L'Europe a été effrayée par une très petite créature - une souche pathogène d'Escherichia coli. Sa longueur n'est que de 2-3 microns, mais il est dangereux et agile. On se demandera involontairement qui est l'espèce dominante sur notre planète - un homme ou de si petits?
Si une Escherichia coli, qui, comme vous le savez, se reproduit par simple fission binaire, est placée dans un milieu nutritif idéal et que l'on suppose qu'elle et ses descendants auront beaucoup de nourriture, alors ce bébé peut former une colonie pesant environ … 10 millions de tonnes par jour! Chiffre choquant, n'est-ce pas? Les organismes unicellulaires sont, sinon les plus importants, alors certainement les plus importants, au sens littéral du terme, des habitants du globe. La biomasse totale de tous les micro-organismes, y compris les champignons microscopiques et les algues, est de 76 milliards de tonnes (en matière sèche, hors eau). Toutes les plantes multicellulaires pèsent 55 milliards de tonnes, et la masse des animaux, y compris les humains, s'élève à quelques «misérables» 500 millions de tonnes.
Et dans chaque corps humain sain, il y aura deux kilogrammes de bactéries, car une personne est un conglomérat symbiotique de cellules de son propre corps et de bactéries. Selon la jeune science de la métabolomique, les gens sont des super-organismes, dans lesquels seulement 2-3 billions de cellules sont directement les nôtres, les parents. Cent mille milliards de plus sont des micro-organismes - il en existe
plus de 500 espèces dans le corps humain. Dans ce superorganisme, l'ADN humain n'est pas du tout prédominant, explique le père fondateur de la métabolomique, le biochimiste britannique Jeremy Nicholson.
Chacun de nous possède un génome unique, composé de notre propre matériel génétique et de l'ADN des nombreux organismes unicellulaires qui nous habitent.
QUI VIT DANS UNE PERSONNE?
Dans la plupart des cas, les bébés naissent stériles. Cependant, dès le premier jour de sa vie, la création d'une microbiocénose commence: une personne est colonisée par de nombreux micro-organismes. Au début, c'est un processus chaotique, au cours duquel les bactéries se battent farouchement pour une «place au soleil» à l'intérieur comme à l'extérieur. Après 2-3 jours, les colonies résistantes reçoivent un permis de séjour à vie dans diverses parties du corps. Ce sont les soi-disant obligatoires - utiles et. de plus, les microbes nécessaires. Nous pouvons dire que les êtres vivants les plus proches des gens dans ce monde.
Sur toute la surface de la peau et dans sa couche supérieure, des propionibactéries, des diphtéroïdes et des corynébactéries se nichent confortablement. Ils savent absorber les bactéries pathogènes venant de l'extérieur, ils tiennent la première ligne de défense. La membrane muqueuse des yeux est habitée par des staphylocoques et des mycoplasmes, qui ne permettent pas à des extraterrestres aléatoires de s'implanter ici et de commencer à se reproduire. tous tolèrent bien l'environnement acide du suc gastrique et donnent un début au processus de digestion. Plus de 15 principaux types de bactéries anaérobies et de champignons du genre Candida vivent dans les intestins à l'étroit, mais pas offensés. Et parmi eux se trouve le même E. coli E. coli, les souches non pathogènes dont les gens ont vraiment besoin. C'est elle qui produit de la vitamine K2 dans notre corps, qui est responsable de la coagulation sanguine.
«Bien que j'aie déjà 50 ans, mes dents sont très bien conservées, car j'ai l'habitude de les frotter avec du sel tous les matins, et après avoir nettoyé de grosses dents avec une plume d'oie, je les essuie soigneusement avec un mouchoir» - ces mots peuvent être lus dans la lettre du garde de la salle d'audience de la ville néerlandaise de Delft Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), qu'il envoya à la Royal Society of London. Vous ne pouvez rien dire, la manière originale d'observer l'hygiène bucco-dentaire, mais Levenguk est devenu célèbre, bien sûr, non pas pour cela - mais pour apprendre à l'humanité à voir les côtés cachés de la vie de la nature. Levenguk n'avait pas une formation de "scientifique", mais il avait une passion vraiment ardente: les loupes. Il a été l'un des premiers à avoir deviné combiner plusieurs lentilles dans un télescope pour étudier non pas le macro, mais le micromonde. Et donc il a eu un microscope.
