Взаимодействие видов - 1.
Все живое на земле существует и живет благодаря энергии солнечных лучей и все виды живого взаимодействуют друг с другом, связаны множеством связей. Но особая роль среди всех видов принадлежит растениям. Растения преобразуют энергию солнечных лучей в формы, доступные остальным видам живого. С помощью солнечной энергии растения синтезируют из неорганических веществ органические, из которых организмы формируют клетки, образующие органы организмов.
Энергия, необходимая для формирования тела организмa, и биохимических реакций, запасается в виде химических связей, образуемых при взаимодействии органических соединений и солнечных лучей. Кроме того, растения взаимодействуют с другими организмами, повышая собственную выживаемость и улучшая собственные условия жизни, что часто оказывается взаимовыгодным для взаимодействующих сторон.
www.gazeta.ru › science › 2011/08:
«На Земле обитает 8,7 миллионов видов, подсчитали ученые. Однако 91% обитателей моря и вообще 86% всех наших соседей еще предстоит открыть, описать и каталогизировать.»
Взаимодействие видов достаточно многогранно и в большинстве случаев идёт на пользу сторонам взаимодействия. Однако достаточно разнообразны и способы паразитирования одних видов на других, что часто вредит объектам паразитирования. Но бывает и так, что паразит, кроме вреда, приносит и пользу.
Вирусы и бактерии являются наиболее многочисленными видами.
ru.wikipedia.org › wiki › Вирусы:
«Ви́рус (лат. virus - яд) - неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток. Вирусы поражают все типы организмов, от растений и животных до бактерий и архей (вирусы бактерий обычно называют бактериофагами). Обнаружены также вирусы, способные реплицироваться только в присутствии других вирусов (вирусы-сателлиты).»
ru.wikipedia.org › wiki › Бактерии:
«Бакте́рии (лат. bacteria, от др.-греч. βακτήριον - «палочка») - домен прокариотических микроорганизмов. Бактерии - одна из первых форм жизни на Земле и встречаются почти во всех земных местообитаниях.»
www.yaklass.ru › biologia › tcarstvo-bakterii-14964:
«Бактерии-паразиты (от греч. паразитос - «нахлебник») живут внутри другого организма (его называют хозяином) или на нём, укрываются и питаются его тканями. Как правило, паразиты наносят вред своему хозяину. Среди бактерий-паразитов много болезнетворных, вызывающих различные заболевания у растений, животных и человека.
Бактерии-симбионты (от греч. симбионтос - «сожительствующий») живут совместно с другими организмами и часто приносят им ощутимую пользу. Например, особые бактерии, живущие в утолщениях корней (в клубеньках) бобовых растений, из атмосферного воздуха усваивают азот, служащий растению удобрением. Некоторые бактерии, живущие внутри кишечника животных, в том числе и человека, потребляя и перерабатывая их пищу, поставляют им витамины группы B и K.»
Само существование человека невозможно без симбиоза человека с бактериями и вирусами. Бактерии, как минимум, помогают переваривать пищу (кишечные бактерии). Однако организм животного (человека) должен строго контролировать их количество. Если бактерий мало, то животное не выживет (скажем, не сможет переваривать пищу). Если их слишком много (тех же кишечных бактерий), то они уничтожат животное. То же с вирусами. Оказывается, есть вирусы, подавляющие иммунную систему женских особей так, чтобы эта система не уничтожала сперматозоиды на их пути к яйцеклетке. Не будь этих вирусов, или когда их недостаточно, сперматозоиды будут уничтожены и оплодотворение не произойдёт. Наверное, когда этих вирусов много, то они подавляют иммунную систему настолько, что организм становится беззащитным от инфекций и попросту гибнет. Таким образом животные (и человек в том числе) живут с вирусами и бактериями в состоянии хрупкого равновесия, непрерывной войны с ними, поддерживающей некое статус-кво. Так же, видимо, обстоит дело и с онкогенными вирусами. Весьма вероятно, что подобных связей между организмами и бактериями и вирусами гораздо больше, чем нам известно в настоящее время. Так же, видимо, обстоит дело и во взаимоотношениях между организмами, хотя и об этом известно далеко не всё.
Вирусы, как и бактерии, обычно наносят вред организму, который они поражают. Однако некоторые вирусы и бактерии приносят пользу организму, на котором они паразитируют.
Полезные вирусы.
https://hightech.plus/2018/07/04/virus-gerpesa-stimuliruet-immunnuyu-sistemu-v-starosti:
«Обнаружен вирус, стимулирующий иммунную систему.
Речь идет о цитомегаловирусе или вирусе герпеса человека 5 типа (ГВЧ-5). По разным оценкам, им заражены 50-80% жителей планеты. Наиболее высокие цифры характерны для людей старше 80 лет.
Чтобы точно узнать, как цитомегаловирус влияет на иммунитет, исследователи из Аризонского университета (США) провели опыты на мышах, чей возраст соответствовал человеческой старости. Им ввели ГВЧ-5, а затем заразили бактериями рода Listeria. Ожидалось, что носители вируса будут более уязвимы к инфекции. Но результаты оказались прямо противоположными: мыши, зараженные цитомегаловирусом, отражали инфекцию успешнее «чистых» сородичей. Вирус, который подозревали в подавлении иммунной системы, на самом деле ее стимулировал. Ученые пока не знают, как именно ГВЧ-5 подстегивает работу иммунитета.»
lenta.ru › news › 2013/05/21 › goodvirus:
«Ученые установили, что слизистые оболочки животных привлекают симбиотических бактериофагов, которые способны защищать организм от патогенных бактерий. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а ее краткое содержание приводит ScienceNow.
«Фаговый иммунитет», как назвали его авторы исследования, представляет собой крайне редкий случай комменсализма между животными и вирусами. Другим примером такого взаимовыгодного сотрудничества (опосредованного, впрочем, бактериями) может быть защита тли от наездников при помощи токсина, который вырабатывает вирус APSE.»
ru.wikipedia.org › wiki › Наездники:
«Наездники (лат. Parasitica) - парафилетический инфраотряд перепончатокрылых, главным образом подотряда стебельчатобрюхих, объединяющий более 100 000 видов мелких и микроскопических насекомых.»
ru.wikipedia.org › wiki › Бактериофаги:
«Бактериофа́ги, или фа́ги (от др.-греч. φᾰγω «пожираю») - вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки и клетки архей.»
ru.wikipedia.org › wiki › Археи:
«Архе́и (лат. Archaea, от др.-греч. ἀρχαῖος «извечный, древний, первозданный, старый») - домен живых организмов (по трёхдоменной системе Карла Вёзе наряду с бактериями и эукариотами). Археи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра, а также каких-либо мембранных органелл.»
ru.wikipedia.org › wiki › Типы_отношений_между_о...:
«Комменсализм - форма симбиоза, при которой одна популяция извлекает пользу от взаимоотношения, а другая не получает ни пользы, ни вреда.»
https://hi-tech.mail.ru/news/vse_virusy_ischeznut/:
«Что будет с нами, если все вирусы исчезнут?
Если бы все вирусы вдруг исчезли, мир стал бы совершенно другим - и не факт, что лучше. Что же было бы с нами без вирусов? И что значит «убить победителя»?
Глядя на пугающие картины пандемии Covid-19, разворачивающиеся благодаря СМИ и соцсетям, перед глазами всего мира, можно подумать, что вирусы только для того и существуют, чтобы поставить человечество на колени и уморить как можно больше людей.
За прошедшее тысячелетие болезни, ими порождаемые, унесли бесчисленное количество жизней. Некоторые из вирусов убивали значительную часть населения планеты: жертвами эпидемии испанского гриппа в 1918 году стали, по разным оценкам, от 50 до 100 млн человек, еще 200 млн, как считается, умерли от оспы только в XX веке.
И нынешняя пандемия Covid-19 - лишь очередной случай из бесконечной серии нападений смертельных вирусов на человечество.
Большинство из нас сейчас, если бы нам вручили волшебную палочку и предложили ею взмахнуть, чтобы избавиться от всех вирусов на планете, с радостью согласилось бы.
«Если бы все вирусы вдруг разом исчезли, мир стал бы прекрасен - примерно на день-полтора. А потом мы бы все умерли, вот и всё, - говорит Тони Голдберг, эпидемиолог из Университета Висконсин-Мэдисон. - Те важнейшие вещи, за которые отвечают вирусы, значительно перевешивают зло от них».
Большинство людей даже не догадывается о том, какую роль играют вирусы в жизни на Земле, обращая внимание только на те из них, которые нас убивают.
Почти все вирусологи изучают исключительно патогены, и только недавно несколько ученых решились исследовать вирусы, благодаря которым живы мы и наша планета.
Благодаря этой маленькой группе исследователей мы, возможно, получим более сбалансированный взгляд на мир вирусов. Оказывается, есть среди них и хорошие, причем таких - подавляющее большинство.
Но представив, каким был бы мир без вирусов, мы сможем лучше понять, насколько они важны для нашего выживания, и как много нам еще предстоит узнать об этих микроскопических, простейших формах жизни, с которыми все непросто.
Для начала скажем, что ученым даже неизвестно, сколько всего вирусов существует. Официально классифицированы тысячи, но их - миллионы.
«Нами открыта лишь малая часть, поскольку мы особо не интересовались этим, - говорит Мэрилин Руссинк, вирусный эколог из Университета Пенн Стейт. - Таково предвзятое отношение: науку всегда прежде всего интересовали патогены».
Неизвестно ученым и то, какой именно процент всех вирусов опасен для человека. «Если смотреть на большие числа, то статистически процент опасных вирусов приближается к нулю, - говорит Кертис Саттл, вирусолог-эколог из Университета Британской Колумбии. - Почти все существующие вирусы не болезнетворны для нас».
Полезные пожиратели.
По крайней мере, нам известно, что фаги (бактериофаги, вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки) - невероятно важны. Их название происходит от греческого «пожираю», и именно этим они и занимаются.
«В мире бактерий они - самые главные хищники, - говорит Голдберг. - Без них нам пришлось бы туго».
Фаги - главный регулятор популяций бактерий в океане, да и, скорее всего, во всех остальных экосистемах нашей планеты. Если бы вирусы вдруг исчезли, некоторые популяции, вероятно, разрослись взрывным образом и подавили бы другие, которые совсем перестали бы расти.
Для океана это стало бы особенно серьезной проблемой, поскольку в нем более 90% всего живого (от общей массы) - микроорганизмы. И эти микробы производят около половины всего кислорода на планете - процесс, который становится возможным благодаря вирусам.
Эти вирусы каждый день уничтожают примерно 20% всех океанических микробов и около 50% всех океанических бактерий. Этим они обеспечивают достаточно питательных веществ для производящего кислород планктона и тем самым поддерживают жизнь на планете.
Исследователи, изучающие насекомых-вредителей, также обнаружили, что вирусы критически важны для контроля над численностью популяции.
Если некоторые виды начинают слишком разрастаться, «приходит вирус и уничтожает их», говорит Руссинк. Это очень естественный процесс для экосистем.
Процесс этот называется «убить победителя» и весьма распространен у многих других видов, в том числе и нашего - пандемии тому доказательство.
«Когда популяция становится чересчур многочисленной, вирусы воспроизводятся необыкновенно быстро и снижают ее объем, освобождая пространство для жизни всего остального», - подчеркивает Саттл.
Если все вирусы вдруг исчезнут, самые конкурентоспособные виды разрастутся в ущерб всем остальным.
«Мы быстро потеряем значительную часть биоразнообразия нашей планеты, - говорит Саттл. - Всё захватят несколько видов, остальные вымрут».
Ученые предполагают, что вирусы играют важную роль, помогая коровам и другим жвачным животным превращать целлюлозу из травы в сахара, которые метаболизируются и в итоге превращаются в молоко, а также помогают набрать массу тела.
Исследователи считают, что вирусы важны и для поддержания здорового микробиома в организме человека и животных.
Под защитой вирусов.
Инфицирование человеческого организма определенными безвредными вирусами даже помогает отпугивать некоторые патогены.
Вирус GB типа C, распространенный человеческий непатогенный (в отличие от своих дальних родственников вируса Западного Нила и вируса лихорадки денге) увязывается с замедлением развития СПИДа у ВИЧ-инфицированных.
Кроме того, ученые обнаружили, что люди с вирусом GB типа C с меньшей степенью вероятности погибают, если заражены вирусом Эбола.
Примерно так же и герпес делает мышей менее подверженными определенным бактериальным инфекциям, в том числе бубонной чумы и листериоза (распространенного типа пищевого отравления).
Конечно, проводить на людях похожие эксперименты с заражением вирусами герпеса, бубонной чумы и листериоза неэтично, авторы исследования предполагают, что и у людей была бы похожая картина.
Похоже, что без вирусов и люди, и многие другие виды живых существ были бы более подвержены разным болезням.
Кроме того, вирусы - это одно из самых многообещающих лечебных средств от определенных заболеваний.
Сегодня это - быстроразвивающаяся область научного поиска. Не только из-за растущей устойчивости патогенов к антибиотикам, но и потому, что бактериофаги можно точно настраивать на воздействие на определенные виды бактерий - в отличие от антибиотиков, уничтожающих все бактерии без разбора.
«Когда антибиотики ничем не могут помочь, жизни людей спасают вирусы», - подчеркивает Саттл.
Онколитическая вирусная терапия рака, при которой заражаются и уничтожаются исключительно раковые клетки, к тому же менее токсична и более эффективна, чем другие методы лечения онкологии.
«Все организмы, которые могут быть заражены вирусами, имеют возможность принять вирусные гены и использовать их в своих интересах, - отмечает Голдберг. - Включение нового ДНК в геном - это основной способ эволюции».
Код вирусов - это часто неактивная часть ДНК, но иногда он наделяет организм новыми, полезными и даже важными свойствами.
Например, в 2018 году два коллектива исследователей независимо друг от друга сделали удивительное открытие. Ген вирусного происхождения кодирует белок, играющий ключевую роль в формировании долговременной памяти, передавая информацию между клетками нервной системы.
Есть доказательства того, что мы обязаны своей способностью к живорождению частичке генетического кода, взятой у древних ретровирусов, которыми наши дальние предки заразились более 130 млн лет назад.»
ru.wikipedia.org › wiki › Микробиом:
«Микробиом - сообщество микроорганизмов, населяющих конкретную среду обитания, или совокупность генов микроорганизмов такого сообщества.»
ru.wikipedia.org › wiki › Микробиом_человека:
«Микробиом человека представляет собой совокупность всех микробов, населяющих организм человека, включая такие его участки как кожа, молочные железы, половые органы, легкие, слизистые оболочки, биологические жидкости, желчевыводящие пути и желудочно-кишечный тракт.»
Полезные бактерии.
сезоны-года.рф › бактерии:
«Бактерии представляют собой одноклеточные безъядерные микроорганизмы, относящиеся к классу прокариотов. На сегодняшний день существует более 10 тысяч изученных видов (предполагается что их около миллиона), многие из них являются патогенными и могут возбуждать различные заболевания у человека, животных и растений.
Бактерии играют очень важную роль на нашей планете, являясь важным участником любого биологического круговорота веществ, основы существования всего живого на Земле. Большая часть как органических, так и неорганических соединений под влиянием бактерий существенно изменяются. Бактерии, появившиеся на нашей планете более 3,5 миллиарда лет назад, стояли у первоисточников основания живой оболочки планеты и до сих пор активно перерабатывают неживую и живую органику и вовлекают результаты обменного процесса в биологический круговорот.
Сапрофитные почвенные бактерии играют огромную роль в почвообразовательном процессе, именно они перерабатывают остатки растительных и животных организмов и помогают в образовании гумуса и перегноя, повышающих её плодородие. Наиболее важную роль в процессе повышения плодородия почвы играют азотофиксирующие клубеньковые бактерии-симбионты, «живущие» на корнях бобовые растений, благодаря им почва обогащается ценными азотными соединениями, необходимым для роста растений. Они улавливают азот из воздуха, связывают его и создают соединения в форме, доступной для растений.
Уникальные цианобактерии, зародившиеся в первозданных морях и океанах 2 миллиарда лет назад, были способны к процессу фотосинтеза, они поставляли в окружающую среду молекулярный кислород, и таким образом сформировали атмосферу Земли и создали озоновый слой, защищающий нашу планету от пагубного влияния ультрафиолетовых лучей. Многие полезные ископаемые создавались на протяжении многих тысяч лет под воздействием воздуха, температуры, воды и бактерий на биомассу.
Бактерии наиболее распространенные организмы на Земле, они определяют верхнюю и нижнюю границу биосферы, проникают повсюду и отличаются большой выносливостью. Если бы бактерий не было, умершие животные и растения не перерабатывались бы дальше, а просто накапливались в огромных количествах, без них биологический круговорот станет невозможным, и вещества не смогут вновь возвращаться в природу.
Бактерии - важное звено в трофических цепях питания, они выступают в роли редуцентов, разлагая остатки умерших животных и растений, тем самым очищая Землю. Многие бактерии играют в организме млекопитающих роль симбионтов и помогают им разложить клетчатку, которую те не в состоянии переварить.
Большое количество болезнетворных бактерий могут приносить здоровью человека, домашних животных и культурных растений огромный вред, а именно вызывать такие инфекционные заболевания как дизентерию, туберкулез, холеру, бронхит, бруцеллез и сибирскую язву (животные), бактериоз (растения).
Существуют бактерии, приносящие человеку и его хозяйственной деятельности пользу. Люди научились использовать бактерии на промышленных производствах, изготовляя ацетон, этиловый и бутиловый спирт, уксусную кислоту, ферменты, гормоны, витамины, антибиотики, белково-витаминные препараты. Очищающая способность бактерий применяется на водочистных сооружениях, для очистки сточных вод и превращения органики в безвредные неорганические вещества. Современные достижения генных инженеров позволили получать такие лекарственные препараты как инсулин, интерферон из бактерии кишечной палочки, кормовой и пищевой белок из некоторых бактерий. В сельском хозяйстве используют специальные бактериальные удобрения, также с помощью бактерий фермеры борются с различными сорняками и вредными насекомыми.
Бактерии участвуют в процессе дубления кожи, сушки табачных листьев, с их помощью изготовляют шелк, каучук, какао, кофе, замачивают коноплю, лен, выщелачивают металлы. Они участвуют в процессе изготовления лекарств, таких сильнейших антибиотиков как тетрациклин и стрептомицин.»
www.knowbiology.ru › Микроорганизмы:
«Мы живём в мире, плотно заселённом бактериями. Например, в слое почвы толщиной 30 см и площадью 1 га содержится от 1, 5 до 30 т бактерий. В каждом грамме парного молока бактерий почти столько же, сколько людей на Земле. Живут они и внутри нашего организма. В полости рта человека обитает несколько сот разновидностей бактерий. На каждую клетку человеческого организма приходится около десяти клеток бактерий, живущих в том же организме.
Конечно, если бы все эти бактерии были вредоносны для человека, вряд ли люди смогли бы выжить в таком окружении. Но, оказывается, эти бактерии не только не вредны человеку, а, наоборот, весьма ему полезны.
У новорождённого ребёнка слизистая оболочка кишечника стерильна. С первым глотком молока в пищеварительную систему человека устремляются микроскопические «жильцы», становясь на всю жизнь его спутниками. Они помогают человеку переваривать пищу, производят некоторые витамины.
Многим животным бактерии просто необходимы для жизни. Например, пищей копытных животных, грызунов, как известно, служат растения. Основную массу любого растения составляет клетчатка (целлюлоза). Но, оказывается, переваривать клетчатку зверям помогают бактерии, живущие в особых отделах желудка и кишечника.
Бактерии помогают находить применение отходам животноводства. Из миллионов тонн жидкого навоза, накапливающегося на фермах, бактерии в специальных установках могут производить горючий «болотный газ» (метан). Токсичные вещества, содержащиеся в отходах, при этом обезвреживаются, вдобавок вырабатывается немалое количество топлива. Точно так же бактерии очищают сточные воды.
Всем живым организмам, чтобы создавать белки, необходим азот. Нас окружают настоящие океаны атмосферного азота. Но ни растения, ни животные, ни грибы усваивать азот прямо из воздуха не способны. Зато это умеют делать особые (азотфиксирующие) бактерии. Некоторые растения (например, бобовые, облепиха) на своих корнях образуют специальные «квартиры» (клубеньки) для таких бактерий. Поэтому люцерну, горох, люпин и другие бобовые часто высаживают на бедных или истощённых почвах, чтобы их бактерии «подкормили» почву азотом.
Простокваша, сыр, сметана, масло, кефир, квашеная капуста, маринованные овощи - всех этих продуктов не существовало бы, не будь молочнокислых бактерий. Человек использует их с древнейших времён. Кстати говоря, простокваша усваивается втрое быстрее молока - за час организм полностью переваривает 90% этого продукта. Без молочнокислых бактерий не было бы и силоса, идущего на корм скоту.
Известно, что если долго хранить вино, оно постепенно превращается в уксус. Об этом люди знали, вероятно, с тех пор, как научились делать вино. Но лишь в XIX в. Луи Пастер установил, что это превращение вызывают попавшие в вино уксуснокислые бактерии. С их помощью получают уксус.
Различные бактерии помогают человеку изготавливать шёлк, производить кофе, табак.
Один из самых перспективных способов применения бактерий был открыт только к концу XX в. Оказывается, можно ввести в организм бактерии ген какого-либо нужного человеку белка (хотя и совершенно не нужного бактерии) - например, ген инсулина. Тогда бактерия начнёт его вырабатывать. Прикладная наука, которая делает возможным проведение подобных операций, называется генной инженерией. После долгого и трудного поиска учёным удалось наладить бактериальное «производство» этого вещества (инсулина), жизненно необходимого больным диабетом. В будущем, вероятно, станет возможно по заказу превращать бактерии в микроскопические «фабрики» по производству тех или иных белков.»