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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 7. Схематическое изображение различных вирусов

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

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

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

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

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

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

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

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