Baktērijas: kas tās ir, īpašības un nozīme cilvēkam un dabā

Baktērijas (sing. bacterium) ir ļoti mazi organismi, kas pieder pie prokariotiskajiem mikroorganismiem. Baktēriju šūnām nav atsevišķa kodola, un lielākajai daļai no tām nav kompleksu orgāneļu ar membrānām. Parasti tām ir izteikta šūnas sieniņa, tās satur DNS un to bioķīmija būtībā ir līdzīga citām dzīvības formām. Baktērijas ir starp vienkāršākajiem un senākajiem dzīvajiem organismiem, un daudzas no tām spēj pastāvēt pilnīgi patstāvīgi.

Izmēri, uzbūve un formas

Gandrīz visas baktērijas ir tik sīkas, ka tās var redzēt tikai ar mikroskopu. Lielākā daļa sastāv no vienas šūnas, tāpēc tās klasificē kā vienšūnas organismi. Baktēriju formas parasti iedala trīs galvenajās grupās: sfēriskās (koki), stieņveidīgās (bacili) un spirālveida (spirillas vai spirohetes). Dažas veido ķēdes vai kopā saaugusies kolonnas, citi izveido biofilmas — biezas šūnu kopienas pie virsmām.

Šūnas iekšējā uzbūvē, papildus DNS, var ietilpt ribosomas, plazmīdi (mazas cirkulāras DNS vienības), baktēriju flagellas kustībai un pili (saišu uzbūvei un ģenētiskai apmaiņai). Dažas baktērijas spēj veidot izturīgus atlieku veidojumus — endosporas —, kas ļauj izdzīvot ilgstošos nelabvēlīgos apstākļos.

Šūnas siena un Gram-krāsošana

Daudzu baktēriju šūnas sieniņa ir galvenais struktūrelements un ietekmē to jūtību pret antibiotikām un citiem ķīmiskiem līdzekļiem. Bakterioloģijā bieži izmanto Gram-krāsošanu, lai sadalītu baktērijas Gram-pozitīvās (bieža peptidoglikāna kārta) un Gram-negatīvās (plānāka peptidoglikāna kārta, bet ārējā membrāna), kas palīdz noteikt ārstēšanas stratēģijas.

Reprodukcija un ģenētiskā daudzveidība

Baktērijas parasti vairojas ātrā, vienkāršā procesā — binārajā dalīšanā, kad viena šūna sadalās divās. Tomēr ģenētiskā dažādība rodas ne tikai dalīšanās laikā: baktērijas var apmainīties ar ģenētisko materiālu, izmantojot transformāciju, transdukciju (ar vīrusu starpniecību) vai konjugāciju (tieša DNS pāreja caur pili). Šī horizontālā gēnu pārnese būtiski veicina jaunu īpašību, tostarp pretestības pret antibiotikām, izplatīšanos.

Dzīves vietas un ekoloģiskā nozīme

Iespējams, uz planētas ir vairāk atsevišķu baktēriju nekā jebkura cita veida organismu. Lielākā daļa baktēriju dzīvo zemē vai ūdenī, bet daudzas dzīvo arī citu organismu — tostarp cilvēku — ādā vai uz tās. Baktērijas ir būtiskas ekosistēmu darbībā: tās atbild par organisko vielu sadalīšanu, barības vielu cikliem (piem., slāpekļa fiksācija, oglekļa aprite) un augsnes auglības uzturēšanu. Daži no tām ir ekstrēmofili, kas spēj dzīvot ļoti augstās vai zemās temperatūrās, lielā sāļuma vai skābuma apstākļos (biotopos), kur citi organismi nespēj pastāvēt.

Baktērijas un cilvēks

Dažas baktērijas var izraisīt slimības, tomēr daudzas ir noderīgas vai pat nepieciešamas cilvēka veselībai. Pieauguša cilvēka ķermenī baktēriju šūnu skaits tiek lēsts aptuveni 1:1 attiecībā pret cilvēka šūnām — šī attiecība var nedaudz svārstīties atkarībā no aprēķinu metodēm. Jo īpaši zarnu mikrobioms (bieži dēvēts kā zarnu flora) palīdz sagremot pārtiku, sintezēt vitamīnus, aizsargāt pret patogēniem un ietekmēt imūnsistēmu. Citas baktērijas tiek izmantotas pārtikas ražošanā — piemēram, fermentācijā siera un jogurta ražošanai — un rūpnieciskās biotehnoloģijās (fermenti, enzīmi, bioremediācija).

Medicīna, antibiotikas un pretestība

Atklājums, ka baktērijas var izraisīt slimības, noveda pie antibiotiku izmantošanas, kas glābušas miljonus dzīvību. Tomēr pārmērīga un nepareiza antibiotiku lietošana veicina antibiotiku rezistences attīstību — globālu veselības problēmu, kas prasa piesardzīgu antibiotiku lietošanu, infekciju profilaksi un jaunu terapiju izstrādi. Svarīgas jomas ir arī vakcīnu izstrāde, mikrobioma modulācija un alternatīvas terapijas (piem., fagterapija).

Bakterioloģijas vēsture un pētījumi

Bakterioloģijas pamatlicējs tradicionāli tiek minēts vācu biologs Ferdinands Kohns (1828–1898), kurš veica nozīmīgus darbus baktēriju klasifikācijā, balstoties uz to izskatu un uzbūvi. Vēlāk Roberts Kohs un Luī Pastera izpēte nostiprināja saikni starp mikroorganismiem un slimībām un attīstīja sterilizācijas, inkubācijas un kultivēšanas metodes. Mūsdienās baktēriju pētījumi ietver genomiku, mikrobioma analīzes, biotehnoloģiju un inženierzinātņu pieejas, kas ļauj izmantot baktērijas medicīnā, lauksaimniecībā un rūpniecībā.

Nobeigums

Baktērijas ir ārkārtīgi daudzveidīgas un nozīmīgas gan dabiskiem procesiem, gan cilvēku dzīvē. Tās var būt gan draudzīgas, gan bīstamas; izpratne par to bioloģiju, ekoloģiju un ietekmi uz veselību ir būtiska, lai izmantotu to potenciālu un ierobežotu riskus, piemēram, antibiotiku rezistenci.

Forma

Baktērijas ir ļoti dažāda lieluma un formas, bet parasti tās ir vismaz desmit reizes lielākas par vīrusiem. Tipiskas baktērijas diametrs ir aptuveni 1 µm (viens mikrometrs), tātad tūkstoš baktēriju, kas sakārtotas rindā, būtu viena milimetra garas. Uz Zemes ir aptuveni pieci noniljoni (5×1030) baktēriju.

Baktērijas tiek identificētas un sagrupētas pēc to formas. Baciles ir stiebrveida, kokas ir lodītes formas, spirillas ir spirāles formas, bet vibrio ir komata vai bumeranga formas.

Dažādas baktēriju formas

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir baktērijas?

J: Cik lielas ir baktērijas?

J: Vai baktērijas ir vienšūnas organismi?

J: Kad radās bakterioloģija?

J: Kur dzīvo lielākā daļa baktēriju?

J: Cik daudz baktēriju šūnu ir salīdzinājumā ar cilvēka šūnām?

Meklēt pēc burta