Микроорганизм , или микроб , [а] — это организм микроскопических размеров , который может существовать в одноклеточной форме или в виде колонии клеток .
Возможное существование невидимой микробной жизни предполагалось с древних времен, например, в джайнских писаниях с шестого века до нашей эры в Индии. Научное изучение микроорганизмов началось с их наблюдения под микроскопом в 1670-х годах Антоном ван Левенгуком . В 1850-х годах Луи Пастер обнаружил, что микроорганизмы вызывают порчу пищи , развенчав теорию самозарождения . В 1880-х годах Роберт Кох обнаружил, что микроорганизмы вызывают заболевания туберкулез , холера , дифтерия и сибирская язва .
Поскольку микроорганизмы включают большинство одноклеточных организмов из всех трех доменов жизни , они могут быть чрезвычайно разнообразными. Два из трех доменов, Archaea и Bacteria , содержат только микроорганизмы. Третий домен, Eukaryota , включает все многоклеточные организмы , а также многих одноклеточных простейших и простейших , которые являются микробами. Некоторые простейшие связаны с животными , а некоторые с зелеными растениями . Многие многоклеточные организмы также являются микроскопическими, а именно микроживотные , некоторые грибы и некоторые водоросли , но они, как правило, не считаются микроорганизмами. [ необходимо дополнительное объяснение ]
Микроорганизмы могут иметь очень разные среды обитания и жить повсюду от полюсов до экватора , в пустынях , гейзерах , скалах и глубоком море . Некоторые из них адаптированы к экстремальным условиям, таким как очень жаркие или очень холодные условия , другие — к высокому давлению , а некоторые, такие как Deinococcus radiodurans , — к средам с высокой радиацией . Микроорганизмы также составляют микробиоту, обнаруженную во всех многоклеточных организмах и на них . Есть доказательства того, что австралийские породы возрастом 3,45 миллиарда лет когда-то содержали микроорганизмы, что является самым ранним прямым доказательством жизни на Земле. [1] [2]
Микробы играют важную роль в культуре и здоровье человека во многих отношениях, служа для ферментации пищевых продуктов и очистки сточных вод , а также для производства топлива , ферментов и других биологически активных соединений . Микробы являются важными инструментами в биологии в качестве модельных организмов и использовались в биологической войне и биотерроризме . Микробы являются жизненно важным компонентом плодородной почвы . В организме человека микроорганизмы составляют микробиоту человека , включая необходимую кишечную флору . Возбудителями многих инфекционных заболеваний являются микробы, и, как таковые, они являются целью гигиенических мер .
Возможное существование микроскопических организмов обсуждалось в течение многих столетий до их открытия в семнадцатом веке. К 6 веку до нашей эры джайны современной Индии постулировали существование крошечных организмов, называемых нигодами . [3] Говорят, что эти нигоды рождаются в скоплениях; они живут повсюду, включая тела растений, животных и людей; и их жизнь длится всего лишь долю секунды. [4] По словам Махавиры , 24-го проповедника джайнизма, люди уничтожают эти нигоды в огромных масштабах, когда они едят, дышат, сидят и двигаются. [3] Многие современные джайны утверждают, что учения Махавиры предвещают существование микроорганизмов, открытых современной наукой. [5]
Самая ранняя известная идея, указывающая на возможность распространения болезней еще невидимыми организмами, принадлежит римскому ученому Марку Теренцию Варрону, который в своем труде «О сельском хозяйстве» (I в. до н. э.) назвал невидимых существ animalia minuta и предостерегает от размещения усадьбы вблизи болота: [6]
