Мікроорганізми

Мікроорганізми ¾ це найменші, здебільшого одноклітинні істоти, яких можна побачити тільки у мікроскоп, характеризуються величезною різноманітністю видів, здатних існувати у різних умовах. Мікроорганізми виконують корисну роль у круговороті речовин у природі, використовуються у харчовій та мікробіологічній промисловості, при виробництві пива, вин, ліків.

Деякі види мікроорганізмів є хвороботворними, або патогенними. Вони викликають хвороби рослин, тварин та людини. Такі хвороби як проказа, чума, тиф, холера, малярія, туберкульоз та багато інших у далекі часи забирали тисячі життів, сіючи забобони та страх серед населення. Людство довгий час не знало, що ці хвороби викликаються мікроорганізмами. Не було і засобів боротьби із заразними хворобами. Тому інфекційні захворювання людини іноді набували масового розповсюдження, яке називається епідемією, або пандемією.

Широке розповсюдження заразних хвороб тварин називається епізоотією, а рослин ¾ епіфітотією.

Людство наполегливо шукало розгадку страшних хвороб. Давньогрецький учений Демокріт (460¾370 до н.е.) висловлював думку, що хвороби викликаються дрібними організмами, які проникають у тіло людини та тварин. Це геніальне передбачення підтвердилося лише більше 2000 років після того.

Гіппократ (460¾377 рр. до н.е.) вніс значний вклад у вчення про походження хвороб, створивши теорію хвороботворних «міазмів».

Арістотель (384¾322 рр. до н.е.) справедливо твердив, що сказ передається через укус скажених собак.

Гіппократівську теорію «міазмів» підтримав і самий видатний римський лікар Клавдій Гелен (130¾200 рр. до н.е.).

Славетний швейцарський лікар Парацельс ( 1493 ¾ 1541 рр.) вважав, що збудниками заразних хвороб є живі істоти. У своїх працях він часто використовує слово «вірус».

Видатний італійський лікар Джироламо Фракастро (1478 ¾ 1553 рр.) також припускав, що збудниками хвороб є особливі організми, які дуже швидко розмножуються. Фракастро описав ряд захворювань тварин: ящур, сап, віспу овець та ін.

У 1348 ¾ 1350 рр. від епідемії чуми загинуло 7,5 млн людей, тобто майже половина населення, яке мешкало в той час на території Європи. Під час епідемії чуми (1364 р.) у москві живими залишилося так мало людей, що вони не могли поховати мертвих. Протягом усього середньовіччя віспа, бактеріальна дизентерія, висипний тиф, проказа та грип завдавали великої шкоди населенню. Спустошливий характер носили й епізодичні хвороби, під час яких гинули мільйони тварин. У багатьох містах Європи встановлені пам’ятники загиблим під час епідемій.

З давніх часів і до 17 ст. ученими різних країн і народів було висловлено багато ідей про причини інфекційних захворювань і способи боротьби з ними. Серед них були й геніальні здогади, про які сказано вище, а також забобони та схоластика.

У 17 ст. в науці з’являються дві антисхоластичні течії: емпіризм та раціоналізм. Корифеєм першого був Френсіс Бекон (1561 ¾ 1626), другого ¾ Рене Декарт (1596 ¾ 1650). Представники цих течій були повні рішучості розбити схоластичні канони, понад усе відшукати істину шляхом досліджень та експериментів. Наука ставала на міцний фундамент. У цей час були закладені основи сучасної науки. Саме в той період починається ера великих відкриттів у біології, що мають відношення до розгляданої проблеми біологічних небезпек.

Відкриття левенгука. Як відомо, багато вчених давнини висловлювали ідею про існування дрібних живих істот, що проникають в організм і викликають захворювання. Але ніхто цих істот не бачив. Уперше вдалося побачити бактерії голландцю Антоні ван Левенгуку. Це сталося у 1676 р. Відомо, що перший мікроскоп був побудований у 1590 році З. Янсеном (Нідерланди). Блискуче використовував мікроскоп у дослідженнях Р. Гук, який відкрив клітинну будову тканин. Левенгук (1632¾1723) відкрив бактерії випадково, займаючись іншою проблемою. Його дуже зацікавили побачені живі істоти, які він назвав «звірятками». Він присвятив вивченню мікроорганізмів більше 50 років свого життя, вивчаючи форму та розміри бактерій.

Мікробіологія. Випадкове відкриття Левенгука стало початком нової науки - мікробіології. Її основоположником визнається французький учений Луї Пастер (1822 ¾ 1895). За освітою Пастер був хіміком. Захоплюючись біологією, він установив, що кожне інфекційне захворювання виникає в результаті патогенної діяльності особливого виду мікробів і запропонував способи боротьби з ними.

Геніальність Пастера полягає в тому, що він використав принцип послаблення збудника. Послаблений збудник, не викликаючи захворювання, створює імунітет у організмі людини або тварини, якій зроблене щеплення. Пошуками збудників інфекційних хвороб займався не менш знаменитий лікар Роберт Кох. Він відкрив збудників сибірської виразки, туберкульозу та холери.

Мікробіологія вивчає мікроорганізми, їх систематику, морфологію, генетику, роль у круговороті речовин у природі, патогенну дію, що призводить до хвороб людини, тварин та рослин.

Мікроорганізми дуже різноманітні. Їх іноді називають просто мікробами (від mikros- малий та bios- життя). Виходячи з самої назви, мікроорганізми дуже маленькі об’єкти. Тому мікробіологи використовують дрібні одиниці, такі як мікрометр, нанометр і навіть ангстрем. Більшість бактерій мають величину 0,5-1 мкм, гриби дріжджів ¾ 5-10 мкм. Самі дрібні бактерії мають в діаметрі близько десятої мікрометра.

Окремі види бактерій та грибів досягають у довжину кількох міліметрів та навіть сантиметрів. Але, як правило, мікроорганізми ¾ це живі істоти дуже малих розмірів, які людина без допомоги мікроскопа побачити не може.

Мікроплазми ¾ це вид мікроорганізмів, що мешкають у водоймищах, гної. Патогенні мікроплазми викликають хвороби людини (пневмонію), тварин (запалення легенів), розлади.

Бацили (від лат. Bacilium) ¾ це бактерії що мають вигляд паличок, які утворюють внутрішньоклітинні спори.

Аероби ¾ організми, здатні до життя тільки у присутності атмосферного кисню.

Анаероби ¾ організми, здатні до життя тільки за відсутності атмос­ферного кисню.

Бактеріологія ¾ розділ мікробіології, що вивчає бактерії.

Види мікроорганізмів. Серед патогенних мікроорганізмів розріз­няють бактерії, віруси, рикетсії, спірохети, найпростіші.

Найпростіші складаються із однієї клітини. Частіше всього вони мешкають у водоймищах. Приклади найпростіших тварин: амеба, радіолярія, грегарина, евглена, трипаносома, міксоспоридія, парамеція.

Трипаносоми мають розмір 12 ¾ 100 мкм, є паразитами крові й тканин людини та хребетних тварин. Переносники ¾ кровосисні комахи (муха цеце). Викликають захворювання трипаносомоз, на яке хворіють люди і тварини (лихоманка, ураження лімфатичних вузлів та ін.). Захворювання людей називають сонною хворобою (африканський трипаносомоз) або хвороба Шагаса (американський трипаносомоз).

Евглена ¾ водиться переважно у мілких прісних водоймищах, часто викликає «цвітіння води, відомо близько 60 видів, довжина до 0,1 мм.

Незважаючи на свою назву, найпростіші мають будову навіть складнішу, ніж окрема клітина. «знехтував» найпростішими і Карл Лінней, описавши їх як один рід, названий «хаос інфузоріум». Лише через два сторіччя після відкриття Левенгука вчені встановили, що такі тяжкі захворювання як малярія, сонна хвороба, що переслідували людину з давніх часів, викликаються паразитами найпростішими.

Звичайні розміри найпростіших 1/20 ¾ 1/7 мм. Їх можна побачити без мікроскопа (око людини розрізняє предмети розміром до 0,1 мм. Розмножуються вони поділом кожні 3 год.

Бактерії ¾ типові представники мікроорганізмів. Бактерії, що мають форму правильних кульок, називають коками. Групи коків називають стафілококами або стрептококами. До коків відносять збудників різних інфекційних хвороб. Дуже багато бактерій мають форму паличок, наприклад кишкова паличка, що мешкає в нашому організмі (Eschericha coli), ¾ збудник тифу (Salmonella typhi), дизентерії (Shigella dysenteriae).

