Вонята на помийни ями и сметища, гниещи органични останки - всичко това води до постоянно чувство на отвращение у хората. Но когато първата реакция премине и здравият разум се включи, идва разбирането, че това е задължителен процес на живот. За всяко разваляне можете да видите новия живот. Това е вечното движение на вещества в природата. И без значение колко разнообразни живи организми на планетата, е изненадващо, че единствените, които са отговорни за разлагането, са гниещи бактерии.
Процесите на разлагане са цялата гама от реакции, в резултат на което сложните вещества се разлагат до прости и по-стабилни. Процесът на разпад (амонификация) е разлагане на прости молекули на органични вещества, съдържащи азот и сяра. Подобен процес - ферментация - е разлагане на азотсъдържащи органични вещества - захари или въглехидрати. И двата процеса се извършват от микроорганизми. Изясняване на механизма на тези процеси започна с експериментите на Луи Пастьор (1822-1895). Ако погледнем бактериите на разпада само от химическа гледна точка, ще видим, че причините за тези процеси са нестабилността на органичните съединения и микроорганизмите действат само като агенти на химични реакции. Но и протеинът, и кръвта, и животните под влияние на бактериите са изложени на различни видове гниене, основната роля на микроорганизмите е безспорна.
Гниенето е от голямо значение както за икономиката на природата, така и за човешката дейност: от техническото производство до развитието на болестите. Приложената бактериология е родена едва преди около 50 години, а трудностите при изучаването са огромни днес. Но перспективите са огромни:
Бактериите са цялото царство от едноклетъчни прокариотни (не-ядрени) организми, които описват около 10 хиляди вида. Но това ни е известно, но като цяло се предполага, че съществуват повече от един милион вида. Те се появиха на планетата дълго преди нас (преди 3-4 милиона години), бяха нейните първи жители и в много отношения благодарение на тях Земята стана подходяща за развитието на други форми на живот. За първи път в 1676 г. холандски природолюбител Антъни ван Левенгук е видял анимуски микроскоп. Само през 1828 г. получават името си от работата на Кристиан Еренберг. Развитието на технологията за увеличаване позволи на Луи Пастьор през 1850 г. да опише физиологията и метаболизма на гниещи и ферментиращи бактерии, включително болестотворните бактерии. Това беше Пастьор, изобретателят на ваксината антракс и бяс, се чете от основателя на бактериологията - науката за бактериите. Вторият известен бактериолог е германският лекар Роберт Кох (1843-1910), който открива холерна вибрация и туберкулозни бацили.
Формата на бактериите може да бъде сферична (cocci), прави пръчки (bacilli), извити (vibrios), спирала (spirillis). Те могат да бъдат комбинирани - диплокоци (два кока), стрептококи (вериги от коки), стафилококи (купчина коки). Клетъчната стена на муреин (полизахарид заедно с аминокиселини) придава форма на тялото и защитава съдържанието на клетката. Клетъчната мембрана на фосфолипидите може да нахлуе и да надвие комплексите на органите на движение (флагела). В клетките няма ядро, а в цитоплазмата има рибозоми и кръгова ДНК (плазмиди). Няма органели, а функциите на митохондриите, хлоропластите се извършват от мезозоми - мембранни издатини. Някои имат вакуоли: газовите функции се движат във водния стълб, докато тези, които съхраняват, са гликоген или нишесте, мазнини и полифосфати.
По вид храна бактериите са автотрофни (сами се синтезират органична материя) и хетеротрофни (консумират готови органични вещества). Автотрофите могат да бъдат фотосинтетични (зелени и пурпурни) и хемосинтетични (нитрифициращи, серни бактерии, железни бактерии). Хетеротрофите са сапротрофи (използват отпадъчни продукти, мъртви останки от животни и растения) и симбионти (използват органични организми). Загниването и ферментацията се извършват от сапротрофни бактерии. За осъществяването на метаболизма на някои бактерии е необходим кислород (аероби), докато други не се нуждаят от него (анаероби).
Бактериите живеят навсякъде. Буквално. Във всяка капка вода, във всяка локва, по скалите, във въздуха и в почвата. Изброяваме само някои групи:
Някои условия са необходими за гниене, а именно лишаването на бактерии от тези условия е в основата на нашето готвене (стерилизация, пастьоризация, консервиране и т.н.). За интензивен процес на разпад е необходимо:
Възможни са различни опции. Но водата е съществен атрибут на хидролизата на органични вещества. А ензимите работят само в определен температурен режим.
Най-честата група прокариоти е бактерията на разпад, която живее в почвата на земята. Те играят важна роля в азотния цикъл и се връщат в почвата минерални вещества (минерализират), от които растенията се нуждаят от фотосинтеза. Формата на бактериите, връзката им с присъствието на кислород и начините на хранене са разнообразни. Основните представители на тази група са спорообразуващи клостридии, бацили и не-спорообразуващи ентеробактерии.
Етапите на разлагане на органични вещества чрез гниещи бактерии са химически доста сложни. По принцип този процес е следният:
Най-изследваната бактерия е Bacillus subtilis, много ефективен амонификатор. По-добре се изучава само Е. coli (Escherichia coli), нашия чревен симбион. Сенокосът е аеробна гниеща бактерия. На неговата повърхност има протеазни ензимни катализатори, разработени от бактерии и използвани за получаване на жизнена енергия. Протеазите влизат в реакции на хидролиза с протеини на външната среда и разрушават неговите пептидни връзки с освобождаването на началото на големи вериги от аминокиселини, а след това и всички по-малки. Всичко, от което се нуждае, се доставя в килията, а това, което не е необходимо, се дава. И остават токсични вещества - сероводород и амоняк. Именно поради тези газове местообитанията на сенокосните пръчици миришат толкова зле.
Около 50 трилиона различни микроорганизми живеят в червата ни, което е около два килограма. А това е 1,5 пъти повече от общия брой клетки в цялото човешко тяло. И кой е собственикът и кой е симбиот? Това, разбира се, е шега. Но сред това разнообразие от съседи има гниещи бактерии. Ползите и вредите за организма от тях зависи от тяхното количество и патогенност. До четирийсет хиляди бактерии живеят в нашия капан. Киселинната среда на нашия стомах може да издържи на лактобацилите, някои стрептококи и сарцини. Сокът на панкреаса с агресивни храносмилателни ензими (липази и амилази) се секретира в дванадесетопръстника и го прави почти напълно стерилен.
В алкалната среда на малкия и дебелото черво тук се концентрира цялата маса на микрофлората. Тук бактериите ни помагат да абсорбираме витамини (бифидобактерии), синтезираме витамини (К и В) и потискаме патогенната флора (Е. coli), разграждаме нишесте и целулоза, протеини и мазнини (амонизиращи бактерии) и това не е целият списък от полезни функции на нашите съседи. С изпражненията всеки човек произвежда около 18 милиарда бактерии, което е повече от хората на цялата планета. Но същите бактерии могат да причинят заболяване при определени условия. Ето защо много от тях се считат за условно патогенни.
Първите живи организми на тази планета, най-ефективните от гледна точка на заемането на всички екологични ниши, съществуващи на планетата Земя, са бактерии. Те минерализират почвата, правейки я плодородна. Върнете се в джакузито неорганични вещества. Използвайте труповете и отпадъчните продукти на всички живи организми на планетата. Осигуряване на човечеството с природни ресурси. Направете живота ни по-лесен и помогнете в усвояването на хранителните компоненти. Този списък може да продължи дълго време. Разбира се, отрицателната стойност на гнилостните бактерии също е голяма. Но природата знаеше какво прави и задачата ни на тази планета не беше да нарушим деликатния баланс, по който светът около нас беше дошъл през тези почти четири милиона години.