… и потому что там разводят определенных мельчайших существ, которых нельзя увидеть невооруженным глазом, которые плавают в воздухе и проникают в организм через рот и нос, вызывая серьезные заболевания. [6]
В «Каноне врачебной науки» (1020) Авиценна предположил, что туберкулез и другие заболевания могут быть заразными. [7] [8]
Турецкий ученый Акшамсаддин упомянул микроб в своей работе «Маддат уль-Хаят» («Материал жизни») примерно за два столетия до экспериментального открытия Антони ван Левенгука :
Неверно полагать, что болезни появляются у людей одна за другой. Болезнь заражает, распространяясь от одного человека к другому. Эта инфекция происходит через семена, которые настолько малы, что их невозможно увидеть, но они живые. [9] [10]
В 1546 году Джироламо Фракасторо предположил, что эпидемические заболевания вызываются переносимыми семенными сущностями, которые могут передавать инфекцию при прямом или косвенном контакте или даже без контакта на большие расстояния. [11]
Антони ван Левенгук считается одним из отцов микробиологии . Он был первым в 1673 году, кто открыл и провел научные эксперименты с микроорганизмами, используя простые однолинзовые микроскопы собственной конструкции. [12] [13] [14] [15] Роберт Гук , современник Левенгука, также использовал микроскопию для наблюдения за микробной жизнью в форме плодовых тел плесени . В своей книге 1665 года «Микрография» он сделал рисунки исследований и ввел термин «клетка» . [16]
Луи Пастер (1822–1895) подвергал кипяченые бульоны воздействию воздуха в сосудах, содержащих фильтр для предотвращения попадания частиц в питательную среду , а также в сосудах без фильтра, но с воздухом, пропускаемым через изогнутую трубку, чтобы частицы пыли оседали и не контактировали с бульоном. Кипятя бульон заранее, Пастер гарантировал, что в начале своего эксперимента в бульонах не выживут никакие микроорганизмы. В ходе эксперимента Пастера в бульонах ничего не росло. Это означало, что живые организмы, которые росли в таких бульонах, приходили извне, как споры на пыли, а не спонтанно зарождались внутри бульона. Таким образом, Пастер опроверг теорию спонтанного зарождения и поддержал микробную теорию болезней . [17]
В 1876 году Роберт Кох (1843–1910) установил, что микроорганизмы могут вызывать заболевания. Он обнаружил, что в крови крупного рогатого скота, зараженного сибирской язвой, всегда было большое количество Bacillus anthracis . Кох обнаружил, что он может передавать сибирскую язву от одного животного к другому, взяв небольшой образец крови у зараженного животного и введя его здоровому, и это заставило здоровое животное заболеть. Он также обнаружил, что он может выращивать бактерии в питательном бульоне, затем вводить его здоровому животному и вызывать заболевание. Основываясь на этих экспериментах, он разработал критерии установления причинно-следственной связи между микроорганизмом и заболеванием, и теперь они известны как постулаты Коха . [18] Хотя эти постулаты не могут быть применены во всех случаях, они сохраняют историческое значение для развития научной мысли и используются до сих пор. [19]
Открытие микроорганизмов, таких как Euglena , которые не вписывались ни в царства животных , ни в царства растений , поскольку они были фотосинтезирующими, как растения, но подвижными, как животные, привело к выделению третьего царства в 1860-х годах. В 1860 году Джон Хогг назвал его Protoctista , а в 1866 году Эрнст Геккель назвал его Protista . [20] [21] [22]
Работы Пастера и Коха неточно отражали истинное разнообразие микробного мира из-за их исключительного внимания к микроорганизмам, имеющим прямое медицинское значение. Только в работах Мартинуса Бейеринка и Сергея Виноградского в конце девятнадцатого века была раскрыта истинная широта микробиологии. [23] Бейеринк внес два основных вклада в микробиологию: открыл вирусы и разработал методы обогащения культур . [24] Хотя его работа над вирусом табачной мозаики установила основные принципы вирусологии, именно его разработка обогащения культур оказала самое непосредственное влияние на микробиологию, позволив выращивать широкий спектр микробов с совершенно разной физиологией. Виноградский был первым, кто разработал концепцию хемолитотрофии и тем самым раскрыл существенную роль, которую играют микроорганизмы в геохимических процессах. [25] Он был ответственен за первое выделение и описание как нитрифицирующих , так и азотфиксирующих бактерий . [23] Франко-канадский микробиолог Феликс д'Эрелль был одним из первых первооткрывателей бактериофагов и одним из первых микробиологов-практиков. [26]
Микроорганизмы можно найти практически в любой точке Земли . Бактерии и археи почти всегда микроскопичны, в то время как ряд эукариот также микроскопичны, включая большинство простейших , некоторые грибы , а также некоторые микроживотные и растения. Вирусы , как правило, считаются неживыми и, следовательно, не считаются микроорганизмами, хотя подразделом микробиологии является вирусология , изучение вирусов. [27] [28] [29]
Одноклеточные микроорганизмы были первыми формами жизни , которые развились на Земле, примерно 3,5 миллиарда лет назад. [30] [31] [32] Дальнейшая эволюция была медленной, [33] и в течение примерно 3 миллиардов лет в докембрийском эоне (большая часть истории жизни на Земле ) все организмы были микроорганизмами. [34] [35] Бактерии, водоросли и грибы были обнаружены в янтаре возрастом 220 миллионов лет, что показывает, что морфология микроорганизмов мало изменилась, по крайней мере, с триасового периода. [36] Однако недавно обнаруженная биологическая роль никеля — особенно вызванная вулканическими извержениями из Сибирских траппов — могла ускорить эволюцию метаногенов к концу пермско-триасового вымирания . [37]
Микроорганизмы, как правило, имеют относительно высокую скорость эволюции. Большинство микроорганизмов могут быстро размножаться, а бактерии также способны свободно обмениваться генами посредством конъюгации , трансформации и трансдукции , даже между сильно различающимися видами. [38] Этот горизонтальный перенос генов , в сочетании с высокой скоростью мутаций и другими способами трансформации, позволяет микроорганизмам быстро эволюционировать (посредством естественного отбора ), чтобы выживать в новых условиях и реагировать на экологические стрессы . Эта быстрая эволюция важна в медицине, поскольку она привела к развитию патогенных бактерий с множественной лекарственной устойчивостью , супербактерий , которые устойчивы к антибиотикам . [39]
Возможная переходная форма микроорганизма между прокариотом и эукариотом была обнаружена в 2012 году японскими учеными. Parakaryon myojinensis — уникальный микроорганизм, более крупный, чем типичный прокариот, но с ядерным материалом, заключенным в мембрану, как у эукариот, и наличием эндосимбионтов. Это рассматривается как первая вероятная эволюционная форма микроорганизма, демонстрирующая стадию развития от прокариота к эукариоту. [40] [41]
Археи — это прокариотические одноклеточные организмы, которые образуют первый домен жизни в трехдоменной системе Карла Вёзе . Прокариот определяется как не имеющий клеточного ядра или других связанных с мембраной органелл . Археи разделяют эту определяющую черту с бактериями, с которыми они когда-то были сгруппированы. В 1990 году микробиолог Вёзе предложил трехдоменную систему, которая разделила живые существа на бактерии, археи и эукариоты [ 42] и тем самым разделила домен прокариот.
Археи отличаются от бактерий как по генетике, так и по биохимии. Например, в то время как мембраны бактериальных клеток состоят из фосфоглицеридов со сложноэфирными связями, мембраны ахейских клеток состоят из эфирных липидов . [43] Археи изначально были описаны как экстремофилы, живущие в экстремальных условиях , таких как горячие источники , но с тех пор были обнаружены во всех типах местообитаний . [44] Только сейчас ученые начинают понимать, насколько распространены археи в окружающей среде, при этом Thermoproteota (ранее Crenarchaeota) являются наиболее распространенной формой жизни в океане, доминирующей в экосистемах глубиной ниже 150 метров (490 футов). [45] [46] Эти организмы также распространены в почве и играют жизненно важную роль в окислении аммиака . [47]
Объединенные домены архей и бактерий составляют самую разнообразную и многочисленную группу организмов на Земле и населяют практически все среды, где температура ниже +140 °C (284 °F). Они встречаются в воде , почве , воздухе , как микробиом организма, горячих источниках и даже глубоко под земной корой в горных породах . [48] Число прокариот оценивается примерно в пять нониллионов, или 5 × 10 30 , что составляет по крайней мере половину биомассы на Земле. [49]
Биоразнообразие прокариот неизвестно, но может быть очень большим. Оценка мая 2016 года, основанная на законах масштабирования известного числа видов по отношению к размеру организма, дает оценку, возможно, 1 триллион видов на планете, из которых большинство являются микроорганизмами. В настоящее время описана только одна тысячная процента от этого общего числа. [50] Архаэльные клетки некоторых видов объединяются и передают ДНК из одной клетки в другую посредством прямого контакта, особенно в стрессовых условиях окружающей среды, которые вызывают повреждение ДНК . [51] [52]
Как и археи, бактерии являются прокариотическими — одноклеточными, и не имеют клеточного ядра или других связанных с мембраной органелл. Бактерии микроскопичны, за несколькими крайне редкими исключениями, такими как Thiomargarita namibiensis . [53] Бактерии функционируют и размножаются как отдельные клетки, но они часто могут объединяться в многоклеточные колонии . [54] Некоторые виды, такие как миксобактерии, могут объединяться в сложные роящиеся структуры, действуя как многоклеточные группы в рамках своего жизненного цикла , [55] или образовывать кластеры в бактериальных колониях, таких как E.coli .
Их геном обычно представляет собой кольцевую бактериальную хромосому — одиночную петлю ДНК , хотя они также могут содержать небольшие фрагменты ДНК, называемые плазмидами . Эти плазмиды могут передаваться между клетками посредством бактериальной конъюгации . Бактерии имеют окружающую клеточную стенку , которая обеспечивает прочность и жесткость их клеток. Они размножаются бинарным делением или иногда почкованием , но не подвергаются мейотическому половому размножению . Однако многие виды бактерий могут переносить ДНК между отдельными клетками с помощью горизонтального процесса переноса генов , называемого естественной трансформацией . [56] Некоторые виды образуют необычайно устойчивые споры , но для бактерий это механизм выживания, а не размножения. В оптимальных условиях бактерии могут расти чрезвычайно быстро, и их численность может удваиваться каждые 20 минут. [57]
Большинство живых существ, которые видны невооруженным глазом во взрослой форме, являются эукариотами , включая людей . Однако многие эукариоты также являются микроорганизмами. В отличие от бактерий и архей , эукариоты содержат в своих клетках органеллы, такие как клеточное ядро , аппарат Гольджи и митохондрии . Ядро — это органелла, в которой находится ДНК , составляющая геном клетки. Сама ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) организована в сложные хромосомы . [58] Митохондрии — это органеллы, жизненно важные для метаболизма , поскольку они являются местом цикла лимонной кислоты и окислительного фосфорилирования . Они произошли от симбиотических бактерий и сохраняют остаточный геном. [59] Как и бактерии, растительные клетки имеют клеточные стенки и содержат органеллы, такие как хлоропласты, в дополнение к органеллам других эукариот. Хлоропласты вырабатывают энергию из света путем фотосинтеза и также изначально были симбиотическими бактериями . [59]
