В колонию бактерий попадает вирус

В Китае происходят трагические события, связанные с распространением нового типа вируса. Число погибших выросло до 26 человек. В 10 городах Китая введены жёсткие карантинные меры, в Ухани закрыты аэропорты и железнодорожные станции.

Вирусы поражают все типы организмов, от растений и животных до бактерий и архей. Вирусы не только убивают клетки, но также используют их материал для репликации. Давайте подумаем об этой проблеме в математическом ключе. В качестве модели рассмотрим не самого быстро размножающегося вируса-бактериофага. Справится ли с вирусом колония бактерий?

Задача о вирусе в колонии бактерий

В колонию, состоящую из N бактерий, попадает один вирус. В первую минуту он уничтожает одну бактерию, затем делится на два новых вируса. Одновременно каждая из оставшихся бактерий тоже делится на две новые. В следующую минуту возникшие два вируса уничтожают две бактерии, и затем оба вируса и все оставшиеся бактерии снова делятся и так далее.

Будет ли эта колония при указанных условиях жить бесконечно долго или в конце концов погибнет?

Эта задача – восьмой эпизод нашего сериала головоломок. После описания задачи идёт ответ на предыдущую головоломку о часах с одинаковыми стрелками.

Решение задачи о часах с одинаковыми стрелками

Ответ. Существует 66 пар расположений стрелок таких, что в каждой из этих пар одно расположение получается заменой часовой стрелки на минутную и минутной на часовую. Разумеется, при этом не рассматриваются такие положения, когда направления часовой и минутной стрелок совпадают: в этих случаях время определяется однозначно.

Решение. Можно получить много разных решений задачи. Приведём наиболее распространённое, представленное также в девятом номере за 1970 год научно-популярного журнала Квант.

Будем считать, что циферблат разбит на 12 частей. Рассмотрим какое-то одно из положений стрелок, о которых идёт речь в условии. Пусть одна стрелка занимает положение x, другая – y. Тогда 0 ⩽ x ⩽ 12, 0 ⩽ y ⩽ 12. Если первую стрелку считать часовой, а вторую – минутной, то должно выполняться равенство:

где a – целое число часов, 0 ⩽ a ⩽ 11.

Аналогично первая стрелка минутная, а вторая – часовая, то

где b – целое, 0 ⩽ b ⩽ 11.

Систему из двух равенств можно заменить на эквивалентные:

Решение системы относительно x и y даёт:

Здесь 0 ⩽ a ⩽ 11, 0 ⩽ b ⩽ 11 – целые числа. Каждая пара (x, y) удовлетворяющая этой системе является её решением. Их всего 12 2 = 144. Ясно, что случаи, когда x = y, то есть, когда a = b, нужно исключить. Остаётся 132, что соответствует 66 положениям пары стрелок.

Как ответили читатели Библиотеки программиста? Решение головоломки в социальных сетях вызвало бурное обсуждение. К сожалению, большинство ответов не содержали описания решения, а только некоторые числа и расчёты без пояснений.

На сайте Библиотеки программиста первым правильный ответ 66 указал mmackevich, также были перечислены приблизительные временные отметки, но не было показано аналитическое решение. Пользователь tamatuk привёл близкое к правильному решение, но исходно указал ошибочный ответ.

В группе вконтакте первый чётко аргументированный правильный ответ дал Дмитрий Шелухин. Дмитрий также заметил, что задача сводится к числу сочетаний из 12 по 2:

Стоит также заметить, что под временем подобные задачи, конечно, предполагают время, которое можно найти из самих часов, без указания времени до или после полудня или времени года :-)

Микробы внутри нашего тела составляют микробиом – совокупность организмов, которые живут в нас и взаимодействуют друг с другом и нами.

PanARMENIAN.Net - Однако, меньше 1% бактерий в теле человека могут вызвать болезнь, другие же помогают выполнять важные функции. Так, например, бактерии Lactobacillus acidophilus, которые используются в изготовлении кисломолочных продуктов, помогают переварить еду и бороться с вредными микробами.

Микробы внутри нашего тела составляют микробиом – совокупность организмов, которые живут в нас и взаимодействуют друг с другом и нами.

Что касается вирусов, то, по мнению ученых, часть из них никак на нас не действует, но возможно, что они встроены в ДНК. Это означает, что у нас с ними симбиоз, как и с бактериями.

