Генетика и микромир
Креацентр > Статьи > Генетика и микромир > Имеют ли бактерии полезные свойства?

Имеют ли бактерии полезные свойства?

Как впервые указал Пастер, было бы трудно переоценить важность деятельности сапрофитных микробов в разложении тел мертвых животных, растений и неживого органического вещества всех видов. Конечным результатом всей деятельности этой «гниющей» бактерии является превращение всего сложного органического материала в простые неорганические вещества. Процесс разложения сам по себе неприятен для созерцания. Кусок гниющего мяса или тухлое яйцо, с его неприятным внешним видом и отвратительным запахом, — отвратительный предмет, но требуется немного воображения, чтобы осознать жизненную важность процесса гниения. Предположим, что мертвые тела растений и животных, фекалии и другие отходы жизнедеятельности человека и животных накапливались там, где они падали, и никогда не разлагались! Скоро на поверхности Земли не останется места для живых существ. Как сказал Пастер, скоро Земля будет «забита трупами». Разлагая безжизненные органические останки, бактерии делают землю пригодной для жизни. Пастеру удалось постичь мудрый замысел Творца по переработке «праха земного».

Разложение неживых материалов бактериями не только избавляет землю от ненужных отходов, но и приводит к еще более важному результату. Он высвобождает из мертвой или безжизненной материи элементы, необходимые для роста растений, возвращая эти необходимые элементы в почву. Деятельность сапрофитных бактерий обеспечивает связь между мертвыми и живыми существами. Важнейший азот заключен в телах мертвых растений и животных в виде органических соединений. Азот выделяется из его сложных комбинаций под действием гнилостных бактерий, переходя в почву в виде нитратов — простых, неорганических соединений, которые растения используют в пищу. Таким образом, азот, действительно главный элемент живых веществ, проходит через совершенный цикл из почвы в растущее растение, затем в тело животного, когда растение съедено, и обратно в почву через посредство бактерий, когда растение или животное умирает. Другие элементы, необходимые для жизни, такие как углерод, фосфор и сера, проходят через аналогичный цикл, в котором бактерии играют важную роль. Запас этих химических элементов на Земле ограничен и вскоре был бы исчерпан, если бы не необходимая работа бактерий. Плодородие почвы, таким образом, в значительной степени является результатом бактериальной активности.

Азотный цикл

Некоторые виды бактерий оказывают особенно заметное влияние на плодородие почвы из-за их участия в круговороте азота (ниже). Это нитрифицирующие, денитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии. Нитрифицирующие бактерии вызывают окисление аммиака (NH3) до нитритов (-NO2) и нитритов до нитратов (-NO3). Это называется нитрификацией. Поскольку нитраты являются наиболее полезной формой азота для питания растений, количество нитратов в почве во многом определяет ее плодородие. Действие нитрифицирующих бактерий, таким образом, непосредственно обогащает почву. Эти организмы строго автотрофные и не спорообразующие. Некоторые из них — бациллы, другие — кокки или спириллы. Нитрозомонас (Nitrosomonas) окисляет аммиак до нитритов, а превращение нитритов в нитраты осуществляется нитробактерией. Некоторые другие виды бактерий и грибков также могут вызывать окисление аммиака или нитритов.

Денитрифицирующие бактерии

Действие денитрифицирующих бактерий заключается в том, чтобы вызвать восстановление нитратов (-NO3) до нитритов (-NO2) и высвобождение свободного аммиака (NH3) и иногда свободного газообразного азота в качестве последних стадий микробного разложения безжизненного органического вещества. Различные анаэробные почвенные организмы используют нитраты в качестве акцепторов водорода, тем самым превращая из нитраты в нитриты. Белки и другие органические азотистые соединения разлагаются на аминокислоты, а аминогруппы (-NH2) расщепляются в аммиак (NH3). Мочевина, продукт обмена веществ, содержащийся в моче человека и животных, разлагается различными микроорганизмами с выделением аммиака. Эти элементарные, восстановленные соединения азота — нитриты и аммиак — бесполезны для выращивания растений. Они были бы в значительной степени потеряны для азотного цикла, если бы не окислительная способность нитрифицирующих бактерий.

Азотфиксирующие бактерии

Наиболее важный вклад в плодородие почвы вносит еще одна группа бактерий — азотфиксирующие бактерии. Эти организмы могут фиксировать азот из воздуха, то есть захватывать атмосферный газообразный азот и заставлять его соединяться с другими химическими элементами с образованием органических соединений в почве, в конечном счете, становясь доступным в форме, полезной для питания растений. Таким образом, свободный азот в атмосфере приводится в действие. Этим замечательным азотфиксирующим свойством обладают две группы почвенных бактерий.

Члены одной группы живут свободно в почве. Примером может служить организм под названием азoтoбaктeр (Azotobacter). Эти свободноживущие организмы используют углеводы в почве в качестве источника энергии и получают азот непосредственно из воздуха. Азот соединяется в их протоплазме и позже высвобождается в виде нитратов или других полезных соединений, когда организмы умирают. Бактерии сами разлагаются другими почвенными микробами. Рост азотобактерий также обогащает почву другим необходимым элементом — фосфором, который, как и азот, встроен в растущие клетки. Бактерии некоторых других родов (напр., Clostridium и Aerobacter) также могут фиксировать атмосферный азот.

Азотный цикл

Вторая группа азотфиксирующих организмов состоит из корнево-клубеньковых бактерий, которые симбиотически живут в клубеньках на корнях некоторых растений (справа). Растения, которые несут клубеньки на своих корнях, называются бобовыми (клевер, горох, бобы и люцерна). На протяжении веков было известно, что растения такого рода обогащают почву. Фермеры уже давно чередуют посевы на определенном поле, время от времени высевая клевер, сою или какое-нибудь другое зернобобовое растение. Когда клевер вспахан и поле засеяно снова, земля становится более плодородной. Обычно перед посадкой этими организмами обогащают почву или семена, чтобы убедиться, что происходит активное развитие корневых клубеньков и, соответственно, азотфиксирующих бактерий.

Rhizobium leguminosarum

Rhizobium leguminosarum это основные виды корнево-клубеньковых бактерий. Ризобии входят в кончики корневых волосков бобовых растений. Они становятся окруженными своего рода студенистой оболочкой или капсулой и проникают дальше в корни. Организмы расширяют свой рост в тканевые клетки растения, и эти клетки отвечают пролиферацией, образуя защитный клубень. Организмы в этих корневых клубней используют углеводы и другие питательные вещества из соков растений, одновременно фиксируя азот непосредственно из воздуха. Конечным результатом этого замечательного симбиоза является добавление в почву большого количества азота.

Микробиолог Джозеф Фрэнсис. Биоматрица жизни: креационная перспектива микробов и вирусов

Доктор Джозеф У. Фрэнсис (Joseph W. Francis)— иммунолог и в настоящее время адъюнкт-профессор биологии колледжа в Санта-Кларите (The Master’s College in Santa Clarita), Калифорния. Он преподавал биологию в университете Сидарвилл (Cedarville University) в Огайо в течение десяти лет до своей должности в Калифорнии. В Сидарвилл он был назван профессором года в 2000 году. Он имеет степень бакалавра микробиологии в Мичиганском государственном университете (Michigan State University) и степень доктора биологии в университете Уэйна (Wayne State University). После окончания аспирантуры он принял назначение в аспирантуру Мичиганского университета на кафедру детской гематологии и работал в области клеточной иммунологии. Доктор Фрэнсис опубликовал более 20 научных работ и выступил с многочисленными докладами на научных совещаниях. Он также является автором и преподавателем онлайн-курса биологии на уровне колледжа. Он является членом Общества по Биологии Лейкоцитов (Society for Leukocyte Biology), а также исследовательской группы бараминологии (Baraminology Study Group), общества биологов-креационистов, посвященного разработке модели Творения, построенной на истинных утверждениях Библии.

В своих бараминологических исследованиях доктор Фрэнсис разрабатывает модели, пытаясь объяснить и описать, как микробы и вирусы могли функционировать в идеальной среде до грехопадения, как описано в книге Бытие. Доктор Фрэнсис обнаружил, что остатки первоначального «очень хорошего» творения можно наблюдать сегодня в микробах и вирусах. Например, только небольшая часть микробов и вирусов вызывает патологию и болезни. На самом деле, большой процент микробов, по-видимому, благотворно взаимодействуют с биологической жизнью и положительно влияют на нее различными способами. Например, микробы участвуют во всех основных биогеохимических циклах, включая циклы углерода и азота. Доктор Фрэнсис назвал эту всепроникающую функциональную популяцию микробов на земле «биоматрицей» или «органосубстратом» (ниже).

Биоматрица кишечной палочки и кишечника человека

Доктор Фрэнсис предполагает, что микробы и вирусы были созданы как связующее звено между макроорганизмами и химически богатой, но инертной физической средой, обеспечивая субстрат, на котором многоклеточные существа могут процветать и сохраняться в сложных экосистемах. В соответствии с этой перспективой, микробы и вирусы в изобилии присутствующие во всех экосистемах, отделены от макроорганизмов, разделяются на основные группы вирусов и микробов, предназначенных для симбиотических отношений как с макроорганизмами, так и с другими микробами и вирусами, извлекают неорганические вещества из минералов земли, участвуют в круговороте всех элементов и соединений, важных в биологии макроорганизма и осуществляют биоремедиацию (биологическое очищение грунтов). Эта концепция объясняет сходство органелл и бактерий, используемое в качестве доказательства эволюционной теории эндосимбиоза. Органосубстратная концепция также предполагает, что патогенез — это относительно недавнее и редкое отклонение от первоначально созданной функции. Доказательством этого являются редкость и низкая приспособленность патологических форм, а также позднее добавление и модификация симбиотических конструктивных особенностей у микробов и вирусов. Органосубстратная концепция неизбежно поддается проверке и хорошо поддерживается.

Кроме того, все живые существа содержат микробные симбионты. Эти микробные симбионты в первую очередь участвуют в обеспечении питания организмов, а также могут участвовать в контроле размножения и защитных реакциях хозяина. Похоже также, что микробы были созданы для взаимодействия с биологическими организмами, включая человека. Доктор Фрэнсис работает над теорией, которая показала бы, что микробы и вирусы обладают конструктивными особенностями, которые соответствуют внеклеточным органеллам или органеллам вне организма. Мы, конечно, без проблем принимаем тот факт, что наши клетки имеют внутриклеточные органеллы, поэтому мы не должны удивляться существованию внеклеточных органелл. Обладание такими органеллами дает много потенциальных преимуществ. Например, они выполняют множество функций, которые были бы обременительными или энергетически дорогостоящими для их хозяев. Из-за своей независимой природы они могут покидать носителя, но быть взяты из окружающей среды, возможно, обеспечивая информацию, способствующую адаптации носителя к ней.

Этот новый взгляд на микробы и вирусы также поднимает много вопросов об иммунной системе. Если в Эдемском саду не было смерти, болезней и гниения, то какова была изначальная роль иммунной системы? Мы, конечно, не можем исключить мысль, что Бог знал о падшем окружении, в котором мы будем жить, и поэтому в Своем предвидении и милосердии создал эту систему. Однако, по-видимому, иммунная система обладает специфическими, сложными механизмами, которые распознают и поддерживают микробы и вирусы. Они настолько сложны, что мы можем предположить, что иммунная система могла быть создана не только для защиты хозяина. Возможно, иммунная система была создана, чтобы помочь захватить и удержать микробные и вирусные симбионты, которые Бог предназначил быть частью человеческих тел, животных и растений. Современная медицина недавно показала, что мы испытываем много проблем со здоровьем, когда нормальные бактерии флоры в нашем кишечнике поставлены под угрозу. На самом деле, кишечный тракт не развивается правильно у животных, у которых были удалены бактерии. Недавние исследования показали, что иммунная система взаимодействует с нормальной кишечной флорой и может контролировать ее популяцию и способствовать ее поддержанию там. В этой ассоциации между иммунной системой и нормальной флорой бактерий в кишечнике, мы можем быть свидетелями моментальной проекции первоначальной цели иммунной системы.

Цианобактерия

Сине-Зеленые Водоросли

Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) являются микроскопическими простейшими и наиболее бактериоподобными из водорослей. Цианобактерии невероятно устойчивы к суровым условиям окружающей среды, процветая в водах с высоким содержанием питательных веществ или удобрений. Некоторые могут фиксировать атмосферный азот из окружающей среды в клетках, называемых гетероцистами. Одним из примеров является анабена (Anabaena) (справа), содержащая ферменты, которые фиксируют азот (N2) в аммоний (NH4) для использования растущей клеткой. Виды, растущие в воде, обычно имеют газовые вакуоли, которые помогают клетке плавать. Поэтому неудивительно обнаружить среди них формы, приспособленные к росту почти во всех видах окружающей среды, включая места, в которых не может существовать никакой другой растительности. Они встречаются не только в пресной или солоноватой воде при обычных температурах, но и в горячих источниках при температуре до 80°C (176°F), в холодных горных потоках и даже в воде с концентрацией соли до 27 процентов. Яркие цвета террас и «горшков с краской» («paint pots») вокруг горячих источников в Йеллоустоуне обусловлены сине-зелеными водорослями во внешних слоях этого известкового месторождения. Другие разновидности могут быть видны невооруженным глазом в виде мохообразной пленки на девственной или окультуренной почве, а третьи встречаются как паразиты или в симбиотической ассоциации с различными высшими растениями и животными.

Сине-зеленые водоросли могут расти как отдельные микроскопические клетки, несколько больше размером, чем бактерии, но они часто образуют длинные, нитевидные колонии, состоящие главным образом из многочисленных только одного вида клеток водоросли, удерживаемых вместе желатиновой оболочкой. Когда происходит интенсивное разрастание этих водорослей, как, например, на поверхности пруда или водохранилища, или на значительной площади в море, это называется цветением. Нет никаких органов передвижения, но клетки могут скользить вперед или назад параллельно длинной оси нитей. Морфологически четкого ядра нет, и размножение происходит чаще всего простым бесполым делением клеток. Эти черты предполагают дизайн, подобный истинным бактериям. Некоторые цианобактерии имеют внутренние мембраны, или пластинки, по периферии клеток и, по-видимому, являются продолжениями внешней клеточной мембраны. Они, по-видимому, имеют функцию, связанную с фотосинтезом. Клеточные стенки сине-зеленых водорослей похожи на стенки клеток бактерий.

Цианобактерии распознаются по их сине-зеленому цвету, отсюда и название, но среди примерно 2 000 видов, известных в настоящее время, существует широкий спектр цветов. Большинство видов имеют три пигмента: хлорофилл (зеленый), фикоцианин (синий) и фикоэритрин (красный). Частицы пигмента рассеиваются по всей цитоплазме, особенно вдоль периферических пластинок, а также в оболочке. Большинство этих организмов автотрофны и аэробны. Они не нуждаются в предварительно сформированном органическом веществе для роста, а только в кислороде, неорганических веществах и свете, а фотосинтез использует энергию света, чтобы построить свою протоплазму из воды и углекислого газа из воздуха.

Цианобактерии имеют важное сельскохозяйственное значение. Деятельность сине-зеленых водорослей экономически значима по нескольким причинам. Во-первых, это вклад некоторых видов в плодородие почвы через фиксацию атмосферного азота. Например, на заболоченных почвах Дальнего Востока, где рис возделывался веками, развивается обильное цветение сине-зеленых водорослей, способствующих содержанию азота в почве и позволяющих ежегодно получать хорошие урожаи даже без добавления навоза или химических удобрений. Кроме того, кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, полезен. Искусственная инокуляция почвы сине-зелеными водорослями была успешной в улучшении некоторых культур.

Сине-зеленые водоросли обычно первыми колонизируют бесплодные скалы и засушливые почвы. Этот поверхностный рост может привести к накоплению органического вещества такой толщины, что там могут жить бактерии и грибы, а, в конечном счете, и сложные растительные формы. В море водоросли являются важными источниками пищи для рыб и других морских обитателей. Заросли водорослей часто развиваются вокруг водозаборных труб водопроводных систем, в резервуарах или цистернах пресной воды, придавая неприятные запахи. Цветение водорослей, вероятно, происходит вокруг коллекторов загрязненных сточных вод. Вода, следовательно, становится истощенной кислородом, и рыба не может выжить в ней. Однако большинство этих трудностей устраняются путем обработки пораженных участков сульфатом меди или аналогичными альгицидами.

Резюме и выводы

Таким образом, эубактерии, цианобактерии и археи являются крошечными, но очень успешными, судя по их способности жить практически в каждой среде обитания на земле. Бактерии лучше приспособлены к различным условиям жизни, чем любая другая группа организмов. Они обитают в воздухе, почве и воде и существуют в огромном количестве на поверхности практически всех растений и животных. Их разнообразные процессы питания, сложная генетика и клеточная структура не так уж сильно отличаются от так называемых высших организмов, как когда-то считалось. Создатель, должно быть, считал бактерии важными из-за их повсеместного распространения в мире, способствуя питательным циклам и потоку энергии. Бактерии также играют важную роль в нормальной флоре организма, и многие из них, например, кишечная палочка, вырабатывают витамины для организма. Бактерии четко состоят из спроектированных структур и выполняют целенаправленные функции.

Поражение сибирской язвой на шее.

Конечно, некоторые бактерии вредны. Некоторые виды размножаются в организме человека, разрушая ткани (например, туберкулез) или производя болезнетворные токсины (например, сибирская язва). Другие бактерии заражают посевы растений и стада животных. Болезнетворные бактерии представляют собой глобальную угрозу для всех форм жизни в их естественном состоянии, и в 21 веке они уже использовались в качестве агентов биотеррора. На протяжении тысячелетий бактерии угрожали существованию человека бубонной чумой, тифом, туберкулезом, пневмонией, стрептококковыми инфекциями, дифтерией, кишечной палочкой и сибирской язвой. Эти болезни, вероятно, останутся до тех пор, пока Господь не вернется и не установит новые небо и землю.

Туберкулез. При большом увеличении 15549x этот сканирующий электронный микрограф (SEM) изображал некоторые ультраструктурные детали, видимые в конфигурации клеточной стенки ряда грамположительных бактерий Mycobacterium tuberculosis.



Автор: Dr. Alan L. Gillen

Дата публикации: 14 августа 2015 г.

Источник: Answers In Genesis


Перевод: Недоступ А.

Редактор: Бабицкий О.

Вас также может заинтересовать: