Rola mikroorganizmów w przyrodzie i dla człowieka.

Mikroorganizmy to ogólna nazwa organizmów o mikroskopijnej wielkości,do których należą wszystkie bakterie i zbliżone do nich organizmy,pierwotniaki,wirusy,liczne glony oraz niektóre grzyby. Zamieszkują wszystkie środowiska, a w niektórych tylko one reprezentują życie.Ludzkość żyje w oceanie drobnoustrojów,które praktycznie są wszędzie:w powietrzu, w wodzie , w żywności , w naszym ciele.W pierwszych sekundach życia ,z pierwszym oddechem , z pierwszym połknięciem opadają noworodka miliony bakterii , wirusów i grzybów. Od tej chwili mikroorganizmy będą towarzyszyć człowiekowi przez całe życie.
Mikroorganizmy są zarówno autotroficzne – samożywne (zdolne do fotosyntezy lub chemosyntezy ) , jak i heterotroficzne – cudzożywne ( drapieżne , saprofity , pasożyty )
Z punktu widzenia ekologicznego reprezentują wszystkie 3 podstawowe ogniska łańcuchów pokarmowych ( producenci , konsumenci , reducenci ) , a niemal wyłącznie drobnoustroje stanowią ogniwo reducentów , tj. organizmów rozkładających materię organiczną. Bez nich zatem nie mógłby istnieć zamknięty obieg materii w przyrodzie i wszelkie życie musiałoby zaginąć.
Znaczenie w mikroorganizmów w przyrodzie jest tym większe ,że występują one w olbrzymich masach ( np. na powierzchni 1 ha może w glebie znajdować się kilkanaście ton drobnoustrojów ) dzięki bardzo szybkiemu rozmnażaniu się oraz intensywnej przemianie materii.
Rola mikroorganizmów w przyrodzie a także w życiu człowieka jest bardzo duża. Jednak rola ta może być pozytywna jak i negatywna. Drobnoustroje są bowiem przyczyna wielu chorób człowieka ,zwierząt i roślin. Odgrywają jednak podstawową rolę w tworzeniu się gleby ,mineralizują substancje organiczne , dostarczając roślinom związków przyswajalnych dla nich. Są jednym z ważniejszych źródeł dwutlenku węgla w atmosferze. Uczestniczą w procesach trawienia ( drobnoustroje przewodu pokarmowego ) , np. u przeżuwaczy w przedżołądkach bakterie umożliwiają przyswojenie przez zwierzę większości błonnika i stanowią dodatkowe źródło białka. Są wprzęgnięte do produkcyjnych procesów biotechnologicznych np. w wytwarzaniu alkoholu etylowego , piwa, wina , drożdży , antybiotyków , enzymów , witamin i aminokwasów.
Jednak aby dokładniej wyjaśnić rolę mikroorganizmów w przyrodzie i dla człowieka należy przede wszystkim na początku omówić budowę tych organizmów i ukazać powiązania budowy z pełnioną funkcją.
Drobnoustroje jakimi są wirusy to przykład triumfu prostoty. Są one czynnikami infekcyjnymi mniejszymi od bakterii. Długość cząsteczek wirusowych może wynosić od około 20 do kilkuset nanometrów w zależności do rodzaju wirusa.
Wirusy to pozbawione budowy komórkowej struktury zdolne do namnażania się wyłącznie w komórkach gospodarza.Poza tymi komórkami zachowują się jak martwe obiekty- wewnątrz cząsteczek wirusowych bowiem nie zachodzą żadne reakcje enzymatyczne.
Postać wirusa wydostająca się z jednej komórki , a następnie zakażająca kolejną nosi nazwę wirionu.W skład wirionu danego wirusa wchodzi zawsze tylko jeden rodzaj kwasu nukleinowego , stanowiący materiał genetyczny wirusa – DNA albo RNA. Ze względu na tę cechę możemy wyróżnić RNA wirusy , DNA wirusy oraz DNA/RNA wirusy (wiriony tych ostatnich zawierają RNA przepisywany na DNA w komórce gospodarza )
Kształty wirionów mogą być kuliste lub cylindryczne. Każdy wirion składa się z cząsteczki kwasu nukleinowego lub kilku cząsteczek kwasu nukleinowego oraz białkowej otoczki zwanej kapsydem , złożonej z jednostek zwanych kapsomerami. Wirusy , które opuszczają komórki na zasadzie pączkowania ,są dodatkowo otoczone błoną lipidową pochodzącą z komórki gospodarza . W błonie tej jednak obok białek komórkowych występują białka wirusowe.
Podstawową celem wirusów jest podporządkowanie w komórce gospodarza jej aparatu metabolicznego.
Wirusy kojarzą się głównie z chorobami, które wywołują i w związku z tym ich rolę w przyrodzie i życiu człowieka określa się jako negatywną. Wirusy wywołują choroby człowieka , zwierząt a także roślin . Udowodniono także ,że wirusy są przyczyną powstawania niektórych rodzajów nowotworów w zwierząt i ludzi. Wszystko to nie przemawia za korzystnym wpływem wirusów na formy życia w przyrodzie.
Wirusy wywołują choroby w wyniku własnego cyklu rozwojowego ,kiedy za pomocą własnego kwasu nukleinowego zmieniają metabolizm w komórce gospodarza. Działanie wirusa polega na wykorzystaniu maszynerii biochemicznej gospodarza do namnożenia wirionów.Opuszczając komórkę , wirus najczęściej ją niszczy. Wiele wirusów ma zdolność do długotrwałego przebywania w komórce bez powodowania istotnych zmian ,najczęściej w postaci zintegrowanej z DNA gospodarza.
