Изменчивость и наследственность микроорганизмов

В основе воззрений советских биологов на изменчивость и на­следственность организмов лежит материалистическое учение, которое утверждает, что человек, изменяя условия жизни, тем, самым’изменяет свойства и качества организма, причем измене­ния происходят соответственно воздействию условий жизни. Эти закономерности применимы и к микроорганизмам.

Каждый микроорганизм для своего развития требует опреде­ленных условий внешней среды. Если необходимых условий нет, то он или погибает, не оставляя после себя потомства, или при­спосабливается, при этом свойства его изменяются. Микроорга­низмы могут изменять свои свойства в зависимости от состава питательной среды и под воздействием различных физических, химических и биологических факторов.

Изменения бывают временными, адаптивными (приспособлен­ными), если они исчезают и не передаются по наследству. При продолжительном сохранении условий, вызвавших изменения, последние закрепляются, становятся длительными и устойчиво сохраняются в потомстве. Так, во время пуска первых гидролиз­ных и сульфитно-спиртовых заводов для сбраживания древесного сусла были применены расы дрожжей, используемые в пищевой промышленности, которые плохо утилизировали древесный сахар и давали низкие выходы спирта. Но постепенно они приспособи­лись к неблагоприятной гидролизной среде и начали активно сбраживать сахар на спирт. Эти свойства передавались по на­следству. Так появились новые гидролизные дрожжи.

Микроорганизмы отличаются большой пластичностью обмен­ных процессов, легко изменяют свои свойства и признаки и при­спосабливаются к новым средам. Под влиянием внешней среды изменяться могут как морфологические свойства (внешняя фор­ма, способность к спорообразованию, вид колоний), так и физио­логические (изменение ферментативных свойств, приобретение способности усваивать новые питательные вещества). Например, в определенных условиях, в частности при накоплении в среде ядовитых веществ, некоторые микроорганизмы могут утратить свою способность к спорообразованию, причем, если это действие будет продолжительным, возникают аспорогенные расы, переда­ющие по наследству новые свойства.

В одном из американских патентов описывается метод адап­тации дрожжей Caccharomyces cerevi’siae к использованию пен — тоз в гидролизных средах. При этом вначале сбраживаются гексозы, затем следует скрытый период, в течение которого дрож­жи приспосабливаются к утилизации пентоз, после Чего начинают их использовать. Выход дрожжей такой же, как при применении дрожжеподобного грибка Torula utili’s. Следовательно, у приспо­собившихся дрожжей появились новые ферменты.

Устойчивость новых, приобретенных свойств и признаков зависит от 1) физико-химических изменений внутри клетки и 2) продолжительности воздействия факторов внешней среды, которые вызывают соответствующие изменения. Микроорганизмы изменяют свои свойства не только в искусственных и производ­ственных средах, но и в природных условиях, где они испытыва­ют влияние многих факторов; в первом случае изменения проис­ходят в нужном для производства направлении, а во втором — — они произвольны.

Таким образом, под влиянием окружающей среды наследст­венные свойства микроорганизмов изменяются, что происходит значительно легче и эффективнее в период роста микробов, ког­да в протоплазме клетки наиболее активно протекают биохими­ческие превращения, связанные с синтезом новой протоплазмы. Приобретаемые организмом свойства и отличия должны наследо­ваться — это отличительная черта материалистической теории развития живой природы.

Каковы же основные материалистические положения биоло­гической науки о наследственности.

1. На основании обширного экспериментального материала доказано, что новые признаки и свойства, приобретаемые живы­ми организмами в процессе их развития, передаются по наслед­ству, причем наследование признаков не только возможно, но и необходимо.

2. На изменение наследственности и приобретение организма­ми новых наследственных свойств оказывают влияние условия существования их, т. е. условия внешней среды.

3. Изменение наследственных свойств организма обусловли­вается изменением его обмена веществ.

4. Свойством наследственности обладают не только хромосо­мы, играющие роль при передаче наследственных свойств при половом процессе, но и всякая другая часть организма, каждый орган, клетка живого тела.

5. Изменяя условия жизни организма, можно изменить его наследственность, следовательно, закономерности наследствен­ности и ее изменчивости познаваемы, и человек может управлять наследственностью.

В противоположность этим материалистическим положениям, реакционное менделевско-моргановское направление в биологии связывает передачу наследственных свойств организма с нали­чием у него наследствейного вещества, так называемой бессмерт­ной зародышевой плазмы. Это наследственное вещество заклю­чено в хромосомах и передается в следующие поколения неза-

Исимо от условий жизни организма. По мнению менделистов — юрганистов, новые свойства и признаки, приобретаемые орга­низмом, не передаются по наследству и не имеют значения в эво­люции. Эволюция имеет зародышевую, а не телесную природу. уГаким образом, менделисты-морганисты отрицают возможность ‘управления наследственностью организмов путем изменения условий их существования, а следовательно, отрицают возмож­ность направленного изменения природы организмов. Поэтому это направление является реакционным в биологии.

Природу микроорганизмов изменяют различными методами.

1) Гибридизация (скрещивание)—получение гибридов (по­месей) половым путем. Метод половой гибридизации предложил Косиков. Известны случаи получения гибридов скрещиванием спор при помощи микроманипулятора. Гибриды обладают расша­танной наследственностью, которая делает микроорганизмы бо­лее пластичными. Поэтому гибриды легче поддаются направлен­ному воспитанию. Но гибридизация в микробиологии ограниче­на, так как половой процесс встречается только у некоторых микроорганизмов. У большинства дрожжей и дрожжеподобных грибков, используемых в гидролизной промышленности, половой процесс размножения отсутствует и к ним метод половой гибри­дизации не применим.

2) Вегетативная гибридизация. В микробиологической прак­тике этот метод нашел большое распространение. Под вегетатив­ной гибридизацией понимают действие или влияние одного из микроорганизмов в смеси культур на обмен веществ другого. Это осуществляют: а) путем выращивания одного микроорганизма на автолизатах, или соках, другого, полезные свойства которого хотят привить первому организму; б) путем совместного культи­вирования двух микроорганизмов, из которых один ассимилиру­ет продукты обмена другого.

3) Направленное воспитание является одним из методов ак­тивного воздействия на природу микроорганизмов. При выращи­вании микроорганизмов создаются новые определенные условия внешней среды. Изменение условий приводит к расшатыванию наследственности микроорганизмов, которые легче поддаются воздействию среды и воспринимают новые для них условия, а также более активно изменяют свой обмен веществ, в результа­те чего у микроорганизмов образуются новые, более ценные свойства и качества, необходимые для производства. Чтобы за­крепить нужные признаки у потомства, надо поддерживать для микроорганизмов определенные условия путем длительного куль­тивирования их, при постепенно повышающихся или, наоборот, понижающихся дозировках того или иного фактора среды. Так, для повышения у дрожжей способности сбраживать галактозу, их выращивали на средах, постепенно увеличивая в последних концентрацию галактозы. В результате такого направленного воспитания дрожжи вщработали фермент галактозимазу, благодаря чему они начали хорошо сбраживать галактозу. Это новое их качество передается по наследству.

4) Селекция (отбор). В. И. Кудрявцев предложил осуществ­лять селекцию наиболее эффективных культур микроорганизмов путем отбора из производства, так как применяемые в производ­стве микроорганизмы хорошо приспособлены ко всем особенно­стям среды. Отбирать микроорганизмы можно из основной их массы, длительно культивируемой в производстве (этот отбор носит название повторной селекции), или из микроорганизмов, которые являются спутниками основной производственной куль­туры. Эти методы широко применяются в производстве кормовых дрожжей для отбора наиболее урожайных культур. Необходимо также находить и отбирать наиболее, полезные микроорганизмы в природе.

В настоящее время для изменения свойств дрожжей чаще других используются методы направленного воспитания, вегета­тивной гибридизации и отбора. При селекции дрожжей имеют значение изотопные и некоторые оптические методы.

Пользуясь этими прогрессивными методами, многие исследо­ватели работали над проблемой изменения свойств и природы микроорганизмов, в частности дрожжей и дрожжеподобных грибков, создали организмы с новыми полезными для производ­ства качествами, позволившими отнести их к новым видам и раз­новидностям.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв