Бактериите са микроскопични едноклетъчни организми, които процъфтяват в различни среди. Тези организми могат да живеят в почвата, океана и вътре в червата на човека.
Връзката на хората с бактериите е сложна. Понякога бактериите ни поддават помощна ръка, например чрез изваждане на мляко в кисело мляко или подпомагане на храносмилането ни. В други случаи бактериите са разрушителни, причинявайки заболявания като пневмония и метицилин-резистентни Стафилококус ауреус (MRSA).
Структура
Бактериите (единствено: бактерия) се класифицират като прокариоти, които са едноклетъчни организми с проста вътрешна структура, на която липсва ядро, и съдържа ДНК, която или плува свободно в усукана, подобна на нишка маса, наречена нуклеоид, или отделно, т.е. кръгли парчета, наречени плазмиди. Рибозомите са сферичните единици в бактериалната клетка, където протеините се събират от отделни аминокиселини, като се използва информацията, кодирана в рибозомната РНК.
Бактериалните клетки обикновено са заобиколени от две защитни покрития: външна клетъчна стена и вътрешна клетъчна мембрана. Някои бактерии, като микоплазмите, изобщо нямат клетъчна стена. Някои бактерии могат дори да имат трети, най-външен защитен слой, наречен капсула. Разширенията, подобни на камшик, често покриват повърхностите на бактериите - дълги, наречени жлези, или къси, наречени пили, които помагат на бактериите да се движат и да се прикрепят към гостоприемник.
Класификация
За класифициране на бактериите се използват няколко различни критерия. Организмите могат да бъдат разграничени по естеството на техните клетъчни стени, по тяхната форма или по различия в генетичния им състав.
Петното по Грам е тест, използван за идентифициране на бактерии по състава на техните клетъчни стени, кръстен на Ханс Кристиан Грам, който разработва техниката през 1884 г. Тестът оцветява грам-положителни бактерии или бактерии, които нямат външна мембрана. Грам-отрицателните бактерии не вдигат петното. Например, пневмокок (S. pneumoniae), която причинява пневмония, е грам-положителна бактерия, но Ешерихия коли (E. coli) и Вибрио холера, която причинява холера, са грамотрицателни бактерии.
Има три основни бактериални форми: кръгли бактерии, наречени коки (единствено: кок), цилиндрични, капсуловидни, известни като бацили (единствено: бацил); и спираловидни бактерии, подходящо наречени спирила (единствено: спирилум). Формите и конфигурациите на бактериите често се отразяват в техните имена. Например изварата на млякото Lactobacillus acidophilus са бацили и причиняват пневмония S. pneumoniae са верига от коки. Някои бактерии приемат други форми, като стъбло, квадрат или звезда.
Репродукция
Повечето бактерии се размножават чрез процес, наречен бинарно делене, според Колежа по селско стопанство и науки за живот в Университета Корнел. В този процес една единствена бактериална клетка, наречена "родител", прави копие на своята ДНК и се увеличава чрез удвояване на нейното клетъчно съдържание. След това клетката се разделя, като изтласква дублирания материал навън и създава две идентични "дъщерни" клетки.
Някои бактериални видове, като цианобактерии и твърди частици, се размножават чрез пъпкуване. В този случай дъщерната клетка расте като издънка на родителя. Започва като малък възел, расте, докато не е със същия размер като родителя си, и се разделя.
ДНК, открита при родители и потомство след бинарно делене или пъпкуване, е абсолютно същата. Следователно бактериалните клетки въвеждат вариация в генетичния си материал, като интегрират допълнителна ДНК, често от заобикалящата ги среда, в своя геном. Това е известно като хоризонтален трансфер на ген; получената генетична вариация гарантира, че бактериите могат да се адаптират и оцелеят с промяната на средата им.
Има три начина на хоризонтален трансфер на ген: трансформация, трансдукция и конюгация.
Трансформацията е най-често срещаният процес на хоризонтален трансфер на гени и се случва, когато се обменят къси ДНК фрагменти между донори и реципиенти. Трандукцията, която обикновено се случва само между тясно свързани бактерии, изисква донора и реципиента да прехвърлят ДНК чрез споделяне на рецептори на клетъчната повърхност. Конюгирането изисква физически контакт между клетъчните стени на бактериите; ДНК се прехвърля от донорната клетка към реципиента. Чрез конюгация бактериална клетка може да прехвърля ДНК към еукариотни клетки (многоклетъчни организми). Конюгацията подпомага разпространението на антибиотични резистентни гени.
Бактерии в човешкото здраве и болести
Бактериите могат да бъдат полезни, както и вредни за човешкото здраве. Commensal, или "приятелски" бактерии, споделят пространство и ресурси в нашите тела и са склонни да бъдат полезни. В нашите тела има около 10 пъти повече микробни клетки от човешките клетки; най-голям брой микробиални видове са открити в червата, според статията на микробиолога Дейвид А. Релман от 2012 г. в Nature.
Човешкото черво е удобна среда за бактерии, с много хранителни вещества, достъпни за тяхното поддържане. В рецензионна статия за 2014 г., публикувана в American Journal of Gastroenterology, авторите споменават, че бактериите в червата и други микроорганизми, като полезни щамове на E.coli и стрептокок, подпомага храносмилането, предпазва от колонизация от вредни патогени и спомага за развитието на имунната система. Освен това нарушаването на чревните бактерии е свързано с определени болестни състояния. Например, пациентите с болестта на Крон имат повишен имунен отговор срещу чревните бактерии, според преглед от 2003 г., публикуван в списанието The Lancet.
Други бактерии могат да причинят инфекции. Няколко бактерии - вариращи от така наречената група А стрептокок, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli и С. ауреус може да причини рядка, но тежка инфекция на меките тъкани, наречена некротизиращ фасциит (понякога наричан плътно хранещи се бактерии). Според Центровете за контрол и превенция на заболяванията (CDC), тази инфекция засяга тъканите около мускулите, нервите, мазнините и кръвоносните съдове; може да се лекува, особено ако бъде хванат рано.
Антибиотична резистентност
Антибиотиците обикновено се използват за лечение на бактериални инфекции. Въпреки това, през последните години неправилната и ненужна употреба на антибиотици насърчава разпространението на няколко щама на резистентни на антибиотици бактерии.
В случаи на антибиотична резистентност, инфекциозните бактерии вече не са податливи на по-рано ефективни антибиотици. Според CDC, най-малко 2 милиона души в САЩ се заразяват с резистентни на антибиотици бактерии всяка година, което води до смъртта на най-малко 23 000 души.
"Почти всяка инфекция, за която се сещате, сега е определена като свързана с някакво ниво на резистентност", казва д-р Кристофър Кранич, лекар по инфекциозни болести и болничен епидемиолог в Университета на болниците в Уисконсин и болницата за ветерани в Медисън. "Има много малко инфекции, които сега лекуваме, когато инфекциите, причинени от резистентни бактерии, не са клинична грижа."
MRSA, например, е един от по-известните бактериални щамове, устойчиви на антибиотици; издържа на метицилин и други антибиотици, използвани за лечение стафилокок инфекции, които се придобиват предимно чрез контакт с кожата. MRSA инфекции се появяват в здравни заведения като болници и старчески домове, където могат да доведат до пневмония или инфекции на кръвоносната система. MRSA също се разпространява в общността, особено в ситуации, когато има много изложена кожа, друг физически контакт и използване на споделено оборудване - например сред спортисти, в салони за татуировки и в детски заведения и училища. Придобитата от Общността MRSA най-често причинява сериозни кожни инфекции.
Важен аспект на борбата срещу антибиотичната резистентност е да се внимава за тяхната употреба. „За нас е толкова важно да използваме интелигентно антибиотиците“, каза Крнич пред LiveScience. "Искате да използвате антибиотик само когато имате ясно изразена бактериална инфекция."
Тази статия е актуализирана на 25 април 2019 г. от научния сътрудник на живо Рейчъл Рос.
