найближчими роками ці деталі нарешті будуть прояснені. Над цим, за його словами, лише у Швейцарії працюють кілька лабораторій та ще десятки лабораторій у всьому світі. Знання про те, як працює вбивчий механізм СС6Т, може сприяти розробці нового класу ліків, які вибірково вбиватимуть хвороботворні бактерії. Медицина на це відкриття дуже чекає.

Час запускати фагів

Епоха антибіотиків, що почалася в середині минулого століття і викликала загальну ейфорію, схоже, закінчується. І про це попереджав ще батько антибіотиків Флемінг. Він припускав, що хитромудрі бактерії постійно винаходитимуть механізми виживання. Щоразу, стикаючись з новими ліками, бактерії немов проходять крізь пляшку. Виживають найсильніші, що набули механізму захисту від антибіотика. Крім того, нестримне та неконтрольоване використання антибіотиків, особливо у сільському господарстві, прискорило наближення кінця їхньої ери. Чим активніше застосовувалися антибіотики, то швидше пристосовувалися до них бактерії. Особливою проблемою стали внутрішньолікарняні інфекції, збудники яких почуваються як удома у святих святих — стерильних відділеннях клінік. Там, серед хворих з ослабленим імунітетом, навіть так звані умовно-патогенні мікроби, що не становлять для здорової людини ніякої небезпеки, але набули солідного спектра стійкості до антибіотиків, стають жорстокими патогенами і добивають пацієнтів.

За словами Михайла Шнейдера, антибіотики, як правило, беруться з природи, як той самий пеніцилін. Синтезованих антибіотиків дуже мало: важко зловити у бактеріях уразливі місця, на які можна було б націлитись. До того ж, нарікають медики, розробники не дуже охоче беруться за створення нових антибіотиків: мовляв, метушні з розробками багато, стійкість до них виробляється у бактерій занадто швидко, а ціна на них не може бути такою високою, як, наприклад, антиракові препарати. За деякими даними, до кінця першого десятиліття XXI століття лише півтора десятки нових антибіотиків перебували в розробках великих компаній, та й то на ранніх стадіях. Отут і почали згадувати про природних ворогів бактерій — бактеріофагів, які хороші ще й тим, що практично нетоксичні для людського організму.

У Росії її терапевтичні фагові препарати роблять давно. «Я тримав у руках зашарпану методичку часів фінської війни щодо застосування фагів у військовій медицині, фагами лікували ще до антибіотиків, — розповідає Костянтин Мірошников. — Останніми роками фаги широко використовували при повенях у Кримську та Хабаровську, щоб запобігти дизентерії. У нас такі препарати у промислових масштабах багато років робить НУО "Мікроген". Але технології їх створення давно потребують модернізації. І ми останні три роки співпрацюємо з "Мікрогеном" на цю тему».

Бактеріофаги здаються чудовою зброєю проти бактерій. По-перше, вони високоспецифічні: кожен фаг вбиває не просто свою бактерію, а й навіть конкретний її штам. За словами Михайла Шнейдера, бактеріофаги можна було б використовувати і в засобах діагностики для визначення бактерій до штамів, і в терапії: «Їх можна використовувати і власними силами, і в комбінації з антибіотиками. Антибіотики хоч би частково послаблюють бактерії. А фаги можуть добити їх».

Зараз у багатьох лабораторіях гадають, як можна було б використовувати як бактеріофаги, так і їх компоненти проти бактеріальних інфекцій. «Зокрема, американська компанія Avidbiotics розробляє продукти на основі бактеріоцинів, які є модифікованим фаговим хвістом — молекулярним шприцем, спрямованим на знищення шкідливих бактерій, — розповідає Михайло Шнейдер. — Вони створили своєрідний молекулярний конструктор, у якого можна легко змінювати сенсорний білок, який розпізнає конкретну патогенну бактерію, завдяки чому можна отримати багато високоспецифічних препаратів».

Зараз у розробці компанії – препарати, які будуть спрямовані проти кишкової палички, сальмонели, шигели та інших бактерій. Крім того, компанія готує препарати для продовольчої безпеки та уклала угоду з компанією DuPont про створення класу антибактеріальних агентів для захисту продуктів харчування.

Перед Росією, здавалося б, широка дорога для створення нових класів препаратів на основі фагів, але поки що енергійних дій у цьому плані не видно. «Ми не виробничники, але приблизно собі уявляємо, в яку тяганину можуть вилитися сертифікація та впровадження сучасного препарату на основі фагів чи бактеріоцинів, — каже Мірошников. — Адже він має пройти шлях нових ліків, а це займає до десятка років, потім ще треба буде затверджувати кожну деталь такого конструкторського препарату із частинками, що заміняються. Поки що ми можемо надавати лише наукові рекомендації, що можна було б зробити». А в тому, що робити треба, немає сумнівів ні в кого з тих, хто знає про катастрофу з антибіотиками.

На зміну фагам невдовзі можуть прийти й нові технології, які використовуватимуть механізми СС6Т. «Ми ще в процесі досліджень і поки що далекі від раціонального використання системи секреції шостого типу, — каже Петро Лейман. — Але я не маю сумніву, що ці механізми будуть розкриті. І тоді на їх основі можна буде робити не тільки високоспецифічні препарати проти злісних бактерій, але й використовувати їх як засіб доставки потрібних організму білків, навіть дуже великих, що зараз є проблемою, а також доставки ліків, наприклад, пухлинних клітин».

Цього літа вся Європа була налякана дуже маленькою істотою - патогенним штамом кишкової палички Escherichia coli. Її довжина - всього 2-3 мікрони, але вона небезпечна і спритна. Мимоволі замислишся, хто ж на нашій планеті панівний вигляд - людина чи такі ось малюки?

Якщо одну кишкову паличку, яка, як відомо, розмножується простим бінарним розподілом, помістити в ідеальне живильне середовище і припустити, що їжі у неї та її нащадків буде в достатку, то за добу ця мала здатна утворити колонію вагою близько... 10 мільйонів тонн !

Шокуюча цифра, чи не так? Одноклітинні — якщо й не найголовніші, то точно найвагоміші, у прямому сенсі, жителі земної кулі. Сумарна біомаса всіх мікроорганізмів, у тому числі мікроскопічних грибів та водоростей, становить 76 мільярдів тонн (у сухому залишку, без урахування води).

Усі багатоклітинні рослини важать 55 мільярдів тонн, а маса тварин, включаючи людину, становить у сумі якісь «жалюгідні» 500 мільйонів тонн.

Та й у кожному здоровому людському тілі набереться кілограми двох бактерій, адже людина — це симбіотичний конгломерат клітин його власного організму та бактерій. Як стверджує молода наука метабономіка, люди – це надорганізми, у яких лише 2-3 трильйони клітин безпосередньо наші, рідні.

Ще добру сотню трильйонів становлять мікроорганізми – їх у людському тілі понад 500 видів. У цьому надорганізмі людська ДНК зовсім не переважає, стверджує батько-засновник метабономіки британський біохімік Джеремі Ніколсон.

Кожен з нас має унікальний геном, який складається з власного генетичного матеріалу і ДНК численних одноклітинних, що населяють нас.

ХТО У ЛЮДИНІ ЖИВЕ?

Найчастіше немовлята народжуються стерильними. Однак у першу ж добу їхнього життя починається створення мікробіоценозу: людина колонізується безліччю мікроорганізмів. Спочатку це хаотичний процес, у ході якого бактерії затято борються за «місце під сонцем» і всередині, і зовні.

Через 2-3 дні стійкі колонії отримують довічну прописку у різних частинах тіла. Це так звані облігатні – корисні та. більше, необхідні мікроби. Можна сказати, найближчі люди живі істоти в цьому світі.

На всій поверхні шкіри та у її верхньому шарі затишно влаштувалися пропіонібактерії, дифтероїди та коринебактерії. Вони вміють поглинати патогенних бактерій, що приходять ззовні, тримають перший рубіж оборони.

Слизова оболонка очей заселена стафілококами та мікоплазмою, які не дають випадковим прибульцям закріпитися тут і почати розмноження, У шлунку плаває дружна команда стрептококів, лакто- та біфідобактерій в оточенні дріжджоподібних грибів; всі вони добре переносить кисле середовище шлункового соку та дають старт процесу перетравлення їжі.

У кишечнику в тісноті, та не в образі живуть понад 15 основних видів анаеробних бактерій та грибів роду Candida. І серед них та сама кишкова паличка Е. соli, непатогенні штами яким дуже потрібні людині. Саме вона виробляє в нашому організмі вітамін К2, який відповідає за згортання крові.

"Хоча мені виповнилося вже 50 років, але в мене дуже добре збереглися зуби, тому що я маю звичку щоранку натирати їх сіллю, а після очищення великих зубів гусячим пером добре протирати їх ще хусткою" - такі слова можна прочитати в листі сторожа судової палати з голландського міста Делфт Антоні ван Левенгука (1632-1723), яке він направив до Лондонського королівського товариства.

Нічого не скажеш, оригінальний спосіб дотримання гігієни ротової порожнини, але прославився Левенгук, звичайно, не цим - а тим, що навчив людство бачити потаємні сторони життя природи. Левенгук не мав «вченої» освіти, зате була воістину полум'яна пристрасть: збільшувальне скло. Він був одним із перших, хто здогадався об'єднати кілька лінз у зорову трубу для вивчення не макро-, а мікросвіту. І одержав таким чином мікроскоп.

Матеріали для своїх досліджень він вибирав безсистемно: перцевий настій, волокна хрону, лусочки шкіри, очей мухи, молюски, виловлені в каналах Делфта. Зішкріб із зубів він розбавляв водою і в чарівному склі спостерігав «неймовірну кількість маленьких тварин, і до того в такому крихітному шматочку вищевказаної речовини, що цьому майже неможливо було повірити, а якщо не переконаєшся на власні очі.

Самоучка Левенгук за 50 років спостережень замалював понад 200 видів «маленьких звірків», як він називав своїх нових знайомих. Втім, наукової революції тоді не сталося — ще сотню років після Левенгука мікросвіт залишався для вченого світу таким собі «шапіто в мікроскопі».

ДРУЗІ ТА ВОРОГИ

Мабуть, практично всі найзвичніші для нас продукти харчування – хліб, сир, йогурт, пиво, вино, шоколад та багато іншого – не що інше, як продукти бродіння. Всю основну роботу з їхнього приготування виробляють анаеробні бактерії та дріжджові гриби. Людині залишається лише дбайливо зберігати, селекціонувати та культивувати закваски – колонії бактерій.

І він робить це протягом тисячоліть. Ще за п'ять тисяч років до Різдва Христового в стародавньому Вавилоні вміли зброджувати напої, а три з половиною тисячі років тому єгиптяни вигадали дріжджовий хліб. Тож людина вже давно приручила своїх мікродрузів.

Професійні «дресирувальники», вчені-біотехнологи, озброївшись досягненнями молекулярної біології та генної інженерії, навчили мікробів робити масу корисних для людини речей. Сьогодні на полях вносять у ґрунт бактеріальні добрива, а мікробні інсектициди та пестициди, схильні до біодеградації, прийшли на біодеградацію, реагентів.

Тіонові (окисляючі сірку) бактерії вилуговують цінні метали з рудних концентратів і підвищують якість сірковмісного кам'яного вугілля. Сучасна фармацевтика немислима без «робітників коней» - бактерій, одноклітинних грибів і водоростей, які виробляють всі види антибіотиків, протипухлинні препарати, вітаміни та амінокислоти.

Команда дослідників під керівництвом професора Джозефа Чеппела з американського Університету Кентуккі з'ясувала, що всі запаси нафти та вугілля на нашій планеті є результатом життєдіяльності однієї-єдиної мікроводорості Botryococcus braunii. Тож якби не вона, не бачити нам ні теплової енергетики, ні автомобілів.

Крім того, деякі мікроорганізми — це ще й найстаріші та найприскіпливіші у світі прибиральники. Підраховано, що якби не робота бактерій гниття, що розкладає органічні речовини, то кістки тварин, які мешкали на Землі з початку льодовикового періоду, покривали б сьогодні всю сушу півтораметровим шаром.

Взаємовигідне існування людини і мікроорганізмів псує лише одну обставину: є порядна кількість найпростіших, які не проти прискорити процес перетворення живого на мертве, скоротивши його до кількох діб.

