Language
Country/Area
No result found
Выживание Bacillus anthracis: как эта бактерия выживает десятилетиями в экстремальных условиях?
Bacillus anthracis — грамположительная палочка, возбудитель сибирской язвы — смертельно опасного заболевания, которое смертельно для скота и иногда заражает людей. Это единственная абсолютно патогенная бактерия рода Bacillus, ее инфекция носит зоонозный характер и передается от животных к человеку. Бактерия была впервые обнаружена немецким врачом Робертом Кохом в 1876 году и стала первой бактерией, чья патогенность была экспериментально подтверждена, а его исследования предоставили важные научные доказательства патогенной теории.
Эта бактерия продемонстрировала удивительную способность выживать в экстремальных условиях, даже оставаясь на месте в течение десятилетий в неблагоприятных условиях. Что именно делает его таким устойчивым?
B. anthracis имеет длину около 3–5 микрон и ширину от 1 до 1,2 микрон и часто образует длинные цепочки после культивирования. На питательной среде образуются колонии белого или кремового цвета шириной в несколько миллиметров. Большинство штаммов B. anthracis образуют защитную оболочку, называемую капсулой, которая еще больше повышает их способность избегать иммунных реакций. Капсула изготовлена из поли-D-гамма-глутаминовой кислоты, которая позволяет бактериям скрываться от иммунной системы хозяина.
B. anthracis питается гемоглобином в крови и использует два секретируемых гликопротеина, IsdX1 и IsdX2, для получения железа. Они не только могут очищать матрицу крови от гемоглобина, но и переносить железо в клетку через белки клеточной поверхности. Попав в подходящую среду, эндоспоры B. anthracis немедленно активизируются и начинают расти, что позволяет этой бактерии сохраняться в природе.
Ключ к выживанию: эндоспоры
Эндоспоры B. anthracis играют ключевую роль в его выживании и имеют особую структуру, включающую толстую клеточную стенку и несколько слоев мембран. Эти структуры позволяют эндоспорам противостоять теплу, высыханию и многим дезинфицирующим средствам, а также сохранять жизнеспособность даже после десятилетий или столетий воздействия экстремальных условий.
Исследования показали, что эндоспоры B. anthracis могут выживать в условиях экстремальных температур и в среде с низким содержанием питательных веществ, что делает их потенциальным биологическим оружием.
Структура гена и патогенность
B. anthracis имеет кольцевую хромосому длиной приблизительно 5 227 293 п.н. и две экзогенные двухцепочечные ДНК-плазмиды, pXO1 и pXO2, которые являются ключевыми факторами его патогенности. В частности, плазмида pXO1 содержит гены, родственные сибиреязвенному токсину, и экспрессия этих генов регулируется белком-носителем.
Инфекция и клинические проявления
Без лечения инфекция B. anthracis часто приводит к летальному исходу, а симптомы инфекции различаются в зависимости от пути проникновения. Кожная форма сибирской язвы является наиболее распространенной, на ее долю приходится около 95% случаев, и в конечном итоге в месте заражения образуются локализованные черные некротические поражения. Легочная форма сибирской язвы чрезвычайно опасна и часто вызывает симптомы, напоминающие простуду, за которыми следуют серьезные проблемы с дыханием.
Хотя вакцина против сибирской язвы была разработана еще в 1881 году французским химиком Луи Пастером, сегодня все еще существует несколько вакцин. При лечении инфекции хорошую эффективность могут показать широко используемые антибиотики, такие как пенициллин и фторхинолоны.
Развитие методов выживания
Благодаря полногеномному секвенированию эволюционная история B. anthracis и ее связь с другими видами бактерий были более четко раскрыты. Геном B. anthracis очень постоянен и содержит относительно мало мутаций, что также обуславливает его относительно медленную эволюцию. Такие характеристики позволяют B. anthracis эффективно корректировать свою стратегию выживания при столкновении с экологическими проблемами.
Взаимодействие между клетками B. anthracis и иммунной системой чрезвычайно сложно и демонстрирует способность бактерии модулировать иммунный ответ хозяина. Эти стратегии выживания, несомненно, позволяют ему демонстрировать высокую устойчивость и приспособляемость в биологии.
С развитием науки наше понимание B. anthracis продолжает углубляться, но эта бактерия по-прежнему представляет серьезную угрозу. Понимаем ли мы по-настоящему, как он выживал с древних времен и до наших дней?
