П. Повар, К. Конюх и П. Плотник
Животные
·
Животное – это суперорганизм, представляющий собой совокупность макрофага и его нормальной микрофлоры - биоплёнок, составляющих его слизистые оболочки, и
грибков.
·
У всех макрофагов
имеется ряд жизненно важных физиологических функций, которые могут быть
реализованы только в составе суперорганизма животного.
Необходимость участия биоплёнок в пищеварительном процессе
Макрофаги проглатывают пищу кусками, величина
которых намного превосходит размер даже самой большой органической молекулы.
/*
анаконды могут проглотить целого ягнёнка;
лягушки проглатывают целиком насекомых;
пища жуков-навозников содержит, кроме
непереваренных остатков живых тканей, целые микроорганизмы;
большинство хищников, трупоедов и растительноядных
проглатывают различные фрагменты тканей других макрофагов или растений*/.
Для того, чтобы пища могла усвоиться макрофагом,
т.е. проникнуть в клетки его организма, она должна пройти процесс переваривания, при котором проглоченные куски расщепляются на
молекулы, способные пройти через специальные каналы в цитоплазматической
мембране клеток.
Процесс
переваривания пищи состоит из двух
стадий:
1.
деструкция проглоченных кусков
до отдельных молекул; /* при этом значительную часть составляют полимерные молекулы, слишком
большие для усвоения*/
2.
расщепление полимерных молекул
на мономеры.
Для выполнения второй стадии у всех макрофагов имеются специальные железы,
вырабатывающие пищеварительные ферменты. /*ферменты карбогидразы расщепляют полисахариды на моносахара, протеазы – белки на аминокислоты, липазы – липиды на моноглицериды и
жирные кислоты, нуклеазы –
нуклеиновые кислоты на нуклеотиды */
Между тем, первая стадия обеспечена оборудованием значительно меньше. Имеющиеся
у некоторых макрофагов устройства для механического измельчения пищи /* в частности, жевательный аппарат, особенно развитый
у жвачных растительноядных, или движение
стенок желудка*/ не могут полностью осуществить первую
стадию. /* у
змей, проглатывающих наиболее крупные макрообъекты, аппарат механического
измельчения отсутствует; перетирание пищи зубами у жвачных животных даёт
частицы, размер которых на несколько порядков превосходит размер молекул*/ , а вырабатываемые пищеварительные соки не могут сами по
себе привести к распадению кусков пищи на молекулы и играют только
вспомогательную роль.
Разложение макрообъектов на молекулы может
быть произведено только при участии живущих в слизистых оболочках
пищеварительной камеры микроорганизмов-деструкторов
(бактерий-макромолекулотрофов, а
у животных суши также и грибков-органотрофов).
По мере продвижения частиц пищи в пищеварительной камере на них высаживаются и
включаются в работу новые виды деструкторов, а ранее высаженные дезактивируются
и сами подвергаются разложению.
·
Для
реализации первой стадии процесса пищеварения на каждом участке стенки
пищеварительной камеры должны постоянно вырабатываться новые представители
соответствующих видов деструкторов.
·
Регулярную
поставку бактерий и других микроорганизмов нужных видов могут осуществлять
только биоплёнки в слизистых оболочках пищеварительной камеры, состав которых
различен на разных участках камеры.
Биоплёнки пищеварительной камеры –
поставщики недостающих витаминов
Протеазы, т.е. разлагающие белки
пищеварительные ферменты, получают в качестве начального субстрата различные ферменты, содержащиеся в перевариваемых
клетках.
Все ферменты
представляют собой сложные макромолекулярные комплексы, имеющие белковую часть – апофермент,
в которой сосредоточена почти вся масса, и сравнительно небольшую молекулу небелковой
природы – кофермент,
образующую активный
центр фермента.
В
теории питания свободные (отделившиеся от фермента) молекулы кофермента или их
близкие производные относятся к витаминам.
/*
Этот термин не распространяется на коферменты, включающие катионы металлов.
К
витаминам принято относить органические вещества, которые должен получать
организм животного извне для поддержания нормальной жизнедеятельности и которые
не являются пептидами, углеводами или липидами. Кроме коферментов, в число
витаминов входят т.н. информационные регуляторные посредники, выполняющие сигнальные функции экзогенных
прогормонов и гормонов. */.
В результате
работы протеазы апофермент поступившего для обработки субстрата-фермента
разлагается на аминокислоты и освобождается кофермент, т.е. молекула витамина
или группа, содержащая металлоион. Заметим, что после разложения одного
ферментного комплекса количество образовавшихся молекул аминокислот исчисляется
тысячами и десятками тысяч, а количество молекул витаминов – всего лишь
единицами.
Таким образом,
после завершения второй стадии пищеварения образуется большое количество молекул мономеров (аминокислот, моносахаров,
нуклеотидов и т.д.), которые имеют характер универсальных «кирпичиков», т.е. могут быть использованы при построении
обширного многообразия белков, полисахаридов и других полимерных молекул, и
на несколько порядков меньшее количество
молекул витаминов, которые весьма специфичны и используются при построении
вполне определённых типов макромолекул.
Это означает, что
количество и состав образовавшихся после завершения второго этапа пищеварения
молекул витаминов зависит не только от количества, но и от качественного состава пищи и может
оказаться недостаточным для удовлетворения нужд организма животного.
Чтобы связанный с
животным макротроф мог эффективно выполнять свою роль в условиях конкретной
локальной биоты, недостаток
каких-либо витаминов или других органических молекул в наиболее характерной для данной биоты пище восполняется синтезом недостающих молекул
микроорганизмами, входящими в состав биоплёнок – слизистых оболочек
пищеварительной камеры.
В настоящее время твёрдо установлено, что
·
в организме человека кишечные микроорганизмы
способны продуцировать целый ряд витаминов, причём «внутренний синтез витаминов
в ряде случаев имеет большее значение для организма и играет более важную роль,
чем поступление витаминов в составе пищи. Так, наш организм полностью
обеспечивает себя витаминами В6, В12, пантотеновой кислотой и фолиевой кислотой
посредством синтеза их собственной кишечной микрофлорой.»
/*Академиком
А.М. Уголевым и его сотрудниками установлено также, что нормальная микрофлора
толстого кишечника вырабатывает те «незаменимые» аминокислоты, из-за которых был
вечный спор между вегетарианцами и мясоедами. */
Другими важными функциями
кишечной микрофлоры, как отмечают С.В. Бельмер и Т.В. Гасилина, являются:
·
«обеспечение
антиинфекционной защиты, стимуляция иммунных функций макроорганизма, питание
толстой кишки, обеспечение всасывания минералов и воды, ..., регуляция
липидного и азотистого обменов, регуляция кишечной моторики».
Предотвращение засорения лёгких
биоплёнками трахеи и бронхов
Животные суши
Органы дыхания животных суши представляют собой
пылесос с мокрым фильтром, работающий 24 часа в сутки. То, что дыхательные пути
и, в частности, лёгкие не забиваются пылью, означает, что фильтры постоянно
очищаются.
В верхних дыхательных путях – полости носа
и глотке – происходит очистка от оседающих там наиболее крупных частиц.
Попавшие на слизистую оболочку носа и глотки частицы перегоняются вместе со
слизью, минуя гортань, в пищевод, проглатываются, а затем обрабатываются в
пищеварительном тракте, как и другая пища.
Миновавшие первую линию защиты частицы
имеют очень малый размер (порядка микрометра и менее) и представляют собой либо
микрокристаллики минералов, либо органические частицы – чаще всего пыльцу
растений или споры грибов. При попадании на слизистую трахеи и, особенно, на
слизистые разветвлённой системы бронхов микрокристаллы, вероятно, поглощаются и
растворяются бактериями-сконетрофами,
а органические частицы разлагаются под воздействием грибков-органотрофов. Иначе
говоря, у всех животных суши биоплёнка – слизистая оболочка органов дыхания –
имеет в своём составе бактерии и грибки, растворяющие все возможные типы микро-
и нанопылинок. /*
То же относится к конъюнктиве – слизистой оболочке глазного яблока.*/
Если
количество поступающей в лёгкие пыли оказывается слишком велико, биоплёнка
перестаёт справляться с её растворением, что может привести к тяжёлым
заболеваниям.
/*
Широко известны профессиональные болезни шахтёров – силикоз и антракоз */.
Животные,
дышащие жабрами
Жабры
животных, живущих в воде, также представляют собой фильтр и должны были бы без
постоянной очистки забиваться взвешенными в воде твёрдыми частицами. Это
означает, что в жабрах также имеется очищающая их биоплёнка.
Приманка жертвы у рыб-удильщиков
Повсеместно живущие в Мировом океане на
больших глубинах хищные рыбы-удильщики приманивают жертву с помощью «лампы» – специального
светящегося органа иллиция («удочки»).
Иллиций представляет собой
железу, заполненную слизью, в которой заключены биолюминесцентные
бактерии. Свечение
этих бактерий определяется величиной притока кислорода, поэтому лампа
включается при расширении артерий, питающих железу кровью, и выключается при их
сужении.
Как появляются биоплёнки в организме
животного
Сначала отметим некоторые факты:
Из
этих и множества других подобных фактов следует, что
·
В процессе
развития организма животного в различных его органах постоянно появляются новые,
жизненно необходимые для него биоплёнки.
·
Новые
биоплёнки всегда появляются в полном составе (иначе они не могут существовать)
в нужное время и в нужном месте.
Как это может происходить? Первый приходящий
в голову ответ гласит:
Новые биоплёнки
случайно попадают в полном составе в нужное время и в нужное место из внешней
среды.
По
отношению к грибкам такой ответ выглядит достаточно убедительно: споры продуцируются
грибками в колоссальных количествах, так что ими, как и пыльцой растений,
пропитан весь воздух. Кроме того, грибки действуют самостоятельно и слабо зависят
от биоплёнки, в которую они попали.
Для бактерий, однако, всё обстоит ровно
наоборот: количество видов бактерий, переносимых с пылью, значительно меньше числа
видов, используемых в биоплёнках, и бактерии могут функционировать только в
биоплёнках определённого состава. И ещё один важный довод – многие биоплёнки, в которых живут бактерии,
не имеют непосредственного контакта с внешней средой. Это относится, в
частности, к иллицию, в котором живут биолюминесцентные бактерии удильщика. Таким
образом, случайное попадание бактерий в нужное время и в нужное место практически
исключено.
Более реальным представляется альтернативный
вариант:
Организм животного
сам производит все связанные с ним биоплёнки с населющими их бактериями подобно тому, как продуцируются форменные
элементы крови и половые клетки.
Если это предположение правильно, то каждая
из продуцируемых бактерий должна получать свою бактериальную хромосому
(кольцевую ДНК) как копию определённого фрагмента ДНК макрофага-хозяина. Иначе
говоря, в этом случае выполняется условие:
в геноме животного
должны содержаться, в частности, геномы всех бактерий, входящих в связанные с
ним биоплёнки.
Проверка
правильности этого утверждения может окончательно подтвердить или опровергнуть вывод,
выделенный тёмно-красным цветом.
Дата последнего обновления: 05.04.10