Il a choisi des matériaux pour ses recherches au hasard: infusion de poivre, fibres de raifort, flocons de peau, yeux de mouche, coquillages pêchés dans les canaux de Delft. Il dilua le grattage des dents avec de l'eau et observa dans des verres magiques «un nombre incroyable de petits animaux, et, de plus, dans un si petit morceau de la substance ci-dessus qu'il était presque impossible de le croire, et si vous ne le voyiez pas de vos propres yeux.
Levenguk autodidacte pendant 50 ans d'observation a esquissé plus de 200 espèces de «petits animaux», comme il appelait ses nouvelles connaissances. Cependant, la révolution scientifique ne s'est pas produite alors - pendant cent ans après Levenguk, le microcosme est resté pour le monde scientifique une sorte de «tente dans un microscope».
AMIS ET ENNEMIS
Peut-être que presque tous les produits alimentaires les plus familiers pour nous - pain, fromage, yaourt, bière, vin, chocolat et bien plus - ne sont rien de plus que des produits de fermentation. Tout le travail principal sur leur préparation est effectué par des bactéries anaérobies et des levures. Une personne ne peut stocker, sélectionner et cultiver avec soin que des cultures de départ - des colonies bactériennes. Et il le fait depuis des millénaires. Même cinq mille ans avant la naissance du Christ dans l'ancienne Babylone, ils savaient comment fermenter les boissons, et il y a trois mille cinq cents ans, les Égyptiens ont inventé le pain à la levure. Ainsi, l'homme a depuis longtemps apprivoisé ses micro-amis.
Des «formateurs» professionnels, des scientifiques-biotechnologues, armés des acquis de la biologie moléculaire et du génie génétique, ont appris aux microbes à rendre beaucoup de choses utiles aux humains. Aujourd'hui, des engrais bactériens sont appliqués sur le sol dans les champs, et les insecticides microbiens et les pesticides biodégradables ont remplacé les dangereux réactifs chimiques agricoles. Les bactéries thioniques (oxydant le soufre) lessivent les métaux précieux des concentrés de minerai et améliorent la qualité du charbon contenant du soufre. Les produits pharmaceutiques modernes sont impensables sans «bêtes de somme» - bactéries, champignons unicellulaires et algues qui produisent tous les types d'antibiotiques, de médicaments antinéoplasiques, de vitamines et d'acides aminés.
Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Joseph Chappell de l'Université américaine du Kentucky a découvert que toutes les réserves de pétrole et de charbon de notre planète sont le résultat de la vie d'une seule microalgue, Botryococcus braunii. Donc, sans elle, nous ne verrions ni énergie thermique ni voitures.
De plus, certains micro-organismes sont également les nettoyants les plus diligents et méticuleux au monde. Il est calculé que s'il n'y avait pas le travail des bactéries en décomposition qui décomposent la matière organique, alors les os d'animaux qui ont vécu sur Terre depuis le début de la période glaciaire couvriraient aujourd'hui toute la terre d'une couche et demi de mètre.
L'existence mutuellement bénéfique des humains et des microorganismes n'est gâchée que par une seule circonstance: il existe un bon nombre de protozoaires qui ne sont pas opposés à accélérer le processus de transformation des vivants en morts, en le réduisant à quelques jours.
Depuis l'époque d'Hippocrate jusqu'au milieu du 19e siècle, on croyait que les maladies que nous appelons aujourd'hui infectieuses sont causées par le mauvais air et les vapeurs nocives - les "miasmes". Parmi les théoriciens de la pathogenèse, le camarade de classe de Copernic, Girolamo Fracastoro, était le plus proche de la vérité. qui vécut plus de cent ans avant Levenguk. Il a écrit sur de minuscules «graines» qui se transmettent d'une personne à l'autre, s'installent à l'intérieur et causent des maladies. Cependant, Fracastoro ne pouvait même pas imaginer que ces «graines» étaient vivantes.
