Vi khuẩn lớn. Vi khuẩn

Người lùn và người khổng lồ trong số các vi khuẩn

Vi khuẩn là sinh vật sống nhỏ nhất và là dạng sống phổ biến nhất trên Trái đất. Vi khuẩn thông thường nhỏ hơn tế bào người khoảng 10 lần. Kích thước của chúng khoảng 0,5 micron và chỉ có thể nhìn thấy chúng bằng kính hiển vi. Tuy nhiên, hóa ra thế giới vi khuẩn cũng có những người lùn và người khổng lồ. Một trong những loài khổng lồ này được coi là vi khuẩn Epulopisciumfishelsoni, kích thước của nó lên tới nửa milimet! Tức là nó có kích thước bằng hạt cát hoặc hạt muối và có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Với sự trợ giúp của ngọc trai lưu huỳnh, thiên nhiên đã nghĩ ra một giải pháp tuyệt vời cho vấn đề kích thước quan trọng: vi khuẩn rỗng. Bên trong có một vật chứa khổng lồ, lớn gấp 50 lần tế bào chất, phần sống của tế bào. Giống như vỏ cam, cellulose bao quanh phần sống của khoang.

Vi khuẩn đã cư trú trên thế giới theo nhiều cách tuyệt vời. Trong số tất cả các sinh vật, những sinh vật đơn bào thường bị lãng quên là thành công nhất - nhưng thường được con người sử dụng để đánh giá lại mình là đỉnh cao của quá trình tiến hóa. Vi khuẩn sống trong sỏi thận của con người và trong ruột của giun, trong không khí, trong mạch nước phun sôi và trong băng ở Nam Cực. Một số mang đến đau khổ như bệnh dịch hạch, dịch tả hoặc bệnh lao trên khắp thế giới, một số khác giúp thực vật phát triển hoặc giúp con người tiêu hóa, một số khác ăn dầu, biển bị ô nhiễm, một số thậm chí còn có khả năng chống lại phóng xạ mạnh.

Sinh sản của Epulopiscium

Nghiên cứu được thực hiện tại Học viện Cornwall để xác định nguyên nhân dẫn đến kích thước lớn như vậy. Hóa ra, vi khuẩn lưu trữ 85.000 bản sao DNA. Để so sánh, tế bào của con người chỉ chứa 3 bản sao. Sinh vật dễ thương này sống trong đường tiêu hóa của loài cá rạn san hô nhiệt đới Acanthurus nigrofuscus (cá bác sĩ phẫu thuật).

Ngọc trai lưu huỳnh đóng một vai trò quan trọng trong chu trình tự nhiên của vật chất ở Namibia, và vai trò này chính thức tạo nên tính chất khổng lồ của nó. Nó ăn các hợp chất lưu huỳnh có nhiều trong trầm tích vốn là nhà của chúng. Để tiêu hóa lưu huỳnh, vi khuẩn, giống như quá trình trao đổi chất của động vật, phụ thuộc vào oxy - chúng rất cần nitrat. Nhưng điều này không tồn tại trong thứ nước sốt thù địch mà Thiomargarita namibiensis sống trong đó.

Tình thế tiến thoái lưỡng nan này không phá vỡ được sinh vật đơn bào nhưng khiến nó trở nên khổng lồ: cứ vài tháng, khi có một cơn bão đổ bộ vào biển, nước giàu nitrat cũng nhanh chóng xâm nhập vào vi khuẩn ở độ sâu. Ngọc trai lưu huỳnh giờ đây có thể lưu trữ trong khoang của nó lượng nitrat quý giá mà nó sử dụng rất nhiều trong một thời gian ngắn; cô ấy quản lý nguồn dự trữ, giống như một thợ lặn mang theo khí nén xuống vực sâu.

Các loại vi khuẩn thông thường có kích thước rất nhỏ và nguyên thủy, chúng không có cơ quan và ăn qua màng. Các chất dinh dưỡng được phân bố đều khắp cơ thể của vi khuẩn nên chúng phải có kích thước nhỏ. Ngược lại, Epulopiscium sao chép DNA của nó nhiều lần, phân bố các bản sao đều dọc theo vỏ và chúng nhận đủ dinh dưỡng. Cấu trúc này mang lại cho nó khả năng phản ứng ngay lập tức với các kích thích bên ngoài. Cách nó phân chia cũng khác với các vi khuẩn khác. Nếu vi khuẩn thông thường chỉ đơn giản phân chia làm đôi, thì nó sẽ phát triển hai tế bào bên trong chính nó, sau khi chết, chúng sẽ thoát ra ngoài.

Bởi vì vi khuẩn lớn nhất trên Trái đất cũng có thể lưu trữ lưu huỳnh, nó có thể không có thức ăn trong nhiều tháng - một viên ngọc trai Namibia có lông - và sau đó chỉ cần dừng không khí và chờ đợi thời điểm tốt hơn. Ngày nay chúng ta biết rằng Ngọc trai lưu huỳnh Namibia không chỉ có nhiều họ hàng gần ở các vùng biển khác mà còn đóng vai trò sinh thái quan trọng: những vi khuẩn này có thể gây ra sự hình thành các loại đá có hàm lượng phốt pho cao. Điều này làm giảm lượng photphat trong nước biển khiến nó không còn được sử dụng làm chất dinh dưỡng cho các sinh vật sống khác.

Ngọc trai lưu huỳnh Namibia

Tuy nhiên, ngay cả vi khuẩn nhỏ bé này cũng không thể so sánh với vi khuẩn lớn nhất thế giới, Thứ gì được lưu ý đến Thiomargarita namibiensis, còn được gọi là “ngọc trai lưu huỳnh Namibia” là một loại vi khuẩn biển gram âm được phát hiện vào năm 1997. Nó không chỉ bao gồm một tế bào mà còn thiếu bộ xương hỗ trợ, giống như sinh vật nhân chuẩn. Kích thước của Thiomargarita đạt 0,75-1 mm, cho phép nhìn thấy nó bằng mắt thường.

Do đó, sự hình thành của những loại đá này chống lại sự làm giàu quá mức của đại dương bằng phốt phát. Hầu hết các vi khuẩn thường rất nhỏ và chỉ có thể được phát hiện bằng kính hiển vi. Nhưng những dạng khổng lồ đã xuất hiện ở một số nhóm vi khuẩn. Chúng có kích thước lớn hơn hàng trăm lần so với vi khuẩn thông thường và có thể dễ dàng nhận ra bằng mắt thường. Vi khuẩn lớn nhất được biết đến thuộc nhóm vi khuẩn lưu huỳnh. Những vi khuẩn này có thể được nhận biết nhờ các thể vùi lưu huỳnh màu xám sáng, khiến vi khuẩn lưu huỳnh bị oxy hóa bởi sunfua thành lưu huỳnh và tiếp tục sunfat hóa để tạo ra năng lượng.

Theo loại hình trao đổi chất, Thiomargarita là một sinh vật nhận năng lượng từ phản ứng oxy hóa khử và có thể sử dụng nitrat làm vật cuối cùng nhận electron. Các tế bào của ngọc trai lưu huỳnh Namibia là bất động và do đó hàm lượng nitrat có thể dao động. Thiomargarita có thể lưu trữ nitrat trong không bào, chiếm khoảng 98% toàn bộ tế bào. Ở nồng độ nitrat thấp, hàm lượng của nó được sử dụng cho quá trình hô hấp. Sunfua bị oxy hóa bởi nitrat thành lưu huỳnh, lưu huỳnh tích tụ trong môi trường bên trong của vi khuẩn dưới dạng hạt nhỏ, điều này giải thích cho màu ngọc trai của Thiomargarita.

Để làm điều này, họ sử dụng oxy hoặc nitrat. Hít phải nitrat cũng là nguyên nhân gây ra kích thước bất thường. Tế bào của vi khuẩn khổng lồ bao gồm chủ yếu là các không bào lớn có màng bao bọc, trong đó chúng có thể lưu trữ nồng độ nitrat cao.

Bằng cách lưu trữ nitrat cho hô hấp và lưu huỳnh làm nguồn năng lượng, vi khuẩn khổng lồ có thể tồn tại lâu dài trong điều kiện bên ngoài không thuận lợi.

Đối diện với Namibia, đáy biển chứa nhiều sunfua hơn các khu vực ven biển khác, điều này rõ ràng mang lại lợi ích cho gã khổng lồ này với hồ chứa nitrat lớn tương ứng. Ngoài ra, đáy biển đặc biệt mềm mại của Namibia thường xuyên bị khuấy động bởi các đợt bùng phát khí mê-tan quy mô lớn. Kể từ khi được phát hiện cách đây 14 năm, loại vi khuẩn này đã trở nên nổi tiếng và được đưa vào Sách Kỷ lục Guinness Thế giới cũng như được in trên tem Namibia.

Nghiên cứu của Thiomargarita

Nghiên cứu được thực hiện gần đây đã chỉ ra rằng Thiomargarita namibiensis có thể không phải là sinh vật bắt buộc mà là sinh vật tùy ý thu được năng lượng mà không cần có oxy. Cô ấy có khả năng hô hấp bằng oxy nếu có đủ lượng khí này. Một đặc điểm khác biệt của vi khuẩn này là khả năng phân chia palintomic, xảy ra mà không làm tăng sự tăng trưởng trung gian. Quá trình này được Thiomargarita namibiensis sử dụng trong điều kiện căng thẳng do nạn đói gây ra.

Tất nhiên, sau khi được phát hiện ở Namibia, việc tìm kiếm Thiomargarite đã bắt đầu ở các vùng biển giàu sunfua khác, và thực sự, những vi khuẩn rất giống nhau có thể được tìm thấy ở những nơi khác, nhưng không nơi nào có số lượng và nhiều dạng khác nhau như ngoài khơi Namibia . Chỉ gần đây người ta mới có thể nghiên cứu về mặt di truyền sự đa dạng về biểu hiện này. Ngoài ra, hai chi khác chưa được biết đến trước đây cũng được phát hiện, hiện được đặt tên là Thiopilula và Thiophysa.

Vi khuẩn lưu huỳnh và chu trình phốt pho

Mặc dù nó cũng đã được tìm thấy dưới đáy biển ngoài khơi Chile và Costa Rica, nhưng nó chỉ được tìm thấy ở đó dưới dạng một căn phòng đơn độc và không sản xuất ra những chiếc vòng cổ ngọc trai điển hình mà Tiomargarita mang tên.

Trong các tế bào khổng lồ của vi khuẩn lưu huỳnh có đủ không gian để lưu trữ các chất. Không chỉ lưu huỳnh để cung cấp năng lượng và nitrat làm chất oxy hóa mà cả phốt phát cũng có thể tích tụ trong tế bào như một loại dự trữ năng lượng dưới dạng polyphosphate với số lượng lớn. Ở các khu vực ven biển, nơi có số lượng lớn vi khuẩn lưu huỳnh sinh sống, các loại đá có hàm lượng phốt pho cao, được gọi là phốt pho, cũng được hình thành.

Vi khuẩn này được phát hiện trong trầm tích đáy của rìa lục địa phẳng, gần bờ biển Namibia, bởi Heide Schulz, một nhà sinh vật học người Đức và các đồng nghiệp của cô vào năm 1997, và vào năm 2005, trong vùng lạnh giá của đáy Vịnh Mexico, họ đã phát hiện ra một chủng tương tự, điều này khẳng định sự phân bố rộng rãi của ngọc trai lưu huỳnh ở Namibia.

Trong những tảng đá cổ có nguồn gốc từ biển, vùng ven biển, bạn thường có thể tìm thấy những hóa thạch có hình dạng giống vi khuẩn lưu huỳnh. Kết hợp lại với nhau, điều này cho thấy rằng trong một thời gian dài, vi khuẩn lưu huỳnh lớn có thể đóng vai trò trực tiếp trong chu trình phốt pho của biển, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành phốt pho. Câu hỏi đặt ra bây giờ là các điều kiện hình thành đá photphat, vì quá trình này làm giảm lượng photphat hòa tan có trong nước biển dưới dạng chất dinh dưỡng cho mọi sinh vật sống.

Victor Ostrovsky, Samogo.Net

Vi khuẩn là “cư dân” đầu tiên trên hành tinh của chúng ta. Những vi sinh vật nguyên thủy, không có hạt nhân này, hầu hết chỉ bao gồm một tế bào, sau đó đã tạo ra các dạng sống khác phức tạp hơn. Các nhà khoa học đã nghiên cứu hơn mười nghìn loài của chúng, nhưng vẫn còn khoảng một triệu loài khác chưa được khám phá. Kích thước tiêu chuẩn của đại diện vi mô là 0,5-5 micron, nhưng vi khuẩn lớn nhất có kích thước hơn 700 micron.

Do đó, việc sản xuất phốt pho tăng lên có nghĩa là về lâu dài, tất cả các sinh vật sẽ tăng trưởng ít hơn. Trên thực tế, dường như có mối liên hệ trực tiếp giữa sự hình thành photphit và vi khuẩn lưu huỳnh lớn. Kết quả là tạo ra khoáng chất apatit giàu phốt pho và bước đầu tiên hướng tới sự hình thành phốt pho được thực hiện.

Đáy biển ngoài khơi Namibia rất giàu phốt pho đến mức chúng thậm chí còn hữu ích làm nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp phân bón. Chúng tôi nghi ngờ rằng cơ chế tương tự cũng áp dụng cho thiomargarita.

Vi khuẩn là dạng sống lâu đời nhất trên Trái đất

Vi khuẩn có thể có hình dạng hình cầu, xoắn ốc hoặc hình cầu. Chúng có thể được tìm thấy ở khắp mọi nơi, chúng sinh sống dày đặc trong nước, đất, môi trường axit và nguồn phóng xạ. Các nhà khoa học tìm thấy các vi sinh vật đơn bào sống trong điều kiện đóng băng vĩnh cửu và trong dung nham phun trào từ núi lửa. Bạn có thể nhìn thấy chúng bằng kính hiển vi, nhưng một số vi khuẩn phát triển đến kích thước khổng lồ, làm thay đổi hoàn toàn hiểu biết của con người về thế giới vi mô.

Người ta vẫn chưa biết tại sao sulfua lại gây ra sự giải phóng photphat. Tuy nhiên, trên thực tế, có thể thấy rằng cả ngày nay và trong suốt lịch sử Trái đất, photphorit được hình thành ở đáy biển có hàm lượng sunfua cao. Do đó, chúng tôi nghi ngờ rằng những vi khuẩn này và các vi khuẩn tương tự đóng vai trò quan trọng trong chu trình phốt pho ở biển và có khả năng góp phần hình thành phốt pho trong quá khứ địa chất. Chuyên gia y tế sẽ đưa ra lời khuyên gì nếu chúng ta hỏi cô ấy những câu hỏi về cách tránh vi khuẩn phát triển một cách dễ dàng và không tốn kém? "Rửa tay" của Tiến sĩ Eckerley, nhà vệ sinh người Anh.

Suy cho cùng, mầm bệnh đặc biệt thích xuất hiện và thường xuất hiện ở những nơi chúng không ngờ tới. Không có gì ngạc nhiên khi 65% các ca cảm lạnh, 50% các ca bệnh tiêu chảy và 80% các ca bệnh về đường tiêu hóa liên quan đến thực phẩm đều đến từ các hộ gia đình sạch sẽ. Không phải trong phòng tắm, mà là trong bếp. Ở hầu hết các hộ gia đình, khả năng phát hiện vi khuẩn trong phân cao hơn 200 lần.

Thiomargarita namibiensis, ngọc trai lưu huỳnh Namibia, là tên của loại vi khuẩn lớn nhất mà con người biết đến. Bạn không cần kính hiển vi để nhìn thấy nó; chiều dài của nó là 750 micron. Người khổng lồ của thế giới vi mô được một nhà khoa học người Đức phát hiện ở vùng nước dưới đáy trong chuyến thám hiểm trên tàu khoa học của Nga.

Epulopiscium Fishelsoni sống trong ruột của cá đuôi gai và có chiều dài 700 micron. Thể tích của vi khuẩn này gấp 2000 lần thể tích của một vi sinh vật có kích thước tiêu chuẩn. Sinh vật đơn bào lớn ban đầu được tìm thấy bên trong loài cá đuôi gai sống ở Biển Đỏ, nhưng sau đó đã được tìm thấy ở các loài cá khác ở khu vực Rạn san hô Great Barrier.
Spirochetes là vi khuẩn có tế bào dài, xoắn ốc. Rất cơ động. Chúng sống trong nước, đất hoặc môi trường dinh dưỡng khác. Nhiều loài xoắn khuẩn là tác nhân gây ra các bệnh nghiêm trọng ở người, trong khi các giống khác là hoại sinh - chúng phân hủy chất hữu cơ chết. Những vi khuẩn này có thể phát triển tới chiều dài 250 micron.
Vi khuẩn lam là vi sinh vật lâu đời nhất. Các nhà khoa học đã tìm thấy những sản phẩm hoạt động sống còn của chúng có niên đại hơn 3,5 tỷ năm tuổi. Những sinh vật đơn bào này là một phần của sinh vật phù du đại dương và tạo ra 20-40% lượng oxy trên Trái đất. Tảo Spirulina được sấy khô, xay và thêm vào thực phẩm. Quang hợp oxy là đặc trưng của tảo và thực vật bậc cao. Vi khuẩn lam là sinh vật đơn bào duy nhất tạo ra oxy trong quá trình quang hợp. Chính nhờ vi khuẩn lam mà một lượng lớn oxy đã xuất hiện trong bầu khí quyển Trái đất. Chiều rộng tế bào của những vi khuẩn này thay đổi từ 0,5 đến 100 micron.

Actinomycetes sống trong ruột của hầu hết động vật không xương sống. Đường kính của chúng là 0,4-1,5 micron. Có những dạng xạ khuẩn gây bệnh sống trong mảng bám răng và trong đường hô hấp của con người. Nhờ xạ khuẩn, con người cũng trải nghiệm được “mùi mưa” đặc trưng.
Beggiatoa alba. Proteobacteria thuộc chi này sinh sống ở những nơi giàu lưu huỳnh, sông và biển trong lành. Kích thước của những vi khuẩn này là 10x50 micron.
Azotobacter có đường kính 1-2 micron, sống trong môi trường hơi kiềm hoặc trung tính, đóng vai trò quan trọng trong chu trình nitơ, làm tăng độ phì của đất và kích thích cây trồng phát triển.
Mycoplasma mycoides là tác nhân gây bệnh phổi ở bò và dê. Những tế bào này có kích thước 0,25-0,75 micron. Vi khuẩn không có vỏ cứng, chúng chỉ được bảo vệ khỏi môi trường bên ngoài bằng màng tế bào chất. Bộ gen của loại vi khuẩn này là một trong những bộ gen đơn giản nhất.

Archaea không phải là vi khuẩn, nhưng giống như chúng, chúng bao gồm một tế bào. Những sinh vật đơn bào này đã được phân lập gần các suối nước nóng dưới nước, bên trong các giếng dầu và dưới bề mặt băng giá ở phía bắc Alaska. Archaea có quá trình tiến hóa phát triển riêng và khác với các dạng sống khác ở một số đặc điểm sinh hóa. Kích thước trung bình của vi khuẩn cổ là 1 micron.

Xây dựng hệ thống miễn dịch của bạn - và làm sạch nó thường xuyên

Khả năng phòng vệ miễn dịch tốt chủ yếu là ở đường ruột. Vì vậy, việc bảo vệ đường ruột tốt có trách nhiệm đối với sức khỏe của chúng ta. Vì vậy, nên xây dựng hệ thực vật đường ruột của bạn thông qua một chế độ ăn uống tốt. Phải đảm bảo các điều kiện về chất lỏng và vệ sinh cho 20% còn lại. Những đồ gia dụng bẩn nhất bao gồm miếng bọt biển và giẻ lau nhà bếp, thớt, mặt bàn, cống thoát nước, tay nắm cửa và bàn chải đánh răng.

Ẩm và ấm là khí hậu lý tưởng cho chăn nuôi. Ngoài ra, vi khuẩn rất dễ dàng được vận chuyển từ nơi này sang nơi khác bằng vật liệu dệt. Tốt nhất nên sử dụng vải dệt riêng và thay thế chúng thường xuyên. Khô thường xuyên: Hầu hết các chủng vi khuẩn không thể tồn tại trong điều kiện khô ráo. Mẹo hay: Bạn có thể khử trùng miếng bọt biển bằng cách rửa chúng trong máy rửa chén.

Về mặt lý thuyết, kích thước tối thiểu của vi sinh vật đơn bào là 0,15-0,20 micron. Với kích thước nhỏ hơn, tế bào sẽ không thể tự sinh sản vì nó sẽ không chứa các polyme sinh học với thành phần và số lượng cần thiết.

Vai trò của vi khuẩn trong tự nhiên

Hơn một triệu loài vi sinh vật đơn bào khác nhau cùng tồn tại trong cơ thể con người. Một số trong số chúng cực kỳ hữu ích, một số khác có thể gây ra những tổn hại không thể khắc phục được cho sức khỏe. Em bé nhận được “phần” vi khuẩn đầu tiên khi mới sinh - khi đi qua ống sinh của mẹ và trong những phút đầu tiên sau khi sinh.

Các vết cắt và vết nứt trên ván tạo ra nơi sinh sản lớn cho vi khuẩn. Một lần nữa, hãy cẩn thận để không lây nhiễm chéo: không sử dụng thịt sống hoặc cá sống mà không khử trùng. Để giữ cho thớt của bạn hoàn toàn sạch sẽ, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng chất tẩy rửa này: Trộn 1 thìa cà phê thuốc tẩy clo với 200 ml nước. Xả bảng và để khô. Bạn cũng có thể đặt thớt vào máy rửa chén.

Thách thức lớn nhất: Chỉ làm sạch bề mặt làm việc bằng những loại vải có vẻ sạch. Nếu bạn sử dụng cùng một loại vải bẩn và miếng bọt biển rửa bát cho các món ăn khác nhau, điều này sẽ làm tăng nguy cơ vi trùng. Khử trùng thường xuyên giúp. Ngay cả cống rãnh cũng cung cấp cho vi khuẩn khí hậu ẩm ướt. Bạn làm sạch chúng bằng soda hoặc baking soda và bàn chải đánh răng. Bằng cách này, các vết bẩn, bụi bẩn cứng đầu và thậm chí cả mùi hôi có thể dễ dàng bị đánh bay. Mận cũng có thể được chữa khỏi thường xuyên.

Nếu một đứa trẻ được sinh ra bằng phương pháp sinh mổ, cơ thể em bé sẽ chứa đầy những vi sinh vật không liên quan. Kết quả là khả năng miễn dịch tự nhiên của anh ta giảm đi và nguy cơ bị dị ứng tăng lên. Đến ba tuổi, hầu hết hệ vi sinh vật của trẻ đã trưởng thành. Mỗi người có một tập hợp vi sinh vật riêng biệt sinh sống.

Từ tay này sang tay khác: vi khuẩn yêu thích tay nắm cửa. Nếu dương vật vẫn còn đau thì lũ sâu bọ nhỏ lại càng vui hơn. Đặc biệt trong trường hợp này: hãy rửa tay thường xuyên. Nên tránh dùng xà phòng kháng khuẩn trong mọi trường hợp vì chúng là lớp vỏ thực sự có khả năng tiêu diệt mọi chủng vi khuẩn. Xà phòng tự nhiên là một lựa chọn thay thế lành mạnh hơn.

Các chủng vi khuẩn khác nhau

Bạn nên thay đổi ba tháng một lần. Không chỉ vì vi khuẩn mà còn do bạn làm hỏng cọ theo thời gian. Bất chấp tất cả những “sự nhầm lẫn trong gia đình” được mô tả: bản thân vi khuẩn không có hại. Có những chủng vi khuẩn tốt và xấu, và hầu hết mọi người đều có thể dễ dàng đối phó với cả hai chủng vi khuẩn đó. Các hộ gia đình bình thường có hệ thực vật vi khuẩn khỏe mạnh.

Vi khuẩn được con người sử dụng trong sản xuất thuốc và thực phẩm. Chúng phân hủy các hợp chất hữu cơ, tinh chế chúng và biến chất thải bẩn thành nước vô hại. Vi sinh vật đất tạo ra các hợp chất nitơ cần thiết cho sự phát triển của thực vật. Các sinh vật đơn bào tích cực xử lý chất hữu cơ và thực hiện quá trình lưu thông các chất trong tự nhiên, là nền tảng của sự sống trên hành tinh của chúng ta.

Vi khuẩn là nhóm sinh vật lâu đời nhất hiện đang tồn tại trên Trái đất. Vi khuẩn đầu tiên có lẽ đã xuất hiện cách đây hơn 3,5 tỷ năm và trong gần một tỷ năm, chúng là sinh vật sống duy nhất trên hành tinh của chúng ta. Vì đây là những đại diện đầu tiên của thiên nhiên sống nên cơ thể của chúng có cấu trúc nguyên thủy.

Theo thời gian, cấu trúc của chúng trở nên phức tạp hơn nhưng cho đến ngày nay vi khuẩn vẫn được coi là sinh vật đơn bào nguyên thủy nhất. Điều thú vị là một số vi khuẩn vẫn giữ được những đặc điểm nguyên thủy của tổ tiên xa xưa của chúng. Điều này được quan sát thấy ở vi khuẩn sống trong suối lưu huỳnh nóng và bùn thiếu oxy ở đáy hồ chứa.

Hầu hết vi khuẩn đều không màu. Chỉ một số ít có màu tím hoặc xanh lá cây. Nhưng khuẩn lạc của nhiều vi khuẩn có màu sắc tươi sáng, nguyên nhân là do sự giải phóng một chất có màu vào môi trường hoặc do sắc tố của tế bào.

Người phát hiện ra thế giới vi khuẩn là Antony Leeuwenhoek, một nhà tự nhiên học người Hà Lan ở thế kỷ 17, người đầu tiên tạo ra một chiếc kính hiển vi phóng đại hoàn hảo có thể phóng to các vật thể lên 160-270 lần.

Vi khuẩn được phân loại là sinh vật nhân sơ và được xếp vào một giới riêng biệt - Vi khuẩn.

Thân hình

Vi khuẩn rất nhiều và đa dạng. Chúng khác nhau về hình dạng.

Tên vi khuẩn	Hình dạng vi khuẩn	Hình ảnh vi khuẩn
cầu khuẩn		hình quả bóng
Trực khuẩn		hình que
Vibrio		Hình dấu phẩy
Tảo xoắn		xoắn ốc
liên cầu khuẩn		Chuỗi cầu khuẩn
tụ cầu khuẩn		Các cụm cầu khuẩn
ngoại giao		Hai vi khuẩn tròn được bao bọc trong một viên nang nhầy

Phương thức vận chuyển

Trong số các vi khuẩn có dạng di động và bất động. Các động lực di chuyển do các cơn co thắt giống như sóng hoặc nhờ sự trợ giúp của roi (các sợi xoắn ốc xoắn), bao gồm một loại protein đặc biệt gọi là Flagellin. Có thể có một hoặc nhiều tiên mao. Ở một số vi khuẩn, chúng nằm ở một đầu của tế bào, ở những vi khuẩn khác - ở hai hoặc trên toàn bộ bề mặt.

Nhưng sự di chuyển cũng là vốn có ở nhiều vi khuẩn khác thiếu roi. Như vậy, vi khuẩn được bao phủ bởi chất nhầy bên ngoài có khả năng di chuyển lướt nhẹ.

Một số vi khuẩn trong nước và đất thiếu roi có không bào khí trong tế bào chất. Có thể có 40-60 không bào trong một tế bào. Mỗi cái đều chứa đầy khí (có lẽ là nitơ). Bằng cách điều chỉnh lượng khí trong không bào, vi khuẩn thủy sinh có thể chìm vào cột nước hoặc nổi lên trên bề mặt và vi khuẩn đất có thể di chuyển trong các mao mạch của đất.

Môi trường sống

Do tổ chức đơn giản và không phô trương, vi khuẩn phổ biến rộng rãi trong tự nhiên. Vi khuẩn được tìm thấy ở khắp mọi nơi: trong một giọt nước suối thậm chí tinh khiết nhất, trong hạt đất, trong không khí, trên đá, trong tuyết vùng cực, cát sa mạc, dưới đáy đại dương, trong dầu khai thác từ độ sâu lớn, và thậm chí cả trong nước suối nóng có nhiệt độ khoảng 80oC. Chúng sống trên thực vật, trái cây, động vật khác nhau và ở người trong ruột, khoang miệng, tay chân và trên bề mặt cơ thể.

Vi khuẩn là sinh vật sống nhỏ nhất và đông đảo nhất. Do kích thước nhỏ nên chúng dễ dàng xâm nhập vào mọi vết nứt, kẽ hở hoặc lỗ chân lông. Rất khỏe mạnh và thích nghi với nhiều điều kiện sống khác nhau. Chúng chịu được khô, cực lạnh và nóng lên tới 90°C mà không mất khả năng tồn tại.

Thực tế không có nơi nào trên Trái đất không tìm thấy vi khuẩn nhưng với số lượng khác nhau. Điều kiện sống của vi khuẩn rất đa dạng. Một số trong số chúng cần oxy trong khí quyển, một số khác thì không cần và có thể sống trong môi trường không có oxy.

Trong không khí: vi khuẩn bay lên tầng khí quyển cao tới 30 km. và hơn thế nữa.

Đặc biệt có rất nhiều trong số chúng trong đất. 1 g đất có thể chứa hàng trăm triệu vi khuẩn.

Trong nước: ở các lớp nước bề mặt trong các hồ chứa mở. Vi khuẩn thủy sinh có lợi khoáng hóa dư lượng hữu cơ.

Ở cơ thể sống: vi khuẩn gây bệnh xâm nhập vào cơ thể từ môi trường bên ngoài, nhưng chỉ khi gặp điều kiện thuận lợi mới gây bệnh. Cộng sinh sống trong cơ quan tiêu hóa, giúp phân hủy, hấp thu thức ăn và tổng hợp vitamin.

Cấu trúc bên ngoài

Tế bào vi khuẩn được bao phủ bởi một lớp vỏ dày đặc đặc biệt - thành tế bào, thực hiện chức năng bảo vệ và hỗ trợ, đồng thời tạo cho vi khuẩn một hình dạng đặc trưng, cố định. Thành tế bào của vi khuẩn giống như thành tế bào thực vật. Nó có tính thấm: thông qua nó, các chất dinh dưỡng tự do đi vào tế bào và các sản phẩm trao đổi chất thoát ra ngoài môi trường. Thông thường, vi khuẩn tạo ra một lớp chất nhầy bảo vệ bổ sung trên thành tế bào - một lớp màng. Độ dày của nang có thể lớn hơn nhiều lần so với đường kính của tế bào nhưng cũng có thể rất nhỏ. Vỏ không phải là một phần thiết yếu của tế bào, nó được hình thành tùy thuộc vào điều kiện mà vi khuẩn tìm thấy. Nó bảo vệ vi khuẩn khỏi bị khô.

Trên bề mặt của một số vi khuẩn có lông roi dài (một, hai hoặc nhiều) hoặc lông nhung mỏng ngắn. Chiều dài của roi có thể lớn hơn nhiều lần so với kích thước cơ thể của vi khuẩn. Vi khuẩn di chuyển nhờ sự trợ giúp của roi và nhung mao.

Cơ cấu nội bộ

Bên trong tế bào vi khuẩn có tế bào chất dày đặc, bất động. Nó có cấu trúc phân lớp, không có không bào, do đó trong chất của tế bào chất có nhiều loại protein (enzym) và chất dinh dưỡng dự trữ. Tế bào vi khuẩn không có nhân. Chất mang thông tin di truyền tập trung ở phần trung tâm tế bào của chúng. Vi khuẩn, - axit nucleic - DNA. Nhưng chất này không được hình thành thành hạt nhân.

Tổ chức bên trong của tế bào vi khuẩn rất phức tạp và có những đặc điểm riêng. Tế bào chất được ngăn cách với thành tế bào bằng màng tế bào chất. Trong tế bào chất có chất chính hoặc ma trận, ribosome và một số ít cấu trúc màng thực hiện nhiều chức năng khác nhau (tương tự như ty thể, mạng lưới nội chất, bộ máy Golgi). Tế bào chất của tế bào vi khuẩn thường chứa các hạt có hình dạng và kích cỡ khác nhau. Các hạt có thể bao gồm các hợp chất đóng vai trò là nguồn năng lượng và carbon. Những giọt chất béo cũng được tìm thấy trong tế bào vi khuẩn.

Ở phần trung tâm của tế bào, chất hạt nhân được định vị - DNA, không được phân tách khỏi tế bào chất bằng màng. Đây là một chất tương tự của hạt nhân - một nucleoid. Nucleoid không có màng, nucleolus hoặc bộ nhiễm sắc thể.

Phương pháp ăn uống

Vi khuẩn có phương pháp cho ăn khác nhau. Trong số đó có sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng. Sinh vật tự dưỡng là những sinh vật có khả năng tự sản xuất các chất hữu cơ để cung cấp dinh dưỡng cho chúng.

Thực vật cần nitơ nhưng không thể tự hấp thụ nitơ từ không khí. Một số vi khuẩn kết hợp các phân tử nitơ trong không khí với các phân tử khác, tạo thành các chất hữu dụng cho thực vật.

Những vi khuẩn này định cư trong tế bào của rễ non, dẫn đến sự hình thành các lớp dày lên trên rễ, gọi là nốt sần. Những nốt sần như vậy hình thành trên rễ của cây họ đậu và một số cây khác.

Rễ cung cấp carbohydrate cho vi khuẩn và vi khuẩn cho rễ cung cấp các chất chứa nitơ mà cây có thể hấp thụ. Sự chung sống của họ là đôi bên cùng có lợi.

Rễ cây tiết ra rất nhiều chất hữu cơ (đường, axit amin và các chất khác) mà vi khuẩn ăn. Vì vậy, đặc biệt nhiều vi khuẩn định cư ở lớp đất xung quanh rễ. Những vi khuẩn này chuyển đổi các mảnh vụn thực vật chết thành các chất có sẵn cho thực vật. Lớp đất này được gọi là rhizosphere.

Có một số giả thuyết về sự xâm nhập của vi khuẩn nốt sần vào mô rễ:

thông qua tổn thương mô biểu bì và vỏ não;
qua lông rễ;
chỉ qua màng tế bào non;
nhờ vi khuẩn đồng hành sản xuất enzym pectinolytic;
do kích thích tổng hợp axit B-indoleacetic từ tryptophan, chất luôn có trong dịch tiết của rễ cây.

Quá trình đưa vi khuẩn nốt sần vào mô rễ bao gồm hai giai đoạn:

nhiễm trùng lông rễ;
quá trình hình thành nốt sần.

Trong hầu hết các trường hợp, tế bào xâm lấn tích cực nhân lên, hình thành cái gọi là sợi lây nhiễm và ở dạng sợi đó, di chuyển vào mô thực vật. Vi khuẩn nốt sần nổi lên từ sợi nhiễm trùng tiếp tục nhân lên trong mô chủ.

Các tế bào thực vật chứa đầy các tế bào vi khuẩn nốt sần đang nhân lên nhanh chóng và bắt đầu phân chia nhanh chóng. Sự kết nối của nốt non với rễ cây họ đậu được thực hiện nhờ các bó sợi mạch. Trong thời gian hoạt động, các nốt sần thường dày đặc. Vào thời điểm hoạt động tối ưu xảy ra, các nốt sần có màu hồng (nhờ sắc tố leghemoglobin). Chỉ những vi khuẩn có chứa leghemoglobin mới có khả năng cố định đạm.

Vi khuẩn nốt sần tạo ra hàng chục và hàng trăm kg phân đạm trên mỗi ha đất.

Sự trao đổi chất

Vi khuẩn khác nhau trong quá trình trao đổi chất của chúng. Đối với một số người, nó xảy ra với sự tham gia của oxy, đối với những người khác - không có oxy.

Hầu hết vi khuẩn ăn các chất hữu cơ làm sẵn. Chỉ một số ít trong số chúng (xanh lam hoặc vi khuẩn lam) có khả năng tạo ra các chất hữu cơ từ các chất vô cơ. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc tích tụ oxy trong bầu khí quyển Trái đất.

Vi khuẩn hấp thụ các chất từ bên ngoài, xé phân tử của chúng thành từng mảnh, lắp ráp vỏ từ những bộ phận này và bổ sung nội dung bên trong (đây là cách chúng phát triển) và thải ra ngoài những phân tử không cần thiết. Vỏ và màng của vi khuẩn cho phép nó chỉ hấp thụ các chất cần thiết.

Nếu vỏ và màng của vi khuẩn hoàn toàn không thấm nước thì sẽ không có chất nào xâm nhập vào tế bào. Nếu chúng có khả năng thấm vào tất cả các chất, nội dung của tế bào sẽ trộn lẫn với môi trường - dung dịch mà vi khuẩn sống trong đó. Để tồn tại, vi khuẩn cần một lớp vỏ cho phép các chất cần thiết đi qua nhưng không cho phép các chất không cần thiết đi qua.

Vi khuẩn hấp thụ chất dinh dưỡng nằm gần nó. Chuyện gì xảy ra tiếp theo? Nếu nó có thể di chuyển độc lập (bằng cách di chuyển roi hoặc đẩy chất nhầy trở lại), thì nó sẽ di chuyển cho đến khi tìm thấy các chất cần thiết.

Nếu nó không thể di chuyển, thì nó sẽ đợi cho đến khi khuếch tán (khả năng các phân tử của một chất xâm nhập vào bụi phân tử của chất khác) mang các phân tử cần thiết đến cho nó.

Vi khuẩn, cùng với các nhóm vi sinh vật khác, thực hiện công việc hóa học rất lớn. Bằng cách chuyển đổi các hợp chất khác nhau, chúng nhận được năng lượng và chất dinh dưỡng cần thiết cho cuộc sống. Các quá trình trao đổi chất, phương pháp thu được năng lượng và nhu cầu về nguyên liệu để xây dựng các chất của cơ thể chúng rất đa dạng ở vi khuẩn.

Các vi khuẩn khác đáp ứng mọi nhu cầu về carbon cần thiết cho quá trình tổng hợp các chất hữu cơ trong cơ thể mà không cần đến các hợp chất vô cơ. Chúng được gọi là sinh vật tự dưỡng. Vi khuẩn tự dưỡng có khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ. Trong số đó có:

Hóa tổng hợp

Việc sử dụng năng lượng bức xạ là quan trọng nhất nhưng không phải là cách duy nhất để tạo ra chất hữu cơ từ carbon dioxide và nước. Vi khuẩn được biết không sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng cho quá trình tổng hợp đó mà sử dụng năng lượng của các liên kết hóa học xảy ra trong tế bào của sinh vật trong quá trình oxy hóa một số hợp chất vô cơ - hydro sunfua, lưu huỳnh, amoniac, hydro, axit nitric, các hợp chất sắt của sắt và mangan. Họ sử dụng chất hữu cơ được hình thành bằng năng lượng hóa học này để xây dựng các tế bào của cơ thể. Vì vậy, quá trình này được gọi là tổng hợp hóa học.

Nhóm vi sinh vật tổng hợp hóa học quan trọng nhất là vi khuẩn nitrat hóa. Những vi khuẩn này sống trong đất và oxy hóa amoniac hình thành trong quá trình phân hủy cặn hữu cơ thành axit nitric. Chất sau phản ứng với các hợp chất khoáng của đất, biến thành muối của axit nitric. Quá trình này diễn ra trong hai giai đoạn.

Vi khuẩn sắt chuyển đổi sắt kim loại thành sắt oxit. Hydroxit sắt thu được lắng xuống và tạo thành cái gọi là quặng sắt đầm lầy.

Một số vi sinh vật tồn tại nhờ quá trình oxy hóa hydro phân tử, từ đó cung cấp phương pháp dinh dưỡng tự dưỡng.

Một đặc điểm đặc trưng của vi khuẩn hydro là khả năng chuyển sang lối sống dị dưỡng khi được cung cấp các hợp chất hữu cơ và không có hydro.

Do đó, sinh vật hóa tự dưỡng là sinh vật tự dưỡng điển hình, vì chúng tổng hợp độc lập các hợp chất hữu cơ cần thiết từ các chất vô cơ và không lấy chúng làm sẵn từ các sinh vật khác, chẳng hạn như sinh vật dị dưỡng. Vi khuẩn hóa tự dưỡng khác với thực vật quang dưỡng ở chỗ chúng hoàn toàn độc lập với ánh sáng như một nguồn năng lượng.

Quang hợp vi khuẩn

Một số vi khuẩn lưu huỳnh chứa sắc tố (tím, xanh lá cây), chứa các sắc tố cụ thể - vi khuẩn diệp lục, có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời, nhờ đó hydro sunfua trong cơ thể chúng bị phân hủy và giải phóng các nguyên tử hydro để khôi phục các hợp chất tương ứng. Quá trình này có nhiều điểm chung với quá trình quang hợp và chỉ khác ở chỗ ở vi khuẩn màu tím và màu xanh lá cây, chất cho hydro là hydro sunfua (đôi khi là axit cacboxylic), và ở thực vật xanh là nước. Ở cả hai phương pháp này, quá trình tách và chuyển hydro được thực hiện nhờ năng lượng của các tia mặt trời được hấp thụ.

Quá trình quang hợp của vi khuẩn xảy ra mà không giải phóng oxy, được gọi là hiện tượng quang hóa. Sự quang hóa của carbon dioxide có liên quan đến việc chuyển hydro không phải từ nước mà từ hydro sunfua:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

Ý nghĩa sinh học của quá trình tổng hợp hóa học và quang hợp vi khuẩn ở quy mô hành tinh là tương đối nhỏ. Chỉ có vi khuẩn hóa tổng hợp mới đóng vai trò quan trọng trong quá trình tuần hoàn lưu huỳnh trong tự nhiên. Được cây xanh hấp thụ dưới dạng muối axit sulfuric, lưu huỳnh bị khử và trở thành một phần của phân tử protein. Hơn nữa, khi xác thực vật và động vật chết bị vi khuẩn khử hoạt tính phá hủy, lưu huỳnh được giải phóng dưới dạng hydro sunfua, bị vi khuẩn lưu huỳnh oxy hóa thành lưu huỳnh tự do (hoặc axit sunfuric), tạo thành sunfit trong đất mà thực vật có thể tiếp cận được. Vi khuẩn hóa học và quang tự dưỡng rất cần thiết trong chu trình nitơ và lưu huỳnh.

bào tử

Bào tử hình thành bên trong tế bào vi khuẩn. Trong quá trình sinh bào tử, tế bào vi khuẩn trải qua một số quá trình sinh hóa. Lượng nước tự do trong đó giảm và hoạt động của enzyme giảm. Điều này đảm bảo khả năng chống chịu của bào tử với các điều kiện môi trường không thuận lợi (nhiệt độ cao, nồng độ muối cao, sấy khô, v.v.). Bào tử là đặc trưng của chỉ một nhóm nhỏ vi khuẩn.

Bào tử là một giai đoạn tùy chọn trong vòng đời của vi khuẩn. Quá trình sinh bào tử chỉ bắt đầu khi thiếu chất dinh dưỡng hoặc tích lũy các sản phẩm trao đổi chất. Vi khuẩn ở dạng bào tử có thể không hoạt động trong một thời gian dài. Các bào tử vi khuẩn có thể chịu được nhiệt độ sôi kéo dài và đông lạnh rất lâu. Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử nảy mầm và tồn tại. Bào tử vi khuẩn là sự thích nghi để tồn tại trong điều kiện không thuận lợi.

Sinh sản

Vi khuẩn sinh sản bằng cách chia một tế bào thành hai. Khi đạt đến kích thước nhất định, vi khuẩn sẽ phân chia thành hai vi khuẩn giống hệt nhau. Sau đó, mỗi con bắt đầu kiếm ăn, lớn lên, phân chia, v.v.

Sau khi tế bào dài ra, một vách ngăn ngang dần dần hình thành, sau đó các tế bào con tách ra; Ở nhiều vi khuẩn, trong những điều kiện nhất định, sau khi phân chia, các tế bào vẫn liên kết với nhau thành các nhóm đặc trưng. Trong trường hợp này, tùy thuộc vào hướng của mặt phẳng phân chia và số lượng các phép chia mà các hình dạng khác nhau sẽ xuất hiện. Sinh sản bằng cách nảy chồi xảy ra như một ngoại lệ ở vi khuẩn.

Trong điều kiện thuận lợi, sự phân chia tế bào ở nhiều vi khuẩn diễn ra cứ sau 20-30 phút. Với tốc độ sinh sản nhanh như vậy, con cái của một vi khuẩn trong 5 ngày có thể tạo thành một khối có thể lấp đầy tất cả các vùng biển và đại dương. Một phép tính đơn giản cho thấy 72 thế hệ (720.000.000.000.000.000.000 tế bào) có thể được hình thành mỗi ngày. Nếu quy đổi thành trọng lượng - 4720 tấn. Tuy nhiên, điều này không xảy ra trong tự nhiên, vì hầu hết vi khuẩn nhanh chóng chết dưới tác động của ánh sáng mặt trời, khô héo, thiếu thức ăn, sưởi ấm đến 65-100°C do sự tranh giành giữa các loài, v.v.

Vi khuẩn (1), sau khi hấp thụ đủ thức ăn, sẽ tăng kích thước (2) và bắt đầu chuẩn bị cho quá trình sinh sản (phân chia tế bào). DNA của nó (ở vi khuẩn, phân tử DNA được đóng thành vòng) nhân đôi (vi khuẩn tạo ra một bản sao của phân tử này). Cả hai phân tử DNA (3,4) đều gắn vào thành vi khuẩn và khi vi khuẩn dài ra, chúng sẽ tách ra xa nhau (5,6). Đầu tiên nucleotide phân chia, sau đó là tế bào chất.

Sau khi hai phân tử DNA phân kỳ, một cơ thắt xuất hiện trên vi khuẩn, dần dần chia cơ thể vi khuẩn thành hai phần, mỗi phần chứa một phân tử DNA (7).

Điều xảy ra (ở Bacillus subtilis) là hai vi khuẩn dính vào nhau và hình thành một cầu nối giữa chúng (1,2).

Jumper vận chuyển DNA từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác (3). Khi ở trong một vi khuẩn, các phân tử DNA đan xen vào nhau, dính vào nhau ở một số nơi (4) và sau đó trao đổi các phần (5).

Vai trò của vi khuẩn trong tự nhiên

Gyre

Vi khuẩn là mắt xích quan trọng nhất trong chu trình chung của các chất trong tự nhiên. Thực vật tạo ra các chất hữu cơ phức tạp từ carbon dioxide, nước và muối khoáng trong đất. Những chất này quay trở lại đất cùng với xác nấm, thực vật và động vật chết. Vi khuẩn phân hủy các chất phức tạp thành những chất đơn giản, sau đó được thực vật sử dụng.

Vi khuẩn phá hủy các chất hữu cơ phức tạp của xác thực vật và động vật chết, chất bài tiết của sinh vật sống và các chất thải khác nhau. Ăn các chất hữu cơ này, vi khuẩn hoại sinh phân hủy biến chúng thành mùn. Đây là một loại trật tự của hành tinh chúng ta. Như vậy, vi khuẩn tham gia tích cực vào chu trình của các chất trong tự nhiên.

Sự hình thành đất

Vì vi khuẩn phân bố ở hầu hết mọi nơi và xuất hiện với số lượng rất lớn nên chúng quyết định phần lớn các quá trình khác nhau xảy ra trong tự nhiên. Vào mùa thu, lá cây và bụi rậm rụng, những chồi cỏ trên mặt đất chết đi, những cành già rụng đi và thỉnh thoảng thân cây cổ thụ cũng rụng xuống. Tất cả điều này dần dần biến thành mùn. Trong 1 cm3. Lớp bề mặt của đất rừng chứa hàng trăm triệu vi khuẩn đất hoại sinh của một số loài. Những vi khuẩn này chuyển đổi mùn thành các khoáng chất khác nhau có thể được rễ cây hấp thụ từ đất.

Một số vi khuẩn đất có thể hấp thụ nitơ từ không khí và sử dụng nó trong các quá trình quan trọng. Những vi khuẩn cố định đạm này sống độc lập hoặc định cư trong rễ cây họ đậu. Sau khi xâm nhập vào rễ cây họ đậu, những vi khuẩn này gây ra sự phát triển của tế bào rễ và hình thành các nốt sần trên chúng.

Những vi khuẩn này tạo ra các hợp chất nitơ mà thực vật sử dụng. Vi khuẩn thu được carbohydrate và muối khoáng từ thực vật. Vì vậy, có một mối quan hệ chặt chẽ giữa cây họ đậu và vi khuẩn nốt sần, điều này có lợi cho cả sinh vật này và sinh vật kia. Hiện tượng này được gọi là sự cộng sinh.

Nhờ cộng sinh với vi khuẩn nốt sần, cây họ đậu làm giàu nitơ cho đất, giúp tăng năng suất.

Phân bố trong tự nhiên

Vi sinh vật có mặt khắp nơi. Ngoại lệ duy nhất là các miệng núi lửa đang hoạt động và các khu vực nhỏ ở tâm chấn của bom nguyên tử phát nổ. Nhiệt độ thấp của Nam Cực, dòng nước phun sôi, dung dịch muối bão hòa trong bể muối, ánh nắng gay gắt của các đỉnh núi cũng như sự chiếu xạ khắc nghiệt của lò phản ứng hạt nhân đều không cản trở sự tồn tại và phát triển của hệ vi sinh vật. Tất cả các sinh vật sống liên tục tương tác với vi sinh vật, thường không chỉ là nơi lưu trữ mà còn là nhà phân phối của chúng. Vi sinh vật là nguồn gốc của hành tinh chúng ta, tích cực khám phá các chất nền tự nhiên đáng kinh ngạc nhất.

Hệ vi sinh vật đất

Số lượng vi khuẩn trong đất là vô cùng lớn - hàng trăm triệu và hàng tỷ cá thể trên mỗi gram. Chúng có nhiều trong đất hơn trong nước và không khí. Tổng số vi khuẩn trong đất thay đổi. Số lượng vi khuẩn phụ thuộc vào loại đất, tình trạng của chúng và độ sâu của các lớp đất.

Trên bề mặt các hạt đất, vi sinh vật nằm trong các vi khuẩn nhỏ (mỗi vi sinh vật 20 - 100 tế bào). Chúng thường phát triển ở độ dày của các cục chất hữu cơ, trên rễ cây sống và chết, trong các mao mạch mỏng và các cục bên trong.

Hệ vi sinh vật đất rất đa dạng. Ở đây có các nhóm vi khuẩn sinh lý khác nhau: vi khuẩn thối rữa, vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn lưu huỳnh, v.v. Trong số đó có vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí, dạng bào tử và không bào tử. Hệ vi sinh vật là một trong những yếu tố hình thành đất.

Vùng phát triển của vi sinh vật trong đất là vùng tiếp giáp với rễ cây sống. Nó được gọi là vùng rễ và tổng số vi sinh vật chứa trong nó được gọi là hệ vi sinh vật vùng rễ.

Hệ vi sinh vật hồ chứa

Nước là môi trường tự nhiên nơi vi sinh vật phát triển với số lượng lớn. Phần lớn chúng xâm nhập vào nước từ đất. Một yếu tố quyết định số lượng vi khuẩn trong nước và sự hiện diện của chất dinh dưỡng trong đó. Nước sạch nhất là từ giếng phun và suối. Các hồ chứa và sông lộ thiên rất giàu vi khuẩn. Số lượng vi khuẩn lớn nhất được tìm thấy ở các lớp nước bề mặt, gần bờ hơn. Khi bạn di chuyển ra xa bờ và càng đi sâu, số lượng vi khuẩn càng giảm.

Nước sạch chứa 100-200 vi khuẩn mỗi ml, nước ô nhiễm chứa 100-300 nghìn vi khuẩn trở lên. Có rất nhiều vi khuẩn ở lớp bùn đáy, đặc biệt là ở lớp bề mặt, nơi vi khuẩn tạo thành một lớp màng. Lớp màng này chứa rất nhiều vi khuẩn lưu huỳnh và sắt, có tác dụng oxy hóa hydro sunfua thành axit sunfuric và nhờ đó giúp cá không bị chết. Có nhiều dạng bào tử hơn trong bùn, trong khi các dạng không mang bào tử chiếm ưu thế trong nước.

Về thành phần loài, hệ vi sinh vật trong nước tương tự như hệ vi sinh vật trong đất nhưng cũng có những dạng cụ thể. Bằng cách tiêu diệt các chất thải khác nhau xâm nhập vào nước, các vi sinh vật dần dần thực hiện cái gọi là quá trình lọc nước sinh học.

Hệ vi sinh vật không khí

Hệ vi sinh vật trong không khí ít hơn hệ vi sinh vật trong đất và nước. Vi khuẩn bay vào không khí cùng với bụi, có thể tồn tại ở đó một thời gian, sau đó lắng xuống bề mặt trái đất và chết vì thiếu dinh dưỡng hoặc dưới tác động của tia cực tím. Số lượng vi sinh vật trong không khí phụ thuộc vào khu vực địa lý, địa hình, thời gian trong năm, tình trạng ô nhiễm bụi bẩn… mỗi hạt bụi là vật mang vi sinh vật. Hầu hết vi khuẩn đều có trong không khí phía trên các doanh nghiệp công nghiệp. Không khí ở nông thôn sạch hơn. Không khí trong lành nhất là ở rừng, núi và vùng có tuyết. Các tầng không khí phía trên chứa ít vi khuẩn hơn. Hệ vi sinh vật không khí chứa nhiều vi khuẩn mang sắc tố và bào tử, có khả năng chống tia cực tím cao hơn các loại vi khuẩn khác.

Hệ vi sinh vật của cơ thể con người

Cơ thể con người, thậm chí là một cơ thể hoàn toàn khỏe mạnh, luôn là nơi chứa hệ vi sinh vật. Khi cơ thể con người tiếp xúc với không khí và đất, nhiều loại vi sinh vật khác nhau, bao gồm cả các vi sinh vật gây bệnh (trực khuẩn uốn ván, hoại tử khí, v.v.), sẽ bám vào quần áo và da. Các bộ phận tiếp xúc thường xuyên nhất của cơ thể con người bị ô nhiễm. E. coli và staphylococci được tìm thấy trên tay. Có hơn 100 loại vi khuẩn trong khoang miệng. Miệng với nhiệt độ, độ ẩm và dư lượng chất dinh dưỡng là môi trường tuyệt vời cho sự phát triển của vi sinh vật.

Dạ dày có phản ứng axit nên phần lớn vi sinh vật trong đó sẽ chết. Bắt đầu từ ruột non, phản ứng trở nên có tính kiềm, tức là. thuận lợi cho vi sinh vật. Hệ vi sinh vật trong ruột già rất đa dạng. Mỗi người trưởng thành bài tiết khoảng 18 tỷ vi khuẩn hàng ngày qua phân, tức là. nhiều cá nhân hơn số người trên toàn cầu.

Các cơ quan nội tạng không được kết nối với môi trường bên ngoài (não, tim, gan, bàng quang, v.v.) thường không có vi khuẩn. Vi khuẩn chỉ xâm nhập vào các cơ quan này khi bị bệnh.

Vi khuẩn trong chu trình của các chất

Vi sinh vật nói chung và vi khuẩn nói riêng đóng một vai trò lớn trong các chu trình sinh học quan trọng của các chất trên Trái đất, thực hiện các biến đổi hóa học mà thực vật hoặc động vật hoàn toàn không thể tiếp cận được. Các giai đoạn khác nhau của chu kỳ các nguyên tố được thực hiện bởi các sinh vật thuộc các loại khác nhau. Sự tồn tại của từng nhóm sinh vật riêng lẻ phụ thuộc vào sự biến đổi hóa học của các nguyên tố được thực hiện bởi các nhóm khác.

Chu trình nitơ

Sự biến đổi tuần hoàn của các hợp chất nitơ đóng vai trò chính trong việc cung cấp các dạng nitơ cần thiết cho các sinh vật trong sinh quyển có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau. Hơn 90% tổng lượng cố định đạm là do hoạt động trao đổi chất của một số vi khuẩn.

Chu kỳ carbon

Sự chuyển đổi sinh học của carbon hữu cơ thành carbon dioxide, kèm theo sự khử oxy phân tử, đòi hỏi hoạt động trao đổi chất chung của các vi sinh vật khác nhau. Nhiều vi khuẩn hiếu khí thực hiện quá trình oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ. Trong điều kiện hiếu khí, các hợp chất hữu cơ ban đầu bị phân hủy bằng quá trình lên men và các sản phẩm hữu cơ cuối cùng của quá trình lên men sẽ bị oxy hóa thêm bởi quá trình hô hấp kỵ khí nếu có mặt các chất nhận hydro vô cơ (nitrat, sunfat hoặc CO 2).

Chu trình lưu huỳnh

Lưu huỳnh có sẵn cho các sinh vật sống chủ yếu ở dạng sunfat hòa tan hoặc các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ khử.

Chu trình sắt

Một số vùng nước ngọt chứa hàm lượng muối sắt khử cao. Ở những nơi như vậy, một loại vi khuẩn cụ thể sẽ phát triển - vi khuẩn sắt, có tác dụng oxy hóa sắt khử. Chúng tham gia vào quá trình hình thành quặng sắt đầm lầy và nguồn nước giàu muối sắt.

Vi khuẩn là sinh vật cổ xưa nhất, xuất hiện khoảng 3,5 tỷ năm trước trong thời Archean. Trong khoảng 2,5 tỷ năm, chúng thống trị Trái đất, hình thành sinh quyển và tham gia hình thành bầu khí quyển oxy.

Vi khuẩn là một trong những sinh vật sống có cấu trúc đơn giản nhất (trừ virus). Chúng được cho là những sinh vật đầu tiên xuất hiện trên Trái đất.

Sự sống trên hành tinh của chúng ta bắt đầu từ vi khuẩn. Các nhà khoa học tin rằng đây là nơi mọi chuyện kết thúc. Có một câu nói đùa rằng khi người ngoài hành tinh nghiên cứu Trái đất, họ không thể hiểu được chủ nhân thực sự của nó là ai - người hay trực khuẩn. Những sự thật thú vị nhất về vi khuẩn được chọn dưới đây.

Vi khuẩn là một sinh vật riêng biệt sinh sản bằng cách phân chia. Môi trường sống càng thuận lợi thì sự phân chia càng sớm. Những vi sinh vật này sống trong mọi sinh vật sống, cũng như trong nước, thức ăn, cây cối mục nát và thực vật.

Danh sách này không giới hạn ở điều này. Trực khuẩn tồn tại tốt trên các đồ vật mà con người chạm vào. Ví dụ, trên tay vịn trong phương tiện giao thông công cộng, trên tay cầm tủ lạnh, trên đầu bút chì. Sự thật thú vị về vi khuẩn gần đây đã được phát hiện từ Đại học Arizona. Theo quan sát của họ, các vi sinh vật “ngủ” sống trên sao Hỏa. Các nhà khoa học tự tin rằng đây là một trong những bằng chứng về sự tồn tại của sự sống trên các hành tinh khác, ngoài ra, theo quan điểm của họ, vi khuẩn ngoài hành tinh có thể được “hồi sinh” trên Trái đất.

Vi sinh vật này lần đầu tiên được nhà khoa học người Hà Lan Antonius van Leeuwenhoek kiểm tra bằng kính hiển vi quang học vào cuối thế kỷ 17. Hiện nay, có khoảng hai nghìn loài trực khuẩn được biết đến. Tất cả chúng có thể được chia thành:

có hại;
hữu ích;
trung lập.

Đồng thời, những kẻ có hại thường đấu tranh với những kẻ có lợi và trung lập. Đây là một trong những lý do phổ biến nhất khiến một người bị bệnh.

Sự thật thú vị nhất

Nói chung, các sinh vật đơn bào tham gia vào tất cả các quá trình sống.

Vi khuẩn và con người

Từ khi sinh ra, một người bước vào một thế giới đầy rẫy các vi sinh vật khác nhau. Một số giúp anh ta sống sót, một số khác gây nhiễm trùng và bệnh tật.

Những sự thật thú vị gây tò mò nhất về vi khuẩn và con người:

Hóa ra trực khuẩn có thể chữa khỏi bệnh hoàn toàn cho một người hoặc tiêu diệt loài người chúng ta. Hiện nay, độc tố vi khuẩn đã tồn tại.

Vi khuẩn đã giúp chúng ta tồn tại như thế nào?

Dưới đây là một số sự thật thú vị hơn về vi khuẩn có lợi cho con người:

một số loại trực khuẩn bảo vệ con người khỏi dị ứng;
với sự trợ giúp của vi khuẩn, bạn có thể xử lý chất thải nguy hại (ví dụ: các sản phẩm dầu mỏ);
Nếu không có vi sinh vật trong ruột, con người sẽ không thể tồn tại.

Làm thế nào để nói với trẻ về trực khuẩn?

Trẻ sẵn sàng nói về trực khuẩn khi được 3-4 tuổi. Để truyền tải thông tin một cách chính xác, điều đáng nói là sự thật thú vị về vi khuẩn. Ví dụ, đối với trẻ em, điều rất quan trọng là phải hiểu rằng có những vi khuẩn xấu và tốt. Rằng những người giỏi có thể biến sữa thành sữa nướng lên men. Và chúng cũng giúp dạ dày tiêu hóa thức ăn.

Cần chú ý đến vi khuẩn xấu xa. Hãy nói với họ rằng chúng rất nhỏ nên không thể nhìn thấy được. Rằng khi chúng xâm nhập vào cơ thể con người, sẽ nhanh chóng có rất nhiều vi khuẩn và chúng bắt đầu ăn thịt chúng ta từ bên trong.

Trẻ phải biết để ngăn chặn vi khuẩn xấu xa xâm nhập vào cơ thể:

Rửa tay sau khi ra ngoài và trước khi ăn.
Đừng ăn nhiều đồ ngọt.
Hãy chủng ngừa.

Cách tốt nhất để chứng minh vi khuẩn là thông qua hình ảnh và bách khoa toàn thư.

Mọi học sinh nên biết điều gì?

Với một đứa trẻ lớn hơn, tốt hơn là không nên nói về vi trùng mà là về vi khuẩn. Điều quan trọng là đưa ra lý do cho những sự thật thú vị đối với học sinh. Nghĩa là, khi nói về tầm quan trọng của việc rửa tay, bạn có thể biết rằng có 340 khuẩn lạc trực khuẩn gây hại sống trên tay cầm bồn cầu.

Bạn có thể cùng nhau tìm thấy thông tin về vi khuẩn nào gây sâu răng. Và cũng nói với học sinh rằng sô cô la với số lượng nhỏ có tác dụng kháng khuẩn.

Ngay cả một học sinh tiểu học cũng có thể hiểu vắc xin là gì. Đây là khi một lượng nhỏ virus hoặc vi khuẩn được đưa vào cơ thể và hệ thống miễn dịch đánh bại nó. Đây là lý do tại sao việc chủng ngừa lại rất quan trọng.

Ngay từ thời thơ ấu, người ta đã hiểu rằng đất nước của vi khuẩn là cả một thế giới chưa được nghiên cứu đầy đủ. Và chừng nào những vi sinh vật này còn tồn tại thì chính loài người cũng tồn tại.

Người lùn và người khổng lồ trong số các vi khuẩn

Sinh sản của Epulopiscium

Ngọc trai lưu huỳnh Namibia

Nghiên cứu của Thiomargarita

Victor Ostrovsky, Samogo.Net

Vi khuẩn là dạng sống lâu đời nhất trên Trái đất

Thiomargarita namibiensis, ngọc trai lưu huỳnh Namibia, là tên của loại vi khuẩn lớn nhất mà con người biết đến. Bạn không cần kính hiển vi để nhìn thấy nó; chiều dài của nó là 750 micron. Người khổng lồ của thế giới vi mô được một nhà khoa học người Đức phát hiện ở vùng nước dưới đáy trong chuyến thám hiểm trên tàu khoa học của Nga.

Epulopiscium Fishelsoni sống trong ruột của cá đuôi gai và có chiều dài 700 micron. Thể tích của vi khuẩn này lớn gấp 2000 lần thể tích của một vi sinh vật có kích thước tiêu chuẩn. Sinh vật đơn bào lớn ban đầu được tìm thấy bên trong loài cá đuôi gai sống ở Biển Đỏ, nhưng sau đó đã được tìm thấy ở các loài cá khác ở khu vực Rạn san hô Great Barrier.
Spirochetes là vi khuẩn có tế bào dài, xoắn ốc. Rất cơ động. Chúng sống trong nước, đất hoặc môi trường dinh dưỡng khác. Nhiều loài xoắn khuẩn là tác nhân gây ra các bệnh nghiêm trọng ở người, trong khi các giống khác là hoại sinh - chúng phân hủy chất hữu cơ chết. Những vi khuẩn này có thể phát triển tới chiều dài 250 micron.
Vi khuẩn lam là vi sinh vật lâu đời nhất. Các nhà khoa học đã tìm thấy những sản phẩm hoạt động sống còn của chúng có niên đại hơn 3,5 tỷ năm tuổi. Những sinh vật đơn bào này là một phần của sinh vật phù du đại dương và tạo ra 20-40% lượng oxy trên Trái đất. Tảo Spirulina được sấy khô, xay và thêm vào thực phẩm. Quang hợp oxy là đặc trưng của tảo và thực vật bậc cao. Vi khuẩn lam là sinh vật đơn bào duy nhất tạo ra oxy trong quá trình quang hợp. Chính nhờ vi khuẩn lam mà một lượng lớn oxy đã xuất hiện trong bầu khí quyển Trái đất. Chiều rộng tế bào của những vi khuẩn này thay đổi từ 0,5 đến 100 micron.

Actinomycetes sống trong ruột của hầu hết động vật không xương sống. Đường kính của chúng là 0,4-1,5 micron. Có những dạng xạ khuẩn gây bệnh sống trong mảng bám răng và trong đường hô hấp của con người. Nhờ xạ khuẩn, con người cũng trải nghiệm được “mùi mưa” đặc trưng.
Beggiatoa alba. Proteobacteria thuộc chi này sinh sống ở những nơi giàu lưu huỳnh, sông và biển trong lành. Kích thước của những vi khuẩn này là 10x50 micron.
Azotobacter có đường kính 1-2 micron, sống trong môi trường hơi kiềm hoặc trung tính, đóng vai trò quan trọng trong chu trình nitơ, làm tăng độ phì của đất và kích thích cây trồng phát triển.
Mycoplasma mycoides là tác nhân gây bệnh phổi ở bò và dê. Những tế bào này có kích thước 0,25-0,75 micron. Vi khuẩn không có vỏ cứng, chúng chỉ được bảo vệ khỏi môi trường bên ngoài bằng màng tế bào chất. Bộ gen của loại vi khuẩn này là một trong những bộ gen đơn giản nhất.

Vai trò của vi khuẩn trong tự nhiên

Nếu một đứa trẻ được sinh ra bằng phương pháp sinh mổ, cơ thể em bé sẽ bị xâm chiếm bởi các vi sinh vật không liên quan. Kết quả là khả năng miễn dịch tự nhiên của anh ta giảm đi và nguy cơ bị dị ứng tăng lên. Đến ba tuổi, hầu hết hệ vi sinh vật của trẻ đã trưởng thành. Mỗi người có một tập hợp vi sinh vật riêng biệt sinh sống.