Слово «микроорганизмы» объединяет существ, которые обычно нельзя рассмотреть без увеличения, но не обозначает одну биологическую группу. В неё входят бактерии, археи, микроскопические грибы и разнообразные одноклеточные эукариоты. Вирусы тоже изучают вместе с микромиром, хотя они устроены иначе и не считаются клеточными организмами.
Удобнее сравнивать эти примеры не по одному признаку, а по нескольким вопросам: есть ли у них ядро, как они получают энергию, способны ли двигаться и каким способом размножаются. Такой подход показывает, почему два микроскопических существа могут быть устроены и вести себя совершенно по-разному. Он также помогает не путать размер, принадлежность к группе и образ жизни.
- Микроскопический размер — не название группы
- Краткое сравнение основных примеров
- Как микроорганизмы получают энергию и выживают
- Бактерии: разнообразие способов обмена веществ
- Археи: не только обитатели экстремальных мест
- Цианобактерии: фотосинтез без хлоропластов
- Движение и питание: от ресничек до поглощения веществ
- Размножение: деление, почкование и зависимость от хозяина
- Как быстро различать примеры микромира
- Частые вопросы
- Все ли микроорганизмы вредны?
- Вирусы — это микроорганизмы?
- Чем археи отличаются от бактерий?
- Можно ли определить микроорганизм по форме?
Микроскопический размер — не название группы
Бактерии и археи относятся к прокариотам: их клетка не имеет оформленного ядра. Грибы и большинство организмов, обычно называемых простейшими, — эукариоты, то есть их клетки содержат ядро и другие внутренние структуры. При этом «простейшие» — удобное общее название для разнообразных эукариот, а не единая строгая таксономическая группа.
Микроскопичность тоже не означает, что организм обязательно состоит из одной клетки. Дрожжи — одноклеточные грибы, а плесневые грибы могут образовывать нити, называемые гифами, и заметные без увеличения колонии. Некоторые микроводоросли существуют в виде отдельных клеток, другие — в виде скоплений или нитей. Поэтому при описании микромира важно отдельно говорить о размере, клеточном строении и родстве организмов.
Краткое сравнение основных примеров
| Группа или пример | Клеточное устройство | Характерная особенность | Пример |
|---|---|---|---|
| Бактерии | Прокариотическая клетка, без ядра | Большое разнообразие обмена веществ; у многих есть клеточная стенка | Кишечная палочка, Escherichia coli |
| Археи | Прокариотическая клетка, без ядра | Отличаются от бактерий особенностями клеточной химии и генетических систем | Halobacterium salinarum |
| Микроскопические грибы | Эукариотические клетки с ядром | Дрожжи могут быть одноклеточными, плесени образуют гифы | Пекарские дрожжи, Saccharomyces cerevisiae |
| Простейшие | Эукариотические клетки с ядром | У некоторых есть заметные способы передвижения и захвата пищи | Инфузория-туфелька, Paramecium |
| Цианобактерии | Бактерии, то есть прокариоты | Используют фотосинтез с выделением кислорода | Разные виды цианобактерий |
| Вирусы | Не клеточные организмы | Размножаются только с участием клетки-хозяина | Бактериофаги, заражающие бактерии |
Таблица показывает типичные особенности, а не универсальные правила для каждой клетки. Например, наличие жгутика не означает, что любой представитель группы обязательно им пользуется, а слово «бактерия» само по себе ничего не говорит о том, полезен организм или опасен. Свойства зависят от конкретного вида и условий среды.
Как микроорганизмы получают энергию и выживают
Бактерии: разнообразие способов обмена веществ
Бактерии могут получать энергию из органических веществ, света или химических реакций с неорганическими соединениями — выбор зависит от вида. Кишечная палочка живёт в кишечнике человека и других животных, но встречается также в окружающей среде; само название вида не означает, что каждый его штамм вызывает болезнь. Многие бактерии участвуют в разложении органических остатков, а другие связаны с организмами-хозяевами или конкретными средами.
Некоторые бактерии при неблагоприятных условиях формируют устойчивые покоящиеся структуры — эндоспоры. Так могут делать, например, представители рода Bacillus. Эндоспора помогает пережить период, когда рост затруднён, но не служит способом размножения: из одной вегетативной клетки в итоге развивается одна клетка. Это важное отличие от спор у многих грибов, которые могут участвовать в распространении и размножении.
Археи: не только обитатели экстремальных мест
Архей часто вспоминают в связи с горячими источниками или очень солёными водоёмами, однако группа не ограничена экстремальными средами. Археи обнаруживаются также в почве, океане и в организмах. Например, Halobacterium salinarum приспособлена к средам с высокой концентрацией соли. Внешне архея может напоминать бактерию, но различия в составе клеточных мембран и молекулярных систем позволяют учёным выделять архей в отдельную крупную группу.
Цианобактерии: фотосинтез без хлоропластов
Цианобактерии — не микроскопические растения и не водоросли, а бактерии. Они способны к фотосинтезу с использованием воды и выделением кислорода, но у них нет хлоропластов: фотосинтетические процессы идут на внутренних мембранных структурах клетки. С ними связана важная часть истории кислородной атмосферы Земли, хотя вклад отдельных видов и периодов нельзя сводить к одному простому объяснению.
Движение и питание: от ресничек до поглощения веществ
Некоторые простейшие активно перемещаются и добывают пищу. Инфузория-туфелька движется с помощью многочисленных коротких ресничек; их согласованная работа помогает также направлять пищевые частицы к клеточной поверхности. Амёбы, напротив, меняют форму клетки и образуют временные выросты — ложноножки. С их помощью они передвигаются и могут окружать пищевые частицы.
Движение не является обязательным признаком микроорганизма. Одни бактерии перемещаются благодаря жгутикам, другие остаются неподвижными или перемещаются иначе. У дрожжей и плесневых грибов нет способа плавать, подобного ресничкам инфузории; рост грибной клетки или гифы — это другой процесс, а не активное перемещение всего организма.
Размножение: деление, почкование и зависимость от хозяина
Многие бактерии размножаются делением клетки на две дочерние. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae часто размножаются почкованием: на материнской клетке появляется небольшой вырост, который увеличивается и отделяется. У микроскопических грибов могут образовываться споры, а у эукариотических одноклеточных встречаются разные варианты деления. Поэтому неверно описывать размножение всех микроорганизмов одной формулой.
Вирусы отличаются от клеточных форм тем, что не размножаются самостоятельно. Вирусная частица содержит генетический материал и белковую оболочку, иногда также дополнительную мембрану. Чтобы создать новые вирусные частицы, вирус использует ресурсы клетки-хозяина. Бактериофаги — вирусы, заражающие бактерии; некоторые из них разрушают клетку, другие могут включать свой генетический материал в геном хозяина.
Как быстро различать примеры микромира
- Есть оформленное ядро? У бактерий и архей его нет; у грибов и простейших оно есть.
- Это клетка? Бактерии, археи, грибы и простейшие состоят из клеток; вирусы — неклеточные формы.
- Как получают энергию? Одни используют органические вещества, другие — свет или химические реакции; способ зависит от конкретного организма.
- Как перемещаются? Реснички, жгутики и ложноножки — разные приспособления, а часть микроскопических организмов активно не движется.
- Как размножаются? Деление и почкование характерны для разных клеточных форм; вирусу для размножения нужна клетка-хозяин.
Наблюдение через микроскоп помогает увидеть форму и движение, но по одному внешнему виду не всегда можно надёжно определить организм. Для точного распознавания используют дополнительные признаки: строение клетки, особенности генетического материала, химические свойства и результаты лабораторных тестов. Особенно важно это в медицине: по общей группе микроорганизма нельзя заключить, вызывает ли он заболевание и какое лечение подходит.
Частые вопросы
Все ли микроорганизмы вредны?
Нет. Многие микроорганизмы живут в окружающей среде и участвуют в разложении веществ и других природных процессах. Некоторые связаны с организмом человека и могут приносить пользу, тогда как отдельные виды или штаммы способны вызывать болезни. Оценивать нужно конкретный организм и ситуацию, а не микроскопический размер сам по себе.
Вирусы — это микроорганизмы?
Вирусы относят к микромиру и изучают в микробиологии, но они не являются клетками. Вопрос, считать ли их живыми, зависит от определения жизни; обычно подчёркивают, что у вирусов нет самостоятельного обмена веществ и размножение возможно только внутри клетки-хозяина. Поэтому их полезно рассматривать отдельно от клеточных микроорганизмов.
Чем археи отличаются от бактерий?
Обе группы состоят из прокариотических клеток без оформленного ядра. Однако археи отличаются от бактерий рядом особенностей клеточной химии и молекулярных механизмов. Принадлежность к археям нельзя определить только по тому, что организм живёт в необычной среде: многие археи обитают и в обычных условиях.
Можно ли определить микроорганизм по форме?
Форма даёт полезную подсказку, но сама по себе обычно недостаточна для точного определения. Клетки разных групп могут выглядеть похоже, а внешний вид меняется в зависимости от условий и стадии развития. Для надёжной идентификации сопоставляют несколько признаков, в том числе лабораторные данные.
