Приветствую, друзья, спасибо, что поддерживаете новые материалы лайками. Сегодня хотел бы разобрать самый популярный тип вопросов, которые ко мне поступают.
Подскажите, можно ли увидеть бактерий, например, в молоке невооруженным глазом? У меня нет возможности приобрести микроскоп, но хотелось бы немного понаблюдать за ними вживую. (с)
Бактерии – это самые крошечные представители живого мира на нашей планете.
Меньше бактерий могут быть только отдельные белки (прионы) и вирусы, но их нельзя считать полноценными живыми организмами. Поскольку для размножения им всё равно необходимо использовать ресурсы живых клеток. См. «Неклеточные формы жизни». (c)
Размер бактерий из водоёма. Световой микроскоп. Увеличение: x1000 раз.
Весь их организм представлен одной единственной клеткой, внутри которой происходят процессы обмена веществ, питания и создания новых молекулярных структур необходимых для жизни.
Модель устройства бактериальной клетки.
Увидеть невооруженным глазом бактериальные клетки практически невозможно. Конечно, есть отдельные виды, например, Тиомаргарита Магнифика (Thiomargarita magnifica), представители которой могут достигать двух сантиметров в длину, однако это экзотический вид, а большинство бактерий намного меньше.
Гигантская бактерия Тиомаргатика Магнифика (Thiomargarita magnifica) рядом с 10 центовой монетой.
Ещё одна проблема возникает из-за того, что клетки бактерий обычно прозрачны и увидеть их даже на среднем увеличении микроскопа порой не так-то просто.
Скопление бактерий под микроскопом. По центру можно также наблюдать инфузорию-туфельку (размеры тела ~0,3 мм) и часть клетки инфузории-трубача (размеры тела до 2 мм).
Чтобы рассмотреть бактерии и изучить их форму (морфологию), учёным приходится предварительно окрашивать их клетки различными красителями. А затем исследовать их под микроскопом с увеличением не менее чем х400 раз.
Окрашенные бактерии под микроскопом. Палочки и кокки.
Поэтому, к сожалению, даже если мы очень постараемся, у нас не получится увидеть бактерии на поверхности предметов или в каком-то продукте (например, молоке) невооружённым глазом.
Дрожжи (они по размерам аналогичны размерам бактерий) рядом с человеческим волосом.
Бонус #1: Бактерии на поверхности булавки. Сканирующий электронный микроскоп.
Бонус #2: Сравниваем размеры других популярных микроорганизмов (тихоходки, инфузории, коловратки, эвглены и др.) с человеческим волосом.
Видеоверсия:
Спасибо, друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
Приветствую, друзья, спасибо, что поддерживаете новые материалы лайками. Продолжаю отвечать на ваши вопросы, и сегодня подробно расскажу (и даже покажу), каково это — работать микробиологом.
Каково это - работать в индустрии, так сказать? (с)
Вы меня часто спрашиваете — да кто тебя спрашивает, у тебя три подписчика (с)
Зачем нужен микробиолог?
Микробиолог на самом деле довольно распространённая профессия, на каждом крупном пищевом производстве, пивоварне, молокозаводе, ферме, агрокомплексе, коих в нашей стране немало, можно встретить как минимум одного, а чаще нескольких микробиологов.
В нашу работу входит проверка готового продукта, сырья, помещений, воды, упаковки на наличие опасных (патогенных) микроорганизмов. Например, кишечной палочки, сальмонеллы, синегнойной палочки, плесени, дрожжей и т. д.
Обложка статьи сгенерирована с помощью Kandinsky 3.1. Промт: «Микробиолог в белом халате за столом. Много денег, слитки золота. Научный стиль. Детальная фотография. Гиперреализм. Raw Photo».
Начало рабочего дня
Любители отправлять блогеров на завод, можете в этот раз успокоиться, я как раз работаю на одном из них.
Придя на работу, необходимо надеть спец. одежду, халат, сменную обувь, шапочку. Далее можно пройти в лабораторию (расположенную отдельно от производственных помещений) и взять необходимые для работы инструменты.
Отбор проб
Сегодня на смене у нас есть задание — проверить воду, которая подаётся на производство после очистки.
Чтобы провести анализ, нужно для начала взять пробу. Для этого мы обрабатываем пробоотборник спиртом и набираем нужное количество воды в стерильный пакет.
Отбор воды из системы водоснабжения завода для последующего анализа.
