Распространение спор бактерий

Распространение спор бактерий

Распространение микробов в природе

Микробы, и в первую очередь бактерии, распространены в природе гораздо шире, чем другие живые существа. Благодаря исключительному разнообразию усвоения питательных веществ, малым размерам и легкой приспособляемости к различным внешним условиям бактерии могут быть обнаружены там, где отсутствуют другие формы жизни.

Микрофлора почвы. Количество микробов в почве огромно: сотни миллионов и миллиардов особей в 1 г почвы. Почва гораздо богаче микробами, чем вода и воздух. Почва — главный резервуар, откуда микробы поступают в воду и воздух.

Микрофлора почв чрезвычайно разнообразна, в ней встречаются бактерии, актиномицеты, плесени, дрожжи, водоросли, протозоа. Больше всего в почве бактерий и лучистых грибов.

Микробами наиболее населены возделываемые и удобряемые почвы, их здесь по нескольку миллиардов в 1 г. Почвы лесов, болот сравнительно бедны бактериями, в них довольно много грибных форм. По последним данным, даже в почвах песчаных пустынь имеются сотни миллионов бактерий в 1 г.

Поверхностный слой почвы относительно беден микробами, так как в нем микробы не защищены от действия прямых солнечных лучей и высушивания. Главная масса микробного населения находится на глубине 15-20 см. Но с увеличением глубины количество их уменьшается, однако и на глубине нескольких метров встречается некоторое число бактерий. Почва адсорбирует микробные клетки и не пропускает их в глубину. Слои грунта, как естественный фильтр, защищают от микробного загрязнения подземные воды.

В почве имеются самые разнообразные физиологические группы микробов: аэробы, анаэробы, гнилостные, нитрифицирующие, азотфиксирующие, клетчаткоразлагающие, серобактерии, споровые и неспоровые и др. Микробы являются одним из основных факторов образования почвы.

Плесени чаще всего находятся на глубине 4-5 см в количестве 200-300 тыс. в 1 г. Число клеток водорослей может доходить до 100000 и даже до 3000000 в 1 г. О количестве протозоа авторы приводят разные данные — от 10000 до 100000.

Патогенные микроорганизмы попадают в почву вместе с выделениями больных (кал, моча), трупами человека и животных. Они могут сохраняться жизнеспособными в почве от нескольких часов до нескольких месяцев. Почва в ряде случаев является резервуаром сохранения патогенных микробов, образующих споры или цисты (палочки столбняка, сибирской язвы, возбудители газовой гангрены и др.). Споры палочки сибирской язвы могут сохраняться в почве до 17 лет. Особое эпидемиологическое значение почва имеет в военное время, так как боевые ранения загрязняются вместе с землей спорами столбняка, возбудителями газовой гангрены и др. У неспороносных микробов выживаемость в почве различна. Так, выживаемость палочки туберкулеза до 5 месяцев, гноеродных кокков — 1-2 месяца, бруцеллезной палочки — 20-100 дней, брюшнотифозной палочки — 3 месяца, кишечной палочки и палочки дизентерии — 4-25 дней.

В почве широко распространены антагонистические отношения между микробами. Именно из почвенных микробов были выделены наиболее активные антибиотики — пенициллин, стрептомицин и др.

Микробиологическое исследование почвы имеет важное значение при строительстве домов, помещений для животных, водохранилищ и пр.

Микрофлора воды. Вода, как и почва, является естественной средой обитания многих микробов. Основная масса микробов поступает из почвы, почему микрофлора воды в значительной мере и отражает микрофлору соприкасающейся с водой почвы.

Количество микробов в 1 мл воды зависит от наличия в ней питательных веществ. Чем вода загрязненнее органическими остатками, тем больше в ней микробов. Наиболее чистыми являются воды глубоких артезианских скважин, а также родниковые воды. Обычно они не содержат микробов. Особенно богаты микробами открытые водоемы и реки. Наибольшее количество микробов в них находится в поверхностных слоях (в слое 10 см от поверхности воды) прибрежных зон. С удалением от берега и увеличением глубины количество микробов уменьшается. В чистой воде находится 100-200 микробных клеток в 1 мл, а в загрязненной — 100-300 тыс. и больше.

