Багато людей скаржаться на те, що жити стало зовсім важко: повітря і вода загиджені, клімат змінюється, скрізь стреси, в автобусі на ноги наступають... Однак у порівнянні з бактеріями люди - просто ніженки. Хіба нам витерпіти такі вбивчі температури, таку жорстоку радіацію і такі страшні отрути, які стійко переносять мікроби? Деякі хитрості бактерій, які допомагають їм вижити, вже відомі. Це не тільки своєрідні біохімічні процеси, а й чудові речовини, які люди можуть вжити собі на користь.

Живучи в розсолі

На Землі чимало місць, майже непридатних для життя. Взяти, приміром, дуже солоні водойми: озера Південної Африки, залив Кара-Богаз-Гол Каспійського моря або знамените Мертве море, де концентрація солі досягає 34%. Це майже насичений розчин: ще трохи, і при 36% NaCl випадає в осад. У звичайній морській воді солей приблизно в десять разів менше - 3,5%.

І все ж Мертве море не зовсім мертве: є істоти, які примудряються в ньому виживати. Це галобактерії. Вони відмінно пристосувалися до свого незвичайного середовища. Пристосувалися настільки, що при низькому, нижче 12%, вмісту солі гинуть. Через такі пристрасті галобактерій відносять до екологічної групи екстремальних галофілів - «солелюбів». Живуть ці екстремали не тільки «на волі»; вони поселяються і в водоймах для випарювання солі, на солоній рибі та м'ясі, на розсольних сирах.

Каротиноїди, яких повним-повнісінько в галобактеріях, фарбують їх скупчення в блідо-морквяний колір. Такий наліт на солоних продуктах відомий давно, однак що він собою являє, дізналися, коли виявили складові його бактерії в грязі лиманів. Це сталося на початку двадцятого століття, а в кінці 1920-х років вчені приступили до систематичного вивчення галофілів. Англійський біолог Бекінгем в 1928 році назвав ці бактерії організмами, «живуть на межі фізіологічних можливостей». У них майже немає ворогів і конкурентів, здатних жити в таких же умовах, тому вони еволюціонували самі по собі, не пристосовуючись до інших живих істот.

Галофіли помітно відрізняються від інших бактерій за способом добування енергії, молекулярному складу, фізіології. Можливо, вони виділилися в особливу лінію ще на зорі еволюції, і деякі мікробіологи відносять їх до архібактерій - стародавньої та незвичайної групі мікроорганізмів.

Бактеріям-солелюбам потрібен не тільки хлорид натрію. Як і всі клітини (в тому числі клітини людського організму), галобактерії накопичують багато калію, вміст якого становить до 40% сухої речовини. Він підтримує активність ферментів, необхідний для синтезу білка і допомагає клітинам протистояти високих концентрацій натрію в навколишньому середовищі. Не можуть галофили обійтися без магнію, кальцію та інших іонів.

Якщо в розпорядженні солелюбівих бактерій є кисень і органічні сполуки, вони можуть жити в темряві. Однак при нестачі, а тим більше при повній відсутності кисню і при яскравому освітленні в їх цитоплазматичній мембрані синтезується пофарбований білковий комплекс бактериородопсин, що дозволяє використовувати променисту енергію. Це речовина схожа на зоровий пурпур, або родопсин, за допомогою якого людина і тварини сприймають світло. Бактеріородопсин на початку 1970-х років виявили Д.Остерхельт і В.Стокеніус. Він складається з білка бактеріоопсіна і ретиналь, близького за хімічною структурою до ретинолу (вітаміну А). Цей комплекс на світлі переносить протони через мембрану - як би заряджає конденсатор, при розрядці якого синтезується АТФ. Таким чином, галобактеріі обходяться без ланцюгів перенесення електронів - того механізму, за допомогою якого сонячна енергія перетворюється в енергію хімічних зв'язків у рослин і фотосинтезуючих бактерій.

Біохімічні раритети

В ході еволюції у галофілів утворилися захисні системи, без яких вони нізащо не змогли б вижити в таких екстремальних умовах: при високій концентрації солей, на яскравому світлі і при низькому вмісті кисню. Виявилося, що завдяки цим системам клітини галофили напрочуд стійкі навіть до нових для них факторів, наприклад підвищеним дозам радіації.

Забарвлення бактерій надають не тільки ретиналь бактериородопсина, а й інші пігменти: морквяного кольору бета-каротин і унікальний червоний бактеріоруберін (обидва вони складаються з двох молекул вітаміну А). У галобактерій крім каротину є і каротиноїди. Ці сполуки зустрічаються у багатьох рослин, однак у бактерій вони зовсім не такі, як у моркві, абрикосів або петрушки: в них не 40 атомів вуглецю, а 45, 50 і навіть 55.

Про незвичайні речовинах галобактерій можна говорити довго. Дуже екзотичні їх ліпіди: більшість з них - це ефіри гліцерину не з жирними кислотами, а зі спиртом дігідрофітолом, що містить 20 атомів вуглецю. Є в них і такі дива, як, наприклад, фосфатіділгліцеросульфат або рідкісні гліколіпіди.

У клітинах галофили порівняно багато ектоіну і бетаїну - проміжних речовин у синтезі деяких амінокислот. Ці сполуки активно захищають біологічно важливі молекули (білки, нуклеїнові кислоти), їх комплекси і навіть цілі клітини від екстремальних впливів - заморожування, розморожування, висушування, нагрівання.

Звичайно в галобактеріях є і звичайні, властиві всім живим організмам біологічно активні речовини: вітаміни (крім вітаміну А і бета-каротину, це В1, В2, В3, В6, РР, ВІ2, Нc, Н, Е), макро- і мікро- елементи (К, Na, Са, Мg, Fе, Мn, Zn, Сu, Se, Сr), різноманітні метаболіти. Цілком можливо, що відкриті ще не всі з'єднання, що дозволяють галофілам жити в екстремальних умовах.

Цілюще мікро 

Велика кількість корисних речовин галобактерій підказала лікарям ідею - використовувати ці мікроорганізми в якості харчової добавки. Група вчених з ДержНДІ «Сінтезбілок» на чолі з доктором технічних наук В.В.Лаловим і з  «Аксон» створили на основі бактерій з вод затоки Кара-Богаз-Гол нутрицевтик «Баксін» і «Баксіновую» мазь (від перших і останніх букв слова «бактериородопсин»). А в Німеччині на фірмі «Байєр» лікарський засіб готують з клітинних стінок солелюбивих бактерій. Він стимулює імунітет і підвищує опірність організму до інфекційних заболевань. Галобактерії Мертвого моря входять до складу препаратів, відомих під назвою «Dr.Nona». Дуже важливо, що внутрішнє середовище людини непридатна для життя галобактерій, так що їх можна безбоязно вживати в їжу.

Лікувально-профілактичну дію «Баксіна» на організм людини і тварин можна умовно розділити на кілька складових. По-перше, цей препарат містить вітаміни і мінеральні речовини яких іноді не вистачає організму. Відомо, що одноманітна їжа, наприклад крупи або хліб, засвоюється не повністю. Овочі підвищують їх засвоюваність до 85-90% а «Баксін» - приблизно до 95%. Деякі вчені стверджують, що вітаміни і мінеральні речовини з галобактерій краще заповнюють дефіцит вітамінів, ніж синтетичні препарати.

По-друге, в «Баксіні» є речовини, що володіють антиоксидантною активністю, - вони здатні зв'язувати вільні радикали і тим самим пригнічувати перекисне окислення ліпідів. Це, наприклад, каротиноїди, які захищають мембрани клітин від ультрафіолету і усувають завдані їм ушкодження. Вони також запобігають порушення ДНК, а отже, і зменшують частоту мутацій.

Вчені з університету Хіросіми довели, що бактеріоруберін і інші каротиноїди з 50-ланковими вуглецевими ланцюжками ефективно захищають клітини галофілів від факторів, що викликають порушення в структурі ДНК, в тому числі від іонізуючої радіації і ультрафіолету, перекису водню і антибіотика митоміцина-С.

Для вимірювання біологічної активності антиоксидантів розробили спеціальну шкалу. У вітаміна Е - одного з найбільш ефективних з'єднань цієї групи - активність склала 2 умовні одиниці на 1 мг препарату, а у «Баксіна» - від 5 до 11.

Можливий і ще один спосіб дії «Баксіна». Деякі речовини галобактерій незнайомі організму людини, тому вони сприймаються як тривожний сигнал, на який немає стандартної програми реагування. В цьому випадку спрацьовує програма «загальної мобілізації» і організм активізує свої репаративні і захисні механізми, щоб підготуватися до будь-яких можливих неприємностей.

На випробувальних майданчиках бактерій з Кара-Богаз-Гол

Напевно, читач вже здогадався, які порушення може виправляти «Баксін». авітамінози, пригноблений імунітет і різноманітні хвороби, у розвитку яких важливу роль відіграють пошкодження молекул і клітин іонізуючої радіацією, ультрафіолетом і вільними радикалами. Останнє - не екзотика: більшість найпоширеніших захворювань в якійсь мірі супроводжується руйнівною дією вільних радикалів.

Не дивно, що у «Баксіна» широкий спектр застосування. Він позитивно діє на організм в цілому: стимулює процеси кровотворення, попереджає виникнення пухлин, нормалізує травлення, мінеральний і вуглеводний обміни, активує центральну нервову систему і нервово-м'язовий апарат. Препарат захищає організм від несприятливих зовнішніх чинників: радіоактивних випромінювань і шкідливих речовин, що забруднюють навколишнє середовище; зменшує ймовірність застуди, перешкоджає розвитку алергічних реакцій.

Випробування «Баксіна» на тварин почалися в 1993 році, коли в Інституті біофізики досліджували його радіопротекторні властивості. Виявилося, що «Баксін» здатний захистити організм від іонізуючих випромінювань. Він робить це не кращий за інших препаратів, але, на відміну від них, зручніше в застосуванні: його не треба вводити з уколами. А при летальній променевій хворобі «Баксін» на 30-50% підвищував виживаність тварин і значно полегшував її тяжкість.

В онкологічному інституті ім. П.А.Герцена перевіряли, чи можна використовувати «Баксін» для боротьби з побічними ефектами протипухлинних препаратів. Тут медиків очікував сюрприз. Дослідження показали, що застосування «Баксіна» одночасно з деякими препаратами знижує їх ефективність. Парадокс вдалося пояснити: ці ліки порушували поділ пухлинних клітин, прискорюючи внутрішньоклітинні реакції вільними радикалами, а антиоксиданти «Баксіна» блокували вільно-радикальні реакції і тим самим знижували активність препаратів.

В Інституті імунології М3 РФ довели, що «Баксін» безпечний для людини і тварин і що він може збільшувати опірність організму до несприятливих впливів. «Баксін» - потужний імуно-стимулятор: він здатний в кілька разів підвищувати ефективність вакцинації, активізувати імунітет і захищати організм від інфекцій. Цікаво відзначити, що дози «Баксіна», в 25 разів більші, ніж необхідно для стимуляції імунної системи, не роблять шкідливого впливу.

«Баксін» успішно використовували для лікування незапущених форм простатиту, в комплексній терапії хронічного вірусного гепатиту С, різноманітних шкірних хвороб, опіків. Використовували для домашніх тварин.

Фізіологам давно відоме явище перехресної адаптації. Воно полягає в тому, що адаптація до одного фактору збільшує стійкість організму і до деяких інших. На прикладі галобактерій можна бачити, що це явище спостерігається і в світі мікробів. Ще більш чудово, що адаптовані до екстремальних умов мікроорганізми містять речовини, що допомагають вистояти у ворожому середовищі і іншим живим істотам. Що ж, це ще один прояв біохімічного єдності всього живого.