Електронний мікроскоп дає змогу побачити і органи руху бактерій ¾ тоненькі джгутики.

Бактерії ¾ всюдисущі та дуже витривалі. Їх знаходили у воді гейзерів з температурою близько 100 ⁰С, у вічній мерзлоті Арктики, де вони пробули більше 2 млн років, не загинули у відкритому космосі, а також під дією смертельної для людини дози радіації. Є серед них бактерії ¾ хижаки, які ловлять найпростіших. Деякі бактерії живляться аміаком, метаном. Їх намагались використовувати для «поїдання» метану в шахтах. Розмножуються бактерії най прос­тішим діленням надвоє, у сприятливих умовах через кожні 20 хв.

Бактеріальними захворюваннями є чума, туберкульоз, холера, правець, проказа, дизентерія, менінгіт та ін. Від чуми в середні віки загинули десятки мільйонів людей. Ця хвороба наводила на людей панічний жах. Вважається, що у ХХ ст. небезпека чуми зникла.

Туберкульозні бактерії відкрив Р. Кох у 1882 р., але повністю ця хвороба не переможена. Холера в Європу занесена у 1816 р., до 1917 р. в Росії холерою перехворіло більше 5 млн людей, половина з яких померла. Зараз випадки холери рідкі.

Правець уражає нервову систему. Хвороба переможена за допомогою профілактичних щеплень.

Випадки захворювання проказою стали рідкими. Людей, що захворіли як і раніше поміщають у лепрозорії.

Віруси (від лат. virus ¾ яд) ¾ найдрібніші неклітинні частинки, що складаються із нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) та білкової оболонки (кансиду). Мають вигляд палички, сферичні тощо. Розмір від 20 до 300 нм і більше. Віруси ¾ внутрішньоклітинні паразити: розмножуючись тільки у живих клітинах, вони використовують їх ферментативний апарат і перемикають клітину на синтез зрілих вірусних частинок ¾ віріопів. Віруси дрібніші бактерій у 50 раз. Їх не видно у світловому мікроскопі. Вони не затримуються найтоншими фарфоровими фільтрами. Віруси розповсюджені повсюди. Викли­кають хвороби рослин, тварин і людини. Вивченням вірусів займається наука вірусологія.

Отже, віруси мають наступні особливості, порівнюючи з бакте­ріями. Для вірусів характерна така властивість як фільтрованість, тобто вони проходять через фільтри. Учень Пастера Шарль Шамберлан використав для фільтрування рідин, у яких бактерії розмножувалися, особливий фарфоровий фільтр (свічку Шамбер­лана), що затримує самі дрібні з усіх відомих бактерій. Саме такий фільтр був використаний для доказів небактеріального характеру збудника сказу.

Віруси від бактерій не здатні існувати та розмножуватися самостійно. Кожна бактерія являє собою клітину, що має свій обмін речовин. Бактерії здатні рости та розмножуватися на штучних поживних середовищах. Віруси, як справжні клітинні паразити, повністю залежать від обміну речовин у клітині-хазяйці. «Підкорена» клітина змушена синтезувати складові речовини вірусу, з яких незабаром монтуються нові вірусні частинки.

Бактерії та живі клітини організму завжди містять одночасно два типи нуклеїнових кислот: рибонуклеїнову (РНК) та дезоксирибоз­нуклеїнову (ДНК) кислоти. Віруси містять тільки один вид нуклеїнової кислоти ¾ або РНК, або ДНК.

Віруси здатні «нав’язати» свою генетичну інформацію спадковому апарату ураженої ним клітини. Віруси заражають клітину і заставляють її допомагати їх розмноженню. Це, як правило, закінчується загибеллю клітини. Віруси, на відмінну від бактерій, розмножуються лише в живих клітинах. Тому віруси вивчають на рівні організму піддослідної тварини або культури клітини.

