Бактериялар экстремалды жағдайда қалай тіршілік етеді

Микроағзалар әлемі көзге көрінбесе де, өміршеңдігі мен бейімделу қабілеті жағынан таңғаларлық. Кейбір тіршілік иелері температураның күрт ауытқуы, жоғары қысым, қышқыл немесе сілтілі орта секілді адам үшін өлімге әкелетін жағдайларда да өмір сүре алады. Мұндай ерекшелік бактерияларға тән. Олар тіршіліктің шектері туралы түсінігімізді кеңейтумен қатар, Жерден тыс өмірді іздеуде де маңызды рөл атқарады. Бұл мақалада бактериялардың экстремалды ортада қалай өмір сүретіні, олардың бейімделу ерекшеліктері мен адамзатқа пайдасы сөз болады.

Экстремофил дегеніміз не және олар неге маңызды

Экстремофилдер деп табиғаттың аса қатал жағдайларында өмір сүре алатын тіршілік иелерін атайды. Олардың көпшілігі бактериялар қатарына жатады және ғылымда үлкен қызығушылық тудырады. Мұндай ағзалар тек биологияны түсінуге көмектесіп қана қоймай, жаңа технологияларды дамытуда да қолданылады.

Экстремофилдердің маңыздылығына бірнеше дәлел келтіруге болады:

1. Олар тіршілік шектерін қайта қарауға себеп болды. Бұрын өмірге жарамсыз саналған ортада бактериялардың табылуы ғылымдағы көзқарастарды өзгертті.
2. Олар Жерден тыс тіршілік болуы мүмкіндігін дәлелдейді. Мұндай микроағзалар Марс немесе мұзды спутниктердегі ортаға ұқсас жағдайда өмір сүре алады деген ой туғызады.
3. Олардың биологиялық қасиеттері адамзатқа пайдалы. Ерекше ферменттер медицинада, өндірісте және биотехнологияда қолданылады.

Экстремофилдер қайда тіршілік етеді

Көзге көрінбейтін бұл тіршілік иелері планетамыздың ең қатал аймақтарында тіршілік етеді. Олардың әрқайсысы ерекше ортаға бейімделіп, тіршілік ету қабілетін дамытқан.

Мысал ретінде төмендегідей мекендер аталады:

• мұхит түбіндегі ыстық қайнар көздер;
• өте тұзды көлдер мен лагуналар;
• Антарктида мен Арктикадағы мұз жамылғылары;
• қышқылды және сілтілі үңгірлер;
• гейзерлер мен вулкан кратерлері.

Мұндай аймақтарда бактериялар ерекше бейімделу қабілетін көрсетеді.

Экстремофильді бактериялардың негізгі түрлері

Олардың тіршілік ететін ортасына қарай бірнеше топқа бөлінеді. Әр топ биология мен технология үшін құнды ақпарат көзі бола алады.

• термофилдер – температурасы 60 °C-тан жоғары ортада өмір сүреді;
• психрофилдер – өте суық, тіпті нөлден төмен ортада белсенді;
• ацидофилдер – pH 3-тен төмен қышқылды ортада тіршілік етеді;
• алкалофилдер – жоғары сілтілі ортаға бейімделген (pH 9-дан жоғары);
• барофилдер – жоғары қысым жағдайында, мысалы мұхит түбінде тіршілік етеді;
• галофилдер – тұз мөлшері 30%-ға дейін жететін ортада өмір сүреді;
• металлофилдер – ауыр металдарға бай топырақта тіршілік етеді.

Кейбір бактериялар бірнеше факторға қатар бейімделіп, ерекше төзімділік көрсетеді.

Бактериялар экстремалды ортаға қалай бейімделеді

Мұндай күрделі жағдайда өмір сүру үшін бактериялар ерекше биохимиялық және физиологиялық механизмдерге ие. Бұл механизмдер олардың тіршілігін сақтауға және көбейіп, дамуға мүмкіндік береді.

Мынадай бейімделу тәсілдері жиі кездеседі:

1. Клетка қабығының өзгеруі. Экстремофилдерде мембраналық липидтердің құрамында ерекше құрылымдар болады, бұл оларға температура мен қысымға қарамастан икемді болуға мүмкіндік береді. Осылайша, жасуша ішіндегі процестер бұзылмай сақталады.
2. Арнайы ферменттердің түзілуі. Бұл бактериялар жылуға, қышқылға немесе тұзға төзімді ерекше белоктар бөледі. Мұндай ферменттер полимеразалық тізбекті реакцияда (ПТР), тағам және фармацевтика өнеркәсібінде кеңінен қолданылады.
3. Қорғаныс молекулаларын жинақтау. Кейбір түрлер ДНҚ-ны қорғауға арналған заттар бөледі. Бұл әсіресе радиация мен құрғақшылық жағдайында маңызды рөл атқарады.
4. Спора түзуші қасиет. Қолайсыз жағдайда кей бактериялар күйсізденіп, спора түрінде ұзақ уақыт өмір сүре алады. Бұл оларды экстремалды жағдайлардан аман алып қалуға көмектеседі.

Бұл бейімделулер миллиардтаған жыл эволюция нәтижесінде қалыптасқан.

Мұндай бактериялар адам үшін неге маңызды

Экстремофилдердің адам өмірінде қолданылу аясы күн сайын кеңейіп келеді. Олардың ерекшеліктері жаңа технологиялар мен емдік құралдар жасауға негіз болады.

• олар өндірісте жоғары температурада немесе қышқыл ортада жұмыс істей алатын ферменттер шығару үшін қажет;
• жаңа антибиотиктер әзірлеуде ықпалы зор;
• Жерден тыс тіршілік іздеуде модель ретінде қолданылады;
• ластанған топырақ пен суларды тазалауда тиімді;
• бірегей қасиеттері бар жаңа материалдарды жасауға мүмкіндік береді.

Олар медицина, энергетика және ғарыш саласында да болашағы зор ресурстар қатарына жатады.

Экстремалды ортада тіршілік ете алатын бактериялар тіршіліктің мүмкін шекарасын кеңейтіп отыр. Олар ғылымға жаңа жол ашып, тірі ағзалардың таңғаларлық қабілеттерін дәлелдейді. Осындай тіршіліктерді зерттеу арқылы адамзат табиғатты тереңірек түсініп, жаңа технологиялар жасауға мүмкіндік алады. Бұл кішкентай, бірақ мықты ағзалар бізге биологиялық мүмкіндіктердің шексіз екенін ұғындырады.