З часів Гіппократа і приблизно до середини ХІХ століття вважалося, що хвороби, які ми сьогодні називаємо інфекційними, викликаються поганим повітрям та шкідливими випарами — «міазмами». Серед теоретиків патогенезу найближче до істини був однокашник Коперника Джіроламо Фракасторо. який жив за сто з лишком років до Левенгука. Він писав про крихітні «насіння», що передаються від людини до людини, поселяються всередині та викликають хвороби. Однак Фракасторо і подумати не міг, що це «насіння» живе.

Втрати людства від епідемічних інфекційних захворювань значно перевищують кількість жертв воєнних конфліктів. На полях битв Столітньої війни (1337-1453) загинули сотні тисяч жителів.

А епідемія бубонної чуми, що трапилася якраз під час тієї війни і тривала лише п'ять років, забрала життя 34 мільйонів європейців. Усього ж за весь час існування нашої цивілізації жертвами одноклітинних збудників хвороб упало близько півтора мільярда людей.

Весь XIX століття в науковому світі не вщухали суперечки про те, чи винні мікроорганізми в тому, що ми хворіємо та вмираємо. З одного боку, вчені постійно знаходили патогенних збудників у тканинах померлих від холери, туберкульозу, дифтерії; їх чисті культури виділили перші мікробіологи, всі як один — лауреати Нобелівських премій з медицини: Еміль Берінг, Пауль Ерліх, Ілля Мечников та першовідкривач збудників сибірки, туберкульозу та холери Роберт Кох.

Але з іншого боку, прихильники гігієнічної теорії не втомлювалися і стверджувати, що всі хвороби походять від бруду. На чолі гігієністів стояв президент Баварської академії наук Макс фон Петтенкофер. Професор прославився тим, що у 73 роки на підтвердження своїх наукових теорій у присутності свідків проковтнув чисту культуру холерного вібріона.

Холерою Петтенфер не захворів, все обійшлося легким розладом шлунка. Поняття «специфічний імунітет» тоді ще існувало, а професор був здоровий як бик. Напевно, спрацювала і сила внутрішньої переконаності у своїй правоті.

Петтенкофер настільки дорожив власним здоров'ям і не хотів хворіти, що, відчувши себе в 82 роки старим, старий, вважав за краще застрелитися.

Сьогодні ми точно знаємо: такі хвороби, як чума, дифтерія, холера, туберкульоз та багато інших, однозначно викликаються бактеріями, які у своїй життєдіяльності виділяють токсини. Оспу, кір, гепатит, поліомієліт провокують не бактерії, а віруси. Віруси набагато менші за бактерії (20-500 нанометрів у поперечнику), і досі не цілком зрозуміло, живі вони чи ні. Сам собі вірус розмножуватися не здатний - він виробляє потомство, використовуючи ДНК клітини, в яку впроваджується.

КОВАРНІЙ КІШКИ ЗВІРА НЕМАЄ

При цьому решта рефлексів не порушується. Так токсоплазма контролює свій власний життєвий цикл, керуючи переносником: для неї вигідно, щоб миша загинула, будучи з'їденою кішкою.

Втім, справжню роль токсоплазми вченим ще доведеться з'ясувати. Поки що можна сказати лише одне — «іншою людиною» вона не була ніколи. На відміну від нашого симбіонту – кишкової палички Е. coli. Яким чином незамінний помічник перетворився на вбивцю? Ця детективна інтрига все ще чекає на свою розгадку.

Поки вчені шукали злочинця, перебираючи всіх можливих підозрюваних, починаючи з іспанського огірка і закінчуючи пажитником з Єгипту, епідемія сама зійшла нанівець. Тепер уже не визначити ні «місце злочину», ні яка з мільйона інших видів бактерій передала частину свого геному "хорошій" кишковій паличці, після чого та набула неприємної особливості виробляти згубні для нирок токсини та руйнувати еритроцити. Крім того, новий штам, позначений шифром О104: Н4, отримав від якогось іншого мікроорганізму дивовижну стійкість до антибіотиків.

Можна сказати і про найпростіші. Здавалося б, все просто: одноклітинні розмножуються поділом або брунькуванням, а отже, весь геном повинен передаватися від мами до доньки в цілості та безпеці. Але існує ще й так зване горизонтальне перенесення генів — процес, який віддалено нагадує спарювання. Відбувається фізичний контакт, під час якого бактерії обмінюються генетичною інформацією.

Причому контактувати можуть особини різних видів — і успішно. В результаті виникають нові підвиди - штами, що стають ланкою в непередбачуваній еволюції бактерій, еволюції набагато швидше, ніж у багатоклітинних. Ця швидкість і забезпечує їх неймовірне видове різноманіття.

У 2009 році ізраїльські мікробіологи вивчали палички Paunibacillus dentintiformis та вирішили провести експеримент: що буде, якщо почати морити їх голодом? Передбачалося, що за умов дефіциту харчування клітини почнуть активно розмножуватися з метою збереження виду. Проте все пішло зовсім по-іншому: бактерії не тільки припинили розмножуватися, а й почали вбивати родичів, позбавляючись «зайвих ротів». Коли чисельність колонії почала відповідати кількості поживних речовин, ситуація стабілізувалася.

Вчені поки не стверджують, що мікроби мають колективний розум, але існування у них примітивних соціальних механізмів вважають доведеним.

«Бактерії мають примітивну форму соціальної свідомості. — вважає керівник дослідження професор Ешел Бен-Якоб. — Вони знають, як збирати інформацію з довкілля та передавати її один одному. Вони можуть розподіляти завдання та зберігати «колективну пам'ять». Хімічна мова, за допомогою якої вони спілкуються, перетворює колонії мікробів на великий мозок».

Хотілося б навчитися розуміти цей «великий мозок», а ще краще – з ним дружити. Але мікросвіт живе за своїми законами, і наших знань про нього поки що замало для укладання довгострокової мирової угоди.

Журнал Discovery листопад 2011

Екологія здоров'я: Його успішно використовують як місцеве лікування стригучого лишаю, кератозу, запалень шкіри, саден, грибкових інфекцій.

Касторове масло – одне з найбільш відомих природних засобів, яке вже досить довго використовують з лікувальною метою, і тільки вже один цей факт є підставою для його дослідження; Тим не менш, трохи обережності при використанні цього засобу в домашніх умовах не зашкодить

Касторове масло почали використовувати кілька століть тому

Касторову олію виготовляють шляхом пресування насіння рицини (Ricinus communis), батьківщиною якої є Індія; але зараз рицину вирощують у середземноморських країнах, таких як Алжир, Єгипет та Греція. У Франції касторове дерево культивують для декоративних цілей, так як воно має пишне і красиве листя.

Багато стародавніх цивілізацій, у тому числі стародавні єгиптяни, китайці і перси, цінували рицину за те, що її можна застосовувати для численних цілей, наприклад, як паливо для ламп або компонента, що входить до складу бальзамів і мазей.

У Середні віки рицинова дерево, яке використовували для лікування шкірних захворювань, стало популярним у Європі. Грецький лікар Діоскорид навіть описав процес отримання олії з цієї рослини, але попередив, що насіння підходить тільки для зовнішнього застосування, оскільки воно є "надзвичайно проносним".

Касторова олія є сумішшю тригліцеридів, що складаються з жирних кислот, з яких 90 відсотків припадає на рицинолеїнову кислоту. Інші насіння та олії, такі як олія сої та бавовняна олія, також містять цю унікальну жирну кислоту, хоча й у значно нижчих концентраціях.

Стверджують, що рицинолеїнова кислота - це основний оздоровлюючий компонент касторової олії, а за словами медичного дослідника, мануального терапевта та біохіміка Девіда Вільямса це:

"Ефективний засіб для профілактики зростання численних видів вірусів, бактерій, дріжджів і цвілевих грибів. Його успішно використовують як місцеве лікування стригучого лишаю, кератозу, запалень шкіри, саден, грибкових інфекцій [нігтів пальців рук] і нігтів пальців ніг, вугрів прурита (свербіння)".

У своїй статті Вільямс також пише, що в Індії насіння касторового дерева традиційно використовують для лікування різних захворювань, таких як дизентерія, астма, запор, запальні захворювання кишечника та сечового міхура, вагінальні інфекції.

14 способів використання рицинової олії в домашніх умовах

Добре, якщо у вас вдома вже є пляшечка касторової олії; якщо ні, вам потрібно прямо зараз придбати цей засіб, але він має бути від надійного виробника. Безумовно, ви будете дуже здивовані, коли дізнаєтесь, для чого можна використовувати цю різнобічну олію.

1. Безпечне та природне проносне.

У дослідженні, яке було проведено в 2010 році, було описано, як компреси з касторовою олією допомагають позбутися запорів серед людей похилого віку. Управління США з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів (FDA) вважає цю олію "як правило, безпечною та ефективною" для використання як стимулюючого проносного.

Оральне застосування касторової олії може "очистити" шлунково-кишковий тракт протягом двох-п'яти годин.Тим не менш, для цієї мети необхідно пам'ятати про правильне дозування. Для дорослих – це 1-2 столові ложки, а для дітей від 2 до 12 років – лише 1-2 чайні ложки.

2. Полегшення м'язових болів.

Після інтенсивного тренування розтираючими рухами нанесіть олію на м'язи, це покращить циркуляцію крові та полегшить біль. Для додаткового лікувального та заспокійливого ефекту змішайте його з олією м'яти або олією римської ромашки.

3. Полегшення болю у суглобах.

Рицинолеїнова кислота, що входить до складу рицинової олії, має протинабрякову дію на лімфатичну системуяка відповідає за виведення з тканин організмів продуктів життєдіяльності та їх транспортування через систему кровообігу для подальшого видалення.

Якщо лімфатична система не працює належним чином (наприклад, у людей, які страждають на артрит), це може стати причиною виникнення в суглобах хворобливих відчуттів. Наносячи рицинова олія масажними рухами на суглоби, ви можете полегшити відчуття скутості і надати своїй лімфатичній системі додатковий імпульс.

Проведене у 2009 році дослідження, результати якого були опубліковані в журналі Phytotherapy Research (Дослідження методів фітотерапії), підтримує цей метод; також представлені дані, які підтверджують, що рицинова олія допомагає зменшити біль у пацієнтів з остеоартритом колінних суглобів.

4. Лікування грибкових захворювань.

Стверджується, що рицинова олія також є ефективним протигрибковим засобом.при лікуванні загальних інфекцій, як, наприклад, стрижучий лишай, пахвинна епідермофітія (паховий дерматомікоз) та епідермофітія стопи.

Просто нагрійте олію, нанесіть на уражену ділянку перед сном і залиште на ніч. Повторюйте цю процедуру цілий тиждень або до повного зникнення інфекції.

5. Поліпшення росту волосся.

Масаж шкіри голови (і навіть брів) теплою касторовою олією стимулює фолікули та сприяє зростанню нового волосся. Виконуйте цю процедуру щоночі. Поліпшення буде помітно лише за два тижні. Касторове масло також можна наносити на зони з алопецією.

6. Надання волоссю більш насиченого відтінку.

Касторова олія фіксує вологу у волоссі, надаючи їм багатший зовнішній вигляд; крім того, волосся здаватиметься густішим. Для отримання такого ефекту потрібно підігріти столову ложку олії та кінчиками пальців нанести його на кожне пасмо; таким чином необхідно обробити всі локони, це допоможе зробити волосся максимально густим.

7. Природна туш для вій.

Розтопіть на водяній бані столову ложку бджолиного воску, додайте 2 столові ложки деревного вугілля або какао-порошку (залежно від кольору волосся), потім додайте рицинова олія і перемішуйте отриманий склад до отримання потрібної консистенції.

На відміну від інших традиційних косметичних продуктів, ця саморобна туш для вій не містить токсичних хімічних інгредієнтів. В якості альтернативи ви можете наносити рицинова олія на вії щоночі, щоб вони виглядали густішими і об'ємнішими.

8. Зволоження шкіри.

жирні кислоти, що входять до складу касторової олії, живлять і зволожують суху шкіру.Завдяки в'язкій структурі масло утримується на шкірі і легко проникає в її тканини.

Пам'ятайте про те, що більше – не означає краще: просто розітріть чайну ложку олії у своїх долонях і нанесіть її на шкіру.

9. Усуває плями та інші проблеми шкіри.

Завдяки касторовій олії ви зможете попрощатися з непривабливими шкірними утвореннями, що вас бентежать.

Завдяки своїм антимікробним та протизапальним властивостям масло сприятливо впливає на шкіру, сприяючи рятуванню від папілом, акне та бородавок. В ході одного дослідження, результати якого були опубліковані в журналі міжнародної токсикології (Journal of International Toxicology), було виявлено, що рицинова олія може мати позитивний вплив при лікуванні професійного дерматиту.

10. Поліпшення якості сну.