Одноклеточные эукариоты состоят из одной клетки на протяжении всего жизненного цикла. Эта квалификация имеет важное значение, поскольку большинство многоклеточных эукариот состоят из одной клетки, называемой зиготой , только в начале их жизненного цикла. Микробные эукариоты могут быть как гаплоидными , так и диплоидными , а некоторые организмы имеют несколько ядер клеток . [60]
Одноклеточные эукариоты обычно размножаются бесполым путем митозом при благоприятных условиях. Однако в стрессовых условиях, таких как нехватка питательных веществ и другие условия, связанные с повреждением ДНК, они склонны размножаться половым путем мейозом и сингамией . [61]
Из эукариотических групп протисты чаще всего одноклеточные и микроскопические. Это очень разнообразная группа организмов, которую нелегко классифицировать. [62] [63] Несколько видов водорослей являются многоклеточными протистами, а слизевики имеют уникальные жизненные циклы, которые включают переключение между одноклеточными, колониальными и многоклеточными формами. [64] Количество видов протистов неизвестно, поскольку была идентифицирована лишь небольшая их часть. Разнообразие протистов высоко в океанах, глубоких морских жерлах, речных отложениях и кислых реках, что позволяет предположить, что многие сообщества эукариотических микробов еще могут быть обнаружены. [65] [66]
Грибы имеют несколько одноклеточных видов, таких как пекарские дрожжи ( Saccharomyces cerevisiae ) и делящиеся дрожжи ( Schizosaccharomyces pombe ). Некоторые грибы , такие как патогенные дрожжи Candida albicans , могут подвергаться фенотипическому переключению и расти как отдельные клетки в некоторых средах и как нитевидные гифы в других. [67]
Зеленые водоросли — это большая группа фотосинтезирующих эукариот, включающая множество микроскопических организмов. Хотя некоторые зеленые водоросли классифицируются как протисты , другие, такие как харофиты, классифицируются как растения -эмбриофиты , которые являются наиболее известной группой наземных растений. Водоросли могут расти как отдельные клетки, так и в длинных цепочках клеток. Зеленые водоросли включают одноклеточные и колониальные жгутиконосцы , обычно, но не всегда, с двумя жгутиками на клетку, а также различные колониальные, коккоидные и нитчатые формы. У Charales , которые являются водорослями, наиболее тесно связанными с высшими растениями, клетки дифференцируются в несколько различных тканей внутри организма. Существует около 6000 видов зеленых водорослей. [68]
Микроорганизмы встречаются практически в каждой среде обитания , существующей в природе, включая агрессивные среды, такие как Северный и Южный полюса , пустыни , гейзеры и скалы . Они также включают все морские микроорганизмы океанов и глубоководных морей . Некоторые типы микроорганизмов приспособились к экстремальным условиям и создали устойчивые колонии; эти организмы известны как экстремофилы . Экстремофилы были выделены из скал на глубине до 7 километров под поверхностью Земли, [69] и было высказано предположение, что количество организмов, живущих под поверхностью Земли, сопоставимо с количеством жизни на поверхности или над ней. [48] Известно, что экстремофилы выживают в течение длительного времени в вакууме и могут быть очень устойчивы к радиации , что может даже позволить им выживать в космосе. [70] Многие типы микроорганизмов имеют тесные симбиотические отношения с другими более крупными организмами; некоторые из них являются взаимовыгодными ( мутуализм ), в то время как другие могут быть вредны для организма- хозяина ( паразитизм ). Если микроорганизмы могут вызывать заболевание у хозяина, они известны как патогены , и тогда их иногда называют микробами . Микроорганизмы играют важную роль в биогеохимических циклах Земли , поскольку они отвечают за разложение и фиксацию азота . [71]
Бактерии используют регуляторные сети , которые позволяют им адаптироваться практически к любой экологической нише на Земле. [72] [73] Сеть взаимодействий между различными типами молекул, включая ДНК, РНК, белки и метаболиты, используется бактериями для достижения регуляции экспрессии генов . У бактерий основная функция регуляторных сетей заключается в контроле реакции на изменения окружающей среды, например, на состояние питания и экологический стресс. [74] Сложная организация сетей позволяет микроорганизму координировать и интегрировать множественные сигналы окружающей среды. [72]
Экстремофилы — это микроорганизмы, которые адаптировались таким образом, что могут выживать и даже процветать в экстремальных условиях , которые обычно губительны для большинства форм жизни. Термофилы и гипертермофилы процветают при высоких температурах . Психрофилы процветают при экстремально низких температурах. — Температура до 130 °C (266 °F), [75] до −17 °C (1 °F) [76] Галофилы, такие как Halobacterium salinarum (архея), процветают в условиях высокой соли , вплоть до насыщения. [77] Алкалифилы процветают в щелочной среде с pH около 8,5–11. [78] Ацидофилы могут процветать при pH 2,0 или ниже. [79] Пьезофилы процветают при очень высоких давлениях : до 1000–2000 атм , до 0 атм, как в вакууме космоса . [b] Некоторые экстремофилы, такие как Deinococcus radiodurans, являются радиорезистентными , [81] выдерживая воздействие радиации до 5 кГр . Экстремофилы значимы по-разному. Они распространяют земную жизнь на большую часть гидросферы , коры и атмосферы Земли , их специфические эволюционные механизмы адаптации к экстремальным условиям могут быть использованы в биотехнологии , и само их существование в таких экстремальных условиях увеличивает потенциал для внеземной жизни . [82]
Азотный цикл в почвах зависит от фиксации атмосферного азота . Это достигается рядом диазотрофов . Один из способов, которым это может происходить, — это корневые клубеньки бобовых , которые содержат симбиотические бактерии родов Rhizobium , Mesorhizobium , Sinorhizobium , Bradyrhizobium и Azorhizobium . [83]
Корни растений создают узкую область, известную как ризосфера , которая поддерживает множество микроорганизмов, известных как корневой микробиом . [84]
Эти микроорганизмы в корневом микробиоме способны взаимодействовать друг с другом и окружающими растениями посредством сигналов и подсказок. Например, микоризные грибы способны общаться с корневыми системами многих растений посредством химических сигналов как между растением, так и грибами . Это приводит к мутуалистическому симбиозу между ними. Однако эти сигналы могут быть перехвачены другими микроорганизмами, такими как почвенные бактерии , Myxococcus xanthus , которые охотятся на другие бактерии. Подслушивание или перехват сигналов от непреднамеренных приемников, таких как растения и микроорганизмы, может привести к масштабным эволюционным последствиям. Например, пары сигнализатор-приемник, как и пары растение-микроорганизм, могут потерять способность общаться с соседними популяциями из-за изменчивости подслушивателей. При адаптации для избегания локальных подслушивателей может произойти расхождение сигналов и, таким образом, привести к изоляции растений и микроорганизмов от неспособности общаться с другими популяциями. [85]
Лишайник — это симбиоз макроскопического гриба с фотосинтезирующими микробными водорослями или цианобактериями . [86] [87 ]
Микроорганизмы полезны при производстве продуктов питания, очистке сточных вод, создании биотоплива и широкого спектра химикатов и ферментов. Они бесценны в исследованиях как модельные организмы . Они были превращены в оружие и иногда использовались в военных действиях и биотерроризме . Они жизненно важны для сельского хозяйства благодаря своей роли в поддержании плодородия почвы и разложении органического вещества. Они также применяются в аквакультуре, например, в технологии биофлока .
Микроорганизмы используются в процессе ферментации для приготовления йогурта , сыра , творога , кефира , айрана , ксиногалы и других видов пищи. Ферментационные культуры обеспечивают вкус и аромат, а также подавляют нежелательные организмы. [88] Они используются для закваски хлеба и преобразования сахара в спирт в вине и пиве . Микроорганизмы используются в пивоварении , виноделии , выпечке , мариновании и других процессах приготовления пищи . [89]
Они зависят от своей способности очищать воду, загрязненную органическим материалом, от микроорганизмов, которые могут дышать растворенными веществами. Дыхание может быть аэробным, с хорошо оксигенированным фильтрующим слоем, таким как медленный песчаный фильтр . [90] Анаэробное пищеварение метаногенами генерирует полезный газ метан в качестве побочного продукта. [91]
Микроорганизмы используются в ферментации для производства этанола , [92] и в биогазовых реакторах для производства метана . [93] Ученые исследуют использование водорослей для производства жидкого топлива , [94] и бактерий для преобразования различных форм сельскохозяйственных и городских отходов в пригодное для использования топливо . [95]
Микроорганизмы используются для производства многих коммерческих и промышленных химикатов, ферментов и других биоактивных молекул. Органические кислоты, производимые в больших промышленных масштабах путем микробной ферментации, включают уксусную кислоту, производимую уксуснокислыми бактериями, такими как Acetobacter aceti , масляную кислоту, производимую бактерией Clostridium butyricum , молочную кислоту, производимую Lactobacillus и другими молочнокислыми бактериями , [96] и лимонную кислоту , производимую плесневым грибком Aspergillus niger . [96]
Микроорганизмы используются для получения биоактивных молекул, таких как стрептокиназа из бактерии Streptococcus , [97] циклоспорин А из грибка-аскомицета Tolypocladium inflatum , [98] и статины, вырабатываемые дрожжами Monascus purpureus . [99]
Микроорганизмы являются важными инструментами в биотехнологии , биохимии , генетике и молекулярной биологии . Дрожжи Saccharomyces cerevisiae и Schizosaccharomyces pombe являются важными модельными организмами в науке, поскольку они являются простыми эукариотами, которые можно быстро выращивать в больших количествах и которыми легко манипулировать. [100] Они особенно ценны в генетике , геномике и протеомике . [101] [102] Микроорганизмы можно использовать для таких целей, как создание стероидов и лечение кожных заболеваний. Ученые также рассматривают возможность использования микроорганизмов для живых топливных элементов , [103] и в качестве решения для загрязнения. [104]
В средние века , как ранний пример биологической войны , больные трупы бросали в замки во время осад с использованием катапульт или других осадных машин . Люди, находившиеся рядом с трупами, подвергались воздействию патогена и, скорее всего, распространяли этот патоген другим. [105]
В наше время биотерроризм включает в себя биотеррористическую атаку Раджниша в 1984 году [106] и выброс сибирской язвы Аум Синрикё в 1993 году в Токио. [107]
Микробы могут делать питательные вещества и минералы в почве доступными для растений, вырабатывать гормоны , которые стимулируют рост, стимулируют иммунную систему растений и вызывают или ослабляют реакции на стресс. В целом более разнообразный набор почвенных микробов приводит к меньшему количеству болезней растений и более высокому урожаю. [108]
Микроорганизмы могут образовывать эндосимбиотические отношения с другими, более крупными организмами. Например, микробный симбиоз играет решающую роль в иммунной системе. Микроорганизмы, составляющие кишечную флору в желудочно-кишечном тракте, способствуют иммунитету кишечника, синтезируют витамины, такие как фолиевая кислота и биотин , и ферментируют сложные неперевариваемые углеводы . [109] Некоторые микроорганизмы, которые считаются полезными для здоровья, называются пробиотиками и доступны в виде диетических добавок или пищевых добавок . [110]
Микроорганизмы являются возбудителями ( патогенами ) многих инфекционных заболеваний . К этим организмам относятся патогенные бактерии , вызывающие такие заболевания, как чума , туберкулез и сибирская язва ; простейшие паразиты , вызывающие такие заболевания, как малярия , сонная болезнь , дизентерия и токсоплазмоз ; а также грибы, вызывающие такие заболевания, как стригущий лишай , кандидоз или гистоплазмоз . Однако другие заболевания, такие как грипп , желтая лихорадка или СПИД, вызываются патогенными вирусами , которые обычно не классифицируются как живые организмы и, следовательно, не являются микроорганизмами по строгому определению. Неизвестно никаких четких примеров архейных патогенов, [111] хотя была предложена связь между присутствием некоторых архейных метаногенов и человеческим пародонтозом . [112] Многочисленные микробные патогены способны к половым процессам, которые, по-видимому, способствуют их выживанию в инфицированном хозяине. [113]
Гигиена — это набор практик, позволяющих избежать заражения или порчи пищи путем устранения микроорганизмов из окружающей среды. Поскольку микроорганизмы, в частности бактерии , встречаются практически везде, вредные микроорганизмы могут быть снижены до приемлемого уровня, а не фактически устранены. При приготовлении пищи количество микроорганизмов сокращается с помощью методов консервации , таких как приготовление пищи, чистота посуды, короткие периоды хранения или низкие температуры. Если необходима полная стерильность, как в случае с хирургическим оборудованием, для уничтожения микроорганизмов с помощью тепла и давления используется автоклав . [114] [115]
Этот скачок никеля позволил метаногенам взлететь.
— это внеклеточный белок, извлекаемый из определенных штаммов бета-гемолитического стрептококка.
{{cite journal}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link)