Les pertes humaines dues aux maladies infectieuses épidémiques dépassent largement le nombre de victimes des conflits militaires. Des centaines de milliers de personnes sont mortes sur les champs de bataille de la guerre de Cent Ans (1337-1453). Et l'épidémie de peste bubonique, qui s'est produite pendant cette guerre et n'a duré que cinq ans, a coûté la vie à 34 millions d'Européens. Au total, pendant toute l'existence de notre civilisation, environ un milliard et demi de personnes sont mortes victimes d'agents pathogènes unicellulaires.
Tout le 19e siècle dans le monde scientifique n'a pas apaisé le débat sur la question de savoir si les micro-organismes sont à blâmer pour le fait que nous tombons malades et mourons. D'une part, les scientifiques ont constamment trouvé des agents pathogènes dans les tissus de ceux qui sont morts du choléra, de la tuberculose, de la diphtérie; leurs cultures pures ont été identifiées par les premiers microbiologistes, tous comme un seul - les lauréats du prix Nobel de médecine: Emil Bering, Paul Ehrlich, Ilya Mechnikov et le découvreur des agents responsables de l'anthrax, de la tuberculose et du choléra Robert Koch. Mais d'un autre côté, les adeptes de la théorie hygiénique ne se lassent pas de répéter que toutes les maladies proviennent de la saleté. Les hygiénistes étaient dirigés par Max von Pettenkofer, président de l'Académie bavaroise des sciences. Le professeur est devenu célèbre pour le fait qu'à 73 ans, en présence de témoins, il a avalé une culture pure de Vibrio choléra pour prouver ses théories scientifiques. Cholera Pettenkofer n'est pas tombé malade,tout s'est avéré être une légère indigestion. Le concept d '«immunité spécifique» n'existait pas encore à ce moment-là et le professeur était en aussi bonne santé qu'un taureau. Le pouvoir de la conviction intérieure de sa propre justice a probablement aussi fonctionné.
Pettenkofer appréciait tellement sa propre santé et ne voulait pas tomber malade que, se sentant comme un vieil homme décrépit à 82 ans, il a préféré se tirer une balle.
Aujourd'hui, nous le savons avec certitude: des maladies telles que la peste, la diphtérie, le choléra, la tuberculose et bien d'autres sont indubitablement causées par des bactéries, qui libèrent des toxines au cours de leur vie. La variole, la rougeole, l'hépatite, la poliomyélite sont provoquées non pas par des bactéries, mais par des virus. Les virus sont beaucoup plus petits que les bactéries (20 à 500 nanomètres de diamètre) et il n'est pas encore tout à fait clair s'ils sont vivants ou non. Le virus lui-même n'est pas capable de se multiplier - il produit une progéniture en utilisant l'ADN de la cellule dans laquelle il est introduit.
IL N'Y A PAS DE CHAT FORCÉ À LA BÊTE
Contrairement aux virus, les bactéries sont indépendantes dans la procréation. Le taux de reproduction élevé leur assure la survie des espèces et l'ADN relativement court leur permet de muter rapidement, obligeant l'humanité à inventer de plus en plus d'antibiotiques. Le «truc» des micro-organismes ne se limite pas à la mutation - il y a des cas où des bactéries manipulent leurs porteurs. Une telle capacité étonnante est démontrée, par exemple, par le parasite unicellulaire Toxoplasma.
Les principaux hôtes du parasite sont des représentants de la famille féline. C'est dans leurs organismes que Toxoplasma se multiplie. Les porteurs peuvent être des souris, des rats, des porcs, des oiseaux et des humains. Jusqu'à récemment, les parasitologues croyaient que le toxoplasme ne représentait un danger que pour les bébés dans l'utérus: avec la toxoplasmose congénitale, le système nerveux central et les yeux sont endommagés et souvent le bébé meurt complètement. Cependant, certains chercheurs pensent que Toxoplasma peut également influencer le comportement des adultes.
En 2007, des scientifiques de l'Université de Stanford ont prouvé que ces parasites contrôlent l'instinct d'auto-préservation des souris. Les souris saines sont programmées par nature pour éviter les marques de chat, mais si le Toxoplasma pénètre dans le corps des rongeurs, les marques de chat, au contraire, commencent à les attirer. Dans ce cas, le reste des réflexes n'est pas perturbé. Ainsi Toxoplasma contrôle son propre cycle de vie, contrôlant le vecteur: il est bénéfique pour lui que la souris meure après avoir été mangée par un chat.
Le parasite est également capable de se transplanter chez l'homme. Bien sûr, cela ne nous donne pas envie de manger des chats, mais certains changements de conscience se produisent. Vous pouvez, par exemple, rappeler le familier à toutes les grand-mères chat-lady qui sont prêtes à abriter tout un troupeau à queue dans leurs appartements.
Cependant, les scientifiques doivent encore comprendre le véritable rôle de Toxoplasma. Jusqu'à présent, une seule chose peut être dite - elle n'a jamais été «une autre personne». Contrairement à notre symbiote - E. coli. Comment l'assistant irremplaçable est-il devenu un tueur? Cette intrigue de détective attend toujours d'être résolue.
Alors que les scientifiques recherchaient le coupable, triant tous les suspects possibles, en commençant par le concombre espagnol et en se terminant par le fenugrec d'Égypte, l'épidémie elle-même n'a pas abouti. Désormais, il n'est plus possible de déterminer ni la «scène du crime», ni aucune des millions d'autres espèces de bactéries ayant transféré une partie de leur génome vers le «bon * E. coli, après quoi il a acquis la caractéristique désagréable de produire des toxines mortelles pour les reins et détruisant les globules rouges. En outre, la nouvelle souche, appelée O104: H4, a reçu une résistance aux antibiotiques étonnante de la part d'un autre micro-organisme.
Les protozoaires peuvent également être mentionnés. Il semblerait que tout soit simple: les organismes unicellulaires se reproduisent par division ou bourgeonnement, ce qui signifie que tout le génome doit être transféré de «mère» à «fille *» sain et sauf. Mais il y a aussi le soi-disant transfert de gène horizontal - un processus qui ressemble vaguement à l'accouplement. Un contact physique se produit au cours duquel les bactéries échangent des informations génétiques. De plus, des individus d'espèces complètement différentes peuvent entrer en contact - et avec succès. En conséquence, de nouvelles sous-espèces apparaissent - des souches qui deviennent un lien dans l'évolution imprévisible des bactéries, évolution beaucoup plus rapide que celle des organismes multicellulaires. Cette vitesse fournit leur incroyable diversité d'espèces.
En 2009, des microbiologistes israéliens ont étudié le bacille Paunibacillus dentintiformis et ont décidé de mener une expérience: que se passera-t-il si vous commencez à les affamer? On a supposé que dans des conditions de carence nutritionnelle, les cellules commenceraient à se multiplier activement afin de préserver l'espèce. Cependant, tout est allé complètement différemment: les bactéries ont non seulement cessé de se multiplier, mais ont également commencé à tuer leurs proches, se débarrassant des «bouches supplémentaires». Lorsque la taille de la colonie a commencé à correspondre à la quantité de nutriments, la situation s'est stabilisée.
Les scientifiques ne prétendent pas encore que les microbes possèdent une intelligence collective, mais l'existence de mécanismes sociaux primitifs en eux est considérée comme prouvée.
«Les bactéries ont une forme primitive de conscience sociale. - estime le chef de l'étude, le professeur Eshel Ben-Jakob. «Ils savent comment collecter des informations sur l'environnement et se les transmettre. Ils peuvent distribuer des tâches et stocker de la «mémoire partagée». Le langage chimique qu'ils utilisent pour communiquer transforme des colonies de microbes en un grand cerveau."
Je voudrais apprendre à comprendre ce "gros cerveau", et encore mieux - être ami avec lui. Mais le microcosme vit selon ses propres lois, et nos connaissances à son sujet sont encore insuffisantes pour conclure un accord de règlement à long terme.
Discovery Magazine Novembre 2011
Vidéo promotionelle:
