СИСТЕМАТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ, ИХ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ

Систематикой называется наука о классифи­кации организмов и опознавании установлен­ных групп. Выяснить вопрос о положении микробов в систе­ме живых организмов, а также составить правильную системати­ку микроорганизмов было возможно только после того, как на­шли методику получения чистых культур микроорганизмов, т. е. культур, полученных из одной клетки. Эту методику разработал Р. Кох. Он предложил для получения чистых культур применять твердые среды (например, сусло, агар), на которых микроорга­низмы не могут легко разрастаться. Новые молодые клетки, не отделяясь друг от друга, образуют колонии, содержащие микро­организмы только одного вида, так как получены из одной клет­ки. Такие чистые культуры микробов пригодны для изучения. Метод получения чистых культур дал возможность с достаточной степенью точности установить их виды. Было доказано, что каж — . дому виду присуща качественная определенность, которая про­является в морфологических и физиологических особенностях, в функциях, в образе жизнедеятельности и взаимоотношениях между особями вида.

При определении вида микроорганизмов используются: 1) морфологические признаки (форма и величина клеток, харак­тер колоний и штриха, окраска и другие признаки); 2) физиоло­гические (отношение микробов к различным источникам питания, усвоение углеводов посредством окисления или дыхания, харак­тер продуктов обмена, сбраживаемость Сахаров); 3) культураль — ные (характер роста на различных субстратах — питательных средах); 4) данные филогенеза, т. е. родственные связи с други­ми организмами.

Бактерии обычно относят к растительному миру. Многие при­знаки сближают их с низшими водорослями и грибами, некото­рые стоят ближе к низшим животным. Систематизировать бакте­рии довольно сложно, так как размеры их тела очень малы, а формы однообразны. Одной общепринятой систематики бакте­рий в настоящее время нет. Все они отличаются друг от друга признаками, которые исследователи используют для установле­ния видов, родов, семейств и т. д. Наиболее широко применяется систематика бактерий Н. А. Красильникова. Он делит все бакте­рии на четыре класса:

I — актиномицеты (Actinomycetales);

II — собственно бактерии (Bacteriae);

III — миксобактерии (Myxobacteri’ae);

IV —спирохеты (Spirochaetae).

Каждый класс делится на ряд семейств, родов и видов. Су­ществует систематика Бердже, принятая американскими микро­биологами, система Лемана и Неймана и др.

Систематика грибов. Грибы относятся к низшим растениям. Систематика их довольно сложна. В ее основу положены различ­ные морфологические и физиологические признаки. По Л. И. Курсанову, грибы разделяются на пять классов:

I. Архимицеты (Archimycetes) не имеют мицелия, или он очень незначительно развит, размножаются в основном бесполым путем — зооспорами.

II. Фикомицеты (Phycomycetes) так называемые грибы-водо­росли, характеризуются одноклеточным ветвистым мицелием, размножаются спорами, иногда встречается половой процесс. К ним относятся мукоровые грибы.

III. Аскомицеты (Ascomycetes) — спорообразующие микроор­ганизмы, или сумчатые грибы, у которых споры образуются в специальных сумках. Аскомицеты имеют разнообразную форму, строение, и сумки у них развиваются и располагаются по-разно — му. Размножаются аскомицеты половым путем. Класс аскомице — тов состоит из двух подклассов: 1) простейшие аскомицеты (Рго — toascomycetes), у которых сумки развиваются на мицелии, пло­дового тела нет, и 2) настоящие, высшие аскомицеты (Euasco — mycetes) — сумки у них располагаются группами внутри или на поверхности плодовых тел, представляющих собой плотное сплетение гиф мицелия. Первый (подкласс делится «а два поряд­ка: первичндаумчатые грибы (Protascales) и экзоасковые (Ехо — ascales), отличающиеся видом мицелия, местом образования су­мок. Порядок ‘первичносумчатых (Подразделяется «а семейства. Они отличаются друг от друга признаками, которые и разные авторы кладут в основу деления. Например, Гийермон микроор­ганизмы этого порядка разделил на два семейства в зависимости от местоположения сумок: 1) сахаромицеты (Saccharomyceta — сеае) иемицелиальные грибы, у них сумки развиваются внутри отдельных клеток; к этому семейству относятся дрожжи, система­тика (которых будет рассмотрена ниже, и 2) мицелиальные грибы (Endomycetaceae), у которых сумки образуются на концах мице — лиальных нитей. В зависимости от формы спор, способа их обра­зования и прорастания семейства делятся на роды. В основу деления родов на виды положены различные наследственные морфологические, физиологические признаки микроорганизмов.

Во 2-й подкласс настоящих аскомицетов входит несколько порядков, из которых следует остановиться на порядке сложно — сумчатых грибов (Plectascales). К нему относятся плесневые грибы, имеющие мицелий, дающий воздушные нити — конидие — носцы, на которых находятся конидии. Этот порядок делится на семейства. В их число входит семейство кистевидных плесеней (Aspergillaceae), к которому относятся два рода: 1) аспергиллус (Aspergillus) — отличается тем, что на концах конидиеносцев имеются образования различной формы, на них вырастают сте — ригмы, от которых отделяются конидии; 2) пенициллиум (Peni — cillium) — грибы этого рода носят название кистевидных плесе­ней, так как их конидиеносцы, разветвляясь, дают несколько побегов, на которых находятся стеригмы с конидиями. В зависи­мости от формы образования у аспергиллусов, от окраски кони­дий, от количества побегов плесневые грибы делятся на виды.

IV. Базидиомицеты (Basidiomycetes) — базидиальные грибы, имеющие многоклеточный. мицелий, размножаются в основном половым путем.

V. Несовершенные грибы (Fungi* imperfecti). По многим приз­накам эти грибы являются аскомицетами, но они не обладают их характерной особенностью — способностью к спорообразова­нию, которую, очевидно, утратили в процессе своего развития. По мнению Л. И. Курсанова, «несовершенные грибы представля­ют по существу временную группу недостаточно еще изученных форм». К этому классу относятся дрожжеподобные грибки — мо — нилия, торула, кандида, плесневые грибы — фузариум, ондиум и др. Краткая систематика дрожжеподобных грибков приведена ниже. Таковы основные принципы систематики микроорганизмов.

Отношение микроорганизмов к различным факторам внеш­ней среды. Жизнедеятельность микроорганизмов полностью за­висит от условий внешней среды, к которой они приспосаблива­ются. Изменяя условия существования, можно изменять свойства и признаки микроорганизмов в желательном для нас направле­нии. Все факторы внешней среды, влияющие на природу и раз­витие микроорганизмов, делятся на три основные группы: физи­ческие, химические и биологические факторы.

1. К физическим факторам относятся:

А) Концентрация веществ, растворенных в среде. Микроорга­низмы существуют в средах с различным содержанием раство­ренных веществ и соответственно различным осмотическим дав­лением, иногда довольно значительным. Но на большинство микроорганизмов концентрированные растворы действуют отри­цательно, так как микробы обладают довольно чувствительной осмотической системой. Большая концентрация солей в растворе может вызвать у микроорганизмов явление плазмолиза, т. е. внут­реннее содержимое клетки отстает от оболочки и нарушается об­мен веществ между клеткой и внещней средой.

Б) Влияние воды. Для нормальной жизнедеятельности микро­организмов необходимо наличие в среде определенного количе­ства влаги, так как многие питательные вещества могут диффун­дировать в клетку только после растворения в воде. Известны микроорганизмы, которые остаются жизнеспособными и в высу­шенном состоянии, но жизнедеятельности они не проявляют.

В) Лучистая энергия — оказывает различное физическое, хи­мическое и биологическое влияние. Свет нужен только фотосин- тезирующим бактериям, остальные в свете не нуждаются. Пря­мые солнечные лучи для них губительны, так как вызывают фотохимические окислительные процессы в протоплазме клетки. Наибольшее влияние оказывают ультрафиолетовые лучи. Дрож­жи менее чувствительны к свету. Рассеянный свет на них не влияет, но прямой солнечный свет понижает энергию брожения. Незначительное облучение ультрафиолетовыми лучами действу­ет на дрожжи благотворно.

Г) Рентгеновские лучи — вследствие высокой проникающей способности в малых дозах усиливают интенсивность жизненных процессов микроорганизмов, повышение дозы оказывает угнетаю­щее действие и дальнейшее увеличение — убивает их. Бактерии менее устойчивы к рентгеновским лучам, чем дрожжи и грибы.

Д) Радиоактивное излучение на микроорганизмы действует аналогично рентгеновским лучам. Губительное действие излуче­ний связано, очевидно, с ионизацией внутреннего содержимого клетки.

Е) Радиоволны (электромагнитные) большой длины не влия­ют на микроорганизмы. Исследования показали, что особенно губительно действуют ультракороткие радиоволны вследствие вызываемых ими переменных токов высокой частоты, которые обусловливают значительный нагрев среды.

Ж) Ультразвуковые волны действуют отрицательно на микро­организмы вследствие возникновения больших электрических напряжений.

З) Температура окружающей среды — очень важный фактор, определяющий не только интенсивность, но и возможность разви­тия микроорганизмов. Каждый из них имеет определенные тем­пературные границы, в которых проходит его жизнедеятельность.

Ависимость жизнедеятельности микробов от температуры выра­жается тремя кардинальными точками: максимумом, оптимумом jfc минимумом. Максимальной называется температура, при кото­рой начинается отмирание микроорганизмов, по-видимому, вследствие нарушения активности ферментов и свертывания (протоплазмы, находящейся в коллоидном состоянии. Необходимо .отметить, что чем больше воды содержит микробная клетка, тем ^скорее она’ погибает из-за неустойчивости белков протоплазмы. «Минимальная — это температура, при которой и ниже которой ‘жизнедеятельность микроорганизмов замедляется или приоста­навливается. Оптимальная — температура, при которой процессы -жизнедеятельности протекают наиболее интенсивно. Для разных микроорганизмов кардинальные точки различны. Так, для раз­личных видов дрожжей кардинальные точки температуры колеб­лются в следующих пределах: минимум 0,5—7,5°; оптимум 25—33°- максимум 40—55? Эти данные относятся к влиянию температуры на размножение дрожжей. Спорообразование про­исходит в более узких температурных границах, а оптимум нахо­дится около 30° для сахаромицетов и около 33° для шизосахаро — мицетов.

По отношению к оптимальным температурам микроорганиз­мы разделяют на три группы: 1) термофильные (теплолюбивые) имеющие оптимум от 30 до 70°; 2) психрофильные (холодолюби- вые), у которых температурный оптимум лежит в пределах от 6 до 10°; 3) мезофильные (любящие средние температуры), име­ющие оптимум от 20 до 35°. Но резкой границы между ними провести нельзя.

И) Давление -— его микроорганизмы переносят хорошо, если только время действия не очень длительное.

2 К химическим факторам относятся:

А) Химический состав среды является важнейшим фактором. Особое значение имеют условия питания микроорганизмов угле­родом, азотом и минеральными веществами. Зависимость разви­тия микроорганизмов от состава питательных веществ будет рассматриваться в главе 31.

Б) Реакция среды или концентрация водородных ионов влия­ет на активность ферментов, а следовательно, на деятельность микроорганизмов Реакция среды имеет большое влияние и на поступление питательных веществ в микробную клетку. Изменяя реакцию среды, можно изменить электрический заряд коллоидов, входящих в состав "клетки, а следовательно, и проницаемость ее для отдельных ионов. Таким образом, изменяя рН среды, мы мо­жем подавлять или стимулировать жизнедеятельность микроор­ганизмов, а это имеет большое значение в практике.

В) Окислительно-восстановительные условия среды зависят от соотношения в ней окисленных и восстановленных веществ. Изменяя это соотношение, можно стимулировать или задержи­вать развитие тех или других микробов.

Г) Ядовитые вещества. На микроорганизмы большое влияние оказывают соли тяжелых металлов (ртуть, свинец, уран, медь). Незначительное их количество задерживает развитие дрожжей, а большее — убивает. Споры более выносливы по отношению к этим ядам. Соли тяжелых металлов, свертывая белковые ве-. щества протоплазмы, дают с ними нерастворимые в воде альбу — минаты, в результате чего нормальная жизнедеятельность микро­бов невозможна. Отрицательно влияют на микробы хлорная из­весть, хлор, перекись водорода, по-видимому, вследствие окисли­тельных процессов, вызываемых в протоплазме клетки.

Соли сернистой кислоты и сернистый ангидрид взаимодейст­вуют с карбонильными группами ферментов и других соединений, входящих в состав протоплазмы клетки, и тем самым нарушают ее жизнедеятельность. Ядовитое действие на микроорганизмы оказывают и различные органические соединения. Например, спирты благодаря своей поверхностной активности легко прони­кают в протоплазму клетки, адсорбируются на ее поверхности и нарушают процессы обмена. Губительное действие на микроб­ную клетку оказывают фенол, креозол, фурфурол, формальдегид; последний вступает в реакцию с аминными группами аминокис­лот и тем самым нарушает-деятельность клетки.

Д) Продукты жизнедеятельности микроорганизмов оказыва­ют на них отрицательное влияние. При небольшом количестве этих продуктов в среде развитие микроорганизмов замедляется, а затем прекращается совсем, хотя питательные вещества еще не использованы. Так, наибольшее количество молочной кислоты, которое могут накопить молочнокислые бактерии Bact. bulgari’- cum, составляет 3,2%, при большем количестве молочной кисло­ты в среде бактерии погибают. Дрожжи могут накопить в среде только 10—15% спирта.

Е) Есть вещества, которые стимулируют развитие микроор­ганизмов, например: дополнительные факторы роста, витамины. О них речь пойдет дальше.

3. Биологические факторы. Между микроорганизмами, кото­рые совместно присутствуют в субстрате, устанавливаются опре­деленные взаимоотношения. Здесь возможно несколько случаев:

А) один микроорганизм развивается за счет другого (парази­тизм) например, фильтрующиеся вирусы существуют только в протоплазме живой клетки организма, который они разрушают;

Б) совместная жизнь двух микроорганизмов (симбиоз) для них взаимно выгодна; например, в результате жизнедеятельно­сти молочнокислых бактерий в кефирных зернах образуется молочная кислота, создающая благоприятные условия для роста дрожжеподобных грибков торула, а последние стимулируют раз­витие молочнокислых бактерий; >

В) есть случаи, когда продукты жизнедеятельности одного вида микроорганизмов губительно действуют на другие; эти про­дукты получили название антибиотиков (стр. 511).

На некоторых дрожжевых заводах наблюдается явление ан- агонизма между различными культурами дрожжей, причем ногда производительная, активная культура вытесняется мало­урожайной.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв