Хорошие микробы из водопровода

Полезные для человека бактерии населяют питьевую воду, трубопроводные трубы и краны и таким естественным путем попадают в нашу кухню. Питьевая вода у нас далека от стерильности, хотя и является одним из наиболее тщательно контролируемых продуктов в Германии. Каждый немец потребляет ежедневно до 125 литров воды. В стакане воды из-под крана копошится около 10 миллионов неизвестных бактерий, как обнаружили ученые из университета в Лунде, Швеция. Но это не повод переходить на кофе, пиво или минералку из пластиковых бутылок. Эти микробы не представляют вреда для человека, они даже полезны. Но как они попадают в воду?

К примеру, это дождевая вода, которая просочилась в почву, или озерная вода. Пройдя обработку, она попадает через подземную систему трубопроводов прямо в ваш кран. Водопровод и счетчики воды по дороге – это прекрасная экосистема для бактерий.

Шведские исследователи смогли при помощи современных методов генного материала найти более 80 тысяч микробов в миллилитре воды. Это был неожиданный результат, потому что менее 10 процентов бактерий вообще поддается выращиванию в сырой или питьевой воде. Они должны долго расти в питательной среде или на агаровых пластинах, чтобы ученые смогли их выделить. Благодаря новому быстрому методу секвенирования исследователи получили полную картину сообщества микробов в водопроводах.

Большинство бактерий не плавают в питьевой воде по отдельности. Они живут в органических отложениях в трубопроводах – биопленках. Микробы предпочитают образовывать для своего преимущества «слизистые города» – симбиозные сообщества из бактерий, грибков, водорослей и протозоев. Укутанные в слизь колонии особенно прочны и хорошо сопротивляются природным катаклизмам. Жители колонии с удовольствием пользуются определенными метаболическими качествами друг друга. Поэтому более 95 процентов бактерий сидят тонким слоем на поверхностях водопроводов и счетчиков воды.

Прежде всего это те хорошие микробы, которые помогают очищать питьевую воду и защищать ее от патогенных микроорганизмов. По оценкам исследования, более тысячи различных видов бактерий живет в водопроводе. Самую большую группу образуют микробы в форме палочки или яйца – сфингомонады. Они относятся к альфа-протеобактериям, встречаются в свободной форме в почве и воде и прилежно разлагают там вредные вещества, например ядовитые ароматические соединения. Это качество делает эти бактерии очень интересными для целей очищения почвы.

Влияние микробов на питьевую воду, вероятно, еще более сильное, чем думалось прежде, возможно даже, очистка питьевой воды по большей части происходит в трубопроводах. Соответственно на микробов ложится большая и ответственная задача.

Состав симбиотических сообществ в биопленке может быть показателем качества воды. В водопроводе с водой с высоким содержанием железа живут другие приспособившиеся виды. В будущем ученые, возможно, смогут по представленным бактериям судить о недостатках и проблемах воды.

Исследователи уже сейчас разрабатывают видение того, как управлять качеством питьевой воды, и хотят, чтобы в водопроводах размножались хорошие бактерии для еще более эффективной очистки воды. Но для этого мы еще слишком мало знаем о биопленке. На ее рост влияют многие факторы: кислотно-щелочной баланс, температура, содержание хлора в воде и не в последнюю очередь питательные возможности для микробов. Решающее значение для колонизации микробов может иметь поверхность, на которой они дислоцируются. Например, некоторые бактерии могут получать питательные вещества даже из резиновых прокладок.

Наша питьевая вода обычно содержит мало питательных веществ. Хорошие и безвредные микроорганизмы очень хорошо приспособлены к этим условиям. Напротив, кишечные бактерии нуждаются в гораздо более богатом рационе и поэтому погибают. Недостаток питательных веществ приводит к исчезновению патогенов и созданию здоровой, или стабильной, питьевой воды. Этот рецепт успеха лучше, чем постоянное хлорирование воды в Соединенных Штатах. Время от времени в Германии, конечно, в питьевой воде появляются нежелательные микробы. Однако они не представляют опасности для здоровых людей. В принципе водопроводная вода остается здоровой альтернативой минеральной воде. Кроме того, это дешево и экологично.

Бактерии, живущие в кофе

Разрешите пригласить вас на кофе. В этом вопросе микробы мало отличаются от человека. Так же, как мы, некоторые бактерии находят кофе чрезвычайно вкусным. Вы уже чувствуете запах свежемолотых зерен? Кофе – это эликсир жизни, по крайней мере, для трех четвертей человеческого населения планеты, которые регулярно его пьют. Он бодрит и приводит в форму, кроме того, выполняет социальную функцию и объединяет. Созданы целые культуры, в том числе микробные.

Если наши бабушки пили растворимый кофе, то сегодня мы выбираем цветные или золотые капсулы с причудливыми названиями типа Iced Caramel Macchiato или Ciocattino. Сумасшедшая техническая идея приготовления кофе из капсулы открывает и перед бактериями совершенно новые жизненные горизонты. Исследование ученых из университета Валенсии показало, что кофемашина – это средней руки зоопарк для микробов.

В каждой кухне есть темные уголки, куда не проникает свет, и к ним абсолютно точно относится поддон кофемашины. То место, где собираются вода и использованные кофейные капсулы, становится родиной для впечатляюще разнообразных бактерий. Там живут от 35 до 67 различных видов микроор-ганизмов, которые, похоже, не обра-щают внимания на горячую воду при приготовлении напитка. Испанские ученые выяснили это во время первого изучения микробного сообщества в капсулах. Они исследовали аппараты, которые находились в частных домах, компаниях и университетах более года и использовались до двадцати раз в день. Исследование имело громоздкое название: «Бактериом кофемашины: биоразнообразие и колонизация поддона для кофейной гущи». Микробиологи любят выражаться вычурно, звучит как завоевание новых континентов. И что-то в этом есть.

Самое большое удивление вызвала у ученых эта бойкая микробная общага, ведь кофеин, содержащийся в кофе, обычно считался активным антибактериальным веществом. Но среди микроорганизмов нашлись и такие специалисты, которые могут нейтрализовать этот эффект или просто выдержать его. Оказалось, что наиболее широко представлены бактерии видов псевдомонады и энтерококки.

Нет ничего удивительного в том, что мы и здесь тоже находим часто встречающихся в природе и быстро передвигающихся с помощью жгутиков палочек псевдомонад.

В конце концов, псевдомонады настолько вездесущи, что даже заслужили прозвище «микроорганизмов из лужи». Ничего удивительного в том, что эта бактерия встретилась в кофе. Она с 1970-х годов известна тем, что разлагает кофе, а в мире микробов это экзотическое умение.

Эти бактерии-кофеманы были открыты, когда исследователи искали новые пути борьбы с наводящим страх кофейным вредителем, известным как кофейный жук – бурильный молоток. Величиной с рисовое зернышко, он повергает в ужас производителей кофе. Своей устойчивостью к кофе он обязан особенностям кишечной флоры, которые также есть у псевдомонад. Кофеин является еще и средством обороны, с помощью которого растения защищаются от голодных врагов. Но для этих бактерий кофеин может быть и главным источником питания. Они производят определенный фермент, с помощью которого взламывают основную структуру кофеина, и могут пользоваться содержащимися в нем веществами – углеводом, азотом, водородом и кислородом, чтобы расти и процветать. Так, вооружившись псевдомонадами, маленький жук радостно может использовать кофейные зерна как место выведения потомства, жилье и номер для первой брачной ночи. Это знание помогло открыть и ахиллесову пяту этого жука – микробиом кишечника, ставший возможным плацдармом для нападения на его хозяина.

Однако вернемся к микробному сообществу в кофемашине. Конечно, исследователей интересовал не только окончательный состав этой коммуналки, но еще и другие вопросы. Как там появились отдельные жители? Кто приходит первым и занимает самую большую комнату, пока квартира пустая? Кто любит компанию и заселяется только тогда, когда все уже обжито? На это эксперты тоже нашли ответы, наблюдая в течение месяцев за новенькой кофемашиной, только полученной с фабрики.

На протяжении первого месяца территорию завоевывают так называемые микробы-пионеры из окружающей среды, они заселяются и выселяются. Этим поселенцам абсолютно все равно, где жить. Это может быть кофемашина или любое другое место. Они используют ситуацию, выжимают из нее максимальную пользу и переселяются дальше. Этим, в свою очередь, пользуются другие бактерии, которые появляются в течение второго месяца, чтобы затем остаться. Со второго месяца сообщество микроорганизмов в новом аппарате уже не отличается от сообщества в давно используемых автоматах.

Было бы несправедливо припечатать одни только кофемашины. Ни одна из них не заселена так плотно, как губка для мытья посуды. Но бактерии любят теплую и влажную среду и пар. Поэтому аппараты для приготовления кофе – капсульные или традиционные – представляют для наших маленьких друзей оптимальную экосистему. Конечно, в этих сообществах встречаются и возбудители болезней. Для людей с крепким иммунитетом они не представляют опасности.

Если вы хотите пить свой утренний кофе, не задумываясь об опасности, просто ежедневно опустошайте поддоны для сбора кофейной гущи и для воды и мойте их теплой водой с мылом. Тогда прожаренные кофейные зерна будут приносить вам только удовольствие.

Кстати, в процессе производства кофе бактерии и дрожжи также играют большую роль. При мокрой обработке вода ферментирует очищенные от скорлупы зерна. Ферментация необходима для образования ароматических веществ, это единственный способ повлиять на вкусовые свойства и качество кофе.