Но несмотря на это, не стоит полагаться на непоколебимость своего иммунитета и злоупотреблять правилами гигиены, как, впрочем, и увлекаться постоянной дезинфекцией себя и пространства. Для здорового человека чрезмерная гигиена может даже оказаться вредной, ведь иммунитет, избавленный от необходимости постоянной борьбы с микробами, начинает ослабевать.

У любого иммунитета есть свои слабые стороны – слизистые оболочки: рот, нос, половые органы, внутренние поверхности глазных век и слуховых проходов и поврежденные кожные покровы. Поэтому осведомленность в этой сфере огородит как от инфекций, так и от ненужных страхов.

Итак, несмотря на различия, пути распространения вирусов и бактерий примерно одинаковы: воздушно-капельный путь (кашель, чихание), с кожи на кожу (при прикосновениях и рукопожатиях),с кожи на продукты (при прикосновениях к пище грязными руками вирусы и бактерии могут попасть в кишечник), через жидкости организма (кровь, сперму и слюну). Половым путем или через грязный шприц активнее всего распространяются возбудители ВИЧ и герпеса.

Сколько живут бактерии и вирусы вне организма человека?

Все зависит от типа бактерии или вируса, и от поверхности, на которой они находятся. Большинству болезнетворных бактерий, вирусов и грибков для жизни требуются влажные условия, поэтому то, как долго они могут прожить вне организма, зависит от влажности воздуха.

Например, вирусы-возбудители простуды могут жить на поверхностях внутри помещений в течение свыше семи дней. Говоря в общем, вирусы живут дольше на гладких (водостойких) поверхностях. Однако, их способность вызывать заболевание начинает снижаться после 24-х часов.

На поверхности рук большинство простудных вирусов живут гораздо меньше. Некоторые из них погибают через несколько минут, но 40% распространенных возбудителей простуды, находясь на руках в течение часа, все еще остаются заразными.

Подобно простудным вирусам, на руках вирусы гриппа живут гораздо меньше. После того, как вирус гриппа пробыл на руках человека пять минут, его концентрация резко снижается. На твердых поверхностях вирусы гриппа могут жить в течение 24 часов, на ткани же гриппа живут всего 15 минут.

Вирусы гриппа могут жить в летающих в воздухе капельках влаги на протяжении нескольких часов, а в низкой температуре - еще дольше.

Возбудителями кишечной инфекции могут быть различные микроорганизмы, в том числе такие бактерии, как кишечная палочка, сальмонелла, клостридиум диффициле и кампилобактер, а также такие вирусы, как норовирус и ротавирус.

Сальмонелла и кампилобактер могут жить примерно 1-4 часа на твердых поверхностях и тканях, в то время как норовирус и клостридиум диффициле могут жить гораздо дольше.

Чтобы предотвратить распространение кишечной инфекции, регулярно и тщательно мойте руки, особенно после посещения туалета. Также необходимо следить за гигиеной питания.

Золотистый стафилококк может жить на поверхностях несколько дней и даже недель, и это могжет продлиться даже дольше, чем некоторые бактерии и вирусы живут в целом.

Вирусы герпеса могут жить в течение четырех часов на пластике, трех — на ткани и двух — на коже. Если у вас появилась герпетическая лихорадка, не трогайте пузырьки. Если вы все же прикоснулись к ним, например, чтобы нанести крем от герпеса, обязательно мойте руки сразу же после этого.

Возбудитель сифилиса вне человеческого организма быстро гибнет при высыхании, под действием дезинфицирующих средств. Во влажной среде живет на протяжении нескольких часов, не чувствителен к низким температурам.

Опасения инфицирования ВИЧ через укусы комаров, вшей, блох, клопов и прочих кровососущих насекомых являются заблуждением. В медицинской практике нет случаев инфицирования ими людей. Почему этого не происходит, точный ответ пока дать сложно. Есть вероятность, что в организмах этих существ присутствуют вещества, уничтожающие ВИЧ.

Септичное человечество может заразить и космос в процессе его освоения

Пандемия коронавируса может стать катализатором программ по переселению человека на другие космические объекты Солнечной системы. Иллюстрация Pixabay

Выдающийся писатель-фантаст ХХ века Артур Кларк любил выдавать развернутые футурологические предсказания. Одно из них – к 2014 году на околоземной орбите начнется сооружение космического отеля.

В любом случае каких-то 60 лет назад будущее, – ставшее нашим настоящим, – многим виделось в более радужных тонах…

«К Коммунистической партии и народам Советского Союза!

К народам и правительствам всех стран!

Ко всему прогрессивному человечеству!

Обращение Центрального Комитета КПСС, Президиума Верховного Совета СССР и правительства Советского Союза.

Свершилось великое событие. Впервые в истории человек осуществил полет в космос.

Первый человек, проникший в космос, – советский человек, гражданин Союза Советских Социалистических Республик!

Это беспримерная победа человека над силами природы, величайшее завоевание науки и техники, торжество человеческого разума. Положено начало полетам человека в космическое пространство.

В этом подвиге, который войдет в века, воплощены гений советского народа, могучая сила социализма.

С чувством большой радости и законной гордости Центральный Комитет Коммунистической партии, Президиум Верховного Совета СССР и Советское правительство отмечают, что эту новую эру в прогрессивном развитии человечества открыла наша страна – страна победившего социализма.

Советский Союз первым запустил межконтинентальную баллистическую ракету, первым послал искусственный спутник Земли, первым направил космический корабль на Луну, создал первый искусственный спутник Солнца, осуществил полет космического корабля в направлении к планете Венера. Один за другим советские корабли-спутники с живыми существами на борту совершали полеты в космос и возвращались на Землю.

Венцом наших побед в освоении космоса явился триумфальный полет советского человека на космическом корабле вокруг Земли.

Честь и слава рабочему классу, советскому крестьянству, советской интеллигенции, всему советскому народу!

Честь и слава советским ученым, инженерам и техникам – создателям космического корабля!

Это отрывки из уже исторического документа, первого официального сообщения о полете человека в космос. 12 апреля исполнится 59 лет с момента, когда человечество стало в полном смысле слова космическим видом живых существ.

И первые ласточки уже прилетели.

Органика, в том числе и вирусы, не отстает от пыли в деле заполнения космического пространства. Иллюстрация Pixabay

Транзитная ДНК

Член-корреспондент Российской академии космонавтики имени К.Э. Циолковского Андрей Ионин, например, уверен, что пандемия коронавируса доказывает необходимость освоения дальнего космоса с целью создания поселений на Луне и Марсе на случай угрозы гибели человечества.

Есть, конечно, варианты и куда более экзотические. Скажем, такой. Мы, популяция вида Homo sapiense, являемся транзитерами однажды возникшей ДНК. Наша биосфера – это только амеба. И цель ее – создание твердокристаллической формы жизни и передачи ее дальше – во Вселенную.

В космосе от паники, может быть, и удастся спастись. Но не от вирусов…

Заметим, что представление об абсолютной стерильности космического пространства – это в лучшем случае сильная идеализация. Скажем, на фабрике (Fab. 10) корпорации Intel по производству микропроцессоров, которая располагается в местечке Лейкслип, в 15 минутах езды от столицы Ирландии Дублина, атмосфера буквально неземная.

Но органика не отстает от пыли в деле заполнения космического пространства.

Нужно учесть и еще один важный фактор в грандиозных планах нашего будущего распространения по Солнечной системе. Сейчас МКС со всем ее содержимым, включая космонавтов, микробы и вирусы, находится на орбите ниже радиационного пояса Земли. Так что станция более или менее защищена от жесткого космического излучения. Выход за пределы этого пояса означает возрастание радиационной нагрузки на все живое (или полуживое – как вирусы). И как они будут мутировать/эволюционировать в изменившихся условиях – никому не известно.

Ричард Холлингем справедливо отмечает в своем материале, что одна из сложнейших проблем при освоении того же Марса – не занести на Красную планету земных микробов. «Главное здесь – как избежать попадания человеческих микробов на марсианскую почву с внешней поверхности скафандров, – пишет Холлингем. – Над решением этой задачи сейчас трудится рабочая группа, созданная главными мировыми космическими агентствами. Свои рекомендации она намерена опубликовать уже в этом году.

Однако еще более чувствительный вопрос – о возможном попадании на земную почву марсианских микробов.

То есть как ни крути, а обустройство космоса хорошо бы начать с обустройства Земли.

Оп, синантроп: в постели с врагом

Ты глубоко ошибаешься, если думаешь, что соседи-насекомые могут быть только у привокзальных асоциальных типов, заросших неопрятными бородами. Скорее всего, каждую ночь делишь кровать не только с тем, кто находится там по твоему желанию (кот, собака, смартфон, двухметровый питон Василий, девушка – нужное подчеркнуть), но ещё и с сотней-другой насекомых. Основная масса непрошеных соседей – это пылевые клещи: одни из тех, кого называют облигатными синантропами, то есть существами, неразрывно связанными с человеком и его жильём.

Приготовься, сейчас будет неприятно: на твоей кровати ест, размножается и справляет нужду примерно 2 миллиона микроскопических паукообразных насекомых, и когда ты ляжешь спать и передавишь одну половину популяции, вторая копошиться не перестанет. Клещи едят отмершие клетки кожи, а за месяц жизни успевают произвести горку фекалий в 2 тысячи раз тяжелее собственного веса: дома ты вдыхаешь и их, и тела мёртвых клещей – тем больше, чем реже делаешь уборку. При этом клещ – не паразит, а скорее симбионт, в отличие от комара, вши, блохи и ещё одного любителя отобрать твою подушку.

Если утром, открыв глаза, ты увидишь отвратительное насекомое, не вспоминай Кафку – лучше скорее вставай, потому что это постельный клоп. Принести домой этого паразита, как и пылевого клеща, ты мог на одежде или обуви, так что не жалуйся на судьбу: лучше подумай, как избавиться от всех непрошеных соседей. Клещи выделяют вещества, вызывающие аллергию, дерматит, ринит и астму, а клопы переносят опасные бактерии и к тому же больно и много кусаются – до 500 раз за ночь, уже не говоря о том, что лечь в кровать вместе с ними ты точно не захочешь. Значит, самое время устроить генеральную уборку: клещи, клопы и домовые блохи, которые могут скрываться в щелях между полом и плинтусом, не переносят высоких температур и чистоты. Подумай, где купить новую кровать – клопы просто так не сдадутся, а спать в их бывшем гнезде ты вряд ли захочешь.

Червячок сомнения: врачи умывают руки

В просторечии их называют глистами, и часто люди даже не знают о том, что в организме поселился вовсе не замечательный сосед, но последствия не заставят себя ждать: хозяина цестод, трематод или нематод ждут болезни желудочно-кишечного тракта, которые невозможно не заметить. Гельминты передаются, например, через почву – по данным ВОЗ, ими заражена почти четверть населения мира, то есть около 1,5 миллиардов людей. Они едят ткани хозяина, мешают усвоению питательных веществ, что может вызвать снижение темпов роста и развития, если глистами заражены дети. Ты можешь подхватить такого паразита где угодно, а в списке возможных последствий множество пунктов – от диареи, гепатита и артрита до инсульта, гепатита и удушья.

Один из самых опасных – лёгочный сосальщик, который обитает не только в Китае, Корее и Японии, но и в российском Приморье. Заразиться рискуют любители морепродуктов – если ты не заботишься о том, кто, как и где готовил тебе суши и крабов, сосальщик проникнет в организм и затаится там на несколько недель, и вскоре проявятся симптомы парагонимоза – паразитарного заболевания, которое на начальных этапах похоже на простудные инфекции. Тщательно следи за своим здоровьем: если паразита не разоблачить вовремя, хозяину грозит сначала поражение лёгких, где живёт сосальщик, а затем – мозга, нервной системы и мышц. Ещё один опасный паразит – власоглав из группы червей-нематод, который становится причиной трихоцефалеза: для этой болезни характерны интоксикация, анемия и осложнение в виде аппендицита и перитонит.

Есть две новости – хорошая и плохая. Хорошая – черви не размножаются в организме хозяина: чтобы избавиться от непрошеных гостей, тебе, скорее всего, хватит лекарства, которое продаётся в любой аптеке. Плохая новость в том, что черви неприхотливы в выборе места кладки и могут оставить свои яйца буквально где угодно – от овощей до тел мух и комаров. Врачи не устают повторять, что в защите от гельминтов может помочь банальная профилактика: мой руки, пей только кипячёную воду, не купайся в загрязнённых водоёмах и тщательно чисти любую еду перед тем, как положить её себе в тарелку. Если у тебя есть дети, втолкуй им золотое правило – не тянуть грязные руки в рот после прогулки на улице, и особенно – после игр на земле: именно так в большинстве случаев и происходит заражение гельминтами.

Страх потеряли: микробы против антибиотиков

Бактерии существуют на Земле дольше человека, и их количество огромно – специалисты насчитывают почти 10 тысяч видов таких прокариотов, но предполагают, что на самом деле их около миллиона. Среди бактерий – микробов, как их чаще называют – есть и безвредные сапрофиты, и патогенные паразиты: список бактериальных болезней очень внушителен. Стафилококк вызывает пневмонию, бледная трепонема – сифилис, палочка Коха – туберкулёз, шигелла – дизентерию, бацилла Люффнера – дифтерию, гнойный стрептококк – скарлатину, а жгутиковый вибрион – холеру, и это далеко не полный перечень последствий заражения патогенными бактериями. До того, как были открыты способы лечения, с бактериальными инфекциями боролись так же, как с вирусными, и это, конечно, не давало никакого результата.

Ты, безусловно, знаешь о страшных болезнях Средневековья, и причиной массовой гибели людей отчасти стали именно паразиты – грамотрицательная бактерия Yersinia pestis вызвала эпидемию чумы, выкосившую треть населения Европы, а микобактерия Mycobacterium leprae познакомила человечество с проказой. Болезнь считалась бессрочной путёвкой в лепрозорий вплоть до в 1873 года, пока врач из Норвегии Герхард Хансен не открыл возбудителя – а значит, и способ лечения лепры, которая до сих пор существует во внешней среде, а не уничтожена, как, например, натуральная оспа. Случай с оспой уникален – это первая и пока единственная болезнь, побеждённая с помощью вакцинации: правда, не бактериальная, а вирусная.

Бороться с бактериальными инфекциями сложно не только потому, что врач не всегда сразу может сказать, чем именно ты болеешь, особенно если речь идёт об экзотической заразе, привезённой из отпуска. Дело в том, что бактерии приспосабливаются к тому, чем их лечат – ВОЗ сообщает, что сейчас устойчивость к антибиотикам наблюдается уже как минимум у полумиллиона человек в 22 странах мира. Это называется резистентностью, и главная опасность состоит в том, что патогенные бактерии вроде сальмонеллы и золотистого стафилококка теперь стало много сложнее победить. Если учесть, что колонии микробов повсеместны, самое время задуматься об ужесточении режима уборки, поднятии иммунитета и прививках – не факт, что это спасёт, но риск заражения снизится.

Грибы: деликатные споры

Если ты думаешь, что грибы делятся только на запрещённые законом, красные в горошек и те, что можно пожарить со сметаной, это ошибка – есть сотни видов грибов, которые могут представлять опасность для твоего здоровья. Эти паразиты гораздо меньше своих лесных собратьев, но принцип получения необходимых для жизни органических соединений у них примерно одинаков – грибам необходим источник пищи, и иногда им становится человек. При запущенном микозе победить паразита очень трудно: холода и жары он не боится, а агрессивные химические соединения, которые могли бы уничтожить споры, нанесут вред и хозяину.

Список болезней весьма неприятен: дрожжевой грибок Microsporum Furfur вызывает разноцветный лишай, красный трихофитон Trichophyton rubrum – рубромикоз, поражающий ногти и кожу стоп и кистей, а гриб Epidermophyton floccosum – экзему Хебра с сильным зудом, которую можно получить, например, гуляя босиком по пляжу. Большинство грибковых заболеваний диагностируют только путём лабораторной диагностики, поэтому лечить их самостоятельно не стоит – это скорее усугубит, чем исправит ситуацию. При этом грибы могут помогать в лечении других болезней, как плесневые рода Penicillium, или не проявлять никакой агрессии, если иммунитет достаточно силён – так, например, ведут себя возбудители кандидоза, одной из самых распространённых грибковых инфекций, передающихся половым путём.

Битва вслепую: атака вирусов

Паразитами называют любые организмы, которые живут за счёт хозяина, а вирусы – иждивенцы особо беспринципные и привередливые: в отличие от бактерий, им нужны не просто живые клетки, а строго определённого вида. Когда вирус попадает внутрь, он разделяется на белковую оболочку и нуклеиновую кислоту, после чего начинает управлять биосинтезом в оккупированной клетке и плодить себе подобных, распространяющихся по организму захватчиков – так и возникает болезнь. При своевременной диагностике и вакцинации победить болезнь проще, но до того, как человечество узнало о существовании вирусов, они успели нанести немалый урон – и продолжают это делать.

Один из главных козырей невидимого врага – его изобретательность: вирусы постоянно мутируют, и именно этот фактор не даёт специалистам ВОЗ расслабиться ни на секунду, заставляя изобретать всё новые и новые средства борьбы с паразитами. Так происходит каждый год с созданием вакцины против гриппа – необходимо рассчитать, какой штамм в предстоящем эпидемическом сезоне будет самым активным, иначе прививки не подействуют. Вирусы, однако, не сдаются, и врачи прекрасно понимают это: в прошлом году руководство ВОЗ заявило, что гарантированной защиты от пандемии, подобной средневековым, у людей нет. Не известно, откуда будет нанесён удар: вирусы свободно распространяются по планете, а экзотические паразиты, о которых никто не слышал, оказываются у всех на устах и вызывают панику.

Так произошло с вирусом Эбола, который убил тысячи человек не только в Африке, но и в Испании, Италии, Великобритании, России и США. Он был известен науке уже больше сорока лет к моменту начала эпидемии, но никто не распознал вирус Эбола в симптомах, похожих на последствия отравления, и это стало одной из главных причин массовой гибели, как и антисанитария и низкий уровень образования людей – преимущественно африканских бедняков, живших в деревнях. В ВОЗ отмечают, что в таких условиях живут 400 миллионов людей в мире: они не имеют доступа к медицине, а значит, беззащитны перед невидимым врагом. Есть ли шанс выжить у них и у всех остальных – расскажут эксперты нового проекта, посвящённого трём опаснейшим вирусам – Эболы, натуральной оспы и гриппа.

В материалах рубрики использованы сообщения следующих иностранных изданий: "New Scientist" (Англия), "Bild der Wissenschaft", "Das Tier", "Illustrierte Wissenschaft" и "VDI-Nachrichten" (Германия), "Scientific American" (США).

Во рту у каждого из нас настоящие джунгли, состоящие из сотен разного рода бактерий, простейших, грибков, вирусов. Производители зубных паст, щеток и прочих средств гигиены ротовой полости изображают это население как армию злодеев, а реклама создает впечатление, что избежать кариеса можно только под корень уничтожив эти джунгли. Однако действительность несколько сложнее.

Большинство этих микроорганизмов обитает во рту постоянно. В этом нет ничего удивительного. В среде их обитания круглый год тепло - около 37 градусов Цельсия, постоянно влажно и все время поступают питательные вещества. Кроме съестных припасов в рот нередко попадают посторонние предметы - пальцы, карандаши, авторучки и так далее, и каждый несет новые микробы. На каждом квадратном миллиметре ткани щек, в каждой складке десен, в каждой бороздке языка таятся живые организмы. Даже хорошо вычищенные зубы кишат миллиардами бактерий.

Большинство специалистов оценивают количество видов микроорганизмов, постоянно живущих в ротовой полости человека, в 200 - 500, из них изучены и названы только полсотни. Выглядят они весьма разнообразно: шары, овоиды, палочки, нечто вроде кукурузных початков, ершиков для бутылок, спирали, змейки. Они прикреплены к одному месту или плавают в слюне, вращая жгутиком, как пропеллером.

Несмотря на такое богатство видов, исследователи уже давно концентрируют свое внимание на одном виде бактерий - стрептококке изменчивом. Эта округлая бактерия, живущая только на зубах человека, открыта в 20-х годах. В 1956 году было обнаружено, что она способна расщеплять сахар, вырабатывая молочную кислоту, которая разъедает зубную эмаль, что ведет к кариесу.

Изучение всего сообщества микроорганизмов рта началось в Королевском стоматологическом колледже в Орхусе (Дания) в 1966 году. Одиннадцати добровольцам на три недели прикрепили к зубам съемные пластинки и запретили пользоваться зубной щеткой. Пластинки время от времени удаляли и исследовали под микроскопом. Ученые увидели, как на поверхности первоначально чистых пластинок появились микробы, как один вид сменял другой и наконец установилось такое же сообщество, как на окружающей пластинки поверхности зубов.

Через восемь часов после чистки зубов они уже кишат стрептококками, есть также некоторое количество палочковидных актиномицетов. Через день зубы покрыты плотным слоем этих "первопоселенцев", и к ним добавляются длинные палочковидные и нитевидные организмы, среди которых фузобактерии, вырабатывающие дурно пахнущие соединения серы. Затем появляются скопления стрептококков в форме кукурузных початков. Если еще дольше не чистить зубы, размножаются особые зубные спирохеты. Через три недели картина микробного сообщества успокаивается, перемены оканчиваются, бактерии покрывают поверхность зубов слоем толщиной в два десятка клеток (15 микрон).

Американский микробиолог Пейдж Кофилд задался вопросом: откуда попадают микробы в рот новорожденных младенцев? Он брал у детей и их матерей пробы слюны на протяжении пяти лет и сравнивал ДНК имеющихся в слюне микробов. Кофилд обнаружил, что источником микробов служит мать ребенка. Оказалось, что почти у каждого из нас во рту живет свой собственный штамм стрептококка изменчивого, и только мать и ребенок, как правило, имеют одинаковый штамм. Из 34 детей 24 имели тот же штамм, что и их матери, а 10 имели штаммы неизвестного происхождения (кстати, многие из этих десяти вскармливались искусственно). Видимо, микробы, полученные в младенческом возрасте, остаются во рту на всю жизнь. Установившаяся с младенчества колония микроорганизмов защищает свою территорию, как стая обезьян в тропическом лесу.

Сравнение микрофлоры рта у супругов показало, что их микробы различны (хотя некоторые виды бактерий, способствующих развитию болезней десен, передаются при поцелуях). Из 300 семейных пар штаммы зубных микробов совпали только у одной пары.

Более того, сравнение ДНК ни в одном случае не показало, что кто-либо из детей мог заразиться ротовой микрофлорой от отца. Этого нет даже у тех 10 детей из 34, кто имел штаммы, отличные от материнских.

Кофилд предполагает, что дело даже не столько в более тесном и частом контакте ребенка с матерью, чем с отцом, сколько в участии иммунной системы. Еще до рождения, а потом с материнским молоком ребенок получает антитела матери. По мнению Кофилда, эти антитела не реагируют на те микробы, с которыми мать прожила всю свою жизнь, и это отсутствие иммунной реакции передается и ребенку. Когда при кормлении или поцелуях он получает материнские зубные микроорганизмы, его иммунная система не сопротивляется им.

Многообещающие опыты проводит микробиолог из Флоридского университета Джефф Хиллмен. Сначала он нашел штамм стрептококка изменчивого, который подавляет конкурирующие штаммы, выделяя специальное вещество. Затем Хиллмен подверг этот штамм генетическим манипуляциям и добился того, что способность вырабатывать это антимикробное вещество усилилась, а способность выделять кислоту, разрушающую зубы, исчезла совсем. Ученый заразил этим стрептококком молодых крыс и посадил их на диету с высоким содержанием сахара. В отличие от крыс с обычной микрофлорой рта, получавших ту же диету, у подопытных животных зубы остались здоровыми. Сейчас Хиллмен добивается разрешения провести опыты на людях. Он говорит, что одна прививка таких измененных микроорганизмов защитит зубы от кариеса на всю жизнь.

Традиционный подход к гигиене рта - пытаться уничтожить все микроорганизмы. Но это неверно, некоторые из них выполняют полезную функцию, останавливая проникновение более вредоносных микроорганизмов.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БАКТЕРИЙ

ФОРМА КЛЕТОК РАЗМЕРЫ	Сферические (кокки), палочковидные (бациллы), изогнутые (вибрионы), спиральные (спириллы); могут образовывать колонии: нить из шариков (стрептококк), "виноградная гроздь" (стафилококк). Размеры в пределах 0,1-10 мкм (1 мкм=10 -6 м). Впервые описал бактерии зубного налета А. Левенгук в 1683 г.
ОСОБЕННОСТИ КЛЕТОЧНОГО СТРОЕНИЯ	Прокариотические (доядерные) одноклеточные или колониальные клетки имеют клеточную стенку из белка муреина и слизистую капсулу из полисахаридов; в цитоплазме расположен нуклеоид (ядерная зона) с кольцевой молекулой ДНК; небольшие молекулы ДНК (плазмиды) расположены вне нуклеоида; в цитоплазме также есть рибосомы, фотосинтетические мембраны (только у автотрофных фотосинтезирующих) и мезосома (органелла дыхания); оболочка клеток может иметь выросты - жгутики и пили - органеллы движения
ПИТАНИЕ И ДЫХАНИЕ	Автотрофы (синтезируют органические вещества из неорганических): а) фотосинтезирующие зеленые и пурпурные бактерии; б) хемосинтезирующие железобактерии и нитрифицирующие бактерии. Гетеротрофы (используют готовые органические вещества): а) сапрофиты питаются мертвыми органическими веществами (бактерии гниения и брожения); б) симбионты органические вещества полу чают в результате симбиоза с другими организмами (клубеньковые бактерии); в) паразиты питаются органическими веществами живых организмов (болезнетворные бактерии или микробы). Аэробы - используют для дыхания атмосферный кислород (бактерии гниения); анаэробы живут в отсутствии кислорода (бактерии ботулизма)
РАЗМНОЖЕНИЕ И СПОРООБРАЗОВАНИЕ	Размножаются только бесполым путем, прямым делением на двое (амитоз), происходящим при благоприятных условиях каждые 20 минут; бесполому размножению может предшествовать половой процесс (конъюгация, трансдукция или трансформация), приводящий к генетической рекомбинации дочерних клеток. При неблагоприятных условиях (отсутствии влаги, пищи, положительной температуры и др.) переходят к спорообразованию: из одной клетки образуется одна крупная эндоспора, покрытая толстой защитной оболочкой, способная выдерживать иссушение, кипячение, замораживание и др.
ПРЕДСТАВИТЕЛИ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ	Обеспечивают круговорот веществ в природе и участвуют в образовании перегноя - плодородного слоя почвы (бактерии гниения в почве); связывают атмосферный азот в виде доступных для растений нитратов и нитритов (клубеньковые бактерии). Используются в промышленности для получения кефира, йогурта, силоса (молочнокислые бактерии), антибиотиков (лучистый грибок), кормовых белков (водородные бактерии). Возбудители опасных заболеваний человека (чума, холера, дифтерия, ангина и др.) животных и растений (ожог коры яблонь)

Организмы, которые имеют клеточное строение, делятся на две группы: эукариоты и прокариоты.

Эукариоты (от греч. эу - хорошо и карион - ядро) - организмы, содержащие в клетках четко оформленное ядро. К эукариотам относятся одноклеточные и многоклеточные растения, грибы и животные, то есть все организмы, кроме бактерий. Клетки эукариот раз-ных царств различаются по ряду признаков. Но во многом их строение сходно. Каковы же особенности клеток эукариот?

В клетках животных нет клеточной оболочки, которая есть у растений и грибов, нет пластид, которые есть у растений и некоторых бактерий. Вакуоли в клетках животных очень малы и непостоянны. Центриоли у высших растений не обнаружены.

Клетки прокариот (от лат. про - вместо, впереди и кариот) не имеют оформленного ядра. Ядерное вещество у них расположено в цитоплазме и не отграничено от нее мембраной. Прокариоты - наиболее древние примитивные одноклеточные организмы. К ним относят бактерии и цианобактерии (рис. 1). Размножаются они простым делением. У прокариот в цитоплазме расположена одиночная кольцевая молекула ДНК, которая называется нуклеоидом или бактериальной хромосомой. Непосредственно в цитоплазме располагаются рибосомы. Клетки прокариот гаплоидны. Они не содержат митохондрий, комплекса Гольджи, ЭПС. Синтез АТФ осуществляется в них на плазматической мембране.

Особое место в живой природе занимают вирусы. Они не имеют клеточного строения и состоят из молекулы нуклеиновой кислоты - ДНК или РНК, окруженной молекулами белка как оболочкой.

Долгое время ученые вели спор о вирусах: живые это существа или неживое вещество? Дело в том, что вне клеток живых организмов вирусы не дышат, не питаются, не размножаются, а существуют в форме кристаллов. Но как только вирус проникает в клетку, он становится внутриклеточным паразитом: начинает активно размножаться и поражать другие клетки. Как это происходит? Рассмотрим жизненный цикл бактериофага - вируса, поражающего клетки бактерий. Бактериофаг прикрепляется к оболочке бактерии своими отростками и с помощью ферментов растворяет ее. В клетки бактерии попадает ДНК бактериофага. Белковая оболочка вируса при этом остается снаружи, а его ДНК встраивается в ДНК бактерии. Зараженная бактериальная клетка вместо собственных ДНК и белков начинает синтезировать новые вирусы. В одной клетке, таким образом, появляются десятки и сотни бактериофагов, которые проникают в клетки других бактерий и поражают их.

Вирусы вызывают ряд заболеваний у растений, грибов, животных и человека. Напри-мер, вирус табачной мозаики проникает в клетки листьев табака, разрушает хлорофилл, и лист становится пятнистым. Известны вирусные заболевания человека: оспа, грипп, корь, полиомиелит, бешенство и др.