Как выжить везде, или В чем секрет многообразия бактерий

Многоликость форм и проявлений жизни – результат сотен миллионов лет эволюции и способности организмов мутировать, приспосабливаясь к разным условиям внешней среды, в которых приходится выживать и оставлять жизнеспособное потомство. Разнообразие естественных экологических ниш, в которых живут прокариоты, обуславливает и то многообразие бактерий, которое сегодня даже далеко не в полной мере обнаружено и описано, а только начинает изучаться микробиологами.

Разнообразие микробов

Общее значение многообразия

Разнообразие микробной жизни превосходит любую другую, известную земной природе.

Несмотря на то что существующее многообразие представителей живой природы не является результатом какой-то целенаправленной биологической программы, а просто следствие развития органической материи в постоянно меняющихся условиях, значение такого многообразия является определяющим фактором для существования биосферы Земли в том виде, в котором ее привык наблюдать человек.

Не будь такого разнообразия, наша планета имела бы совершенно другой вид и строение атмосферы, гидросферы и верхних слоев литосферы.

Многообразие таких организмов, как бактерии, грибы, археи и любые другие простейшие, не сильно связано с их морфологическим строением. Строение одной клетки сложно сделать уж очень вариативным. Строение в виде разных вариаций капельки воды – это, пожалуй, и все многообразие в строении микроорганизмов.

Что же обуславливает такое многообразие прокариотов в природе, если не их морфологическое строение как основной признак разнообразия в мире многоклеточных животных и растений.

Почему феноменальные способности бактерий к приспособлению так важны для жизни вообще и для человека в частности?

древние бактерииОтветы на эти и многие другие важные вопросы биология еще только начинает получать.

Зарождение многообразия

Если вспомнить из биологии историю происхождения прокариотов, их первые представители появились в водах ядовитого для нынешней жизни земного океана:

  1. Первым бактериям для жизни были нужны богатые железом кислые воды и углекислый газ.
  2. Со временем условия на планете менялись, и в какой-то момент (около 3 млрд лет назад) появилась хорошая возможность для масштабного развития цианобактерий. В биологии с их появлением связывают насыщение атмосферы кислородом органического происхождения (кислородная катастрофа на Земле произошла около 2 млрд лет назад). Бактерии, способные получать энергию через фотосинтез, не только стали прообразом современных растений, но и продолжили развитие самой этой группы. Сегодня их представители населяют все земные водоемы и являются распространенными симбионтами растений.
  3. Появление многоклеточных организмов также не прошло незамеченным для прокариотов, ведь кишечник и внешние покровы животных являются хорошим источником доступной органической пищи для бактерий. Прокариоты вступили в симбиоз с животными, и развилась отдельная группа бактерий, которая со временем стала иметь большое значение в их (животных) жизни (защитная роль, помощь при переваривании и т.д.).
  4. Параллельно с развитием царства животных и растений формировались почвы, которые также населились бактериями, и в этом плане их значение сложно переоценить, поскольку весь плодородный слой является переработанными прокариотами остатками растений, животных и другой органики, вперемешку с размельченными горными породами разного происхождения.

появление бактерийЭто относительно схематическое деление бактерий на основные группы, которые обеспечивают в рамках своей ниши выполнение невероятного количества разнообразных функций и задач. Именно поэтому роль бактерий и их значение для каждой экологической системы являются решающими.

Причинами многообразия является разный метаболизм (получение энергии для жизнедеятельности), а он, в свою очередь, сказывается на строении прокариотов и их обмене веществ.

Водная стихия

В рамках биологии давно доказано, что особенности метаболизма того или иного организма зависят от той среды, в которой он обитает. В природе Земли нет более обширных по территории и более разнообразных по своему химическому составу сред, чем водные объекты (моря, океаны, реки, озера и т.д.).

Водные микроорганизмы могут быть условно разделены на три основные группы:

  • прокариоты, которые обитают в богатых органическими остатками прибрежных водах (литораль и сублитораль);
  • микроорганизмы пелагиали (воды глубиной до 3 км);
  • одноклеточные экстремалы – жители абиссали (глубоководных участков, свыше 3 км).

загрязненная водаЛюбая органическая жизнь в таких разных условиях имела бы разные формы. Значение имеет все: температура воды, давление, химический состав и т.д. Взять хотя бы рыб и растения, насколько глубоководные растения и животные отличаются от тех, которые растут в богатых кислородом прибрежных зонах.

Когда же речь идет об одноклеточных прокариотах, то им приходится полностью подчинять свое строение тем условиям природы, в которых приходится жить:

  • на большой глубине, где нет кислорода, могут выживать только микроорганизмы хемотрофы, которые питаются неорганическими соединениями и, перерабатывая их, получают необходимую для жизни энергию;
  • также глубоководные микроорганизмы обходятся без кислорода, а дышат за счет реакций окисления других химических веществ;
  • на мелководье бактерии более подвижны, поскольку живут в благоприятных для закрепления подвижности на генетическом уровне условиях.

Кроме основных групп, являющихся неотъемлемой частью экологии каждого водоема, их многочисленными соседями являются разные случайные микробы, которые волей каких-то природных сил попали в водные толщи и там прижились на некоторое время. Среди такой аллохтонной среды много патогенов для человека.

Почва

Второй по величине резервуар для обитания бактерий – плодородный слой почвы. Здесь микроорганизмы перерабатывают всю отмершую органику в гумус, который, в свою очередь, обеспечивает возможность существования растений, животных и человека.

бактерии в почвеГруппы почвенных бактерий:

  • разлагают органику на неорганические или простейшие органические молекулы, которые являются основным питательным субстратом для растений;
  • синтезируют необходимые для растений и животных элементы из более простых соединений, которые присутствуют в почвах;
  • помогают растениям бороться с паразитами микробного или грибкового происхождения.

Бактерии являются формирующим элементом почв всех видов. Но от того, как исторически образовывались те или иные почвы, какие внешние условия влияют на них, зависит и видовое разнообразие прокариотов в конкретных местностях.

Человек и его микробы

Человек не может обойтись без микроорганизмов-симбионтов. Окружающая среда буквально населена бактериями, вирусами и другими возможными возбудителями различных заболеваний человека.

Микробы в нашем организме: польза или вредДа, большинство микроорганизмов безопасны для людей. Однако предусмотрительная природа не могла не позаботиться о создании защитного механизма для каждого из своих творений (в данном случае речь идет о человеке как о биологическом виде, а не о какой-то конкретной личности).

Бактерии – защитный механизм для человека. Прокариоты защищают человека от других микробов, от себе же подобных. Они создают на коже человека такую среду (антагонистическую), которая препятствует размножению на ней патогенов (возбудителей заболеваний). Ту же роль бактерии играют в кишечнике человека и в других органах, которые могут подвергнуться инфекционным атакам.

Похожие статьи:
Загрузка...

__________________________

Остались вопросы? Задайте их в комментариях к статье, мы обязательно ответим