После того как проба отобрана, мы относим её в лабораторию и помещаем в передаточное окно. Это окно служит для обеспечения безопасности и создания барьера между чистой зоной и помещениями, где проводится работа с микроорганизмами.
Когда окно открыто, то с другой стороны его открыть невозможно. Дверца блокируется до момента закрытия створки на другом конце.
Проба воды в передаточном окне.
Подготовка расходников
Далее нам нужно подготовить расходные материалы для анализа.
Тут ничего сложного нет, необходимо взять сухую питательную среду (1), отмерить навеску и добавить дистиллированной воды по инструкции. Затем питательную среду нужно простерилизовать 20 минут при температуре 121 градус в специальной термостойкой бутылке (2), немного охладить и, пока она не застыла, разлить по чашкам Петри (3).
Я приготовил сразу несколько типов питательных сред (4). Для определения различных микроорганизмов используются разные питательные среды. Для кишечной палочки — одни, для дрожжей и плесеней — другие, для энтерококков — третьи и т. д.
Внешние различия колоний микроорганизмов на питательной среде Эндо.
Далее берём все чашки, складываем в контейнер и также относим их в передаточное окно.
Тамбур
После того как мы взяли пробу и подготовили чашки, можно начинать работу.
Чтобы войти в заразную зону, обязательно нужно сменить одежду. Необходимо надеть новый халат, обувь и средства защиты (маску, перчатки, шапочку, лицевой щиток и так далее).
Шкафчик с одеждой в тамбуре заразной зоны.
Это нужно для защиты микробиолога и для того, чтобы исключить даже малейшую вероятность распространения микроорганизмов за пределы лаборатории. Все предметы, которые попадают в заразную зону, могут быть вынесены из неё только после процедуры обеззараживания.
Работа в заразной зоне
Для анализа образцов мы будем использовать метод мембранной фильтрации. Для этого пропустим нашу пробу через специальный фильтр (1). Он имеет пористую структуру. Его поры специально имеют такой размер (~0,45 мкм), чтобы задерживать на своей поверхности всех микроорганизмов, но свободно пропускают воду.
Для поддержания стерильности обрабатываем все поверхности спиртом, а затем прожигаем их горелкой. Потом кладём на поверхность установки фильтр (1), устанавливаем сверху воронку (2) и наливаем в неё необходимое для анализа количество воды из пакета.
Мембранная фильтрация.
Если в пробе были микроорганизмы, то они осядут на фильтре и затем, когда мы положим их на питательную среду, то они образуют колонию и их можно будет увидеть невооруженным глазом.
После того как проба воды прошла через фильтр, мы снимаем воронку и аккуратно стерильными щипцами кладём его на поверхность питательной среды в чашку (4-5), а затем отправляем их в термостат на несколько дней (6).
Метод мембранной фильтрации
Вот пример: в чашке справа мы видим целых пять колоний микроорганизмов, а слева всё чисто.
Чашки петри после термостатирования
Снимает результаты
Лучший результат для микробиолога — отсутствие результата. Однако, если в чашках присутствуют какие-то колонии, то их необходимо изучить и установить, не относятся ли они к патогенным штаммам.
Один из методов исследования — окрашивание бактерий и изучение их структуры под микроскопом.
Изучение внешнего вида (морфологии) колоний.
Известно, что кишечная палочка не окрашивается по Граму, поэтому если при анализе под микроскопом мы увидим окрашенные в синий цвет палочки или бактерий другой формы, например, шарообразные (кокки), то мы можем быть уверены, что это не кишечная палочка.
Окраска по Граму.
График и зарплата
У микробиологов обычно два режима работы: пятидневка с двумя выходными и сменный график. Я работаю сменами по 12 часов, 2/2 или 3/3.
По зарплате, средний уровень в профессии сейчас ~60 000–70 000 тысяч в регионах и ~100 000–150 000 в Москве и Подмосковье. Для трудоустройства нужно профильное медицинское, ветеринарное или биологическое образование.
Разумеется, в реальной жизни объём работы значительно больше, чем показан в статье. Например, микробиолог на крупном предприятии может проводить более 100 различных анализов за неделю, не считая дополнительной работы, такой как уборка в лаборатории, ведение журналов и прочие бюрократические процедуры.
Спасибо, друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
В рамках рубрики «Вопросы биологу» продолжаю потихоньку отвечать на вопросы подписчиков.
Скажите сколько всего людей жило на планете с момента появления человека? И можно ли вообще как-то рассчитать это значение, какими вообще методами пользуются учёные?
Изображение сгенерировано с помощью Kandinsky 3.1, промт "Огромная толпа людей эпохи неолита. Фотореалистичная фотография. Гиперреализм. 4k. Raw Photo"
Ответ биолога:
История человечества начинается примерно 1 000 000 лет назад. В те времена численность человеческой популяции была крайне небольшой по современным меркам и порой в самые неблагоприятные климатические периоды составляла всего несколько тысяч особей.
Это подтверждается археологическими находками и генетическими исследованиями. Резкое снижение численности популяции приводит к уменьшению генетического разнообразия, в результате чего даже после восстановления численности до исходной мы можем наблюдать распространение одних и тех же генов даже у людей, живущих сегодня на разных континентах.
На протяжении более чем 900 000 лет популяция людей росла очень медленно. Однако это не останавливало людей от освоения новых территорий и даже переселения на другие континенты.
Расселение человека по континентам.
Примерно 20 000 - 10 000 лет назад, в период неолита, люди начали переход к оседлому образу жизни. Люди стали активно осваивать сельское хозяйство, произошла неолитическое революция, а с ней и произошёл резкий рост численности населения и становление первых цивилизаций.
Численность популяции в те времена составляла ~5 000 000 человек.
Художественное представление о жизни людей в эпоху неолита.
Сельское хозяйство и скотоводство оказались невероятно эффективными для выживания популяций. Они позволяли накапливать запасы пищи в избытке и преодолевать даже самые неблагоприятные климатические условия.
По меркам эволюции, рост численности населения был стремительным. За какие-то 8 000 лет количество людей увеличилось в несколько раз и достигло 230 миллионов. А к 17 веку популяция удвоилась и составила 540 миллионов человек.
Для определения численности населения в те эпохи учёные обращаются к археологическим находкам и историческим записям. Также они могут использовать косвенные данные, такие как сведения о собранных налогах и податях, количестве солдат участвовавших в военных походах, количество совершённых преступлений, данные из торговых журналов, церковных книг и других источников информации.
С развитием науки и техники появлялись новые лекарства, которые помогли спасти жизни миллионов людей по всему миру. В 1929 году (менее 100 лет назад) были открыты антибиотики, благодаря которым удалось предотвратить гибель более 200 миллионов человек по всему миру.
Кроме того, в это время активно развивалась медицина, сельское хозяйство, а также создавалась промышленная техника. Все эти достижения сделали жизнь людей более комфортной и безопасной.
Всё это привело к стремительном, почти экспоненциальному росту численности населения, и сейчас оно составляет примерно 8,1 миллиарда человек.
Численность населения Земли согласно сайту World Population.
Если посчитать, сколько людей жило и умерло за всю историю человечества, то получится примерно 110 миллиардов человек. Это значит, что сейчас на планете живёт ~ 8,91% от общего числа людей, когда-либо населявших Землю.
Будущее человечества
И напоследок несколько слов о будущем человечества. Трудно предсказать, как будет развиваться человеческая популяция, но, скорее всего, на её численность, как и в прошлые исторические эпохи, сильнее всего будет влиять научно-технический прогресс.
Если наука продолжит развиваться теми же темпами, что и сейчас, будут освоены космические путешествия, генная инженерия, искусственные инкубаторы для эмбрионов, то в этом случае ограничения будут связаны лишь с доступностью ресурсов, а не с биологической природой человека.
Искусственная матка, в которой учёные вырастили ягнёнка.
Видеоверсия:
Спасибо друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
В рамках рубрики «Вопросы биологу» продолжаю отвечать на вопросы подписчиков. Некоторые из вас знают, что я по ходу своей работы часто посещаю заводы по производству соков, воды и газированных напитков. Поэтому один из вопросов, который мне задали, прозвучал так:
Скажите, пожалуйста, чем питьевая вода в бутылках, которую продают в магазинах, отличается от обычной водопроводной? Или это просто маркетинговый ход, чтобы продавать её по более высокой цене?
Полка с водой в пятерочке
Ответ биолога:
На самом деле, ответ будет и «да», и «нет». Всё зависит не только от производителя, но и от конкретного завода, который выпускает эту воду.
Я расскажу, как обстоят дела на заводах крупных брендов, которые заботятся о своей репутации и продают миллионы бутылок в месяц. А вот на заводах региональных производителей обычно всё не так радужно (но не всегда).
Итак, на заводе обычно есть один или несколько источников воды:
Вода из центральной системы городского водоснабжения;
Вода из собственной скважины;
Вода из отдельного водозабора.
1/2
Разные источники воды на разных заводах одного и тоже бренда питьевой воды
Независимо от источника, вода, поступающая на производство, всё равно проходит несколько этапов дополнительной очистки в отделении водоподготовки.
Сначала вода проходит через установку микрофильтрации, затем — через систему обратного осмоса. Далее вода очищается с помощью кассетного фильтра, полировочного фильтра и угольного фильтра.
Отделение водоподготовки
В результате мы получаем воду с определёнными характеристиками: уровнем pH, жёсткостью, мутностью, кислотностью, содержанием солей и хлора. Её и будут использовать для дальнейшего производства.
Изначальное качество воды и водоподготовки сильно влияют на вкус, причём не только питьевой воды, но и любых напитков, которые из неё потом производят, вот почему кола из одного региона может быть намного вкуснее, чем из другого.
Затем в воду могут быть добавлены соли или минералы, например, кальций и магний. После этого вода проходит через ультрафиолетовую лампу, которая уничтожает всех микроорганизмов (дрожжи, плесень, бактерий). И только потом отправляется на розлив.
УФ обработка воды
Лампа для обработки воды жёстким ультрафиолетом.
Лампа для УФ обработки воды
На больших заводах напитки разливают с помощью специальных высокотехнологичных машин. Эти машины без участия человека смешивают воду с газом (если вода газированная, то с углекислым газом, а если вода питьевая, то с озоном) и закрывают бутылку пробкой.
Установка для промышленного розлива воды
Остерегайтесь подделок и будьте осторожны с неизвестными и мелкими производителями. Возможно, их производство выглядит как-то так.
Подпольный цех по производству питьевой воды
Или даже так:
Газ, который подают во время производства дополнительно подавляет активность микроорганизмов и предотвращает порчу воды в течение всего срока хранения.
В случае с негазированной водой в неё добавляют, озон, который токсичен для микроорганизмов, но он распадается на безвредный кислород уже через сутки.
Озонирование воды
Распад озона
Кроме того, вся вода, производимая на крупном предприятии, проходит дополнительный микробиологический контроль. Пробы воды исследуют на наличие кишечной палочки, энтерококков, дрожжей и плесени, а также определяют общее микробное число и другие важные показатели.
1/2
Микробиологический контроль воды
Вывод:
Нельзя сказать, что бутилированная вода — это просто вода из-под крана. На крупных производствах её дополнительно очищают, обогащают солями и минералами, обеззараживают, а также проводят дополнительный микробиологический контроль.
Спасибо друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
Приветствую, друзья, продолжаем отвечать на вопросы людей в рубрике «Вопросы биологу». Сегодня разберём вопрос:
Правда ли, что все живые существа произошли от одного единого предка? Как он выглядел?
Ответ биолога:
Да, это правда, и это подтверждается многочисленными научными исследованиями.
1) Если мы рассмотрим два любых живых организма, от крошечной бактерии до человека, то увидим их сходство на химическом, молекулярном и клеточном уровне.
Один из примеров. Жгутики и реснички у представителей разных царств имеют общую схему строения и принцип действия.
Реснички инфузории, жгутик эвглены и реснички мерцательного эпителия человека имеют одинаковое строение.
Строение среза реснички мерцательного эпителия, который выстилает поверхность трахеи и лёгких человека.
Строение ресничек мерцательного эпителия трахеи человека.
Строение реснички инфузории, с помощью которых они передвигаются в пространстве.
Строение ресничек инфузории.
2) Ещё одно доказательство — это то, что все живые существа, состоят примерно из одних и тех же химических соединений, в основе которых лежат атомы углерода.
Единство химического состава.
3) Также все живые организмы имеют генетический код, состоящий из молекул ДНК. Многие гены можно встретить даже у представителей разных царств живой природы, так, например, у папоротника, человека и кишечной палочки есть одинаковые гены, которые регулируют обмен веществ внутри клеток.
Ядро клетки, ядрышко и нити ДНК внутри него. Сканирующий электронный микроскоп.
Всё это указывает на общее происхождение жизни. По мнению учёных, общий предок всех живых организмов был похож на бактерию и обитал на Земле примерно 3,5 миллиарда лет назад.
Научно-популярный видеоролик от Яндекса, рассказывающий о том, кем был наш общий предок.
Видеоверсия статьи:
Спасибо друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
Как произошёл переход от химических молекул к первым живым организмам?
Этот процесс до сих пор остается загадкой, но благодаря последним достижениям в области молекулярной биологии, ученым все-таки удалось обнаружить потенциального кандидата на роль прародителя всей жизни на нашей планете.
Азотистые основания и рибосома (структура, осуществляющая сборку новых белков).
Его назвали репликатором.
Репликатор - это сложная молекула, возникшая в результате химической эволюции. Его главная особенность состоит в том, что он может создавать собственные копии используя другие молекулы, находящиеся поблизости.
Предположительно, репликатор мог быть рибозимом, то есть молекулой РНК, которая осуществляла репликацию других цепочек РНК.
Статья про молекулу-репликатор на «Википедии».
Однако порой в процессе самокопирования возникали ошибки, из-за которых молекулы приобретали новые физико-химические свойства, усложнялись и «обрастали» полезными для выживания структурами, например, мембранами и биополимерами, пока наконец не преобразовались в первую живую клетку.
Вполне возможно, что процесс химической эволюции происходит сразу у нескольких групп молекул, которые затем объединил в единую живую структуру (прообраз современной клетки).
Репликатор будет обладать мутационной изменчивостью. Точечные мутации будут изменять последовательность нуклеотидов, а его последующие репликации будут сохранять эту последовательность. Таким образом, получается репликатор, который действительно реплицируется и сохраняет наследственные изменения.
3D-модель мембраны клетки, состоящей из множества молекул фосфолипидов и закреплённых в них белковых структур.
Несколько 3D-моделей, в наибольшей степени демонстрирующих внутреннее устройство живой клетки.
1/3
3D-модель устройства живой клетки. Разными цветами обозначены белковые структуры и молекулы липидов, образующие клеточные мембраны.
Общий план строения животной клетки.
Видеоверсия:
Спасибо друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
Приветствую, друзья, давно не было новых постов, был сильно занят на работе, и плюсом обострились некоторые проблемы со здоровьем, но сейчас мне уже лучше, поэтому снова начинаю делать контент. Сегодня отвечаем на вопрос одного подписчика.
Добрый день, расскажите, пожалуйста как появилась жизнь? Интересно, именно в какой момент и как произошёл переход от ничего к первым живым существам.
Ответ:
На данный момент существует три основные теории возникновения жизни на нашей планете.
Божественная теория (жизнь создана богом или каким-то другим сверхразумом);
Панспермия (жизнь попала на Землю из космоса);
Теория абиогенеза (жизнь возникла из химических веществ);
Основные теории возникновения жизни: божественная, панспермия, абиогенез
Все три теории имеют право на существование, однако наиболее научной и проработанной является последняя из них - теория абиогенеза. Про неё я и постараюсь коротко вам рассказать.
Теория абиогенеза
Согласно современным научным представлениям жизнь на нашей планете зародилась примерно 4.1 - 3.8 миллиарда лет назад в ходе случайных химических процессов.
Первобытный океан. Коллаж, созданный с помощью нейросети
Состав атмосферы и гидросферы в те времена сильно отличался от нынешнего. На поверхности планеты бушевали огромные бури, а активность тектонических процессов, вулканов и гейзеров просто зашкаливала.
Всё это способствовало бурному протеканию химических реакций, постоянно распадались и синтезировались новые химические соединения.
Схема эксперимента Миллера - Юри, в ходе которого имитировались условия раннего периода развития Земли для проверки возможности химической эволюции
В какой-то момент из простых соединений под действием постоянного притока энергии возникали всё более и более сложные, пока наконец не появились первые самовоспроизводящиеся молекулы (или целая экосистема из взаимозависимых молекул).
Главная их особенность состояла в способности самовоспроизводиться и создавать собственные копии из других химических веществ, находящихся поблизости.
Прион. Эта белковая молекула обладает способностью к самовоспроизведению
Поскольку самокопирование не было идеальным, то и дело возникали различные отклонения, а те формы молекул, которые могли эффективнее поддерживать этот процесс, получали энергетическое преимущество над остальными в борьбе за ресурсы (химические вещества, необходимые для воспроизводства).
Процесс кристаллизации под микроскопом
Таким образом была запущена химическая эволюция, в результате которой образовались макромолекулы белков и других соединений, ставших основой для первых живых организмов.
Критика
Несмотря на критику и явные пробелы в теории абиогенеза (учёные до сих пор полностью не восстановили схему перехода от простых химических соединений к самовоспроизводящимся молекулам), она считается наиболее проработанной и вероятной, поскольку позволяет экспериментально проверить свои выводы.
Видеоформат
Спасибо друзья, больше материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
