Практическая биология для школьников - Ксения Михеева

Он почувствовал лёгкий тычок – это Кокус передавал ему ген резистентности, полученный от Кракена. Бацилус тут же вобрал его в себя и включил в ДНК. Чудо! Подобно тому как действовало зелье силы на галлов, ген резистентности сделал Бацилуса невосприимчивым к антибиотикам. Он стал почти таким же огромным как Кракен и смело вышел вперёд, чтобы завершить начатое.

Осада длилась много дней. В бактерий бесконечно летели снаряды из разных антибиотиков и даже противовирусных средств, но микроорганизмы были уже неуязвимы.

Наконец всё закончилось, шквал химического огня прекратился. Бактерии ликовали: они смогли, они выжили. И кругом только и слышалось: «Да здравствует Кракен! Да здравствует супербактерия!»

Не будем спешить радоваться, ведь для нас финал этой истории плохой. Супербактерия – это бактерия, не восприимчивая (резистентная) ко многим или даже практически всем антибиотикам. Подобная устойчивость формируется постепенно, при восприятии бактерией небольших доз препаратов. Именно поэтому опасно бесконтрольно принимать антибиотики, а продаются они по рецепту. Также необходимо соблюдать рекомендации по дозе и продолжительности приёма.

Кроме того, бактерии способны передавать друг другу гены, в том числе ген резистентности. Благодаря чему очень быстро в популяции распространяется полезный признак и целый штамм может перестать реагировать на лекарственные препараты. Интересно, что происходит передача не только при размножении, но и при обмене генами, например, при встрече двух бактерий одна другой может сделать «подарок» в виде небольшой ДНК с полезным признаком.

Теперь хочу обратить ваше внимание на одно важное в биологии и медицине имя – Александр Флеминг. Ведь именно этот человек открыл антибиотики, причём сделал это абсолютно случайно.

Биографическая справка. Александр Флеминг – британский микробиолог. Он работал с различными микроорганизмами, в частности патогенными бактериями, вызывающими различные заболевания. В обычной жизни он был несколько небрежен, а в его лаборатории не было идеальной чистоты и порядка. И именно это стало причиной одного из наиболее крупных и значимых событий в медицине.

Флеминг выращивал бактерии на питательных средах и однажды уехал в отпуск, оставив в своём кабинете несколько чашек Петри с растущими на агар-агаре микроорганизмами. После возращения учёный обнаружил, что на одной из чашек развелась плесень, при этом колония бактерий, обитающая здесь раньше, погибла. Так и началось исследование антибактериального вещества, названного пенициллином. За это открытие Александр Флеминг получил Нобелевскую премию. А дальнейшее выделение пенициллина и разработка лекарственных препаратов позволили спасти множество жизней.

Важно отметить, что в Советском Союзе пенициллин впервые получила в 1942 году Зинаида Виссарионовна Ермольева – микробиолог и эпидемиолог. Она активно участвовала в создании антибиотика и запуске его промышленного производства, что было жизненно необходимо в условиях Великой Отечественной войны.

Оказывается, плесневые грибы вырабатывают вещества, уничтожающие бактерий. Это и есть антибиотики. Во многих препаратах такого типа в составе значится пенициллин, получивший своё название по грибу, в котором и был найден, то есть в хорошо знакомой нам сизой плесени (серо-зелёной). Сейчас это вещество получают химическим путём в лабораториях, но первые лекарства создавались на основе настоящих пенициллов.

Антибиотики действуют на разные группы бактерий и отличаются разнообразным механизмом действия. Например, могут разрушать клеточную стенку бактерий (напомню, что это такая плотная оболочка, покрывающая клетку снаружи) и приводить к гибели микроорганизма. Другие варианты действия: подавление процессов жизнедеятельности, например, выработки энергии (процессов энергетического обмена), образования молекул ДНК и белков, размножения.

Мне кажется, я угадываю ваш следующий вопрос: если антибиотики так действуют на клетки бактерий, то почему не действуют подобным образом на наши? Причина в химическом составе и разнице строения. Клетки животных, к царству которых относится и человек, лишены клеточной стенки. Снаружи находятся лишь пластичная мембрана и хвостики из углеводов – своеобразные антенны, улавливающие разные сигналы из окружающего пространства (гликокаликс). А раз нет клеточной стенки, то и разрушить её невозможно – наши клетки в безопасности. Если же препарат действует через подавление отдельных процессов обмена веществ и жизнедеятельности, то влияет на определённые молекулы, присутствующие у бактерий, но отсутствующие у нас. Более того, на растения и грибы такие лекарства тоже не повлияют.

Это всё возможно благодаря тому, что бактерии – представители группы живых организмов, которая называется «прокариоты», то есть доядерные, безъядерные. В их клетках отсутствует ядерная оболочка, защищающая генетический материал. А вот животные, грибы и растения – представители группы эукариот, то есть ядерных, у которых ядерная оболочка имеется. Клетки про- и эукариот во многом схожи, но имеют немало различий, что и позволяет использовать антибиотики против одних без вреда для других.

А убивают ли антибиотики вирусы? Нет, на эту группу они тоже не действуют. Тут всё ещё интереснее, ведь вирусы – это неклеточные формы жизни, то есть у них вообще нет клетки. Они состоят только из химических веществ, нуклеиновых кислот и белков, против которых антибиотики бессильны. Это значит, что грипп или коронавирус ими не вылечить. Но почему же тогда врачи иногда назначают препараты против бактерий при вирусных заболеваниях? Если это настоящий грамотный доктор, понимающий, что он делает, то рецепт на подобные лекарства он даёт для того, чтобы вылечить примешавшуюся бактериальную инфекцию. Ведь в период болезни иммунитет ослаблен, что приводит к низкой сопротивляемости прочим патогенам. При этом назначаются и другие препараты, которые уже работают против основного заболевания.

Вирусы – весьма любопытные экспонаты, заслушивающие ещё немного внимания на нашей экскурсии. Зачем они нас заражают? Мне часто приходится слышать этот вопрос, а ещё говорить детям, что вирусы не плохие и не хорошие, это просто такие существа, «живущие» только за счёт других. Их жизнедеятельность проявляется в способности к самокопированию (по сути размножению), наследственности и изменчивости. Это паразиты, проявляющие себя только в чужой клетке, а за её пределами, в окружающей среде, они напоминают кристаллы, тела неживой природы. В клетке хозяина вирусы получают ресурсы и инструменты – молекулы и части клетки – для того, чтобы собрать себе подобных. У них нет мышления, поэтому, проникая в наше тело, не стремятся навредить, просто не умеют по-другому. Так уж сработала их эволюция.

Отвечу на последний вопрос относительно вирусов и перейдём к следующему экспонату. Есть ли от них хоть какая-то польза? Кажется, что только вредят, приводят к болезням, вызывают эпидемии и даже пандемии… Оказывается, что польза есть даже от таких существ, как вирусы. Они поражают клетки не только человека, но и любых других живых организмов: в каждой группе существуют свои вирусы, приспособленные паразитировать в конкретных организмах. Например, бактериофаги проникают в бактерии: здесь они самокопируются, многократно увеличивая численность, а при выходе из клетки хозяина вызывают её гибель. Получается, что такие вирусы способны уничтожать бактерии,