Різноманітність прокаріотів та їхня роль у природі та житті людини

Підготовка сучасного уроку біології у 7 класі НУШ вимагає інтерактивних і драйвових матеріалів, які допоможуть учням розібратися у різноманітності доядерних організмів і зрозуміти їхній грандіозний вплив на планету. На освітньому порталі вже доступна нова презентація «Яка різноманітність прокаріотів. Їхня роль у природі та житті людини», яка перевертає уявлення про бактерії та археї.

Друзі чи вороги? Парадокс мікросвіту

Більшість людей вважають бактерії небезпечними загрозами, проте статистика вражає: лише близько 1-5% бактерій є збудниками хвороб. Решта 95% — це невидима технічна підтримка нашої планети. Якби ми зважили всі живі організми на Землі, біомаса бактерій була б більшою за масу всіх рослин і тварин разом узятих! Вони керують кругообігом речовин, обмінюючись хімічними елементами (Карбоном, Нітрогеном, Оксигеном) між живою та неживою природою. Без них планета перетворилася б на сміттєзвалище без кисню за кілька тижнів.

Два домени: Бактерії та Археї

Увесь світ прокаріотів поділяється на два домени:

• Домен Бактерії (справжні бактерії): мешкають усюди у звичайних умовах, мають міцну клітинну стінку з муреїну та звичайну кільцеву ДНК без спеціальних білків. За формою діляться на коки, бацили, вібріони та спірили.

• Домен Археї (екстремали): вважаються безпосередніми предками еукаріотів, мешкають в окропі чи кислоті. Їхня клітинна стінка не містить муреїну (складається з псевдомуреїну), а ДНК містить спеціальні білки-гістони, подібно до рослин і тварин.

Серед архей виділяють екстремофілів: термофілів (живуть у гарячих джерелах до +113 °C), галофілів (живуть у Мертвому морі), метаногенів (виробники метану у кишківнику корів) та локіархеїв із дна Атлантичного океану. Особливу роль відіграють ціанобактерії (синьо-зелені водорості) — рослини мікросвіту, які 2,8–2,6 млрд років тому винайшли фотосинтез і здійснили Кисневу революцію, змінивши атмосферу Землі.

Роль у природі: рециклінг та нітратні фабрики

У природних екосистемах прокаріоти виконують незамінні функції:

• Сапротрофи (гнилильні бактерії): живляться мертвою органікою, працюючи як найдосконаліший завод із переробки сміття та перетворюючи складні речовини на мінерали. Завдяки їм утворюється гумус та відбувається самоочищення водойм.

• Бульбочкові бактерії (сибіонти): розв’язують проблему зв’язування азоту з повітря (якого 78%, але рослини не можуть взяти його напряму). Вони проникають у коріння бобових рослин, вловлюють азот і перетворюють його на мінеральні сполуки-добрива, взамін отримуючи вуглеводи.

Користь та небезпека для людини

У тілі дорослої людини мешкає близько 39 трильйонів бактерій (загальною вагою 1.5–2 кг), переважно у товстому кишківнику. Вони розщеплюють клітковину, синтезують вітаміни K та групи B (B6, B12), тренують імунітет і навіть здатні впливати на настрій та тягу до солодкого.

У харчовій промисловості молочнокислі бактерії (Lactobacillus) створюють кефір, сир та йогурти, а молочна кислота слугує природним консервантом. Генна інженерія використовує бактерії як мікро-заводи для виробництва інсуліну та антибіотиків, а біоремедіація допомагає знищувати нафтові плями та очищувати стічні води.

Водночас патогенні бактерії викликають небезпечні хвороби (туберкульоз, холеру, ангіну, ботулізм). Проти них діють антибіотики, але їхнє бездумне вживання веде до дисбактеріозу та появи стійких супербактерій. А звичайне миття рук із милом протягом 20 секунд фізично руйнує жирові мембрани бактерій.