The microbial jungles all over the place (and you) - Scott Chimileski and Roberto Kolter

Микробиологические джунгли вокруг вас — Скот Химилеский и Роберто Кольтер

Переводчик: Вадим Гузик Редактор: Ростислав Голод

As we walk through our daily environments,

В повседневной жизни мы не замечаем,

we're surrounded by exotic creatures

что нас окружают необычные существа,

that are too small to see with the naked eye.

они очень малы, и их невозможно увидеть невооружённым взглядом.

We usually imagine these microscopic organisms, or microbes,

Обычно мы представляем себе эти микроскопические организмы или микробы

as asocial cells that float around by themselves.

как обособленные клетки, которые дрейфуют вокруг нас.

But in reality, microbes gather by the millions

Но в реальности миллионы микробов объединяются

to form vast communities known as biofilms.

и образуют огромные сообщества, получившие название биоплёнки.

Natural biofilms are like miniature jungles

Природные биоплёнки напоминают крошечные джунгли,

filled with many kinds of microbes from across the web of life.

в которых кишат различные виды микробов самых немыслимых форм жизни.

Bacteria and archaea mingle with other microbes

Бактерии и археи сосуществуют с другими микробами,

like algae, fungi, and protozoa,

такими как микроводоросли, грибы и простейшие,

forming dense, organized structures that grow on almost any surface.

и вместе они образуют плотные структуры буквально на любой поверхности.

When you pad across a river bottom,

Ступаете ли вы по дну реки

touch the rind of an aged cheese,

или трогаете корку выдержанного сыра,

tend your garden soil,

возделываете ли почву в саду

or brush your teeth,

или чистите зубы —

you're coming into contact with these invisible ecosystems.

вы соприкасаетесь с этими невидимыми экосистемами.

To see how biofilms come about,

Для того, чтобы понять, как образуются биоплёнки,

let's watch one as it develops on a submerged river rock.

рассмотрим, как плёнка появляется на брошенном в реку камне.

This type of biofilm might begin with a few bacteria

Начинается всё с нескольких бактерий,

swimming through their liquid environment.

которые плавают в жидкой среде.

The cells use rotating flagella to propel towards the surface of the rock,

При помощи вращающихся жгутиков клетки подплывают к поверхности камня

which they attach to with the help of sticky appendages.

и закрепляются на ней при помощи клейких придатков.

Then, they start producing an extracellular matrix

Затем они начинают вырабатывать внеклеточный матрикс,

that holds them together as they divide and reproduce.

который склеивает делящиеся и размножающиеся бактерии.

Before long, microcolonies arise,

Вскоре образуются микроскопические колонии —

clusters of cells sheathed in this slimy, glue-like material.

группы клеток, защищённых этим липким, клейким материалом.

Microcolonies grow to become towers,

Микроколонии разрастаются наподобие башен,

while water channels flow around them,

а вокруг них проходит вода,

functioning like a basic circulatory system.

так возникают примитивные системы обращения.

But why do microbes build such complex communities

Но зачем микробам строить такие сложные сообщества,

when they could live alone?

если они способны выжить в одиночку?

For one thing, microbes living in a biofilm

Прежде всего для того, чтобы живущие в биоплёнке микробы

are rooted in a relatively stable microenvironment

развивались в относительно стабильной микробиосистеме,

where they may have access to a nutrient source.

имеющей источники питания.

There's also safety in numbers.

Да и один в поле не воин.

Out in the deep, dark wilderness of the microbial world,

В тёмном и диком мире микроорганизмов

isolated microbes face serious risks.

единичные микробы подвергаются серьёзной опасности.

Predators want to eat them,

На них охотятся хищники,

immune systems seek to destroy them,

их уничтожают иммунные системы,

and there are physical dangers, too,

а также существуют и физические опасности,

like running out of water and drying up.

например того, что вода спадёт и водоём пересохнет.

However, in a biofilm, the extracellular matrix

Однако внеклеточный матрикс биоплёнки

shields microbes from external threats.

защищает микробов от внешних угроз.

Biofilms also enable interactions between individual cells.

Благодаря биоплёнкам отдельные клетки могут взаимодействовать друг с другом.

When microbes are packed against each other in close proximity,

Когда микробы находятся в тесном контакте и в непосредственной близости,

they can communicate,

они способны коммуницировать,

exchange genetic information,

обмениваться генетической информацией

and engage in cooperative and competitive social behaviors.

и даже сотрудничать или соперничать друг с другом.

Take the soil in your garden,

Возьмём почву в вашем саду,

home to thousands of bacterial species.

почва — дом для тысяч видов бактерий.

As one species colonizes a plant root,

Когда один вид селится на корнях растения,

its individual cells might differentiate into various subpopulations,

отдельные его клетки могут разбиться на различные подпопуляции,

each carrying out a specific task.

каждая из которых будет преследовать определённую цель.

Matrix producers pump out the extracellular goo,

Производители матрикса выделяют межклеточный клей,

swimmers assemble flagella and are free to move about or migrate,

пловцы отращивают жгутики и могут свободно мигрировать,

and spore-formers produce dormant, tough endospores

а спорообразующие микробы производят бездействующие эндоспоры,

that survive starvation,

способные выжить в условиях голода,

temperature extremes,

температурных колебаний

and harmful radiation.

и разрушающего воздействия радиации.

This phenomenon is called division of labor.

Этот феномен называется разделением труда.

Ultimately, it gives rise to a sophisticated system of cooperation

В результате этого формируется сложная система взаимодействия,

that's somewhat like a multicellular organism in itself.

которая по сути работает, как многоклеточный организм.

But because biofilms often contain many different microbes

Но поскольку биоплёнка состоит из множества микробов,

that aren't closely related to each other,

которые не настолько связаны друг с другом,

interactions can also be competitive.

взаимодействие может превратиться в соперничество.

Bacteria launch vicious attacks on their competitors

Бактерии атакуют своих конкурентов,

by secreting chemicals into the environment,

выделяя во внешнюю среду химические вещества

or by deploying molecular spears to inject nearby cells with toxins

или вонзая в соседние клетки молекулярные шипы с токсинами,

that literally blow them up.

от которых жертва в прямом смысле взрывается.

In the end, competition is all about resources.

В любом случае целью соперничества является доступ к ресурсам.

If one species eliminates another,

Если один вид уничтожит другой,

it keeps more space and food for itself.

то он получит больше места для жизни и больше еды.

Although this dramatic life cycle occurs beyond the limits of our vision,

Хотя этот полный драматизма круг жизни не проходит у нас на глазах,

microbial communities provide humans and other species with tangible,

сообщества микробов дают людям и другим видам вполне ощутимые

and sometimes even delicious, benefits.

и иногда даже вкусные преимущества.

Microbes make up a major fraction of the biomass on Earth

Микробы составляют главную долю всей биомассы Земли

and play a critical role within the global ecosystem

и играют ключевую роль для глобальной экосистемы,

that supports all larger organisms,

питающей все крупные организмы,

including us.

включая нас.

They produce much of the oxygen we breath,

Они производят большую часть кислорода, который мы вдыхаем,

and are recruited to clean up environmental pollution, like oil spills,

и их нанимают, чтобы расчистить экологические загрязнения,

например, разливы нефти,

or to treat our waste water.

или используют для очистки сточных вод.

Not to mention, biofilms are normal and flavor enhancing parts

Не говоря уже о том, что биоплёнкой покрыты обычные или придающие вкус

of many of the foods we enjoy,

компоненты многих продуктов питания, которые мы так любим,

including cheese,

включая сыр,

salami,

салями

and kombucha.

и чайный гриб.

So the next time you brush your teeth,

В следующий раз, когда будете чистить зубы,

bite into that cheese rind,

кусать корку сыра

sift through garden soil,

или вскапывать землю в саду,

or skip a river stone,

когда бросите камень в реку,

look as close as you can.

смотрите очень внимательно.

Imagine the microbial jungles all around you

Представьте вокруг себя микробиологические джунгли,

waiting to be discovered and explored.

которые осталось лишь обнаружить и исследовать.