Например, мы изучали влияние косметики на микрофлору кожи. Для этого мы изолировали микробов из подмышек коллег и исследовали, какие из них производят пахучие вещества. Потом мы занимались бактериями, производящими запахи в кондиционерах автомобилей, микрофлорой в стиральных машинах и воздействием чистящих средств на микробов в домашнем хозяйстве.
Кроме того, мы изучали ферменты из генетически модифицированных бактерий, которые могли поглощать пятна на белье при машинной стирке. Чем-то все это напоминало лабораторию доктора Франкенштейна. Но современной микробиологии под силу создать на чертежной доске по индивидуальному заказу микроорганизм, который делает ровно то, что нужно. Ну, почти.
При этом микробиологи работают с живыми микроорганизмами примерно также, как и Роберт Кох, открывший туберкулезную палочку 150 лет назад, — помещая в твердую или жидкую питательную среду. Потому что только живых микробов можно протестировать на то, как они реагируют на внешние раздражители; например, на чистящие средства или активные вещества в дезодорантах.
Легко забыть, что микроорганизмы — живые существа, обладающие собственным обменом веществ. Размером они всего в тысячную долю миллиметра, и чтобы их увидеть, нужен микроскоп. Впервые их смогли разглядеть почти 350 лет назад, и это был гигантский скачок вперед. Первым человеком, который увидел бактерии и описал их, был Антони ван Левенгук, голландский изготовитель линз и оптики. Но ему еще не было известно, с кем он имеет дело. Даже в XIX веке медики, не зная о существовании бактерий, считали, что болезни вызываются плохими запахами. И только упомянутый выше Роберт Кох открыл их истинную природу.
Микробы в миксере
Все микробы — одноклеточные микроорганизмы. То, что они вообще могут существовать в такой форме, заслуживает особого внимания. Когда микробиологи хотят объяснить разницу между одноклеточными и высшими, многоклеточными, существами, они прибегают к крайне простому примеру: все, что можно перемешать в миксере, не убив, — это микроорганизмы. Причина: в многоклеточных организмах клетки так специализировались, что не способны выжить поодиночке в естественной среде. Когда их разъединяют, они не могут образовать полноценный организм.
Микроорганизмы, напротив, потенциально бессмертны. Микроорганизмы размножаются делением или, выражаясь научно, экспоненциальным ростом: из одной клетки получаются две новые, из двух — четыре, из четырех — восемь… Куда это может завести? Из одной клетки, которая будет делиться каждые 20 минут в течение 48 часов, возникнет биомасса, которая в 3000 раз тяжелее Земли.
К микроорганизмам, или микробам, относятся бактерии и археи — менее известная родственная группа бактерий, которые, например, производят метан для тепла в биогазовых установках. Далее, грибы, водоросли, одноклеточные живые организмы (простейшие) и вирусы — тоже микроорганизмы. Последние составляют обособленную группу, они не живые существа, а «только лишь» сложные молекулы без обмена веществ.
Лучше всех из микроорганизмов изучены бактерии. Они способны реагировать на химические раздражители и у многих из них есть нечто вроде моторчика, с помощью которого они передвигаются. Слова «микробы» и «возбудители болезней» часто используются как взаимозаменяемые. Это необоснованно! Большинство микробов совершенно безвредны для человека.
В отличие от клеток грибов, водорослей, простейших и других высших живых существ, у бактерий нет клеточного ядра. Их называют «прокариоты». И тем не менее наши клетки родственны бактериям. Точнее, мы от них произошли. Давным-давно бактерии и археи соединились в эукариоты: клетки с ядром, из которых, в конце концов, и состоит человек.
Самим своим существованием мы обязаны микроорганизмам! Вся жизнь на Земле произошла от них. Печально, что в истории сотворения мира об этих крошечных существах, невидимых человеческому глазу, нет ни слова. Хотя бактерии и микроорганизмы заслуживают отдельной толстой главы в каждой книге, повествующей о сотворении или эволюции человека.
Микробы стали первыми обитателями нашей планеты, когда та еще была непригодным для жизни адом, а не тем приятным местом, где розы источают аромат и поют песни соловьи, каким мы знаем его сегодня. Если бы микробы не обладали почти пугающей возможностью к приспособлению, наша Земля осталась бы безжизненной пустыней. Ни одно животное не выжило бы на ней, деревьев и цветов не существовало бы.
В быту мы думаем о микроорганизмах как о непрошеных гостях. Давайте не будем заниматься самообманом: мы живем у них, а не они у нас!
Рис. 1. К миру микроорганизмов (микробов) относятся живые существа, которые жизнеспособны, будучи одноклеточными, и чьи клетки нельзя увидеть невооруженным глазом: клетки бактерий и архей не имеют ядра (прокариоты), грибы, водоросли и простейшие (эукариоты) имеют. Вирусы — не живые существа, а лишь сложные молекулы. На рисунке масштаб не соблюден. Прокариоты размером примерно в одну миллионную метра, вирусы в десять раз меньше, эукариоты — в десять раз больше
Прародитель всей жизни — микроб
Признаюсь, нелегко питать уважение к организму, который в 40 раз меньше человеческого волоса и к тому же обладает дурной репутацией. И тем не менее от этого фундаментального постулата никуда не деться: вся жизнь на Земле восходит к одному супермикробу, который вышел на сцену около 4,3 миллиарда лет тому назад.
Ученые назвали первое клеточное живое существо на планете LUCA (last universal common ancestor — последний универсальный общий предок). Когда он возник, Земле было всего 100 миллионов лет.
Микробы не оставляют таких же впечатляющих следов своего существования, как, например, тираннозавр. Наличием доказательств их раннего существования мы обязаны, как ни странно, изменению климата. Из-за потепления обнажаются скальные породы, где никогда не ступала нога человека.
Недавно британско-австралийская команда исследователей обнаружила древние скалы у эскимосского поселка Нуввуагиттук (канадская провинция Квебек). Этому горному образованию, которое называют зеленокаменный пояс, 4,3 миллиарда лет, и в нем были обнаружены трубчатые структуры. Такие образования сегодня представляют собой естественный продукт метаболизма микроорганизмов, живущих на дне глубоких озер близ горячих вулканических источников, поскольку вода этих так называемых черных курильщиков очень богата питательными веществами.
Кислород — случайное вещество
Молодая Земля, на которой возник LUCA, была непригодна для жизни. Земной атмосферы, защищающей нас от смертельного ультрафиолетового и рентгеновского излучения, в ее нынешнем виде еще не было. И кислорода, естественно, тоже не было. Кроме того, было очень жарко. LUCA зародился в воде.
Без кислорода не существовало бы высших форм жизни на нашей планете. То, что появился воздух, которым мы дышим, — настоящее чудо, совершенное цианобактериями (сине-зелеными водорослями). Они создали себе пищу из солнечного света, углекислого газа и воды — углеводы. Свободный, газообразный кислород возник как побочный продукт этого фотосинтеза.
Через 1,5 миллиарда лет концентрация кислорода в воздухе приблизилась к показателю 21 %. Именно столько нам нужно, чтобы великолепно себя чувствовать. Это состояние было достигнуто впервые около миллиарда лет назад. С таким количеством кислорода в качестве источника энергии для дыхания стал возможен взрыв разнообразия жизненных форм, и голубая планета позеленела. Кроме того, возникли высшие, то есть многоклеточные, организмы.
Но ни одно из многочисленных живых существ, появившихся вплоть до сегодняшнего дня, не может отрицать своего происхождения — мы все происходим от LUCA и, таким образом, родственны между собой; от бактерии до морского огурца, от картофеля и плодовой мушки до шимпанзе и человека, мы обладаем общими признаками, такими как унаследованная ДНК или способ производства протеинов (белков).