W organizmie wielokomórkowym wirusy mogą się rozprzestrzeniać za pośrednictwem plazmodesm ( u roślin ) , a także rozprowadzane przez płyny ustrojowe ( u zwierząt i u człowieka ).
Przykładem takiego cyklu rozwojowego wirusa jest cykl bakteriofaga T4.Bakteriofagi to wirusy pasożytujące na komórkach bakterii.Zbudowane są one z główki zawierającej kwas nukleinowy w otoczce białkowej, oraz z białkowej nóżki ,niekiedy kurczliwej , o walcowatym kształcie ,zakończonej płytką z kurczliwymi włókienkami.Za pomocą włókienek wirus przyczepia się do komórki bakteryjnej. Wtedy do jej wnętrza przedostaje się nić kwasu nukleinowego. Zwykle po upływie ok. 30 minut od momentu zakażenia bakteria rozpada się ,uwalniając kilkaset nowo utworzonych wirusów.
Bakteriofag T4 jest właśnie w ten sposób zbudowany i w opisany powyżej sposób namnaża się w komórce bakterii. Jego cykl rozwojowy jednak zwykło się podzielić na fazy.
Pierwszy to faza utajona ,w której nie można zauważyć przejawów obecności wirusa w komórce. Kolejna to faza wczesna kiedy następuje replikacja kwasu nukleinowego i dojrzewania fagów potomnych. W fazie pośredniej tworzone są białka kapsydu , by w fazie późnej utworzyć otoczki wokół namnożonych cząsteczek DNA, co daje funkcjonalne wiriony, które opuszczają komórkę.
Do komórki DNA włączają się nie tylko bakteriofagi .Na przykład wirus HIV ,powodujący AIDS ,podczas cyklu rozwojowego przechodzi zawsze etap włączenia w DNA w jądrze komórki , w której się znajduje.
Wirus HIV należy do grupy retrowirusów .Cechą charakterystyczną wirusów z tej grupy jest to, że poza komórką wirion występuje w postaci złożonej struktury zawierającej dwie jednakowe jednoniciowe liniowe cząsteczki RNA.
Po wniknięciu do komórki RNA retrowirusa jest przepisywany na DNA , w procesie zwanym odwrotną transkrypcją , przez wniesione wewnątrz wirionu cząsteczki specjalnego enzymu. Powstały w ten sposób DNA włączany jest do DNA w jądrze.W wyniku transkrypcji tego DNA powstają nowe cząsteczki RNA , z których część wejdzie w skład potomnych wirusów, a część ulega translacji ,dając białka strukturalne i regulujące ,umożliwiając powstanie nowych wirusów.

Wirusy atakujące organizmy roślinne i zwierzęce są przyczyną wielu chorób.
Do najpopularniejszych chorób wirusowych ludzkich zalicza się:
Choroba wywołana wirusem HIV zwana AIDS to zespół nabytego upośledzenia odporności. Zakażenie następuje drogą płciową , przez krew oraz drogą łożyskową. Po różnie długim okresie utajenia rozwijają się objawy chorobowe zespołu będące następstwem spadku liczby ważnych dla ludzkiej odporności limfocytów T , niszczonych przez mnożące się w nich wirusy. Wczesnymi objawami są : powiększenie węzłów chłonnych ,wzrost temperatury ciała, brak łaknienia , spadek wagi ciała, uporczywe biegunki , poty, osłabienie, W pełnym zespole AIDS występują najróżniejsze infekcje bakteryjne , wirusowe, grzybicze, pasożytnicze o szczególnie ciężkim nasileniu. Drugą grupę schorzeń stanowią procesy nowotworowe (mięśniak Kaposiego , złośliwe chłonniaki )
Inny przykład to grypa - ostra choroba zakaźna wywołana przez różne odmiany wirusa grypy.Przenoszenie zarazka odbywa się drogą kropelkową. Występuje najczęściej pod postacią epidemii.Początek choroby jest nagły : katar nosa, nieżytowe zapalenie gardła, tchawicy i oskrzeli, bóle głowy i mięśni , gorączka do 39 st.C.Okres choroby wraz z gorączką trwa ok.5 dni.Często występują powikłania np.zapalenie zatok obocznych nosa, zapalenie odoskrzelowe płuc, mięśnia serca , a nawet mózgu.
Inną chorobą wywołaną działalnością wirusów jest świnka (zapalenie przyusznic nagminne ). Jest to częsta , ostra choroba wirusowa , występuje głównie u dzieci w wieku 5-15 lat.Charakteryzuje się obrzmieniem ślinianek przyusznych ,czasem także podjęzykowych lub podżuchwowych. Groźne są zwłaszcza powikłania zapalenia przyusznic nagminne: zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych . mózgu , jąder i trzustki.Przebycie choroby powoduje trwałą odporność.
Wynikiem zakażeń wirusowych są także takie choroby człowieka jak :odra, różyczka, wietrzna ospa, choroba Heinego- Medina , kleszczowe zapalenie mózgu, wirusowe zapalenie wątroby typu B,a także zwykła opryszczka.
Wirusy wywołują choroby także u zwierząt, a są to między innymi :
Wścieklizna ,czyli śmiertelna choroba wirusowa ptaków i ssaków zwłaszcza drapieżnych przenoszona na człowieka przez ślinę chorych zwierząt , głównie psów, najczęściej przy ugryzieniu. Wywołana jest przez wirus należący do grupy RNA. Po ukąszeniu wirus dostaje się do mózgu, gdzie wywołuje śmiertelne zmiany w ważnych ośrodkach życiowych. W zakażonych komórkach nerwowych powstają tzw. wtręty cytoplazmatyczne (skupiska wirusów ) .których mikroskopowe wykazanie stanowi podstawę do rozpoznania choroby. Objawy to wodowstręt , trudności w połykaniu , napady szału , porażenie kończyn.
Wścieklizna jest chorobą analogiczną do ludzkich chorób, niekiedy występują jednak choroby swoiste dla zwierząt.
Wirusy u roślin powodują plamistość liści (tzw. mozaiki: tytoniu , grochu, rzepy, lucerny, ogórka ) , pomarszczenie liści ( kędzierzawki : ziemniaków ,truskawek ) , smugowatość ( tytoniu, ziemniaków , pomidorów ) i liściozwój.Często pojawia się lokalny wzrost tkanek w postaci guzów w korzeniach i łodygach. Zwykle ostatecznym wynikiem choroby wirusowej jest karłowatość i obniżenie zdolności do owocowania, choć często zakażenie prowadzi do uschnięcia rośliny.
Zatem rola wirusów wykazuje negatywny wpływ na przyrodę i żywe organizmy,gdyż powoduję choroby ,a walka z wirusami jest bardzo trudna.Komórki bakterii usiłują odróżniać bakteriofagowy kwas nukleinowy od własnego i niszczyć go. Organizmy zwierząt wielokomórkowych walczą z wirusami przy udziale skomplikowanego systemu komórek i cząsteczek układu immunologicznego. Jednak okazuje się ,że te zabiegi często nie są uwieńczone sukcesem.
Ludzie zdołali opracować szczepionki przeciwko wielu chorobom wirusowym. Wprowadzenie wielu z nich doprowadziło do znacznego ograniczenia lub całkowitej likwidacji chorób, np. w przypadku ospy prawdziwej czy choroby Heinego – Medina.. Niektóre wirus jednak nie chcą się poddać szczepionkom. Podstawową przyczyną jest wysoka zmienność, czyli szybkie tempo zmian budowy niektórych wirusów. Przykładem może być wirus grypy ,a także podobne przyczyny utrudniają walkę z wirusem HIV.
Warto też pamiętać ,że antybiotyki nie leczą chorób wirusowych.
Oprócz wirusów istnieją inne bezkomórkowe czynniki infekcyjne, złożone tylko z RNA . Są to wiroidy ,czyli koliste cząsteczki jednoniciowego RNA ,powodujące choroby roślin , z których najbardziej znana jest wrzecionowatość bulw ziemniaka.Wiroidy przenoszone są w uszkodzone miejsca z jednej rośliny na drugą. Priony natomiast to infekcyjne cząsteczki białka , powodujące choroby układu nerwowego zwierząt (m.in. owiec i bydła ) oraz człowieka (m.in. chorobę Creutzfelda-Jacoba )
Inne mikroorganizmy, które wykazują ogromną rolę w przyrodzie i życiu człowieka to bakterie. Są one wszechobecne. Zasiedlają środowiska najrozmaitszych typów. Każde środowisko jest zasiedlone przez jemu właściwe formy bakterii .Liczne bakterie przystosowane są do życia na powierzchni lub wewnątrz organizmów roślinnych i zwierzęcych. Nie jest od nich wolne nawet powietrze.
Środowiskiem najliczniej zasiedlonym przez bakterie jest gleba , innymi środowiskami dogodnymi dla życia wielu form bakteryjnych są wody różnych typów ; oceany, morza, rzeki , jeziora, stawy , studnie, kałuże. Osobną grupę stanowią bakterie , dla których środowiskiem życia są inne organizmy – rośliny lub zwierzęta. Wiele bakterii jest nieszkodliwych , a nawet pożytecznych dla swoich nosicieli i żywicieli. Oprócz nich istnieją jednak bakterie pasożytnicze, wywołujące różnorodne choroby zwierząt i roślin. Jednak bakterie chorobotwórcze są stosunkowo nieliczne , większość stanowią komensale ,nie wywołujące szkód w organizmie i symbionty , które w zamian za udostępnienie miejsca i pożywienia dostarczają gospodarzowi pewne substancje chemiczne.
Po krótce można bakterie scharakteryzować w następujący sposób:
Bakterie mogą występować pojedynczo lub w koloniach. Mają zaledwie kilka podstawowych ,często występujących kształtów i kilka nietypowych
Są komórkami prokariotycznymi.Elementami wspólnymi dla wszystkich bakterii są : błona komórkowa, cytoplazma, rybosomy i nukleoid, zawierający materiał genetyczny. Prawie wszystkie bakterie zawierają ponadto ścianę komórkową. Niektóre wytwarzają otoczki, rzęski, fimbrie lub ciała chromatoforowe. Wiele bakterii zawiera plazmidy –koliste cząsteczki DNA związane między innymi z opornością na antybiotyki. Obecność otoczki ułatwia bakteriom przeciwstawienie się reakcji obronnej gospodarza. Niektóre bakterie mogą wytwarzać przetrwalniki oporne na niekorzystne warunki środowiskowe.
