И почему это всегда так бывает: стоит выдумать какую-нибудь чепуху — и тебе все поверят, а попробуй скажи хоть самую чистую правду — так тебе накладут по шее, и дело с концом!

Решился я, в продолжение темы, усилить опубликованный ранее тезис о некоем универсальном устройстве организации совместного существования самого разнообразного живого социума и универсальных механизмах процветания или гибели всех живых сообществ. https://cont.ws/@h5n1/1236893#...

Речь пойдёт о разумности поведения бактерий (бонусом добавлены и вирусы). При внимательном изучении их жизни выясняется пренеприятная штукенция. Поведение микроорганизмов с целью сохранения и развития сообщества столь рационально и сбалансированно в виде тактики и стратегии, что по эффективности получаемого результата им может позавидовать не только нынешнее правительство РФ, но пожалуй и вся управляющая элита.

Чистые бактериальные культуры практически не существуют в окружающем мире вне лаборатории. Микрофлора, как и другие организмы, существуют в сообществах, где есть множество взаимодействий. Но тем не менее, свободно плавающие бактерии в природе существуют и являются основным механизмом переноса и распространения популяций. Их называют планктонной формой. В планктонных популяциях химические сигналы, вырабатываемые клетками, недостаточно концентрированы, чтобы вызвать изменения в генетической экспрессии. Однако в биопленках матричный материал (EPS), который удерживает клетки в непосредственной близости, позволяет концентрации сигнальных молекул накапливаться в достаточном количестве для изменения клеточного поведения. Бактериальные популяции активируют некоторые гены только тогда, когда они способны ощущать через клеточную сигнализацию, что их популяция достаточно многочисленна, чтобы сделать ее выгодной и/или "безопасной" для инициирования этой генетической активности. Например, некоторые бактериальные патогены не будут производить токсины до тех пор, пока они не почувствуют, что создана адекватная популяция для преодоления защитных сил хозяина. Эту систему опознания наличия достаточной концентрации популяции называют "кворум сенсинг" (не уверен, что так лингвистически правильно, но я бы перевёл этот термин, как выбор решений посредством кворума).

(Ещё раз рекомендую короткую лекцию автора этого открытия: How bacteria "talk" - Bonnie Bassler  https://www.youtube.com/watch?...

Бактерии в биоплёнках могут координировать поведение с помощью межклеточной "коммуникации", используя биохимические сигнальные молекулы.

Один из завораживающих аспектов жизни бактериального сообщества в том, что он обеспечивает настройку коммуникации бактерий с использованием химических сигналов. Есть доказательства, что некоторые из этих химических сигналов, произведенных клетками и пропущенных через их наружные мембраны, могут интерпретироваться не только представителями одного вида, но и другими видами микробов и, возможно, даже более сложными организмами в некоторых случаях.

http://www.biofilm.montana.edu...

В новом исследовании, опубликованном в Journal of Biological Chemistry (JBC), исследователи из Университета Нотр-Дам и Иллинойского университета в Урбана-Шампейн обнаружили, что бактерия Pseudomonas aeruginosa, патоген, вызывающий пневмонию, сепсис и другие инфекции, передаёт сигналы бедствия для группы бактерий в ответ на определенные антибиотики. Было обнаружено, что эта коммуникация распространяется по всей колонии и это означает, что бактерия может вырабатывать защитное поведение, которое способствует возможности быть нечувствительной к некоторым антибиотикам.

http://www.newswise.com/articl...

Даже более простые организмы, состоящие из единственной молекулы ДНК или РНК – вирусы строят свою удивительно разумную стратегию, соизмеряя собственную выгоду с учётом интересов хозяина.

Биолог Евгений Кунин о стратегиях выживания вирусов, зависимости путей эволюции от ДНК и бесконечной гонке вооружений организмов.

https://cont.ws/@sandino/77668...

Из последних ошеломляющих открытий. Вирусный убийца использует бактериальную коммуникацию, чтобы убивать.

Исследователи из Принстонского университета обнаружили вирус под названием VP882, который может подслушивать коммуникацию между бактериями. Вирус воспринимает бактериальную сигнальную молекулу. Молекулярный биолог Бонни Басслер и кандидат в аспиранты Джастин Сильпе затем изменили VP882 так, чтобы он атаковал и убивал патогены после обнаружения чего-то, на что исследователи направили его чувствительность.

На фотографии бактерии кишечной палочки содержат (красные) белки из подслушивающего вируса. Слева вирус выбирает

Идея о том, что вирус обнаруживает молекулу, которую бактерии используют для связи - совершенно новая", - сказала Басслер, профессор молекулярной биологии Squibb и исследователь медицинского института Говарда Хьюза. «Джастин нашел этот первый естественный случай, а затем он перестроил вирус так, чтобы он смог обеспечить любой сенсорный ввод, который он выберет, а не молекулу коммуникации, а затем вирус убивает по требованию».

https://www.labroots.com/trend...

Демонстрация столь сложного поведения микроорганизмов в интересах всего сообщества (что явно недоступно сегодняшней элите) вызывает закономерный вопрос. Что заменяет высшую нервную деятельность и позволяет строить тактику и стратегию ОДНОКЛЕТОЧНЫМ организмам? И на этом пути сделаны лишь первые шаги, но и они дают удивительную информацию.

Бактерии являются одиночными клетками и не имеют нервной системы. Но, как и мы, они полагаются на свое «чувство прикосновения», по сути, тактильную систему, чтобы принимать решения или, по крайней мере, менять свое поведение. Например, ощущение прикосновения у бактерий заставляет клетки образовывать колонии, называемые биопленками, на поверхностях с которыми они контактируют. Бактерии могут образовывать биопленки, как способ защитить себя, делиться ограниченными питательными веществами или просто предотвращать вымывание в протекающую жидкость. Как свободно плавающие бактерии ощущают, что они нашли потенциальную поверхность для колонизации? Работа с бактерией Caulobacter crescentus, Университет штата Индиана Ph.D. студент Кортни Эллисон и ее коллеги под руководством профессора биологии и грантодателя NIGMS Ив Бруна недавно показали, что здесь играют роль волосяные структуры на поверхности клетки, называемые пили. Исследователи обнаружили, что, когда бактериальная клетка плавает в жидкости, ее пили постоянно растягиваются и убираются. Когда клетка контактирует с поверхностью, пили перестают двигаться, начинают производить липкое вещество и использовать его для удержания на поверхности.

Грантополучатель NIGMS Джоэл Крал и коллеги из Университета Колорадо, Боулдер, обнаружили, что чувствительность бактерий к прикосновениям связана с использованием электрических сигналов. Изучая E. coli, Крал и его команда выявили, что эти электрические сигналы возникают из потока ионов кальция в и из клетки. Такие же сигналы используются для передачи информации в нервных клетках человека и животных.

По словам Краля, такая сигнализация в ответ на прикосновение может спровоцировать больше, чем просто образование биопленки. Бактерии могут использовать эту чувствительность для идентификации источника пищи или для определения другой клетки, такой как враг. Они также могут использовать электрические сигналы, чтобы узнать, сколько особей их собственного вида находятся в окрестностях.

Пили (зеленого цвета) на клетках из бактерии Caulobacter crescentus (оранжевого цвета). Ученые использовали флуоресцентный краситель для окрашивания пили, таким образом, они смогли наблюдать, как структуры удлиняются и втягиваются.

http://www.newswise.com/articl...

Теперь коротко о технологических возможностях культивирования различных микроорганизмов.

Как бы не было удивительным для непрофессионалов, но мы также знаем, что большинство бактерий на планете Земля являются некультивируемыми, используя методы Кирстена Моттрама и питательные среды, которые мы имеем сегодня. Мы находим только то, что ищем. Существующие в естественной среде, в теле человека и животных, бактериальные и вирусные культуры практически в подавляющем количестве невозможно вырастить в лабораторных условиях, не говоря о промышленной технологии. По утверждению одного из пионеров экологической микробиологии профессора Норма Пейса из Университета Колорадо, когда вы смотрите на естественный образец обычной озёрной воды в микроскопе, то, что вы видите, вряд ли появится на культуральной среде при искусственном культивировании микроорганизмов во всех известных средах. Это несоответствие между количеством бактерий, которые были обнаружены непосредственно в образце из изучаемой среды и подсчитаны микроскопическим методом, и количеством бактерий, взятых из изучаемой среды и выращенных впоследствии в чашках Петри, уже давно отмечались микробиологами. В 1984 году Сталей и Конопка назвали это явление аномалией большого количества пластин. По их оценкам, в их исследованиях "Озерная вода", только от 0,1% до 1% культивируемых на средах бактерий могут быть обнаружены посредством микроскопии. Этот факт ещё раз подчёркивает невероятно сложную технологию искусственного выращивания микробиологических культур и необходимость эксклюзивного биотехнологического оборудования.

Бактерии, живущие в теле человека, и создающие свой бактериальный социум, прежде всего в виде биоплёнок пронизывающих ткани человека на определённую глубину, ещё сложнее культивировать лабораторными методами.

Наиболее наглядно этот факт отражен в исследованиях с бактериальными биоплёнками в хронических ранах.

Я не буду углубляться в профессиональные методики забора образцов из глубинных тканей, но фактически общий вывод в том, что методы секвенирования генома образцов тканей, содержащих бактерии, утвердительно говорят нам о том, что бактерии живут и размножаются в теле человека, но вырастить их в лабораторных условиях мы не можем.

Каков же наиважнейший практический вывод?

Если мы не можем вырастить культуру штамма патогена, терзающего наше тело в виде хронических болезней, мы не можем подобрать антибиотик, к которому чувствителен этот штамм бактерий, и следовательно, мы бессильны перед хронической инфекцией.

Источник – курс лекций университета Копенгагена «Bacteria and Chronic Infections»

Современные биотехнологии всё же дают шанс на выращивание даже генно-модифицированных или синтезированных микроорганизмов, никогда не существовавших в природе на планете. Так например, наиболее широкий спектр одноразовых систем для фармацевтических и технологических производств предлагает международная компания Sartorius-Stedim Biotech. Сегодня она предлагает биофармацевтическим и биотехнологическим предприятиям ферментёры Biostat CultiBag RM с одноразовыми сосудами, имеющими общий объём от 2 до 200 литров. Эти ферментёры основаны на технологии Wave Biotech, всё боле широко применяемой за рубежом в последние годы.

По этой технологии для культивирования микроорганизмов или культур клеток (животных, насекомых, растений) используется одноразовый пластиковый сосуд в виде мешка. Этот сосуд изготовлен из инертного пластика, и поставляется гарантированно чистым и стерильным с соответствующим сертификатом качества. Он оснащён фильтрами входящего и отходящего воздуха или газа, а также устройствами для асептического посева, отбора проб, сбора урожая культуры, рН и концентрации растворённого кислорода.

Мешок размещается на специальной качающейся платформе, изготовленной из нержавеющей стали. Платформа, качаясь с заданной частотой, создаёт волнообразное движение внутри пластикового мешка. В результате обеспечивается эффективное перемешивание при очень мягком динамическом воздействии на культуру микроорганизмов или клеток. Качающаяся платформа оборудована системой управления углом и скоростью колебательных движений, системой термостатирования, а также встроенным компрессором для аэрации культуры. Она подключается к блоку управления современной цифровой системы управления DCU-3. Последняя разработана для разнообразного управления процессами ферментации и считается мировым эталоном. Блок управления имеет схему аэрации сосуда с автоматической регулировкой расхода воздуха или газовой смеси. В сосуд могут подаваться четыре различных газа: воздух, углекислота, кислород, азот (отдельно или в смеси). Каждая газовая линия имеет ротаметр с вентилем для изменения и регулировки подаваемого газа в сосуд. Блок управления содержит два перистальтических насоса для добавления субстрата в сосуд.

Подбор среды для роста, режимов температуры и насыщения газами, коррекции уровня рН, скорости взбалтывания, угла и скорости изменения положения платформы для каждой конкретной клеточной культуры - это почти на грани искусства и интуиции. Удача найти нужный и экономически эффективный режим и ещё большая удача суметь промасштабировать рост вирусной культуры внутри клеток.