Кажуть що нанесення невеликої кількості касторової олії на віки може допомогти заснутинабагато швидше. Касторова олія сприяє глибшому і більш тривалому сну.

11. Допомога для лікування колік у новонароджених.

Коліки іноді виникають у перші кілька місяців життя, через що дитина може плакати тривалі періоди часу. Чому виникають коліки – достеменно не відомо, хоча основною причиною вважають газоутворення. Якщо ви хочете використовувати рицинова олія, щоб полегшити кольки, просто акуратно нанесіть її на всю черевну порожнину дитини.

12. Безпечне лікування ран домашніх тварин.

Якщо ви виявили на шкірі свого собаки або кота невеликі порізи або рани, прикладіть трохи касторової олії; завдяки своїм антимікробним та протизапальним властивостям олія полегшить процес одужання. Навіть якщо ваш вихованець почне облизувати рану (як це робить більшість свійських тварин), масло йому не нашкодить, але може стати причиною рідкого випорожнення.

13. Використання як консервант для продуктів харчування.

Щоб не тільки запобігти псуванню висушених зернових продуктів, але також захистити їх від мікробів і шкідників, на них можна нанести шар касторової олії. Проте слід зазначити, що для хорошого здоров'я необхідно зберігати лише мінімальну кількість зернових продуктів.

14. Універсальний змащувальний засіб.

Якщо у вашому будинку є предмети, які необхідно змастити, наприклад скрипучі петлі, ножиці або м'ясорубка, рицинова олія відмінно впорається з цим завданням.Завдяки своїй в'язкості рицинова олія не замерзаєтому є ідеальним варіантом для використання при високих або дуже низьких температурах.

При місцевому застосуванні не потрібно змішувати рицинова олія з базовою олією; щоб виключити ймовірність алергічної реакції просто нанесіть олію на невелику ділянку шкіри.

Ви можете не тільки втирати масло безпосередньо в шкіру або наносити його масажними рухами, ви можете зробити компрес з касторовою олією, яка, на мою думку, надає потужну дію в рамках цілісної терапії. Небіжчик цілитель Едгар Кейсі був першим, хто пропагував використання з лікувальною метою компресів з касторовою олією. Подібне застосування потім було досліджено доктором Вільямом МакГреєм у Фенікс, штат Арізона.

МакГрей, лікар первинної медичної допомоги та послідовник вчення Кейсі, каже, що при правильному використанні компреси з рициновою олією можуть надати імунній системі значну допомогу.

Касторову олію можна використовувати для родопідсилення - але потрібна гранична обережність

Інше популярне традиційне використання рицинової олії - це використовувати його для родопідсилення. Провівши дослідження на мишах, було виявлено, що рицинолеїнова кислота змушує скорочуватись кишечник і матку, що потім може призвести до родоусиления. Дослідження продемонструвало, що серед 100 випробуваних вагітних жінок у більше половини групи, які отримали рицинова олія, протягом 24 годин почалася скорочувальна діяльність матки. Тим не менш, через потенційно шкідливі побічні ефекти я не раджу використовувати масло таким чином.

Одне дослідження, проведене в 2001 році, показало, що всі вагітні жінки, які приймали рицинова олія, відчували нудоту після його прийому. В іншому дослідженні також було продемонстровано, що викликані рициновою олією скорочення можуть призвести до вивільнення меконію (перший стільця немовляти) прямо в утробі, що наражає дитину на ризик меконієвої аспірації, яка може призвести до дихальної недостатності у новонароджених. На думку авторів дослідження:

"Більшість побічних ефектів, викликаних прийомом касторової олії - це втома, нудота, блювання і пронос. Крім того, використання касторової олії вплинуло на оцінку стану новонародженого за шкалою Апгара протягом першої хвилини... Дуже важливо, щоб перед будь-яким прийомом касторової олії олії жінки отримували від акушерки або повитухи відповідне дозування".

Чи знали ви, що насіння касторового дерева містить смертельні компоненти?

Незважаючи на потенційно цілющі властивості, необхідно знати, що рицинова дерево також містить сильнодіючу отрутупід назвою рицин. Він був виявлений у сирих плодах рицини та "суміші", отриманої після обробки касторової олії; при попаданні в організм через ніс і рот, а також через внутрішньовенне переливання, рицин запобігає синтезу білка і знищує клітини.

Ріцин настільки сильна речовина, що проковтування або вдихання лише 1 міліграма може призвести до фатального результату, тобто проковтування чотирьох - восьми насіння рицини може призвести до смерті. Протиотрути не існуєтому рицин навіть використовують у складі хімічної зброї.

Тим не менш, так як рицин видаляється з насіння в процесі виробництва рицинова олії, вам не потрібно турбуватися про те, що ви можете їм отруїтися. Підсумковий звіт журналу The International Journal of Toxicology щодо рицинова олії підтверджує відсутність небезпеки отруєння, оскільки рицин не "входить" у рицинова олія, тому його можна сміливо додавати в косметичну продукцію.

Використовуйте рицинова олія, але пам'ятайте про можливі побічні ефекти

Як і у разі застосування будь-якої рослинної олії я рекомендую обережне використання касторової оліїчерез ймовірні негативні побічні ефекти. У людей з чутливою шкірою можуть виникнути алергічні реакції при локальному нанесенні олії, тому перед використаннямя раджу провести патч-тест; для цього рясно покрийте олією великі ділянки шкіри.

Якщо ви збираєтеся приймати масло всередину, пам'ятайте, що рицинолеїнова кислота подразнює слизову оболонку кишечника, що полегшує стан при запорі. Тим не менш, масло може також призвести до шлунково-кишкових розладів та дискомфорту, а також викликати запаморочення та нудоту. Тому, якщо ви страждаєте від будь-яких проблем із травленням(синдром роздратованого кишечника, виразки, судоми, дивертикуліт, коліт або геморой), я раджу утриматися від використання цієї олії. Ті, хто нещодавно переніс операцію, також повинні утриматися від використання рицинової олії.

Це Вам буде цікаво:

І наостанок, переконайтеся, що ви купуєте органічне рицинова оліявід авторитетного виробника. Більшість комерційної касторової олії, що продається в магазинах, отримують з бобів рицини, які, можливо, обприскували великою кількістю пестицидів або обробляли розчинниками та іншими хімічними забруднювачами, які негативно впливають на його корисні компоненти і навіть можуть забруднити саме масло.опубліковано

Віруси та бактерії – велике протистояння

Створення сучасної технології геномного редагування, яка вже з успіхом застосовується на різних тваринах, рослинах, грибах та бактеріях, базується на дослідженнях бактеріальних систем CRISPR-Cas. Спочатку передбачалося, що вони беруть участь у ліквідації пошкоджень бактеріальної ДНК, але в 2007 р. стало зрозумілим, що справжнє призначення цих систем – боротьба з вірусами бактерій, бактеріофагами. Усього за дев'ять років наука пройшла гігантський шлях від розкриття механізму бактеріального імунітету до редагування геномів людей – нині вже проводяться перші експерименти щодо редагування ДНК людських ембріонів. У бактерій є й інші «імунні» механізми, вивчення яких, можливо, створить передумови для нових проривів у біомедичній медицині.

Бактеріофаги – це віруси, які вражають лише бактеріями. В ході інфекції вони впливають на всі процеси життєдіяльності бактеріальної клітини, фактично перетворюючи її на фабрику виробництва вірусного потомства. Зрештою клітина руйнується, а новостворені вірусні частинки виходять назовні і можуть заражати нові бактерії.

Незважаючи на величезну кількість та різноманітність природних фагів, зустрічаємося ми з ними рідко. Проте бувають ситуації, коли діяльність цих вірусів не залишається непоміченою. Наприклад, на підприємствах, де виробляють сири, йогурти та інші молочнокислі продукти, часто доводиться стикатися з вірусною атакою на бактерії, що зброджують молоко. У більшості випадків фагова інфекція поширюється блискавично, і корисні бактерії гинуть, що призводить до значних економічних втрат (Neve та ін., 1994).

Саме завдяки прикладним дослідженням на користь молочної промисловості, спрямованим отримання стійких до бактеріофагів штамів молочно-кислих бактерій, було відкрито низку механізмів, з допомогою яких бактерії уникають інфекції. Паралельно було вивчено способи, за допомогою яких віруси, у свою чергу, долають бактеріальні системи захисту (Moineau та ін., 1993).

Хто захищений – той озброєний

На сьогодні відомо п'ять основних, дуже хитромудрих механізмів захисту, які бактерії виробили у безперервній боротьбі з вірусами: зміна рецептора на поверхні клітини; виключення суперінфекції; системи абортивної інфекції; системи рестрикції-модифікації та, нарешті, системи CRISPR-Cas.

У ході еволюції відбувалася і зараз відбувається селекція бактерій, здатних уникнути загибелі при інфікуванні вірусами, що, у свою чергу, є стимулом для бактеріофагів удосконалювати свої агресивні стратегії. Ця «гонка озброєнь», що триває кілька мільярдів років, тобто рівно стільки, скільки існують самі бактерії та їх вороги, породила цілу низку витончених механізмів захисту та нападу.

Вірусна атака починається з прикріплення фага до специфічного рецептора на поверхні бактеріальної клітини, але при втраті рецептора або зміні його структуризв'язування вірусу немає. Бактерії можуть змінювати рецептори залежно від навколишніх умов, таких як щільність та різноманітність мікроорганізмів у середовищі, а також доступність поживних речовин (Bikard та ін., 2012). Цікавий приклад - бактерії виду Vibrio anguillarum, які здатні формувати біоплівку, тобто щільний шар клітин, прикріплений до будь-якої поверхні. Ця бактерія має свого роду «почуття кворуму», за рахунок чого при збільшенні щільності клітин у них знижується вироблення рецептора, з яким може зв'язуватися вірус. В результаті біоплівка стає майже повністю стійкою до зараження. та ін., 2015).

Однак втрата рецепторів не завжди вигідна для бактерії, оскільки вони виконують різноманітні важливі функції, наприклад транспорт поживних речовин або формування міжклітинних контактів (Lopez-Pascua та ін., 2008). У результаті кожної пари «бактерія-бактеріофаг» у ході еволюції знаходиться оптимальне рішення, що забезпечує прийнятний рівень захисту при збереженні можливості зростання бактерій в різних умовах середовища.

Наступний захисний механізм – виключення суперінфекції. Для бактеріофагів відомі два основні шляхи інфекції: літичний, що призводить до швидкої загибелі зараженої бактерії з вивільненням вірусного потомства, та затяжний лізогеннийшлях, коли спадковий матеріал вірусу знаходиться всередині геному бактерії, подвоюється тільки з господарської ДНК, не завдаючи клітині шкоди. Коли клітина перебуває у стані лізогенної інфекції, то, з погляду «домашнього» вірусу ( профага), її зараження іншим вірусом небажано.

Дійсно, багато вірусів, які вбудували свою ДНК в геном клітини, обмежують бактеріофага («суперінфекцію»), що знову проник у клітину, за допомогою спеціальних білків-репресорів, які не дозволяють генам «прибульця» працювати (Calendar, 2006). А деякі фаги навіть перешкоджають іншим вірусним частинкам проникнути до інфікованої ними клітини, впливаючи на її рецептори. В результаті бактерії - носії вірусу мають очевидну перевагу в порівнянні з незараженими побратимами.

У 1978 р. за відкриття ферментів рестриктаз швейцарський генетик В. Арбер та американські мікробіологи Д. Натанс та Г. Сміт були удостоєні Нобелівської премії. Вивчення систем рестрикції-модифікації призвело до створення технології молекулярного клонування, яка широко застосовується у всьому світі. За допомогою рестриктазу можна «вирізати» гени з геному одного організму і вставити в геном іншого, отримавши химерну рекомбінантну ДНК, яка не існує в природі. Різні варіації цього підходу використовуються вченими для ізолювання окремих генів та їх подальшого вивчення. Крім того, він широко застосовується у фармацевтиці, наприклад, для напрацювання інсуліну або терапевтичних антитіл: всі такі ліки створені за допомогою молекулярного клонування, тобто є продуктом генної модифікації

Під час інфекції всі ресурси бактеріальної клітини спрямовані виробництво нових вірусних частинок. Якщо поряд з такою клітиною будуть інші вразливі бактерії, то інфекція швидко пошириться і призведе до загибелі більшості з них. Однак для таких випадків бактерії мають так звані системи. абортивної інфекції, які призводять до запрограмованої загибелі. Звичайно, цей «альтруїстичний» механізм не врятує саму заражену клітину, але зупинить поширення вірусної інфекції, що є вигідним для всієї популяції. Бактеріальні системи абортивної інфекції дуже різноманітні, але деталі їх функціонування поки що вивчені недостатньо.

До засобів противірусного захисту бактерій належать і системи. рестрикції-модифікації, в які входять гени, що кодують два білки-ферменти - рестриктазуі метилазу. Рестриктаза дізнається певні послідовності ДНК довжиною 4-6 нуклеотидів і вносить у них дволанцюжкові розриви. Метилаза, навпаки, ковалентно модифікує ці послідовності, додаючи до окремих нуклеотидних підстав метильні групи, що запобігає їх впізнаванню рестриктазою.

У ДНК бактерії, що містить таку систему, всі веб-сайти модифіковані. І якщо бактерія заражається вірусом, ДНК якого не містить подібної модифікації, рестриктаза захистить від інфекції, зруйнувавши вірусну ДНК. Багато вірусів «борються» з системами рестрикції-модифікації, не використовуючи у своїх геномах послідовності, відомі рестриктазою, - очевидно, що вірусні варіанти з іншою стратегією просто не залишили потомства.

Останньою і нині найцікавішою системою бактеріального імунітету є система CRISPR-Cas, з допомогою якої бактерії здатні «записувати» у свій геном і передавати потомству інформацію про фагах, із якими стикалися протягом життя. Наявність таких «спогадів» дозволяє розпізнавати ДНК фага та ефективніше протистояти йому при повторних інфекціях. В даний час до систем CRISPR-Cas прикута пильна увага, оскільки вони стали основою революційної технології редагування геномів, яка в майбутньому, можливо, дозволить лікувати генетичні захворювання та створювати нові породи та сорти сільськогосподарських тварин та рослин.

Ворога потрібно знати в обличчя

Системи CRISPR-Cas є унікальним прикладом адаптивного імунітету бактерій. При проникненні в клітину ДНК фага спеціальні білки Cas вбудовують фрагменти вірусної ДНК довжиною 25-40 нуклеотидів у певну ділянку геному бактерії (Barrangou та ін., 2007). Такі фрагменти називаються спейсерами(Від англ. spacer– проміжок), ділянка, де відбувається вбудовування, – CRISPR-касета(Від англ. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), а сам процес придбання спейсерів - адаптацією.

Щоб використовувати спейсери у боротьбі з фаговою інфекцією, у клітці має відбуватися ще один процес, керований білками Cas, названий інтерференцією. Суть його в тому, що під час транскрипції CRISPR-касети утворюється довга молекула РНК, яка розрізається білками Cas на короткі фрагменти – захисні кріспрРНК(КРРНК), кожна з яких містить один спейсер. Білки Cas разом із молекулою крРНК утворюють ефекторний комплекс, який сканує всю ДНК клітини на наявність послідовностей, ідентичних спейсеру ( протоспейсерів). Знайдені протоспейсери розщеплюються білками Cas (Westra та ін., 2012; Jinek та ін., 2012).

Системи CRISPR-Cas виявлені у більшості прокаріотів – бактерій та архей. Хоча загальний принцип дії всіх відомих систем CRISPR-Cas є однаковим, механізми їх роботи можуть суттєво відрізнятися в деталях. Найбільші відмінності виявляються у будові та функціонуванні ефекторного комплексу, у зв'язку з чим системи CRISPR-Cas ділять на кілька типів. На сьогоднішній день описано шість типів таких неспоріднених один одному систем (Makarova та ін., 2015; Шмаков та ін., 2015).

Найбільш вивченою є система CRISPR-CasI типу, якою володіє улюблений об'єкт молекулярно-біологічних досліджень - бактерія кишкова паличка ( Escherichia coli). Ефективний комплекс у цій системі складається з кількох невеликих білків Cas, кожен з яких відповідає за різні функції: розрізання довгою некодуючою CRISPR РНК, зв'язування коротких крРНК, пошук, а потім розрізання ДНК-мішені.

У системах II типу ефекторний комплекс утворений єдиним великим білком Cas9, який самотужки справляється з усіма завданнями. Саме простота та відносна компактність таких систем послужили основою розробки технології редагування ДНК. Згідно з цим методом, клітини еукаріотів (наприклад, людини) доставляють бактеріальний білок Сas9 і крРНК, яку називають гідовий(ГРНК). Замість спейсера вірусного походження така гРНК містить цільову послідовність, що відповідає цікавій для дослідника ділянці геному, наприклад, де є мутація, що викликає якусь хворобу. Здобути ж гРНК «на будь-який смак» зовсім нескладно.

Ефективний комплекс Cas9-гРНК вносить дволанцюжковий розрив у послідовність ДНК, що точно відповідає «гідовій» РНК. Якщо разом з Cas9 і гРНК внести в клітину і послідовність ДНК, що не містить мутацію, місце розриву буде відновлено за матрицею «правильної» копії! Таким чином, використовуючи різні гРНК, можна виправляти небажані мутації або вводити спрямовані зміни до генів-мішеней. Висока точність програмованого розпізнавання мішеней комплексом Cas9-гРНК та простота методу призвели до лавиноподібного зростання робіт з редагування геномів клітин тварин та рослин (Jiang & Marraffini, 2015).

Гонка озброєнь

У ході еволюції бактерії та бактеріофаги виробили низку пристосувань, які мають забезпечити кожному з учасників «перегонів озброєнь» перевагу у боротьбі з противником або можливість ухилитися від його атаки.

Бактеріофаги як фактори середовища викликають спрямовані зміни в геномі бактерій, які успадковуються і дають бактеріям явну перевагу, рятуючи від повторних інфекцій. Тому системи CRISPR-Cas можна вважати прикладом ламарківської еволюції, при якій відбувається успадкування набутих ознак (Koonin та ін., 2009)

Що стосується систем CRISPR-Cas, то якщо фаг матиме мутацію в протоспейсері, ефективність його впізнавання ефекторним комплексом знижується, і фаг отримує можливість заразити клітину. Але й бактерія не залишить поза увагою таку спробу вислизнути від CRISPR-Cas: як реакція у відповідь вона починає з різко збільшеною ефективністю набувати нові додаткові спейсери з ДНК вже «знайомого» фага, нехай і мутував. Таке явище, назване праймованою адаптацією, багаторазово підвищує ефективність захисної дії систем CRISPR-Cas (Datsenko та ін., 2012).

Деякі бактеріофаги реагують на наявність у бактеріальній клітині систем CRISPR-Cas виробленням особливих анти-CRISPR-білків, здатних зв'язуватися з білками Cas і блокувати їх функції (Bondy-Denomy та ін., 2015). Ще одне хитрощі - обмін ділянок геному вірусу, на які націлена система CRISPR-Cas, на ділянки геномів споріднених вірусів, що відрізняються за складом нуклеотидної послідовності (Paez-Espino та ін., 2015).

Результати робіт нашої лабораторії свідчать, що заражені клітини насправді гинуть навіть за наявності захисту CRISPR-Cas, але вони обмежують чисельність вірусного потомства. Тому CRISPR-Cas правильніше відносити до систем абортивної інфекції, а не до «справжніх» імунних систем.

Завдяки постійному вдосконаленню біоінформатичних алгоритмів пошуку, а також включенню в аналіз дедалі більшої кількості прокаріотичних геномів відкриття нових типів CRISPR-Cas систем є справою недалекого майбутнього. Слід з'ясувати і детальні механізми роботи багатьох нещодавно відкритих систем. Так, у статті, опублікованій у 2016 р. у журналі Science та присвяченій аналізу системи CRISPR-CasVI типу, описаний білок С2с2, що утворює ефекторний комплекс з крРНК, який націлений на деградацію не ДНК, а РНК (Abudayyeh та ін., 2016). У майбутньому така незвичайна властивість може бути використана в медицині для регулювання активності генів шляхом зміни кількості кодованих ними РНК.

Вивчення стратегій боротьби бактерій з бактеріофагами, незважаючи на свою фундаментальність і абстрактність від завдань практичної медицини, принесло неоціненну користь людству. Прикладами цього можуть бути методи молекулярного клонування та редагування геномів - спрямованого внесення або видалення мутацій та зміни рівня транскрипції певних генів.

Завдяки швидкому розвитку методів молекулярної біології лише через кілька років після відкриття механізму дії систем CRISPR-Cas була створена працююча технологія геномного редагування, здатна боротися з хворобами, які раніше вважалися невиліковними. Доступність та простота цієї технології дозволяють розглядати її як основу для медицини, ветеринарії, сільського господарства та біотехнологій майбутнього, які базуватимуться на спрямованих та безпечних генних модифікаціях.

Немає жодних сумнівів, що подальше вивчення взаємодії бактерій та їх вірусів може відкрити перед нами такі можливості, про які ми зараз навіть не підозрюємо.

Література

AbudayyehO. O., GootenbergJ. S., Konermann S. et al. C 2c2 is a single-component programmable RNA-guided RNA-targeting CRISPR effector // Science. 2016. V. 353: aaf5573.

BarrangouR., FremauxC., DeveauH. et al. CRISPR забезпечує придбану чутливість до viruses в prokaryotes // Science. 2007. V. 315. P. 1709-1712.

BikardD., MarraffiniL. A. Innate and adaptive immunity in bacteria: mechanisms of programmed genetic variation to fight bacteriophages // Curr. Opin. Immunol. 2012. V. 1 P. 15–20.

Bondy-Denomy J., GarciaB., Strum S. та ін. Multiple mechanisms for CRISPR-Cas inhibition by anti-CRISPR proteins // Nature. 2015. V. 526. P. 136-139.

CalendarR., AbedonS. T. The Bacteriophages // 2nd Ed., Oxford University Press. 2006.

DatsenkoK. A., PougachK., Tikhonov A. та ін. Molecular memory of prior infections activates CRISPR/Cas adaptive bacterial immunity system // Nat. Commun. 2012. V. 3. P. 945

JiangW., Marraffini L. A. CRISPR-Cas: New Tools для Genetic Manipulations від Bacterial Immunity Systems // Annu. Rev. Microbiol. 2015. V. 69. P. 209-28.

JinekM., ChylinskiK., FonfaraI., et al. За програмоюможливий дво-RNA-дозволений DNA endonuclease в adaptive bacterial immunity // Science. 2012. V. 337. P. 816-821.

KooninE.V., WolfY.I.Is evolution Darwinian or/and Lamarckian? / / Biol. Direct. 2009. V. 4. P. 42.

Lopez-Pascua L., Buckling A. Ускладнення продуктивності accelerates host-parasite coevolution // J.Evol. Biol. 2008. V. 3. P. 853-860.

MakarovaK.S., WolfY.I., et al. An updated evolutionary classification of CRISPR-Cas systems // Nat. Rev. Microbiol. 2015. V. 11. P. 722-736.

Moineau, S., PandianS., Klaenhammer T. R. Restriction/modification systems і restriction endonucleases є більш ефективними на lactococcal bacteriophages, що має emerged в останні днище промисловості // Appl. Envir. Microbiol. 1993. V. 59. P. 197-202.

NeveH., KemperU., та інші. Monitoring and characterization of lactococcal bacteriophage in a dairy plant // Kiel. Milckwirtsch. Forschungsber. 1994. V. 46. P. 167-178.

NuñezJ.”K., Harrington L.”B., et al. Foreign DNA capture при CRISPR-Cas adaptive immunity // Nature. 2015a. V. 527. P. 535-538.

NuñezJ. K., KranzuschP. J., et al. Cas1-Cas2 комплекс формація mediates spacer acquisition протягом CRISPR-Cas adaptive immunity // Nat. Struct. Mol. Biol. 2014. V. 21. P. 528-534.

NuñezJ.K., LeeA.S., EngelmanA., DoudnaJ.A. 2015b. V. 519. P. 193-198.

Paez-Espino D., SharonI., та інші. CRISPR Immunity Drives Rapid Phage Genome Evolution в Streptococcus thermophilus // MBio. 2015. V. 6: e00262-15.

ShmakovS., AbudayyehO.'O., MakarovaK.'S., et al. Discovery and Functional Characterization of Diverse Class 2 CRISPR-Cas Systems. // Mol. Cell. 2015. V. 60. P. 385-397

TanD., SvenningsenS. L., Middelboe M. Quorum sensing determines the choice of antiphage defense strategy in Vibrio anguillarum. // mBio 2015. V. 6: e00627-15.

WestraE. R., van ErpP. B., KünneT., et al. CRISPR імунітети релії на послідовній binding і деградації negatively supercoiled invader DNA за Cascade and Cas3 // Mol. Cell. 2012. V. 46. P. 595-605.