Низшие растения - Слоевцовые растения - тип бактерии (bacteria)

Бактерии — самые мелкие из видимых в микроскоп микроорганизмов. Их размеры измеряются микронами [1 микрон (u) равен 0,001 мм] и долями микрона. В одной капле воды может поместиться несколько сот миллионов бактерий. Одной из самых мелких патогенных бактерий является возбудитель туляремии (0,2 u ширины и 1 — 3 u длины), а также возбудитель бруцеллеза (0,3 — 0,5 u ширины, 0,5 — 2 u длины).

В настоящее время много внимания уделяют изучению еще более мелких форм, так называемых фильтрующихся вирусов, или ультравирусов. Фильтрующимися они называются потому, что проходят через тонкие фарфоровые фильтры, не пропускающие через свои поры даже мельчайших бактерий. Они не видны в наши обычные микроскопы даже при самых больших увеличениях. Для изучения их в настоящее время применяется электронный микроскоп.

Ультравирусы так же, как и многие бактерии, являются возбудителями болезней растений и животных; так, ультравирусами обусловлена мозаичная болезнь табака, такие болезни животных, как оспа, ящур, корь, бешенство.

В последнее время получены убедительные данные, что ультравирусы — одна из форм развития бактерий.

Морфология бактерий характеризуется небольшим разнообразием и может быть сведена к трем основным формам: шарик — кокк, палочка (более или менее вытянутая) — бацилла или собственно бактерия, изогнутая палочка — вибрион (запятая), спирилла (форма более или менее крутой пружины) (рис. 1).

Основные формы бактерий

При делении бактерии часто остаются соединенными друг с другом, образуя диплококки и диплобациллы (попарные соединения); стрептококки, стрептобациллы (цепочки бактерий) и другие скопления.

Кокки неподвижны. Остальные формы бактерий часто движутся либо благодаря движениям всего тела, либо благодаря диференцированным органоидам движения — жгутикам. Последние очень тонки и становятся видимыми только при специальных методах обработки фиксированных (убитых) бактерий. Жгутики бывают разной длины и по разному сгруппированны на теле бактерий (рис. 2).

Жгутики бактерий (из Аристовского)

В теле бактерий мы различаем протоплазму и оболочку. Здесь еще нет свойственной клетке диференцировки на цитоплазму и ядро. Только у некоторых бактерий, пользуясь особыми методами исследования, удается обнаружить образования, представляющие собой, по-видимому, разные этапы формирования ядра. Мы можем считать бактерии организмами неклеточными или «доклеточными», т. е. не дошедшими в своей эволюции до диференцировки тела на цитоплазму и ядро.

Оболочка бактерий редко состоит из целлюлозы (клетчатка), свойственной большинству зеленых растений. В состав их оболочки входят часто азотсодержащие вещества. Некоторые бактерии выделяют вокруг своего тела слизь, которая окружает их после деления, объединяя в нитевидные и другой формы колонии (рис. 3).

Нитчатая бактерия Crenothrix (из Аристовского)

В протоплазму часто бывают включены зернышки запасных веществ {гликоген, жиры и др.). На поздних этапах развития можно видеть вакуоли. Некоторые бактерии бывают окрашены пигментами, например, пурпурные бактерии; зеленые бактерии окрашены пигментом, близким (но не тождественным) к хлорофиллу. Некоторые содержат золотисто-желтый пигмент.

В благоприятных условиях бактерии питаются за счет избирательно поглощаемых ими питательных веществ из окружающей среды.

Морфологическим выражением благоприятных условий является размножение бактерий путем деления, часто происходящего очень быстро. Половое размножение не установлено.

Как видно из предыдущего, процесс жизнедеятельности бактерий, как и других организмов, приводит к превращению среды из благоприятной в неблагоприятную и вследствие этого процесс жизнедеятельности бактерий прекращается, однако многие из них могут и при таких неблагоприятных условиях более или менее длительное время сохранять жизнеспособность, например, те, которые переходят к спорообразованию, как, например, сенная палочка, азотфиксирующий клостридий, возбудитель сибирской язвы, столбняка и многие другие.

Морфологически этот процесс выражается в том, что вся протоплазма сгущается, обезвоживается, отрывается от оболочки и превращается в шаровидную или овальную спору, покрывающуюся новой, весьма прочной, непроницаемой оболочкой. В каждой бактерии таким путем образуется по одной споре, способной переносить чрезвычайно неблагоприятные условия: например, высыхание (к этому способны и аспорогенные формы, во множестве носящиеся в воздухе), чрезвычайно высокие (до 100° и выше) и чрезвычайно низкие (ниже 250°) температуры, сохраняя жизнеспособность.

Попадая в благоприятные условия (подходящую температуру, весьма различную для разных форм, надлежащие условия влажности, наличие соответствующих виду питательных веществ), такие споры прорастают, давая каждая по одной бактерии. Таким образом, спорообразование у бактерий связано с наступлением неблагоприятных изменений среды и имеет значение как одно из выработавшихся в эволюции бактерий приспособлений к переживанию этих неблагоприятных условий.

Разные формы спор у бактерий показаны на рис. 4.

Споры бактерий

Эта особенность — способность к спорообразованию — учитывается и используется в медицинской, в микробиологической, а также и в кулинарной практике: стерилизация (обеспложивание) производится либо при повышенном давлении при температуре выше 100° (в автоклаве), либо при 100° повторно, через известные промежутки времени (сутки), в течение которых споры, перенесшие эту температуру, успевают прорасти, а развившиеся из них жизнедеятельные бактерии — вегетативные формы — при повторном кипячений погибают (по новым данным, переходят в иную, недеятельную форму).

Вирусная форма, которую следует также считать формой приспособления к изменяющимся условиям жизни, как показал советский ученый Бошьян, гораздо устойчивее к разным физическим и химическим воздействиям внешнего мира.

Неблагоприятные условия среды часто влекут за собой выделение слизи некоторыми бактериями. Так, сенная палочка при постепенном переходе к неблагоприятным условиям образует так называемую «зооглею» — скопления соединенных в цепи бактерий, продолжающих делиться хотя и не так быстро и связанных между собой выделившейся слизью (рис. 5).

Слизистые скопления бактерий

Это состояние является переходным к спорообразованию, наступающему при дальнейшем накоплении неблагоприятных условий среды.

У другой, весьма сходной с сенной палочкой, но патогенной сибиреязвенной бациллы слизистые образования имеют иной вид: они окружают каждую бактерию или небольшие группы их, образуя так называемые капсулы.

Последние образуются в иных условиях, чем у описанной бактерии. Сибиреязвенная палочка выделяет слизистые капсулы в организме больного животного.

И тут при изменении условий среды изменяется и характер самообновления бактерий, что проявляется в выделении слизи, образовании капсул, спор. Спорообразование наступает, однако, при качественно иных неблагоприятных условиях, чем выделение слизи.

Сходные капсулы развиваются и у многих свободно живущих бактерий, например, у азотобактера (рис. 5).

Условия внешней среды чрезвычайно многообразны. Разные группы бактерий могут существовать при весьма различных условиях температуры, влажности, содержания питательных веществ и пр. Один и тот же вид бактерий
может существовать при различных внешних условиях, вариирующих в определенных границах.

Надо иметь в виду, что организм и среда представляют собой единство, что характеру обмена веществ организма зависит, с одной стороны от свойств среды, а с другой стороны, — от природы организма, сложившейся в процессе исторического развития в единстве со средой обитания.

В прошлом столетии, не имея ни правильных руководящих философских установок, ни точной методики исследования, многие ученые полагали, что полиморфизм микроорганизмов безграничен, что бактерии, грибы, некоторые водоросли могут хаотически превращаться в другие виды, роды, семейства и т. п. Это течение в науке не принимало во внимание особенностей живого организма, представляющего собой результат исторического развитая в определенных условиях существования.

В конце прошлого века и начале нынешнего в науке утвердилась противоположная точка зрения. Возникшая к тому времени методика чистых культур  дала возможность точно проследить видимые в микроскоп стадии развития микроорганизма. Идея безграничных превращений была отброшена как ненаучная. Взамен ее под давлением вейсмановского учения о метафизической неизменности наследственного вещества, о полном отсутствии влияния внешней среды на наследственность идея постоянства и неизменности наследственных свойств широко распространилась и на мир микроорганизмов.

Однако накапливавшийся фактический материал не укладывался в метафизическую схему.

Чрезвычайно высокая лабильность, податливость микроорганизмов воздействиям внешней среды должны были натолкнуть микробиологов, может быть, даже раньше других исследователей, на путь правильного понимания наследственности как исторически возникшего свойства живого.

Первый серьезный удар взглядам о неизменности видов бактерий был нанесен работами Пастера.

Ему удалось путем воздействия внешних условий получить измененные расы бактерий, которые, благодаря ослабленной вирулентности (степени вредности), приобрели широкое применение на практике в качестве предохранительных прививок.

Новейшие данные проливают свет на широкую изменчивость микроорганизмов, на переход в измененных условиях одних форм микробов в другие, на переход видимых форм в невидимые, фильтрующиеся стадии развития, на переход сапрофитных микроорганизмов в паразитные, болезнетворные.

У бактерий мы встречаем самые разнообразные формы питания как гетеротрофного, так и автотрофного. Среди гетеротрофных мы различаем две огромные группы бактерий — сапрофитные и паразитные.

Разнообразные способы питания, часто весьма узко специализированные, обусловливают значение бактерий в жизни человека и всей нашей планеты.

Сапрофитные гнилостные бактерии, питаясь органическими веществами, выделяют в среду продукты своей жизнедеятельности, губительно действующие на них самих и вместе с тем являющиеся продуктами питания для других — для автотрофных бактерий нитрификации, для серных бактерий, участвующих в круговороте веществ.

Среди серных бактерий своеобразна группа пурпурных бактерий, усваивающих углекислый газ на свету, как и зеленые растения (фотосинтез).

Автотрофно питаются и железобактерии (рис. 3), откладывающие вокруг своих нитевидных колоний толстые футляры гидрата окиси железа, — продукта их выделения (озерная руда). Одним из продуктов питания их являются, кроме С02 и воды, закисные соли железа.

Наряду с этими автотрофными бактериями, имеются и другие, жизнедеятельность которых развивается при иных условиях и приводит к иным результатам. Сюда относятся, например, группы бактерий денитрификации, потребляющих соли азотной кислоты и выделяющих в результате своей жизнедеятельности свободный азот.

Наряду с серными бактериями, при несколько измененных условиях развиваются десульфирующие бактерии, восстанавливающие сульфаты и участвующие в образовании лечебных грязей в соленых озерах и лиманах. Обе эти группы проявляют свою жизнедеятельность только в присутствии необходимых им органических питательных веществ — они гетеротрофы. Среди гетеротрофных бактерий имеется множество разнообразных весьма специализированных сапрофитов и паразитов; последние вызывают самые разнообразные заболевания человека и животных (в меньшей степени растений). При сравнительной немногочисленности морфологических отличий они характеризуются чрезвычайным разнообразием характера обмена веществ, что видно из их воздействия на организм хозяина: разные бациллы или разные кокки вызывают резко отличные заболевания (тиф, туберкулез и т. д.), следовательно, продукты их жизнедеятельности по разному действуют на макроорганизм хозяина.

Не меньший интерес представляют и другие гетеротрофные бактерии, — сапрофиты, которых мы превратили частично в своих «домашних», «культурных» микробов, используя их на различных производствах, о чем говорилось во введении.

Надо упомянуть также о бактериях, питающихся пектиновыми веществами и используемых при мочке льна (пектиновые вещества скрепляют, соединяют между собой отдельные клетки и волокна льна).

Имеются бактерии, потребляющие метан, керосин, парафин; к таким же «узким специалистам» относятся бактерии, питающиеся целлюлозой. Некоторые из них живут в желудке и кишечнике травоядных животных и участвуют в переваривании пищи.

Эти факты подводят нас к вопросу о сожительстве (симбиозе) бактерий с другими организмами. Так, клубеньковые бактерии, образующие на корнях бобовых растений утолщения, так называемые клубеньки (рис. 6), питаясь органическими веществами растения-хозяина, усваивают свободный элементарный атмосферный азот.

Клубеньки на корнях фасоли. (из Аристовского)

Клубеньковые бактерии обнаруживают поразительную специфичность, узкую приспособленность только к определенным видам бобовых культур. Значение этих бактерий, а потому и бобовых растений, огромно,  так как они способствуют обогащению почвы соединениями азота — ее плодородию.

В почве имеются также и свободноживущие бактерии, фиксирующие азот, например, азотобактер (рис. 5), клостридий (рис. 4); они усваивают азот из воздуха, питаясь органическими (безазотистыми) веществами почвы (возможно, продуктами фото-синтеза почвенных водорослей).

Таким образом, свободноживущие почвенные фиксаторы азота, как и клубеньковые бактерии, питаются гетеротрофно, так как, усваивая свободный азот из воздуха, они нуждаются для построения своего тела в готовых безазотистых органических соединениях.

По своему отношению к кислороду — одному из важнейших элементов, входящих в состав любого живого тела,—бактерии делятся на две большие группы — аэробы, нуждающиеся в притоке свободного кислорода воздуха, т анаэробы, извлекающие кислород из его соединений.

Для так называемых облигатных (обязательных) анаэробов свободный кислород является ядом. Имеется также промежуточная группа — факультативные (необязательные) анаэробы; они могут развиваться и в присутствии, и в отсутствии свободного кислорода.

Как пример облигатных аэробов, нуждающихся в непрерывном ши-роком притоке свободного кислорода, можно привести туберкулезную палочку.

Облигатными анаэробами являются такие почвенные бактерии, как клостридий; один из видов этой бактерии, питаясь углеводами, является возбудителем маслянокислого брожения, а при других условиях он •является фиксатором свободного азота.

К облигатным анаэробам относятся и возбудители жестокой болезни военного времени — газовой гангрены. Из почвенных анаэробов следует упомянуть спорообразующую палочку, вызывающую столбняк.

Итак, эволюция бактерий привела к поразительной приспособленности их к определенным условиям существования. Цель науки — познать закономерность их эволюции, чтобы направить ее по желательному для человека пути. Под этим углом зрения изучение изменчивости бактерий в изменяющихся условиях жизни приобретает особый интерес, так как указывает человеку способ направленного изменения этих мельчайших, но могущественных представителей растительного мира.

Давно известно большое сходство ряда бацилл, живущих в кишечнике человека и составляющих одну большую группу, так называемую, кишечно-тифозную.

К ней относится, с одной стороны, сапрофитная, непатогенная кишечная .палочка (Bacterium coli), а с другой —такие высоко па то генные, как палочка брюшного тифа, палочка дизентерии. Промежуточное положение по патогенности, по тяжести вызываемого заболевания занимают паратифозные палочки.

Уже давно было обращено внимание на условность даже такого характерного признака, как патогенность: кишечная палочка, безобидный сапрофит нашей кишечной флоры, может при измененных условиях переходить к паразитизму и вызывать разнообразные заболевания. Такие же явления известны и в отношении грибов, к чему мы еще вернемся.

За последние годы появился ряд работ, доказывающих возможность направленного изменения одних бактерий в другие, резко различные по морфологическим и физиологическим особенностям.

Под влиянием совместного культивирования разных видов бактерий, а также под влиянием культивирования бактерий в среде, богатой продуктами жизнедеятельности другого вида, можно добиться наследственного изменения микроорганизма, который станет похожим на другой вид. Так, например, удалось получить превращение непатогенной кишечной палочки в патогенную, напоминающую возбудителя паратифа.

Другим примером направленного изменения наследственных свойств микроорганизма могут служить работы по изменению клубеньковых бактерий, отличающихся строгой приспособленностью к определенным хозяевам. Например, при переносе к нам культур сои последняя не образовывала клубеньков вследствие отсутствия соответствующих бактерий в почве. Действуя теми же (а также и другими) методами, как и для кишечной палочки, удалось переделать клубеньковые бактерии и получить расы, способные заразить хозяина другого вида, с которым ранее они в симбиоз не вступали.

Исследования, доказывают значительно большую изменчивость микроорганизмов и открывают невиданные до сих пор возможности направленного воздействия на микробы и использования их изменчивости в интересах человека (в медицине, ветеринарии и других областях).

Вопрос о филогенезе типа бактерий вследствие своей сложности еще далек от разрешения. Этому способствует скудность и неполнота палеонтологических данных, хотя сходные с бактериями остатки известны из раннего палеозоя и даже раньше — из докембрийских отложений.

Простота строения, слабая морфологическая диференцировка допускают предположение о древности происхождения этих организмов — остатков первичных форм; эволюция их шла в течение огромных промежутков времени в сторону усложнения, разнообразия и специализации их обмена веществ.

Некоторые авторы, исходя из цикла развития и морфологических данных, считают тип бактерий разнородной по своему происхождению группой.

Жгутиконосные формы (а также близкие к ним формы, утратившие подвижность), по-видимому, связаны своим происхождением с жгутиковыми. Есть группа длинных нитчатых бактерий (среди серных), не имеющая жгутиконосных стадий и во многом напоминающая сине-зеленые водоросли. Возможно, что они представляют собой бесцветную ветвь, отделившуюся от общего с сине-зелеными ствола.

Каково бы ни было происхождение бактерий в целом, можно утверждать, что внутри этого, может быть, сборного типа паразитические формы появились, несомненно, позже, чем свободноживущие. Их появление и дальнейшая специализация связаны с возникновением на Земле сложных высших организмов.

Следует отметить, что полиморфизм бактерий, зависящий от способа их культивирования, часто дает ключ к установлению филогенетических связей с другими типами.

Так, некоторые бациллы при известных условиях дают ветвистые формы, напоминающие лучистые грибки (актиномицеты). Это так называемые микобактерии; к ним относится возбудитель туберкулеза (палочка Коха; рис. 7), возбудитель проказы и многие сапрофитно живущие бактерии. Микобактерии являются, таким образом, связующим звеном между бактериями и грибами через группу актиномицетов (рис. 8). Нельзя не упомянуть также о спирохетах (рис. 9), которых раньше относили к бактериям вследствие некоторого сходства строения (отсутствие ядра), но в настоящее время выделили в особую переходную группу ввиду известного сходства также и с протозоа (Protozoa) (отсутствие характерной для бактерий оболочки, наличие осевой нити, активная сократимость и гибкость тела и пр.).

Ветвление туберкулезной палочки (из Аристовского)

Лучистый грибок в чистой культуре (из Аристовского).

Спирохеты в крови (из Аристовского).

Таким образом, тип бактерий, как и  жгутиковые, связан рядом переходных форм не только с другими типами мира растений (грибами, сине-зелеными водорослями), но также и с простейшими представителями животного мира.


Практические занятия медицинские биологические препараты для профилактики и лечения инфекционных заболеваний

Занятие 1-е. Вакцины и анатоксины.

Вопросы для обсуждения. 1. Искусственный иммунитет, активный и пассивный. 2. Препараты для создания искусственного активного иммунитета: вакцины и анатоксины. 3. Виды вакцин: живые, убитые и химические. 4. Способы приготовления вакцин. 5. Анатоксины нативные и очищенные, их получение и титрован...


Практические занятия вирусы

Занятие 1-е. Методы вирусологических исследований.

Вопросы для обсуждения: 1. Особенности биологии вирусов. 2. Принципы классификации вирусов. 3. Вирион, его строение, размеры и химический состав. 4. Микроскопические методы изучения морфологии вирусов. 5. Методы культивирования вирусов на культурах клеток, куриных эмбрионах, лаб...


Препараты для профилактики и лечения вирусных заболеваний

Препараты для профилактики и лечения оспы. Оспенная вакцина сухая — Vaccinum variolae siccum является живой вакциной. В зависимости от субстрата, на котором культивируют вирус, различают дермальную (культивирование на коже животных), тканевую (культивирование в клеточных культурах) и яичную или ововакцину (культивирование на куриных эмбрионах).

Возбудители основных вирусных заболеваний

Возбудитель оспы. Возбудитель оспы является одним из самых крупных вирусов (200—350 нм). Этот вирус может быть обнаружен в оптическом микроскопе при применении специальных методов окраски (тельца Пашена).

При натуральной оспе в эпителиальных клетках обнаруживаются внутриклеточные включения — тельца Гуарниери.



Категория: Эволюция растительного мира
Просмотров: 33 | Теги: Низшие растения, Слоевцовые растения, бактерия, тип бактерии, Bacteria