Генетика та мікросвіт
Креацентр > Статті > Генетика та мікросвіт > Чи мають бактерії корисні властивості?

Чи мають бактерії корисні властивості?

Як вперше вказав Пастер, було б важко переоцінити важливість діяльності сапрофітних мікробів у розкладанні тіл мертвих тварин, рослин і неживої органічної речовини всіх видів. Кінцевим результатом всієї діяльності цієї «гнилої» бактерії є перетворення всього складного органічного матеріалу в прості неорганічні речовини. Процес розкладання сам собою неприємний для споглядання. Шматок гниючого м'яса або тухле яйце, з його неприємним зовнішнім виглядом і огидним запахом, — огидний предмет, але потрібно трохи уяви, щоб усвідомити життєву важливість процесу гниття. Припустимо, що мертві тіла рослин і тварин, фекалії та інші відходи життєдіяльності людини й тварин накопичувалися там, де вони падали, і ніколи не розкладалися! Скоро на поверхні Землі не залишилося б місця для живих істот. Як сказав Пастер, скоро Земля буде «забита трупами». Розкладаючи мертві органічні рештки, бактерії роблять землю придатною для життя. Пастеру вдалося осягнути мудрий задум Творця щодо переробки «праху земного».

Розкладання неживих матеріалів бактеріями не тільки рятує землю від непотрібних відходів, але й призводить до ще більш важливого результату. Він вивільняє з мертвої або неживої матерії елементи, необхідні для росту рослин, повертаючи ці необхідні елементи в грунт. Діяльність сапрофітних бактерій забезпечує зв'язок між мертвими та живими істотами. Найважливіший азот укладено в тілах мертвих рослин і тварин у вигляді органічних сполук. Азот виділяється з його складних комбінацій під дією гнилісних бактерій, переходячи в грунт у вигляді нітратів — простих неорганічних сполук, які рослини використовують у їжу. Таким чином, азот, дійсно головний елемент живих речовин, проходить через досконалий цикл з грунту в зростаючу рослину, потім у тіло тварини, коли рослину з'їдено, і назад в грунт через посередництво бактерій, коли рослина або тварина помирає. Інші елементи, необхідні для життя, такі як вуглець, фосфор і сірка, проходять через аналогічний цикл, в якому бактерії відіграють важливу роль. Запас цих хімічних елементів на Землі обмежений і незабаром був би вичерпаний, якби не необхідна робота бактерій. Родючість ґрунту, таким чином, значною мірою є результатом бактеріальної активності.

Азотний цикл

Деякі види бактерій надають особливо помітний вплив на родючість ґрунту через їхню участь у кругообігу азоту (нижче). Це нітрифікуючі, денітрифікуючі та азотфіксуючі бактерії. Нітрифікуючі бактерії викликають окислення аміаку (NH3) до нітритів (-NO2) і нітритів до нітратів (-NO3). Це називається нітрифікацією. Оскільки нітрати є найбільш корисною формою азоту для живлення рослин, кількість нітратів у ґрунті багато в чому визначає її родючість. Дія нітрифікуючих бактерій, таким чином, безпосередньо збагачує грунт. Ці організми суворо автотрофні й не спороутворюючі. Деякі з них — бацили, інші — коки або спірили. Нітрозомонас (Nitrosomonas) окисляє аміак до нітритів, а перетворення нітритів в нітрати здійснюється нітробактерією. Деякі інші види бактерій і грибків можуть викликати окислення аміаку або нітритів.

Денітрифікуючі бактерії

Дія денітрифікуючих бактерій полягає в тому, щоб викликати відновлення нітратів (-NO3) до нітритів (-NO2) і вивільнення вільного аміаку (NH3) і іноді вільного газоподібного азоту в якості останніх стадій мікробного розкладання неживої органічної речовини. Різні анаеробні грунтові організми використовують нітрати в якості акцепторів водню, тим самим перетворюючи нітрати у нітрити. Білки та інші органічні азотисті сполуки розкладаються на амінокислоти, а аміногрупи (-NH2) розщеплюються до аміаку (NH3). Сечовина, продукт обміну речовин, що міститься в сечі людини й тварин, розкладається різними мікроорганізмами з виділенням аміаку. Ці елементарні, відновлені сполуки азоту — нітрит і аміак — даремні для вирощування рослин. Вони були в значній мірі втрачені для азотного циклу, якщо б не окислювальна здатність нітрифікуючих бактерій.

Азотфіксуючі бактерії

Найбільш важливий внесок у родючість грунту вносить ще одна група бактерій — азотфіксуючі бактерії. Ці організми можуть фіксувати азот з повітря, тобто захоплювати атмосферний газоподібний азот і змушувати його з'єднуватися з іншими хімічними елементами з утворенням органічних сполук у ґрунті, зрештою, стаючи доступним у корисній формі для живлення рослин. Таким чином, вільний азот в атмосфері приводиться в дію. Цією чудовою азотфіксуючою властивістю володіють дві групи грунтових бактерій.

Члени однієї групи живуть вільно в грунті. Прикладом може служити організм під назвою азотобактер (Azotobacter). Ці вільноживучі організми використовують вуглеводи в грунті в якості джерела енергії і отримують азот безпосередньо з повітря. Азот з'єднується в їхній протоплазмі й пізніше вивільняється у вигляді нітратів або інших корисних сполук, коли організми вмирають. Бактерії самі розкладаються іншими ґрунтовими мікробами. Ріст азотобактерій також збагачує грунт іншим необхідним елементом — фосфором, який, як і азот, вбудований в зростаючі клітини. Бактерії деяких інших родів (напр., Clostridium і Aerobacter) також можуть фіксувати атмосферний азот.

Азотний цикл

Друга група азотфіксуючих організмів складається з бульбочкових бактерій, які симбіотично живуть в бульбочках на коріннях деяких рослин (праворуч). Рослини, які несуть бульбочки на своїх коренях, називаються бобовими (конюшина, горох, боби та люцерна). Протягом століть було відомо, що рослини такого роду збагачують грунт. Фермери вже давно чергують посіви на певному полі, час від часу висіваючи конюшину, сою або яку-небудь іншу зернобобову рослину. Коли конюшина зорана й поле засіяно знову, земля стає більш родючою. Зазвичай перед посадкою цими організмами збагачують грунт або насіння, щоб переконатися, що відбувається активний розвиток кореневих бульбочок і, відповідно, азотфіксуючих бактерій.

Rhizobium leguminosarum

Rhizobium leguminosarum це основні види бульбочкових бактерій. Ризобії входять до кінчиків кореневих волосин бобових рослин. Вони оточуються свого роду драглистою оболонкою або капсулою та проникають далі в корені. Організми розширюють свій ріст в клітини тканин рослини, і ці клітини відповідають проліферацією, утворюючи захисну бульбу. Організми в цих кореневих бульбочках використовують вуглеводи та інші поживні речовини з соків рослин, одночасно фіксуючи азот безпосередньо з повітря. Кінцевим результатом цього чудового симбіозу є додавання в грунт великої кількості азоту.

Мікробіолог Джозеф Френсіс. Біоматриця життя: креаційна перспектива мікробів і вірусів

Доктор Джозеф У. Френсіс (Joseph W. Francis) — клітинний імунолог і в даний час ад'юнкт-професор біології в коледжі в Санта-Кларіті (The Master’s College in Santa Clarita), Каліфорнія. Він викладав біологію в університеті Сідарвілл (Cedarville University) в Огайо протягом десяти років до своєї посади в Каліфорнії. У Сідарвіллі він був названий професором року 2000. Він має ступінь бакалавра мікробіології в Мічиганському державному університеті (Michigan State University) й ступінь доктора біології в університеті Вейна (Wayne State University). Після закінчення аспірантури він прийняв призначення в аспірантуру Мічиганського університету на кафедру дитячої гематології і працював у галузі клітинної імунології. Доктор Френсіс опублікував понад 20 наукових робіт та виступив з численними доповідями на наукових нарадах. Він також є автором та викладачем онлайн-курсу біології на рівні коледжу. Він є членом Товариства по Біології Лейкоцитів (Society for Leukocyte Biology), а також дослідницької групи по барамінології (Baraminology Study Group), товариства біологів-креаціоністів, присвяченого розробці моделі Творіння, побудованої на істинних твердженнях Біблії.

У своїх барамінологічних дослідженнях доктор Френсіс розробляє моделі, намагаючись пояснити й описати, як мікроби та віруси могли функціонувати в ідеальному середовищі до гріхопадіння, як описано в книзі Буття. Доктор Френсіс виявив, що залишки первісного «дуже хорошого» творіння можна спостерігати сьогодні в мікробах і вірусах. Наприклад, тільки невелика частина мікробів і вірусів викликає патологію та хвороби. Насправді, великий відсоток мікробів, мабуть, благотворно взаємодіє з біологічним життям і позитивно впливає на нього різними способами. Мікроби беруть участь в усіх основних біогеохімічних циклах, включаючи цикл вуглецю та азоту. Доктор Френсіс назвав цю всепроникну функціональну популяцію мікробів на землі «біоматрицею» або «органосубстратом» (нижче).

Біоматриця кишкової палички та кишківника людини

Доктор Френсіс припускає, що мікроби й віруси були створені як сполучна ланка між макроорганізмами та хімічно багатим, але інертним фізичним середовищем, забезпечуючи субстрат, на якому багатоклітинні істоти можуть процвітати та зберігатися в складних екосистемах. У відповідності з цією перспективою, мікроби та віруси, які в достатку присутні в усіх екосистемах, відокремлені від макроорганізмів, розділяються на основні групи вірусів і мікробів, призначених для симбіотичних відносин як з макроорганізмами, так і з іншими мікробами та вірусами, вилучають неорганічні речовини з мінералів землі, беруть участь в кругообігу всіх елементів і сполук, важливих у біології макроорганізму, і здійснюють быоремедыацыю (біологічне очищення грунтів). Ця концепція пояснює схожість органел і бактерій, що використовується як докази еволюційної теорії ендосимбіозу. Органосубстратна концепція також передбачає, що патогенез — це відносно нещодавнє та рідкісне відхилення від спочатку створеної функції. Доказом цього є рідкість і низька пристосованість патологічних форм, а також пізніше додавання та модифікація симбіотичних конструктивних особливостей у мікробів і вірусів. Органосубстратна концепція неминуче піддається перевірці та добре підтримується.

Крім того, всі живі істоти містять мікробні симбіонти. Ці мікробні симбіонти в першу чергу беруть участь у забезпеченні живлення організмів, а також можуть брати участь у контролі розмноження та захисних реакціях господаря. Схоже також, що мікроби були створені для взаємодії з біологічними організмами, включаючи людину. Доктор Френсіс працює над теорією, яка показала б, що мікроби та віруси володіють конструктивними особливостями, які відповідають позаклітинним органелами, або органелам ззовні організму. Ми, звичайно, без проблем приймаємо той факт, що наші клітини мають внутрішньоклітинні органели, тому ми не повинні дивуватися існуванню позаклітинних органел. Володіння такими органелами дає багато потенційних переваг. Наприклад, вони виконують безліч функцій, які були б обтяжливими або енергетично дорогими для їхніх господарів. Через свою незалежну природу вони можуть залишати носія, але бути взяті з навколишнього середовища, можливо, забезпечуючи інформацію, що сприяє адаптації носія до неї.

Цей новий погляд на мікроби та віруси також піднімає багато питань про імунну систему. Якщо в Едемському саду не було смерті, хвороб і гниття, то яка була початкова роль імунної системи? Ми, звичайно, не можемо виключити думку, що Бог знав про занепале оточення, в якому ми будемо жити, і тому в Своєму передбаченні й милосерді створив цю систему. Проте, мабуть, імунна система володіє специфічними, складними механізмами, які розпізнають і підтримують мікроби і віруси. Вони настільки складні, що ми можемо припустити, що імунна система могла бути створена не тільки для захисту господаря. Можливо, імунна система була створена, щоб допомогти в захопленні та утримуванні мікробних і вірусних симбіонтів, які Бог призначив бути частиною людських тіл, тварин і рослин. Сучасна медицина нещодавно показала, що ми відчуваємо багато проблем зі здоров'ям, коли нормальні бактерії флори в нашому кишківнику є під загрозою. Насправді, кишковий тракт не розвивається правильно у тварин, в яких були видалені бактерії. Недавні дослідження показали, що імунна система взаємодіє з нормальною кишковою флорою і може контролювати її популяцію та сприяти її підтримці. В цій асоціації між імунною системою та нормальною флорою бактерій у кишківнику, ми можемо бути свідками моментальної проєкції первісної мети імунної системи.

Ціанобактерія

Синьо-Зелені Водорості

Ціанобактерії (синьо-зелені водорості) є мікроскопічними найпростішими та найбільш бактеріоподібними з водоростей. Ціанобактерії неймовірно стійкі до суворих умов навколишнього середовища, процвітаючи у воді з високим вмістом поживних речовин або добрив. Деякі можуть фіксувати атмосферний азот з навколишнього середовища в клітинах, званих гетероцистами. Одним з прикладів є анабена (Anabaena) (праворуч), що містить ферменти, які фіксують азот (N2) в амоній (NH4) для використання зростаючою клітиною. Види, що ростуть у воді, зазвичай мають газові вакуолі, які допомагають клітині плавати. Тому не дивно виявити серед них форми, пристосовані до росту майже в усіх видах навколишнього середовища, включаючи місця, в яких не може існувати ніякої іншої рослинності. Вони зустрічаються не тільки в прісній або солонуватій воді при звичайних температурах, але й в гарячих джерелах при температурі до 80°C (176°F), у холодних гірських потоках і навіть у воді з концентрацією солі до 27 відсотків. Яскраві кольори терас і «горщиків з фарбою» («paint pots») навколо гарячих джерел в Йєллоустоуні обумовлені синьо-зеленими водоростями в зовнішніх шарах цього вапняного родовища. Інші різновиди можуть бути помітні неозброєним оком у вигляді мохоподібної плівки на чистому або окультуреному грунті, а треті зустрічаються як паразити або в симбіотичній асоціації з різними вищими рослинами та тваринами.

Синьо-зелені водорості можуть зростати як окремі мікроскопічні клітини, дещо більші за розміром, ніж бактерії, але вони часто утворюють довгі, ниткоподібні колонії, що складаються головним чином з численних тільки одного виду клітин водорості, утримуваних разом желатиновою оболонкою. Коли відбувається інтенсивний ріст цих водоростей, як, наприклад, на поверхні озера або водосховища, або на значній площі в морі, це називається цвітінням. Немає ніяких органів пересування, але клітини можуть ковзати вперед або назад паралельно довгій осі ниток. Морфологічно чіткого ядра немає і розмноження відбувається найчастіше простим безстатевим поділом клітин. Ці риси припускають дизайн, подібний істинним бактеріям. Деякі ціанобактерії мають внутрішні мембрани, або пластинки по периферії клітин,які, мабуть, є продовженням зовнішньої клітинної мембрани. Вони, ймовірно, мають функцію пов'язану з фотосинтезом. Клітинні стінки синьо-зелених водоростей схожі на стінки клітин бактерій.

Ціанобактерії розпізнаються за їхнім синьо-зеленим кольором, звідси і назва, але серед приблизно 2 000 видів, відомих в даний час існує широкий спектр кольорів. Більшість видів мають три пігменти: хлорофіл (зелений), фікоцианін (синій) і фікоеритрин (червоний). Частинки пігменту розсіюються по всій цитоплазмі, особливо вздовж периферичних пластинок, а також в оболонці. Більшість цих організмів автотрофні та аеробні. Вони не потребують попередньо сформованої органічної речовини для росту, а кисень, неорганічні речовини і світло; фотосинтез використовує енергію світла, щоб побудувати свою протоплазму з води та вуглекислого газу в повітрі.

Ціанобактерії мають важливе сільськогосподарське значення. Діяльність синьо-зелених водоростей економічно значуща з декількох причин. По-перше, це внесок деяких видів у родючість ґрунту через фіксацію атмосферного азоту. Наприклад, на заболочених ґрунтах Далекого Сходу, де рис обробляється століттями, розвивається рясне цвітіння синьо-зелених водоростей, які сприяють вмісту азоту в грунті та дозволяють щорічно отримувати хороші врожаї навіть без додавання гною або хімічних добрив. Крім того, кисень, що виділяється водоростями в процесі фотосинтезу є корисний. Штучна інокуляція грунту синьо-зеленими водоростями була успішною в поліпшенні деяких культур.

Синьо-зелені водорості зазвичай першими колонізують безплідні скелі та посушливі грунти. Цей поверхневий ріст може призвести до накопичення органічної речовини такої товщини, що там можуть жити бактерії і гриби, а, зрештою, і складні рослинні форми. У морі водорості є важливим джерелом їжі для риб та інших морських мешканців. Зарості водоростей часто розвиваються навколо водозабірних труб водопровідних систем, в резервуарах або цистернах прісної води, викликаючи неприємний запах. Цвітіння водоростей, імовірно, відбувається навколо колекторів забруднених стічних вод. Вода, отже, стає бідною киснем і риба не може вижити в ній. Проте більшість цих труднощів усуваються шляхом обробки уражених ділянок сульфатом міді або аналогічними альгіцидами.

Резюме та висновки

Таким чином, еубактерії, ціанобактерії та археї є маленькими, але дуже успішними, судячи по їхній здатності жити практично в кожному середовищі існування на землі. Бактерії краще пристосовані до різних умов життя, ніж будь-яка інша група організмів. Вони живуть у повітрі, ґрунті й воді та існують у величезній кількості на поверхні практично всіх рослин та тварин. Їхні різноманітні процеси живлення, складна генетика та клітинна структура не так вже й сильно відрізняються від так званих вищих організмів, як колись вважалося. Творець, напевне, вважав бактерії важливими через їхнє поширення у світі, сприяючи харчовим циклам і потоку енергії. Бактерії також грають важливу роль у нормальній флорі організму і багато з них, наприклад, кишкова паличка, виробляють вітаміни для організму. Бактерії чітко складаються із спроектованих структур та виконують необхідні функції.

Сибірська виразка на шиї.

Звичайно, деякі бактерії шкідливі. Вони розмножуються в організмі людини, руйнуючи тканини (наприклад, туберкульоз) або виробляючи хвороботворні токсини (наприклад, сибірська виразка). Інші бактерії заражають посіви рослин і стада тварин. Хвороботворні бактерії являють собою глобальну загрозу для всіх форм життя в їхньому природному стані, і в 21 столітті вони вже використовувалися в якості агентів біотерору. Протягом тисячоліть бактерії загрожували існуванню людини бубонною чумою, тифом, туберкульозом, пневмонією, стрептококовими інфекціями, дифтерією, кишковою паличкою та сибірською виразкою. Ці хвороби, ймовірно, залишаться доти, поки Господь не повернеться й не встановить нові небо та землю.

Туберкульоз. При великому збільшенні 15549x цей скануючий електронний мікрограф (SEM) зобразив деякі мікродеталі, видимі в конфігурації клітинної стінки ряду грампозитивних бактерій Mycobacterium tuberculosis.



Автор: Dr. Alan L. Gillen

Дата публікації: 14 серпня 2015 р.

Джерело: Answers In Genesis


Переклад: Горячкіна Г.

Редактор: Бабицький О.

Вас також може зацікавити: