Микробиом. То, что убивает, и то, что делает нас сильнее (страница 4)
Некоторые малые молекулы, полученные от бактерий, широко используются в пищевой промышленности. Например, в сырах, мясных продуктах, кондитерских изделиях в качестве пищевого консерватора используется нисин. Нисин (Е234) повышает срок хранения продуктов, снижая риск размножения определенных бактерий на сыре и мясе. Это малая антимикробная молекула продуцируется бактерией Lactococcus lactis. Кстати, этот консервант еще применяется и в виноделии, во время дозревания вина, чтобы предотвратить перебраживание.
Обмен же генетической информацией между бактериями называется «горизонтальный перенос генов» и может происходить несколькими путями.
1) Простой захват бактериями ДНК из внешней среды (трансформация), когда, например, неопасная бактерия может захватить ген агрессии к человеку или ген устойчивости к антибиотику, и таким образом изменить свой генетический год и свойства. Этот пример свойственен многим микробам, в том числе возбудителям пневмонии.
2) Две бактерии находящиеся в непосредственном контакте могут обменяться своим генетическим материалом (конъюгация).
Рис. 9. Бактериофаг лямбда (слева), инфицирующий кишечную палочку (справа).
Victor Padilla-Sanchez. Bacteriophage Lambda Structural Model at Atomic Resolution. 2021).
3) Существуют более мелкие создания, чем бактерии, а именно вирусы. Есть вирусы, которые поражают клетки млекопитающих и человека, а есть вирусы, поражающие клетки бактерий, и такие вирусы называются бактериофаги. Так вот, эти бактериофаги способны перенести генетический материал (определенные гены) от одной бактерии – к другой (Рис. 9).
Нельзя не отметить, что часть генетического материала бактерий существует в форме плазмид. Плазмида – это небольшая молекула ДНК бактерии, обособленная от хромосом и способная независимо удваиваться. Именно в форме плазмиды передаются гены от одной бактерии к другой, в рамках горизонтального переноса. И именно в плазмидах часто скрываются гены устойчивости к антибиотикам, так широко распространенные сегодня. Что же это значит? То, что как только в сообществе бактерий у одной из них появился ген устойчивости к антибиотикам – ящик Пандоры уже открыт и другие бактерии вскоре тоже приобретут этот ген.
Методы горизонтального переноса генов часто используются в генной инженерии, чтобы поменять геном бактерии специально, для нужд человека, например, чтобы она начала производить полезное в промышленности или медицине химическое вещество. В качестве такого микро-завода выбирается хорошо изученный микроб, например, кишечная палочка или дрожжевой грибок, в его геном ученые встраивают участок, отвечающий за синтез, допустим, инсулина, и вот результат – бактерия безопасно и эффективно производит инсулин, который потом используется в медицине у пациентов с сахарным диабетом. Такой инсулин называется рекомбинантным и отличается высоким качеством и чистотой.
Глава 2
О здоровье людей в мире микробов
2.1. Почему детям можно реже мыть руки?
Широко известно, что рост заболеваемости аутоиммунными и аллергическими заболеваниями стал наблюдаться именно в развитых западных странах, начиная с 1970-х годов, и продолжается до сих пор. Среди обозначенных заболеваний – бронхиальная астма, атопический дерматит, аллергические риниты, рассеянный склероз, болезнь Крона, инсулин-зависимый сахарный диабет 1-го типа. При этом если на географической карте отобразить распространенность аутоиммунных / аллергических заболеваний, то она будет находиться в обратной пропорции с распространенностью инфекционных болезней. То есть в странах, где чаще встречаются инфекции, где ниже уровень доступа к средствам гигиены (условный Юг, страны Африки и Южной Азии) реже болеют аутоиммунными и аллергическими заболеваниями. В странах условного Севера – в Европе, Скандинавии, США, Канаде – наоборот все реже встречаются инфекционные болезни, и все чаще аллергии и аутоиммунные болезни.