Дирк Бокмюль - Тайная жизнь домашних микробов: все о бактериях, грибках и вирусах

На картинке вы видите так называемое филогенетическое дерево жизни, где название «филогенетическое» происходит от греческих слов phyle (род) и genesis (возникновение). Это нечто вроде родословного древа, только представлены тут не мои родственники и предки, а родственные связи между всеми живыми существами на нашей Земле. Принцип при этом тот же: точки пересечения означают общих предков и чем короче отрезок между двумя именами, тем теснее родство между ними.

Возможно, все это еще немного абстрактно, но сейчас покажу на примере моей семьи, и станет ясно.

Ближайший общий предок между мной и моей сестрой – это моя мать. Ближайший общий предок моей тети и меня – моя бабушка. Поскольку отрезок между мной и сестрой короче отрезка между мной и тетей, то мы с сестрой более близкие родственники.

В такую игру можно сыграть с любыми живыми существами, нужно только пропорционально подгонять отрезки, а то общая картина получится не очень наглядной. Показывать все поколения на ней не обязательно. Если вы посмотрите на вышеприведенное филогенетическое древо, то увидите, что у животных, грибов и растений когда-то в прошлом был один общий предок. А еще, намного-намного раньше, общий предок был даже у нас c бактериями – у нас как у животных, которыми мы, собственно, и являемся. Ну, правда, если между вами с тетей временно́е расстояние лет, скажем, шестьдесят, то в этом случае будет чуть подольше. Общий предок растений, животных и грибов, например, обитал миллиард лет тому назад – это если говорить навскидку, прошу не ловить меня на слове, если я ошибся на пару сотен тысячелетий в одну или в другую сторону.

Почему я, собственно, все это вам рассказываю? А вот почему: на родословном древе можно увидеть очень разветвленную группу живых существ самых разных видов под общим названием бактерии. Это уже само по себе примечательно, люди ведь обычно не различают бактерии и сваливают их в одну кучу: и те, которые населяют кишечник, и те, которые живут на коже, и те, которые превращают молоко в йогурт. Хотя мы, люди, намного более близкие родственники с каким-нибудь шампиньоном, чем эти бактерии между собой. Однако ради одного такого претенциозного сравнения у меня бы не было необходимости заходить настолько издалека, я хочу прояснить кое-что другое: каждое живое существо состоит из клеток. Бактерии, как известно, состоят из одной-единственной клетки, и если я не очень-то похож даже на свою кузину, то вы, наверное, можете себе представить, что клетки, из которых мы с вами состоим, давно уже имеют мало общего с бактериальной клеткой. С практической точки зрения это очень удобно, поскольку позволяет, например, относительно просто найти антибиотик, который убьет клетку туберкулезной бактерии, а клетки легочных тканей в непосредственной близости от нее не затронет: ведь клеточная структура, которую атакует антибиотик, в такой форме в наших клетках вообще не встречается. Антибиотик, кстати, это такого рода химическое боевое вещество, которое первоначально получали из грибковых клеток, потому что они умели защищаться от бактерий. Достаточно посмотреть на филогенетическое древо, чтобы понять, почему это работает: клетки грибов скорее похожи на клетки животных и потому должны быть столь же невосприимчивы к антибиотикам, как и клетки человеческого организма.

Бактерии состоят всего из одной клетки, и они не могут выстраивать сложные структуры, в отличие от грибов.

Так что грибки и бактерии друг другу не родственны, и хотя мы часто употребляем выражение «бактериальная флора», все эти организмы с растениями ничего общего не имеют. И клетки бактерий и грибков тоже в корне различаются. Это, в частности, проявляется в том, что вышеупомянутые бактериальные клетки-одиночки сами по себе жизнеспособны, а клетки грибков – не всегда. Если внимательно присмотреться к дрожжам (тем самым, с которыми мы печем хлеб и варим пиво), то такой грибок состоит из одной-единственной клетки. А с плесневым грибком (это тот, что растет на сыре камамбер) дело обстоит иначе: его клетки выстраиваются в длинные нити (гифы), которые, в свою очередь, могут собираться в трехмерные клубки – их называют мицелием.

Из этого довольно хаотического соединения удивительным образом формируются сложные формы, такие как шляпка шампиньона, например. Более того – подобная конструкция может принимать невероятно большие размеры. Чаще всего такой грибковый мицелий распространяется под землей. И как! Самый крупный мицелий был найден в штате Орегон и занимал колоссальную площадь в 9 тысяч квадратных километров – это немногим больше, чем 1200 футбольных полей. На поверхности земли мало что можно увидеть, тут мы, как правило, лицезрим лишь репродуктивные органы грибов, а именно шляпки, которые потом оказываются в жарком на сковородке.

В отличие от грибов, бактериальные клетки не могут выстраивать столь сложные структуры, поскольку единичные клетки после деления остаются более или менее независимыми. Впрочем, некоторые могут создавать цепочки, но формируются они вследствие того, что вновь образованные клетки как бы прилипают к старым; так что некоторые цепи бактериальных клеток на удивление похожи на грибковые гифы, однако отдельные клетки все так же не зависят друг от друга. Таким образом, эукариотические грибы (см. разделение на прокариотов и эукариотов на древе жизни) прошли этап, который бактериям пройти не удалось: они сделали шаг к многоклеточным организмам. В более совершенном варианте такой многоклеточный организм будет состоять из ткани и органов, то есть из в высшей степени специализированных комбинаций клеток; такое мы встречаем, только начиная с растений и животных.

Если я вас привел в замешательство многочисленными терминами и клеточными структурами, то приведенная ниже иллюстрация, надеюсь, внесет ясность.

Бактериальные клетки (в форме шариков или палочек) могут образовывать цепочки

Дрожжи – это одноклеточные грибы, размножающиеся почкованием

Грибковый мицелий – это трехмерная структура из клеточных волокон (гиф)