U bakterii możemy spotkać pełne spektrum sposobów odżywiania .
Większość bakterii jest cudzożywna, a wśród samożywnych wyróżniamy chemosyntezyjące i fotosyntezujące. Bakterie chemosyntezujące wykorzystują energię z utleniania niektórych związków nieorganicznych (np. Nitrosomonas (utleniające związki amonowe ), Nitrobacter (utleniające azotyny ), Thiobacillus (siarkowe ), Pseudomonas facilis (wodorowe ) ), a fotosyntezujące energię świetlną do syntezy własnych związków organicznych.
Wśród bakterii fotosyntezujących są beztlenowe –wykorzystujące siarkowodór jako źródło atomów wodoru ,oraz tlenowe (sinice) –wykorzystujące do tego celu wodę, podobnie jak rośliny.
Oddychanie wewnątrzkomórkowe może przebiegać w komórkach bakterii na sposób tlenowy lub beztlenowy.
Oddychanie beztlenowe może być dwojakiego rodzaju :fermentacja (np. bakterie Lactobacillus( fermentacja mlekowa) ,Shigella, Clostridium ( f. masłowa), Propionibacterium (f.propionowa ) ,oraz z nieorganicznym akceptorem elektronów innych niż tlen i mogą to być bakterie redukujące azotany ( Pseudomonas aruginosa), redukujące siarczany ( Desulfovibrio ) , metanogenne ( Methanobacterium ), redukujące związki żelazowe( Shewanella putrefaciens).
Poza tym bakterie rozmnażają się bezpłciowo, najczęściej przez podział komórki. U wielu bakterii zaobserwowano jednak procesy płciowe.
Taka różnorodność przystosowań poszczególnych czynności życiowych umożliwia właśnie bakteriom kosmopolityczny sposób występowania oraz różnorodność przystosowań do pełnionych funkcji w przyrodzie i życiu człowieka .Dzięki tym cechom bakterie są wszechobecne i odgrywają ogromną rolę w przyrodzie i gospodarce człowieka.
Bakterie pełnią zarówno pozytywną jak i negatywną rolę. Pozytywny wpływ działalności tych mikroorganizmów objawia się poprzez :
Gdyby nie było bakterii i innych drobnoustrojów , powierzchnia Ziemi zostałaby pokryta wielometrową warstwą ciał martwych roślin i zwierząt. Nowe rośliny ,pomimo dostępu światła, nie mogłyby urosnąć, ponieważ w glebie nie byłoby niezbędnych soli mineralnych. Brak roślin oznaczałby śmierć głodową zwierząt.Ten obraz ukazuje ogromną i pozytywną rolę, jaką odgrywają bakterie, które pełnią rolę destruentów rozkładających martwą materię organiczną. Uwalniają tym samym niezbędne dla roślin pierwiastki chemiczne w przyswajalne postaci soli.Bakterie biorą udział w kolejnych etapach tego procesu, zaczynając od tworzenia próchnicy. Bakterie są zatem niezbędnym ogniwem w obiegi materii w przyrodzie. Biorą udział w obiegu węgla, azotu, siarki, fosforu ,azotu i innych pierwiastków w przyrodzie. Szczególną uwagę należy zwrócić na bakterie oraz sinice , które mają zdolność do wiązania azotu atmosferycznego w postać amoniaku, dającego po rozpuszczeniu w wodzie dostępny dla roślin kation amonowy. Taką zdolność wykazuje co najmniej kilkanaście gatunków bakterii i sinic.Szczególnie ważne z punktu widzenia gospodarki rolnej są gatunki ,takie jak bakterie z rodzaju Rhizobium, wchodzące w symbiozę z niektórymi roślinami uprawnymi.Wymienione bakterie rozwijają się w brodawkach korzeniowych roślin motylkowych rosnących na glebach ubogich w azot. W zamian bakterie uzyskują organiczne produkt fotosyntezy. W rolnictwie wykorzystuje się niekiedy bakterie jako źródło substancji zabijających owady – szkodniki roślin uprawnych.
Związki bakterii ze światem zwierząt są bardzo różne. Dla wielu zwierząt , szczególnie jednokomórkowych pierwotniaków, bakterie stanowią podstawowe źródło pożywienia. Przeżuwacze dzięki obecności bakterii w jednym z żołądków- żwaczu mają zdolność do rozkładania celulozy. Także u nieprzeżuwających ssaków i innych zwierząt żywiących się pokarmem roślinnym bakterie biorą udział w trawieniu. U innych zwierząt i człowieka w przewodzie pokarmowym także spotyka się wiele bakterii zaangażowanych w rozkład niestrawionych substancji i dostarczających istotnych składników swoim gospodarzom.
Od bardzo dawna wykorzystuje się również biochemiczne umiejętności bakterii i wykorzystuje w procesach produkcji artykułów spożywczych, np.serów,kefirów i jogurtów. Wszelkie procesy kiszenia (np. kapusty,ogórków ,kiszonki dla zwierząt ) także opierają się na działalności bakterii fermentacyjnych. Z drugiej strony to właśnie bakterie powodują psucie się produktów spożywczych.Aby temu zapobiec, stosuje się rożne zabiegi ; pasteryzację, zamrażanie, solenie, słodzenie, czy dodawanie związków chemicznych hamujących rozwój bakterii.
Na skalę przemysłową wykorzystuje się bakterie do produkcji różnych substancji chemicznych , między innymi niektórych kwasów organicznych, wielu witamin i aminokwasów.
Z obornika dzięki bakteriom można otrzymać biogaz (metan) wykorzystywany jako źródło energii, np.do poruszania silników.
Bardzo duże znaczenie mają bakterie w rozkładaniu szkodliwych substancji produkowanych przez ludzką cywilizację. Wiele detergentów i środków ochrony roślin jest rozkładanych przez bakterie. W biologicznych oczyszczalniach ścieków bakterie stanowią podstawowy składnik tak zwanego osadu czynnego, w którym następuje przerabianie substancji zawartych w ściekach na składniki ciała bakterii.
Duże znaczenie mają także bakterie w medycynie. Istnieją bowiem pewne korzyści medyczne z właściwości bakterii. Wiele bakterii w naturalnym środowisku wydziela substancje zabijające lub hamujące rozwój konkurencyjnych bakterii. Te substancje to antybiotyki , wykorzystywane w leczeniu zakażeń bakteryjnych.
Z punktu widzenia człowieka najważniejszą grupą bakterii pod względem produkcji antybiotyków są promieniowce, wytwarzające między innymi streptomycynę i tetracyklinę . Pewne bakterie wykorzystuje się do produkcji węglowodanu dekstranu, stanowiącego podstawę płynu krwiozastępczego.
Wielkie znaczenie odgrywają bakterie w badaniach biologicznych, ostatnio szczególnie w inżynierii genetycznej. Bakterie są źródłem enzymów restrykcyjnych, niezbędnych w inżynierii genetycznej narzędzi służących do przecinania cząsteczek DNA. W komórkach bakterii umieszcza się i namnaża fragmenty DNA innych organizmów tworząc tzw. biblioteki genów. Inna bakteria ,w naturze powodująca choroby roślin, wykorzystywana jest przez inżynierów genetycznych do przenoszenia genów z jednych roślin na inne, w celu otrzymania nowych odmian o korzystnych właściwościach.
Powyższe przykłady ukazują jak ogromną, różnorodną i ważną rolę odrywają bakterie biorąc pod uwagę korzyści z wykorzystania określonych procesów życiowych tych drobnoustrojów w różnych dziedzinach życia człowieka i w przyrodzie.
Jednak bakterie oprócz pozytywnego wpływu mogą również pełnić negatywną rolę. Mowa tu o skromnym procencie spośród wielkiej różnorodności gatunków bakterii ,czyli o bakteriach wywołujących choroby.
Znanych jest około 200 gatunków bakterii powodujących choroby roślin.Objawami tych chorób są między innymi : więdnięcie, nekrozy, zgnilizny i powstawanie rakowatych narośli. Do wnętrza roślin bakterie wnikają przez otwory naturalne (np. szparki ) lub przez uszkodzenia mechaniczne (pęknięcia,zranienia otwory wydrążone przez owady ) Żyją zwykle w przestworach międzykomórkowych ,niektóre wnikają do żywych komórek. Wydzielane przez bakterie toksyny –poszczególne komórki oddzielają się od siebie i zamierają. W następstwie tego tkanka przekształca się w papkowatą , gnijącą masę. Choroba ta nosi nazwę mokrej zgnilizny i występuje np. na bulwach ziemniaków, korzeniach marchwi czy owocach pomidora. Choroba ta przenoszona jest przez glebę , do której dostają się bakterie uwolnione po rozkładzie porażonych części roślin.
Bakterie mogą też powodować takie objawy chorobowe jak wycieki śluzu lub gumy na pędach drzew,zgorzel kwiatów ,zasychanie wierzchołków pędów,nekrotyczne rany na gałęziach i konarach. Choroby charakteryzujące się takimi objawami to zaraza ogniowa.
Pewne bakterie wydzielają toksyny pobudzające tkanki żywiciela do nadmiernego rozrastania się , co prowadzi do powstawania guzowatych narośli na pniach lub korzeniach drzew.
Niektóre bakterie zatykają naczynia, przez co powodują więdnięcie roślin np. czarna zgnilizna kapusty.
Bakteryjne choroby zwierząt często przypominają choroby ludzi bądź są z nimi tożsame. Do bardzo niebezpiecznych chorób bakteryjnych zwierząt należy nosacizna , wąglik i gruźlica. Choroby te mogą także przenosić się z chorych zwierząt na ludzi.
Nosacizna występuje przeważnie u zwierząt nieparzystokopytnych np. koni i osłów. Choroba objawia się przewlekłym zapaleniem i ropnym wysiękiem z jamy nosowej.Ropna wydzielina zawiera bakterie i za jej pośrednictwem choroba rozprzestrzenia się.
Wąglik jest niebezpieczną chorobą bydła i owiec. Jej objawem jest owrzodzenie narządów wewnętrznych zwierzęcia.
Bardzo groźną chorobą jest jednak gruźlica, znana głównie jako choroba płuc u ludzi i zaliczana do grupy chorób społecznych. Bakterie gruźlicy atakują często zwierzęta ,zwłaszcza bydło i trzodę chlewną .Powodować mogą nie tylko schorzenia płuc, lecz także przewodu pokarmowego ,gruczołów mlecznych , kośćca i innych organów. Szczególnie niebezpieczna jest gruźlica u krów, bakterie mogą się bowiem przenosić na ludzi za pośrednictwem mleka od chorych zwierząt.
Przyczyną powstawania objawów chorób zakaźnych jest namnażanie się bakterii w tkankach i wydzielanie przez nie substancji o charakterze toksycznym ,przede wszystkim jadów.
Jady bakteryjne można podzielić na dwie grupy :wydzielane poza komórkę egzotoksyny oraz uwalniane z komórki w czasie jej rozpadu endotoksyny. Podczas gdy bakterie nie wnikają do narządów ,ich jady wraz z krwią mogą rozprzestrzeniać się po całym organizmie. Często zakażenie nie powoduje choroby bądź powoduje po długim okresie nosicielstwa. Obecnie dzięki szczepieniom ochronnym i innym działaniom prewencyjnym ,a także wypracowaniu leków takich jak antybiotyki i sulfanomidy , zakażenia bakteryjne zostały w znacznym stopniu ograniczone, choć nadal pozostają groźne.
Do najważniejszych chorób bakteryjnych człowieka należą: cholera, trąd , gruźlica, dur brzuszny ,angina, szkarlatyna, krztusiec ,borelioza(przenoszona przez kleszcze) ,zapalenie opon mózgowych ,rzeżączka a również czerwonka i kiła.
Wyróżniamy dwie odmiany czerwonki. Czerwonka bakteryjna to choroba zakaźna wywołana pałeczkami z rodzaju Shigella. Objawia się biegunkami śluzowo-krwawymi i śluzowo- ropnymi, bólami brzucha, których przyczyną są owrzodzenia błony śluzowej jelita grubego. Czerwonka pełzakowata natomiast wywołana jest przez pełzaka Entamoeba histolytica i nazywana jest też amiebiazą.
Kiła natomiast to choroba weneryczna wywołana przez infekcję krętkiem bladym ,szerząca się głównie drogą płciową (kiła nabyta)lub przez przeniesienie zakażenia z chorej kobiety na dziecko w czasie życia płodowego(kiła wrodzona). Kiłę nabytą można podzielić na wiele stadiów, łącznie z stadium kiły utajonej.W okresie kiły późnej proces chorobowy może nawet zajść ośrodkowy układ nerwowy, układ sercowo-naczyniowy , mogą powstawać w skórze i narządach wewnętrznych guzy zapalne, które rozpadając się zwykle tworzą owrzodzenia i następnie ubytek.
Oprócz typowych chorób możemy wyróżnić zatrucia , w których nie namnażanie się bakterii w organizmie człowieka ,lecz obecność wydzielanych egzotoksyn jest przyczyną stanu chorobowego. Do najczęstszych należą zatrucia pokarmowe ,powodowane przez bakterie z rodziny Salmonella, do najgroźniejszych –zatrucie toksyną produkowaną przez laseczkę tężca oraz jadem kiełbasianym wydzielanym przez laseczkę jadu kiełbasianego. Choroba wywołana tym jadem zwana jest botulizmem i występuje po spożyciu pokarmu zakażonego tą toksyną. Jad powoduje porażenie mięśni gładkich i prążkowanych.
Zatem choroby bakteryjne rozprzestrzeniają się wśród ludzi i zwierząt przez bezpośrednie kontakty między osobnikami ,za pośrednictwem skażonych przedmiotów , bądź też są przenoszone przez owady. Jedno jednak jest pewne choroby bakteryjne to negatywny objaw działalności bakterii i ich roli w życiu człowieka i w przyrodzie.
Jak już wspomniałam na początku do mikroorganizmów zalicza się także niektóre grzyby. Do grupy tej wlicza się pleśniaki ,workowce i grzyby niedoskonałe, które wykazują liczne cechy zbliżające je najbardziej do królestwa roślin.
Aby wyjaśnić rolę grzybów jako mikroorganizmów w ekosystemie i dla człowieka należy poznać ogólny zarys tej grupy organizmów. Ogólna charakterystyka grzybów wygląda następująco:
Grzyby występują na całej kuli ziemskiej ,zarówno na lądzie ,jak i w wodach słodkich ,a nawet słonych. Środowiskiem, w którym rozwija się najwięcej grzybów jest gleba. Najliczniej występują w powierzchniowej warstwie gleby, do głębokości 10-15m. Dla rozwoju grzybów niezbędna jest odpowiednia wilgotność. Plecha większości grzybów ma budowę strzępkową. Strzępki mają budowę komórkową. U niektórych gatunków cała strzępka grzybni wydaje się być jedną wielojądrową komórką. Jest to tak zwany komórczak. Ciało grzybów mających budowę strzępkową nosi nazwę grzybni. Grzybnia przerasta podłoże, z którego czerpie substancje odżywcze. Może tworzyć długie sznury, rozpościerające się na znacznej powierzchni. Bardzo często środkowe partie grzybni zamierają w miarę wyczerpywania się substancji pokarmowych w glebie. Bardzo mocno splecione ze sobą strzępki często zrastają się ze sobą i tworzą tkankę rzekomą ,zwaną plektenchymą.
Pod względem odżywiania się grzyb wykazują wiele cech zbieżnych z bakteriami. Wszystkie grzyby są cudzożywne. Podobnie jak bakterie wydzielają one do podłoża enzymy rozkładające materię organiczną , zużywaną jako pokarm. Wśród roślin cudzożywnych wyróżnia się saprofity (roztocza) ,pasożyty oraz symbionty.
Grzyby tak jak i wirusy czy bakterie mogą pełnić zarówno pozytywną jak i negatywną rolę. Zacznę jednak od roli korzystnej:
Większość grzybów-saprofitów mineralizuje związki organiczne zawarte w szczątkach roślinnych i zwierzęcych ,a uzyskane tą drogą substancje zużywane są do budowy ciała grzyba. Natomiast podczas oddychania-beztlenowego w przypadku sporofitów –związki organiczne takie jak węglowodany (np. skrobia, celuloza ) ,białka i inne przetwarzane są w związki próchnicy. Również enzymatyczny rozkład związków organicznych przez grzyby ma ogromne znaczenie dla roli glebotwórczej i udziału w krążeniu materii. Zatem grzyby żyjące w glebie w znacznym stopniu wpływają na jej żyzność, a w związku z tym i na wysokość plonu roślin użytecznych dla człowieka.
Pewne gatunki drożdży używane są na paszę dla zwierząt domowych. Jako pożywkę dla tych grzybów stosuje się bezwartościowe odpady powstające przy fabrykacji cukru i celulozy.
Podczas rozkładu materii organicznej przez grzyby pojawią się niekiedy specyficzne produkty uboczne. I tak np. pod działaniem enzymów produkowanych przez drożdże cukier ulega rozpadowi na alkohol i dwutlenek węgla. Proces ten wykorzystuje się do wyrobu alkoholu i napojów alkoholowych oraz w piekarnictwie do spulchniania pieczywa, w wyniku powstawania dwutlenku węgla ,powodującego tworzenie się w cieście pęcherzyków, czyli jego spulchnienie.
Również znany antybiotyk penicylinę otrzymuje się z grzyba pędzlaka . w lecznictwie stosuje się także sporysz buławinki czerwonej, jako lek przyspieszający i potęgujący skurcze porodowe.
Natomiast niektóre gatunki grzybów żyją w symbiozie z roślinami zielonymi. Jeżeli symbioza opiera się na współżyciu grzybni z korzeniami roślin , wtedy mamy do czynienia z mikoryzą. Mikoryza przynosi korzyść obu partnerom , dostarczając sobie wzajemnie i wymieniającym składniki odżywcze. Kolejna pozytywna rola grzybów. W szczególny rodzaj symbiozy wchodzą niektóre grzyby ,głównie workowce z glonami. W wyniku tego współżycia powstają swoiste organizmy –porosty. Zewnętrzne warstwy plechy porostu stanowią zbite w zwartą tkankę grubościenne strzępki grzyba. Warstwę podpowierzchniową tworzą glony, a wnętrze plechy zbudowane jest z luźnych ,cienkościennych strzępek grzyba. I tutaj ponownie zauważmy pozytywną rolę grzybów, gdyż wraz z glonami tworzą porosty, które są organizmami pionierskimi i mogą zasiedlać środowiska ogólnie trudne do zasiedlenia. Dzięki temu mogą również przygotowywać podłoże dla innych mniej pionierskich roślin. Poza tym porosty są także skalą pomiarową zanieczyszczeń i wskazują na poziom zanieczyszczenia powietrza związkami siarki, co również jest pozytywną rolą pośrednio dotyczącą grzybów.
Jednak grzyby mogą również pełnić wielce niekorzystną rolę. Oto ona:
Saprofity niszczą drzewo, produkty żywnościowe, skórę , odzież. Pasożyty atakują różne rośliny użytkowe i zwierzęta domowe uszkadzając ich tkanki powodują choroby, a nawet śmierć.
Często możemy zaobserwować nienormalny wygląd pędów , liści i korzeni niektórych roślin- mogą to być objawy groźnych chorób spowodowanych przez grzyby. Do przykładowych i najpopularniejszych chorób ziemniaka zalicza się :
Zarazę ziemniaczaną spowodowaną przez grzyb ,która objawia się czarnymi plamami pojawiającymi się na liściach i pędach i więdnięciem całych roślin. Jeśli natomiast na bulwach ziemniaka dostrzeżemy rakowate narośla –oznacza to, że roślina została zaatakowana przez inny grzyb ,a choroba ta potocznie jest określana jako rak ziemniaczany. Jeśli w bulwach ziemniaczanych zauważymy ubytki tkanki spichrzowej wypełnione szarymi zarodnikami –roślina uległa chorobie o nazwie „parch pruszysty ziemniaka.
Innym przykładem mogą być choroby warzyw: Grzyb porażający korzenie kapusty powoduje chorobę zwaną kiłą kapuścianą. Objawia się ona gniciem korzenia i pędu rośliny. Jeśli młode warzywa np. buraki cukrowe w rozsadzie zaczynają gnić u nasady łodygi, wówczas możemy się spodziewać ,że rośliny zaatakował grzyb ,powodujący zgorzel korzeni siewek.
Niekorzystnym dla człowieka i zwierząt jest pasożytnictwo grzybów mogące wywoływać grzybice, czyli choroby ludzi i zwierząt wywoływane przez grzyby chorobotwórcze, głównie z grupy grzybów niedoskonałych. Rozróżnia się grzybice powierzchowne, naskórkowe (np. łupież pstry), struktur skeratynizowanych (naskórka, włosów, paznokci — wywoływane przez dermatofity), błon śluzowych i skóry wywoływane przez drożdżaki i pleśniowce (np. niektóre drożdżyce) oraz grzybice głębokie, podskórne i układowe (drożdżyce — np. blastomykozy, histoplazmozy). Zakażeniom sprzyja ogólne osłabienie organizmu w wyniku chorób wyniszczających (np. cukrzycy), załamanie sił odpornościowych, długotrwałe leczenie antybiotykami, kortykosterydami i lekami immunosupresyjnymi. Większość grzybic jest zakaźna dla otoczenia.
Grzybice zwierząt wywołane są właśnie przez grzyby , natomiast największe straty gospodarcze powodują: pleśniawka drobiu, będąca przyczyną grzybiczego zapalenia płuc i worków powietrznych, grzybica strzygąca (liszaj strzygący), zwłaszcza u lisów powodująca wypadanie włosów, grzybica kropidlakowa pszczół, wywołująca zamieranie czerwia i pszczół, grzybica jedwabnika morwowego, powodująca głównie zamieranie gąsienic.
Człowiek często odczuwa tę negatywną rolę grzybów. Kobiety często zapadają na dość proste w leczeniu choroby drożdżakowe układu rozrodczego, a grzybice stóp stanowią niemal codzienne utrapienie wielu ludzi. Grzyby, których strzępki penetrują powierzchniowe warstwy skóry i błon śluzowych, nie są szczególnie groźne. Nie powodują bowiem głębokich ran ani poważnych zmian cytologicznych. Znacznie poważniejszą chorobą są grzybice organów wewnętrznych. Powodowane są przez grzyby niedoskonałe lub sprzężniaki , a ulega im układ oddechowy, rzadziej wątroba lub mózg. Grzybnia patogenicznych gatunków rozrasta się w śluzówce , zatyka naczynia krwionośne ,a dodatkowo wydziela toksyczne substancje zatruwające organizm chorego. Na szczęście , układ immunologiczny człowieka jest tak doskonały, że na grzybice układowe ludzie zapadają rzadko. Choroba ta dotyka czasem ludzi o obniżonej odporności ( AIDS , białaczka ).
Zatem jak można wywnioskować z powyższych przykładów wszelkie mikroorganizmy odgrywają pewne role w przyrodzie i w życiu człowieka. Jednak jednym razem role te są jak najbardziej pozytywne, innym są nieodwołalnie niekorzystne i przynoszą znaczne szkody. Bowiem zarówno bakterie, wirusy jak i grzyby swą obecnością w ekosystemach powodują wiele korzyści, gdyż biorą udział w jakże ważnym obiegu materii w przyrodzie, umożliwiają rozkład szczątek organicznych, a dzięki temu człowiek nie jest skazany na życie w środowisku, gdzie szczątki roślin i zwierząt powoli pokrywają grubą warstwą powierzchnie ziemi. Również ważna rola w procesach glebotwórczych jest godna uwagi , gdyż dzięki temu człowiek może uprawiać rośliny ,zarówno niezbędne do życia (wyżywienia ) jak i ozdobne, pozwalające na upiększenie okolicy. Warto także podkreślić ,że dzięki temu przyroda może żyć i funkcjonować, gdyż w odpowiednich warunkach glebowych rośliny mają ułatwiony rozwój. Również wszelkiego rodzaju symbiozy mikroorganizmów z innymi organizmami są niezwykle ważne, gdyż w przyrodzie pozwalają na istnienie niektórych gatunków roślin , które bez takowych symbioz istnieć samodzielnie by nie mogły. Oczywiście nie można też zapomnieć o znaczeniu mikroorganizmów w gospodarce człowieka, a szczególnie przemyśle czy medycynie. Dzięki bakteriom czy grzybom człowiek ma możliwość uzyskania pewnych produktów spożywczych oraz , co bardzo ważne, mikroorganizmy wykorzystywane są do produkcji leków, jakże niezbędnych człowiekowi. Często również mikroorganizmy wykorzystuje się do zwalczania chorób, które same wywołują.
Skoro mowa o chorobach należy wspomnieć o niekorzystnej roli drobnoustrojów. Niestety jak wiadomo każdy medal ma dwie strony, tak też jest z mikroorganizmami. Pomimo, iż wnoszą wiele korzyści do życia ludzkiego i do funkcjonowania przyrody, niestety są również przyczyną wielu chorób ,zarówno człowieka, zwierząt jak i roślin. Często choroby te są bardzo groźne i mogą powodować nawet śmierć Inym razem mają łagodniejszy przebieg, jednak za każdym razem wpływają ,w mniejszym lub większym stopniu negatywnie na organizm. Również wszelakie procesy rozkładu ,mimo iż zdają się być niezbędne w przyrodzie, w pewnych sytuacjach są szkodliwe ,ponieważ powodują niszczenie produktów spożywczych lub innych.
Zatem na każdą sprawę należy spojrzeć z dwóch punktów widzenia, tak też należy patrzeć na mikroorganizmy i ich rolę. Nie można jednoznacznie stwierdzić, że ta rola jest ewidentnie pozytywna lub negatywna. Warto natomiast zastanowić się jak wykorzystać najlepiej te korzystne funkcje, a jak zwalczać szkodliwe. Człowiek powinien doceniać istnienie mikroorganizmów i rolę jaką pełnią w naszym życiu, ale również powinien dokonać wszelkich starań, by wypracować skuteczne środki umożliwiające walkę z mikroskopijnym wrogiem ,powodującym szkody na zdrowiu naszym jak i innych organizmów żywych, a także wywołującym inne przykre niekorzyści. To powinno być naszym zadaniem.