Вірусними захворюваннями є віспа, сказ, грип, енцефаліт, кір, свинка, краснуха, гепатит та ін. Давні рукописи донесли до нас описи страшних епідемій віспи, у яких загинуло до 40 % хворих. Англієць Едвард Дженнер у 1796 р. запропонував свій метод вакцинації, поклавши тим самим початок боротьби з цією недугою. Але тільки у 1980 р. ВОЗ заявила про те , що віспа переможена. Тепер дітям, що народилися після 1980 р. не роблять щеплення віспи.

Сказ ¾ смертельна хвороба людини і тварин, відома з глибокої давнини. Найчастіше сказ вражає собак. Хворіють на сказ також вовки, кішки, щурі, ворони та інші тварини. Щеплення ¾ єдиний надійний засіб проти сказу. Перше щеплення проти сказу було зроблене Луї Пастером у 1885 р. Дитина, сильно покусана скаженою собакою, не захворіла. Людину, що захворіла на сказ, вилікувати неможливо. Прихований (інкубаційний) період хвороби тягнеться від 8 днів до року. Тому при будь-якому укусі тварини необхідно звертатися до лікаря.

У 1981 р. у Сан-Франциско (США) були виявлені люди, хворі незвичайними формами запалення легенів та пухлин. Захворювання закінчувалося смертю. Як виявилося, у цих хворих був різко послаблений імунітет (захисні властивості) організму. ці люди стали гинути від мікробів, які викликають у звичайних умовах тільки легке нездужання. Хворобу назвали СНіД-синдромом набутого імунодефіциту.

Віруси СНіДу були одночасно відкриті у 1983 р. біологами у Франції та США. Встановлено, що віруси Сніду передаються під час переливання крові, нестерильними шприцами, статевим шляхом, а також при вигодовуванні дитини грудним молоком.

Перші півроку-рік, а іноді і протягом кількох років після зараження у людини не помітно ніяких ознак хвороби, але вона є джерелом вірусу і може заразити людей навколо себе. До цього часу ліків проти СНіДу не знайдено. СНіД називають «чумою ХХ сторіччя».

Епідемія грипу описана Гіппократом ще у 412 р. до н.е. У ХХ ст. були відмічені 3 пандемії грипу. У січні 1918 р. в Іспанії з’явилися повідомлення про епідемії грипу, які отримали назву «іспанка». «Іспанка» обійшла весь світ, заразивши близько 1,5 млрд людей (проминула лише кілька загублених в океані острівків) і забрала 20 млн життів ¾ більше, ніж перша світова війна.

У 1957 р. близько 1 млрд людей захворіли «азіатським грипом», загинуло більше 1 млн людей. У 1968-1969 р. на планеті Земля лютував «гонконгський грип». Кількість епідемій грипу, як не дивно, з кожним сторіччям зростає: у ХV було 4 епідемії, у ХVІІ ¾ 7, у ХІХ ¾ аж 45.

Чому до цього часу немає надійних щеплень проти грипу? Виявляється, що вірус грипу дуже швидко змінюється. Не встигли лікарі створити вакцину проти однієї форми грипу, як збудник хвороби з’являється вже в новому вигляді.

Рикетсії (за ім’ям американського вченого Ricketts) ¾ мілкі хвороботворні бактерії, розмножуються у клітинах хазяїна (так само як віруси). Збуджують рикетсіози (висипний тиф, ку-лихоманку та ін.) у людини та тварин.

Рикетсіоз, те саме, що й ку-лихоманка. Ку-лихоманка (рикетсіоз Q) ¾ гостре інфекційне захворювання людини та тварин, викликане рикетсіями. Ознаки захворювання: головний біль, слабкість, безсоння, біль у м’язах. У тварин хвороба протікає без симптомів. Людина заражається від тварин.

Спірохети ¾ мікроорганізми, клітини яких мають форму тонких звивистих ниток. Мешкають у грунті, стоячих та стічних водах. Патогенні спірохети ¾ збудники сифілісу, тифу, лептоспірозу та інших захворювань. Спірохетози ¾ захворювання людини й тварин, викликані патогенними спірохетами.

Актиноміцети ¾ мікроорганізми з рисами бактерій та най прості­ших грибів. Розповсюджені у грунті, водоймищах, повітрі. Деякі види є патогенними, викликають такі захворювання як актиномікоз, туберкульоз, дифтерію та ін. Деякі актиноміцети утворюють антибі­отики, вітаміни, пігменти тощо. Використовуються у мікробіологічній промисловості.