Автор: Росица Ташкова, магистър по молекулярна биология и микробиология

Снимка на бактерии, нападнати от вируси, наречени Т4 бактериофаги. Снимката е направена чрез микроскопия с хелиеви йони.

Снимка на бактерии, нападнати от вируси, наречени Т4 бактериофаги. Снимката е направена чрез микроскопия с хелиеви йони. Credit: Miika Leppänen et al.

Ако трябва да назовем едно общо нещо между всички живи организми, това е клетката. Тук обаче изключваме вирусите, тъй като те не притежават клетки и често се разглеждат като нещо, което се намира на границата между живата и неживата материя. Но ще се спрем на това малко по-късно.

Удивително е, че тялото на един средностатистически мъж (70 кг, 170 см, на възраст 20-30 години) е изградено от 30 трилиона човешки клетки [ref. 1]! Смята се, че броят на бактериалните клетки, живеещи в нас, е дори няколко пъти по-голям. Бихте се запитали как е възможно това - виждаме кожата на ръката си, изградена от наши собствени клетки, но не виждаме слой от бактерии отгоре. Това е така, защото клетките на бактериите са много по-малки от нашите. А вирусите са още по-миниатюрни - някои от тях дори са паразити по бактериите (т.нар. бактериофаги)!

В статията ще прочетете:

  • Каква е разликата между нашите клетки и тези на бактериите
  • Един за всички, всички за един
  • Бактериите също образуват (съ)общества
  • По какво се различават вирусите от бактериите и останалите форми на живот

Каква е разликата между нашите клетки и тези на бактериите

Освен по размер, клетките на растенията, животните и човека са много по-различни от тези на бактериите. Най-важната разлика е, че нашите клетки имат ядро, в което се разполага генетичният ни материал, т.е. ДНК, докато в бактериалните клетки също има ДНК, но то не се намира в ядро. На тази основа двата типа клетки са наречени по различен начин - нашите клетки са еукариотни (от гръцки “еу” - същински и “карион” - ядка, ядро), а клетките на бактериите са прокариотни (пак от гръцки “про” - преди и “карион” - ядро).

Друга съществена разлика е, че в еукариотните клетки има сложни вътрешни структури, оградени със собствена мембрана, които изпълняват най-разнообразни функции и се наричат органели. Органелите за клетката са това, което са органите за нас. Бактериалните (прокариотни) клетки са доста по-прости и не притежават такива структури в себе си.

Един за всички, всички за един

За разлика от бактериите, ние, заедно с животните, растенията и гъбите сме многоклетъчни организми. Това означава, че клетките в телата ни са специализирани да изпълняват най-разнообразни функции - както членовете на едно общество упражняват различни професии и в идеалния случай всеки допринася за общото благо чрез уменията си.

ракови клетки

Еукариотни човешки клетки. Photo by National Cancer Institute on Unsplash

В човешкото тяло има над 200 различни вида [ref. 2] клетки със специални функции - мускулните клетки притежават способността да се съкращават, невроните - да предават и обработват нервните импулси, епителните клетки защитават повърхностите, които покриват, половите клетки имат функции и характеристики, благодарение на които се появява нов живот и т.н.

Така всички клетки чрез своите специални функции позволяват съществуването на цял организъм, който на свой ред също може да се усъвършенства в своите дейности. Това дава много големи възможности на многоклетъчните организми.

Не бива да забравяме, че съществуват и едноклетъчни еукариоти, например дрождите, амебите и чехълчето. При тях, аналогично на бактериите, една клетка е един организъм, но тази клетка е устроена като нашите и притежава ядро и сложни органели.

Бактериите също образуват (съ)общества

Петри с бактерии и други микроорганизми

Петриева паничка с различни видове микроорганизми. Photo by Michael Schiffer on Unsplash

Тъй като бактериите са едноклетъчни организми, при тях всяка клетка е отделен индивид. Но аналогично на многоклетъчните организми, бактериите също образуват съобщества [ref. 3], в които взаимодействат помежду си чрез подаване и приемане на сигнали, обмяна на вещества. Такова общуване се осъществява не само между бактериите от един вид, а между различните видове, включително и на ниво бактерия-човешки организъм.

Все по-голяма популярност придобива изучаването на човешкия микробиом [ref. 4] - т.е. всички бактерии, които населяват нашето тяло и с които сме в непрестанно взаимодействие. Установяват се невероятни връзки между микробиома ни и имунната, храносмилателната и дори нервната ни система. С няколко думи - без бактериите в нас, ние нямаше да бъде това, което сме.

По какво се различават вирусите от бактериите и останалите форми на живот

Както споменахме в началото на статията, вирусите са с много по-малки размери от тези на бактериите и на нашите, еукариотни клетки. Те са толкова малки, че голям брой от тях може да се побере вътре в тези клетки, а някои вируси дори нападат бактериите, инжектират генетичния си материал в тях и ги убиват.

Вирусът на MERS/ТОРС, SARS-CoV

Вирусът на MERS/ТОРС под сканиращ електронен микроскоп. Photo by CDC on Unsplash

  • Защо вирусите не са като останалите живи същества

За разлика от всички останали живи същества, включително и бактериите, вирусите не могат да се размножават самостоятелно, не се хранят, не отделят отпадни продукти, не дишат, не могат да генерират или запазват енергия. Всички тези дейности са функции на живота и заради това вирусите са на границата между живото и неживото.

  • Размножаване при вирусите

За да се размножават, вирусите задължително трябва да нападнат еукариотна или прокариотна клетка, да вкарат генетичния си материал в нея (а той може да бъде както ДНК, така и РНК) и да я подчинят, като я превърнат във фабрика за производство на нови вируси от същия вид. Те нямат собствени органели, нямат апарат, чрез който да си произведат необходимите части - всичко това се извършва от клетката, която скоро след заразяването си вече е произвела толкова вируси (или вирусни частици), че се разрушава и ги освобождава около себе си. Тогава те нападат нови клетки и заразата се разпространява в организма.

За разлика от вирусите, другите клетки и едноклетъчните организми, като бактериите, се размножават чрез делене - процесът се нарича митоза и при него от една клетка се получават две идентични клетки. За целта не е нужен друг организъм, а само храна и добри условия за живот.

  • Устройство на вируса

Всички вируси се състоят [ref. 5] от генетичен материал (ДНК или РНК) и неговата белтъчна обвивка, наречена капсид. Тя служи за защита на генетичния материал и за закрепване и навлизане в клетките, които вирусът заразява.

Някои вируси имат още една допълнителна обвивка от белтъци или липиди (мазнини), която придобиват при излизането си от инфектираната клетка - тази обвивка е хибрид между молекули на клетката и на самия вирус.

Когато не се намира в клетка, а е готов да зарази такава, вирусът се нарича вирион. Всеки вирион притежава поне един вид уникален структурен белтък, който е записан в генетичния му код (ДНК или РНК) и в последствие се произвежда от заразената клетка.

 

Източници:

  1. An estimation of the number of cells in the human body. Annals of Human Biology. 2013
  2. Discovering new cell types one at a time. www.nature.com/scitable/blog/bio2.0/discovering_new_cell_types_one/
  3. Bacterial Communities: Interactions to Scale. Front. Microbiol. 2018
  4. На български: Чревният микробиом е изключително важен за нас и нашето бебе
  5. Virus Structure. https://micro.magnet.fsu.edu/cells/virus.html

 

За автора:

👩‍🔬 Росица Ташкова-Качарова е бакалавър по молекулярна биология и магистър по микробиология и микробиологичен контрол. Дипломната си работа за магистърската степен прави в Университет на Нант, Франция. По това време рисува елхичка от бактерии и вдъхновява обявяването на първия конкурс за рисунка с микроорганизми Агар Арт. В продължение на 3 години е редактор на сп. Българска наука и продължава да пише за наука на достъпен език.