Речной ил богаче микробами, чем речная вода. В самом поверхностном слое ила бактерий так много, что образуется из них как бы пленка. В этой пленке содержится много нитчатых серобактерий, железобактерий, они окисляют сероводород до серной кислоты и этим препятствуют угнетающему действию сероводорода (предотвращается замор рыб). Так же много в ней нитрифицирующих, азотфиксирующих, клетчаткоразлагающих и других микробов. В воде больше всего неспороносных бактерий (97%), а в иле — спороносных (75%).

По видовому составу у микрофлоры воды много общего с микрофлорой почвы, но имеются и приспособившиеся к постоянному обитанию в воде бактерии (Bact. fluorescens, Bact. aquatilis, Micrococcus candicans и др.). Довольно бедны микробами дождевая вода и выпавший снег. Некоторые виды вибрионов, спирилл, железо- и серобактерий обитают только в водоемах.

Количество микробов в морях и океанах достаточно велико, но меньше, чем в пресных водах. Больше всего микробов в прибрежных областях. Различные виды бактерий найдены в грунте океанов на глубине 10 км, где давление достигает 700-1000 атмосфер. Среди них найдены все обычные физиологические группы микробов. А. Е. Крисс нашел на всех глубинах Черного моря, Тихого океана, в арктических водах новые нитевидно-гроздевидные микроорганизмы, по своим свойствам занимающие промежуточное положение между простейшими и бактериями.

Реки в районах городов часто являются естественными приемниками стоков хозяйственных и фекальных нечистот, поэтому в черте населенных пунктов резко увеличивается количество микробов. Но по мере удаления реки от города число микробов постепенно уменьшается, и через 3-4 десятка километров снова приближается к исходной величине. Это самоочищение воды зависит от ряда факторов: механическое осаждение микробных тел; уменьшение в воде питательных веществ, усвояемых микробами; действие прямых лучей солнца; пожирание бактерий простейшими и др.

Если считать, что бактериальная клетка имеет объем 1 мк 3 , то при содержании их в количестве 1000 клеток в 1 мл, получится около тонны живой бактериальной массы в кубическом километре воды. Такая масса бактерий осуществляет различные превращения в круговороте веществ в водоемах и является начальным звеном в пищевой цепи питания рыб.

Патогенные микробы могут попадать в реки и водоемы со сточными водами. Бруцеллезная палочка, палочка туляремии, вирус полиомиелита, вирус ящура, а также возбудители кишечных инфекций — палочка брюшного тифа, палочка паратифа, дизентерийная палочка, холерный вибрион — могут сохраняться в воде длительное время, и вода может стать источником инфекционных заболеваний. Особенно опасно попадание болезнетворных микробов в водопроводную сеть, что случается при ее неисправности. Поэтому за состоянием водоемов и подаваемой из них водопроводной воды установлен санитарный биологический контроль.

Очистка воды. Вода поступает в особые отстойники, где различные частицы из воды оседают на дно вместе с микроорганизмами. Количество последних снижается на 75%. Кроме того, для ускорения осаждения в воду прибавляют коагулянт (сернокислый глинозем, известь). Образующиеся крупные хлопья увлекают на дно взвешенные частицы и микробы. Количество микробов уменьшается еще больше. Далее воду фильтруют через слои кварцевого песка и гравия и производят хлорирование воды, благодаря чему гарантируется уничтожение микробов, вызывающих желудочно-кишечные и другие заболевания. Безопасность воды для здоровья населения определяют при помощи титра кишечной палочки или колититра — показателя фекального загрязнения воды. Колититром называется наименьшее количество воды, в котором обнаруживается хотя бы одна клетка кишечной палочки. Колититр должен быть не ниже 300-500 мл, т. е. кишечная палочка не должна быть обнаружена в 300-500 мл пробы воды, взятой на исследование. Колииндекс указывает на количество кишечных палочек в 1л воды.

Также подвергаются очистке и сточные воды, поступающие в канализационную сеть. Сточные воды поступают в особые отстойники, где оседают грубые механические примеси. Затем поступают на поля фильтрации — специально подобранные земельные участки, где они очищаются фильтрованием через слои почвы от органических соединений, взвешенных частиц и микробов. Можно отводить сточные воды на поля орошения, где имеются два поля, на которых работают посменно. Одно поле используется для фильтрации и накопления в почве удобрительных веществ, а другое, уже удобренное, для засева сельскохозяйственными культурами. Наиболее совершенная и быстрая обработка сточных вод происходит в аэротанках — особых закрытых бассейнах. В танках сточная жидкость постоянно перемешивается с активным илом и воздухом. Ил содержит огромное количество микробов, разлагающих различные органические вещества: клетчатку, крахмал, белковые и другие азотсодержащие вещества. Такие микробы и разлагают все эти вещества до конечных продуктов — углекислоты, аммиака и др.

Микрофлора воздуха зависит от микрофлоры почвы или воды, над которыми расположены слои воздуха. В почве и воде микробы могут размножаться, в воздухе же они не размножаются, а только некоторое время сохраняются. Поднятые в воздух с пылью, они или оседают с каплями обратно на поверхность земли, или погибают в воздухе от недостатка питания и от действия ультрафиолетовых лучей. Поэтому микрофлора воздуха менее обильна, чем микрофлора почвы и воды. Наибольшее количество микробов содержит воздух промышленных городов. Воздух сельских мест гораздо чище. Наиболее чист воздух над лесами, горами, снежными просторами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. Над Москвой на высоте 500 м в одном литре воздуха содержатся 2-3 бактерии, на высоте 1000 м — 1 бактерия и на высоте 2000 м — 0,5. Но бактерии были найдены и на высоте 10 тыс. м. Летом воздух наиболее загрязнен микробами, зимой он наиболее чист.

Читайте так же:  Договор с водителем экспедитором с личным автомобилем

Микрофлора воздуха отличается тем, что содержит много пигментированных, а также спороносных бактерий, как более устойчивых к ультрафиолетовым лучам (сарцины, стафилококки, розовые дрожжи, чудесная палочка, сенная палочка и др.). Весьма богат микробами воздух в закрытых помещениях, особенно в кинотеатрах, вокзалах, школах, в животноводческих помещениях и др. В них часто находят в 1 куб. м. от 5 до 300 тыс. бактерий, причем более обильная микрофлора наблюдается зимой.

Вместе с безвредными сапрофитами в воздухе, особенно закрытых помещений, могут находиться и болезнетворные микробы: туберкулезная палочка, стрептококки, стафилококки, возбудители гриппа, коклюша и др. Гриппом, корью, коклюшем заражаются исключительно капельно-воздушным путем. При кашле, чихании выбрасываются в воздух мельчайшие капельки — аэрозоли, содержащие возбудителей заболеваний, которые вдыхают другие люди и, заразившись, заболевают.

Распространение спор бактерий

РАСПРОСТРАНЕНИЕ СПОР БАКТЕРИЙ В СУПЕРМАРКЕТАХ

В работе представлены результаты изучения распространенности в окружающей среде спор аэробных бактерий, представляющих потенциальную опасность для здоровья человека. Изучение смывов с ручек тележек супермаркета показало наличие на их поверхности большого количества спор неродственных бактерий, несущих гены антибиотикоустойчивости и представляющих потенциальную опасность как возбудители заболеваний и как источник генов, защищенных от внешних воздействий в форме бактериальных спор. Причиной накопления спор бактерий в окружающей среде можно считать их высокую устойчивость к используемым антисептикам и дезинфектантам.

Издание: Гигиена и санитария
Год издания: 2017
Объем: 4с.
Дополнительная информация: 2017.-N 2.-С.124-127. Библ. 14 назв.
Просмотров: 12

Распространение бактерий в природе

Распространение бактерий на планете

Бактерии широко распространены в природе: населяют воздух, воду и почву, находятся в живых организмах.

Бактерии были обнаружены даже на дне океана на глубине нескольких километров, в термальных источниках, температура воды в которых достигает $90^\circ$, в нефтеносных шарах.

Бактерии способны существовать в таких условиях, где другие живые организмы не встречаются вообще.

Если брать во внимание среду обитания микроорганизмов, то их можно поделить на три группы:

  • сапрофиты (обитатели почвы);
  • эпифиты (среда обитания — поверхность живых растений);
  • паразиты (населяют организмы других живых существ).

Микрофлора почвы

Основным источником распространения бактерий является почва. Этому способствуют:

  • наличие большого количества питательных веществ (минеральных, органических);
  • достаточная влажность субстрата,
  • защита их от действия прямого солнечного излучения и резких колебаний температуры.

Наибольшее количество бактерий содержится на глубине до $30$ см. Песчаная почва содержит их меньшее количество, чем чернозём. Один грамм чернозёма содержит около $10$ миллиардов бактерий.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Огромная роль бактерий в процессах обогащения и образования грунтов, в повышении их плодородия.

Происходит разложение органических веществ — остатков мёртвых животных и отмерших растений, которые попадают в почву. Благодаря этому образуются неорганические вещества, которые позже могут служить пищевой базой для других организмов, в основном растений, а так же одновременно выделяется углекислый газ, необходимый для фотосинтеза растений. Большое количество перегноя бактерии образуют после дополнительного удобрения почвы навозом, выращивания многолетних и однолетних травянистых растений, у которых отмирают многочисленные корни. При наличии кислорода в почве бактерии за короткий период времени превращают перегной в минеральные вещества, необходимые для питания растений, в том числе и культурных.

Больше всего бактерий можно встретить в почвах, которые содержат много органических остатков (культивированных, удобряемых, достаточно увлажнённых)

Встречаются в почве и патогенные (болезнетворные) бактерии. Они попадают в грунт вместе с трупами животных, бытовыми и промышленными отбросами. Они могут быть возбудителями тяжёлых заболеваний — столбняка, ботулизма, газовой гангрены и др.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Почва является основным первоисточником попадания бактерий в воздух и в воду.

Микрофлора воды

Вода — благоприятная среда для жизнедеятельности бактерий.

Загрязнение воды может составлять до миллиона бактерий в $1$ мл.

Бактерии попадают в водоёмы со сточными почвенными водами, из воздуха и др.

Количество бактерий в воде зависит от её природы. Воды открытых водоёмов содержат наибольшее количество бактерий, а артезианские воды — значительно меньше, потому что проходят сквозь слои почвы и частично очищаются.

Вода является источником распространения патогенных бактерий, особенно во время эпидемий дизентерии, брюшного тифа, холеры и других инфекций. Они могут сохранятся в воде несколько месяцев.

Промышленные сточные воды и бытовые сточные воды, а так же дождевые воды, в которые из воздуха и с поверхности почвы попадает большое количество бактерий являются основным источником бактериального загрязнения естественных водоёмов.

В таких стоках содержится большое количество химических соединений — хлоридов, аммиака, сероводорода, соли азотной и фосфорной кислот.

Очищенные сточные воды и питьевую воду обеззараживают путём облучения ультрафиолетовыми лучами, озонирования.

Микрофлора воздуха

Воздух считается наименее благоприятной средой для существования бактерий, потому что его влажность ниже необходимой для их развития и не содержит необходимых питательных веществ.

В воздух бактерии попадают с пылью. В воздушной среде они или гибнут, или их споры сохраняются на поверхности почвы и предметов.

Содержание бактерий в воздухе зависит от различных факторов:

  • С высотой количество бактерий в воздухе уменьшается.Более заселены бактериями нижние слои атмосферы.

Над поверхностью океанов, лесов, над снежными равнинами и горными вершинами бактерии почти отсутствуют, а над поверхностью суши их намного больше.

  • Количество бактерий в воздухе зависит от близости к населённым пунктам.

В воздухе больших городов бактерий содержится больше, чем в воздухе посёлков и деревень.

  • Летом бактерий больше, чем в холодное время года.

1 метр кубический воздуха находятся десятки тысяч различных бактерий.

В составе микрофлоры воздуха содержатся так же разнообразные болезнетворные бактерии: возбудители туберкулёза, менингита, инфекций дыхательных путей и др.

Микрофлора организма человека

На коже человека и внутри организма так же постоянно проживают бактерии. В результате общения с природой и с другими людьми происходит взаимообмен микрофлорой. В организм человека бактерии попадаю с водой, пищей, из воздуха.

Очень разнообразна микрофлора полости рта. Влажность, температура, щёлочная реакция слюны, остатки еды — это всё способствует развитию бактерий.

В роте много микрококков, стафилококков, стрептококков, спирохет, вибрионов, бацилл. Щедро засеяны микробами зубы, повреждённые кариесом, зубной налёт, миндалины.

Органы дыхания постоянной микрофлоры не имеют и полностью зависят от содержания бактерий в воздухе, что вдыхается.

Микрофлора желудочно — кишечного тракта щедра и разнообразна. В кишечнике постоянно проживают кишечная палочка, некоторые кокки.

Руки человека загрязняются микробами из окружающей среды (воздух, предметы). На руках можно обнаружить множество разнообразных бактерий, опасных для здоровья человека, которые вызывают дизентерию, сальмонеллёз, брюшной тиф, гепатит и др.

Жизнь на Земле невозможна без жизнедеятельности бактерий, так ка они берут участие в кругообороте веществ в природе, осуществляя химические превращения, недоступные ни животным, ни растениям.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Общая характеристика бактерий и их распространение

Бактерии составляют обширную группу микроорганизмов, прокариотов («доядерных» организмов), не имеющих настоящего сложного сформированного ядра.

Все они клеточного строения, у большинства из них организм представлен одной клеткой, хотя встречаются и многоклеточные, сходные некоторыми чертами строения с синезелеными водорослями. Размеры бактерий сильно варьируют, но преобладают клетки, поперечник которых равен 0,5—1 мкм, а длина колеблется от 0,5—5 мкм, встречаются гигантские — в десятки и даже сотни микрометров. Строение бактериальной клетки было рассмотрено выше при сопоставлении эукариотического и прокариотического типа клеток.

В настоящее время в классификации прокариот существует два направления: 1) филогенетическое, или естественное, и 2) фенотипическое — искусственное. Основа филогенетического направления — объединение родственных форм бактерий, связанных общностью происхождения, и создание филогенетического «древа» бактерий. Построение такой единой системы невозможно на основании одних только морфологических и физиологических признаков; необходимо более глубокое изучение химических и физиолого-биохимических свойств.

С развитием молекулярной биологии появилась еще одна, возможность установить степень родства бактерий благодаря сравнительному изучению и сопоставлению первичной структуры макромолекул (ДНК), участвующих в осуществлении важнейших клеточных функций. Попытка разработать филогенетическую классификацию была сделана Н. А. Красильниковым и отражена в его определителе бактерий.

Традиционная фенотипическая классификация бактерий основана на их объединении в таксоны по общности признаков. «Определитель бактерий» Берги (1980) построен на этом принципе. Согласно этой классификации царство Procaryota подразделяется на два отдела: Cyanobacteria и Bacteria, к ним относят все обнаруженные формы бактерий — 19 групп (при разделении которых учитывались не эволюционные связи между представителями различных групп, а морфологические формы бактериальных клеток).

Читайте так же:  Льготы инвалидам старше 80 лет

Один из важных таксономических признаков бактерии — окраска по Граму, по которой все бактерии делятся на две группы: грамположительные, приобретающие после обработки раствором йода и одной из трифенилметановых красок прочную темно-фиолетовую окраску, и грамотрицательные, легко обесцвечивающиеся от этой окраски действием крепкого спирта. Это различие прочности окраски объясняется разным строением и химическим составом клеточных стенок бактерий. В соответствии с морфологией и культуральными особенностями выделяются следующие группы бактерий:

  1. фототрофные;
  2. скользящие;
  3. образующие слизистую оболочку;
  4. почкующиеся, или стебельковые;
  5. спирохеты;
  6. спиралевидные и изогнутые;
  7. грамотрицательные аэробные палочки и кокки;
  8. грамотрицательные факультативно-аэробные палочки;
  9. грамотрицательные анаэробные бактерии;
  10. грамотрицательные кокки и коккобациллы;
  11. грамотрицательные анаэробные кокки;
  12. грамотрицательные хемолитотрофные;
  13. метанообразующие;
  14. грамположительные кокки;
  15. палочки и кокки, образующие эндоспоры;
  16. грамположительные аспорогенные палочковидные;
  17. актиномицеты и родственные организмы;
  18. риккетсии;
  19. микоплазмы.

Все многообразие форм бактериальных клеток раньше сводили к трем: кокки, палочки, спириллы. Исследованиями последнего десятилетия выявлены кроме названных и многие другие формы.

Кокки имеют шаровидное строение, резко очерчена оболочка, диаметр — от 0,2 до 1, чаще 0,6—0,7 мкм; клетки неподвижны. Начальное разделение семейства кокков на роды до сих пор основывалось на морфологическом признаке — расположении клеток после деления. В большинстве учебников по микробиологии показаны кокки, отнесенные к тому или иному роду по этому традиционному признаку: цепочки кокков — Streptococcus, кубические пакеты — Sarcina, гроздья клеток — Staphylococcus, одиночные клетки или скопления неопределенной конфигурации — Micrococcus. Такая классификация кокков устарела. В последнем издании определителя Берги (1980) сообщается, что в культурах микрококков могут присутствовать все варианты сочетаний клеток, перечисленные выше в качестве характерных для других родов. Уже давно ведутся поиски различных признаков, которые можно использовать в качестве таксономических при разделении кокков на роды по физиолого-биохимическим особенностям культур.

Широко распространены палочковидные бактерии, подразделяемые на спороносные и неспороносные. К первым отнесены роды Bacillus, Clostridium, ко вторым — многочисленный род Pseudomonas и др. Величина клеток 1,5—10×0,5—1 мкм. Многие виды образуют из клеток длинные цепочки.

Бактерии с извитой формой клеток подразделяются на две группы: вибрионы — дугообразно изогнутые в форме запятой (род Vibrio) и спириллы — с двумя-четырьмя крупными завитками (род Spirillum); спирохеты — длинные нити с большим количеством завитков (4—12).

Благодаря электронно-микроскопическому методу Д. И. Никитина (1966), а также с помощью капиллярных педоскопов Б. В. Перфильева и Д. Р. Габе (1961) наряду с банальными формами бактерий в последние годы установлено множество иных. Во многих почвах обнаружены стебельковые бактерии (род Caulobacter), которых долгое время считали обитателями только водоемов. Их палочковидные, извитые, удлиненной или округлой формы клетки прикрепляются к субстрату с помощью длинного или короткого стебелька длиной 4—6 и шириной 0,1—0,2 мкм, отходящего от одного из полюсов клетки. Субстратом может быть конец стебелька другой клетки, мертвая или живая клетка другого организма, а также минеральные и органические частицы.

Среди спирохет и спирилл, обитающих в почве, выявлены ультрамикроскопические формы, поперечные размеры которых вдвое тоньше обычных и недоступны для наблюдения под световым микроскопом (Никитин и др., 1966). Выявлены нитчатые формы бактерий (род Beggiatoa серобактерий), длина их нитей может достигать нескольких миллиметров; нитчатые формы свойственны и представителям рода Sphaerotilus (железоокисляющие микроорганизмы); нити с заключенными в единую оболочку клетками достигают длины 400 мкм.

Своеобразна морфология группы бактерий рода Seliberia (Аристовская, 1965), участвующих в превращениях Fe и Mn. Они имеют форму спиралевидно закрученных палочек, соединенных в звездчатые комплексы. Представители рода Pedomicrobium с круглыми, овальными или палочковидными клетками соединены тонкими ветвящимися нитями и размножаются почкованием.

Перечисленные новые формы бактериальных клеток не отражают всех возможных вариантов, существующих в природе.

Движение бактерий осуществляется с помощью локомотивных органов — жгутиков или в результате особого типа движения — скольжения, механизм которого до сих пор неясен. По современным гипотезам скольжение происходит либо благодаря волнообразным сокращениям клетки, либо выделению слизи (как у миксобактерий).

Тип жгутикования. Расположение жгутиков у разных бактерий различно. Если они находятся у полюсов клетки, то их расположение — полярное. В зависимости от числа жгутиков различают: монотрихи (один жгутик на. одном из полюсов); монополярные лофотрихи (пучок жгутиков на одном из полюсов); биполярные монотрихи (по одному жгутику на каждом полюсе); биполярные амфитрихи (на каждом полюсе по пучку жгутиков); перетрихи (жгутики расположены по всей поверхности клетки или по боковым сторонам). Количество жгутиков у разных бактерий неодинаково и может составить от 5 до 30, а толщина их колеблется от 0,01 до 0,03 мкм. Некоторые бактерии могут передвигаться на расстояние, превышающее размеры клетки в 50 раз, большинство же проходит за секунду расстояние, равное размерам клетки.

Спорообразование и размножение бактерий. Формирование спор происходит в различных участках клетки бактерий. У одних спора появляется на конце клетки в виде барабанной палочки (плектридиальный тип), у других — в центре клетки, приобретая форму веретена (клостридиальный тип), иногда в этом случае спора не меняет формы клетки (бациллярный тип).

Бактерии родов Bacillus, Clostridium, Sporosarcina и некоторых других в определенных условиях окружающей среды (недостаток питательных веществ, изменение pH, температура, накопление продуктов метаболизма) образуют эндоспоры. Однако это не обязательная стадия цикла их развития. В каждой клетке формируется обычно одна спора.

Споры содержат дипиколиновую кислоту (около 15% суммы всех сухих веществ), которой нет в вегетативных клетках она влияет на термоустойчивость; часть веществ, формирующих споры, поступает из материнской клетки в готовом виде., Споры могут сохранять жизнеспособность тысячелетиями (они обнаружены в трупах мамонтов, в египетских мумиях) и даже после кипячения в концентрированной НСl в течение 20 мин некоторые из них не теряют ее (Гусев, Минаева, 1978).

Устойчивые к воздействию неблагоприятных условий, при улучшении последних споры могут прорастать, давая начало новой вегетативной клетке. Размножаются бактерии вегетативным способом — делением или почкованием. Вопрос о половом способе размножения бактерий до сих пор остается дискуссионным.

Возможность приостанавливать на длительное время жизненно важные процессы всегда казалась людям заманчивой. Она превратила бы мечту о полетах к дальним планетам в реальный проект. Но пока для человеческого организма такое состояние невозможно. А вот для многих других существ на Земле эта проблема успешно решена — за счет особых биологических конструкций, называемых стадиями покоя.

Все живые существа зависят от окружающей среды. Ни в воде, ни в почве, ни внутри других организмов — нигде они не застрахованы от бескормицы, зимних холодов или засухи. Если условия ухудшаются, организм бросает последние силы на упаковку своего генетического материала в компактные капсулы, которые перенесутся в подходящее место, дождутся лучших времен и возродят свой вид. В этих капсулах живое существо может находиться в состоянии анабиоза (состоянии, похожем на смерть, когда физиологические процессы остановлены или замедлены) годами, потом пробудиться, покинуть капсулу и продолжить полноценное существование.

Даже у микробов, которых мы привыкли считать неистребимыми, есть природные ограничения по температуре и влажности, при которых клеточные белки не могут выполнять свои биохимические функции. Мир микроорганизмов вымер бы, если бы они не научились переживать неблагоприятные условия в виде цист и спор.

Представьте себе живущие в воде одноклеточные организмы, такие как бактерии и простейшие животные. При промерзании или пересыхании водоема их клетки преобразуются — они уменьшаются в размере до нескольких десятков микрон и наращивают многослойную оболочку, чтобы оградить себя от губительного окружения. Так рождается циста — одна из стадий покоя. Бактериальные цисты погружены в толстые многослойные сгустки пектиновой слизи с арматурой из полисахаридных волокон. У цист одноклеточных животных основа оболочки другая — гиалин, стекловидное вещество белкового происхождения с волокнистой структурой, которое не боится кислот и щелочей, а кроме того, содержит иммуноглобулины — антитела, поддерживающие защитную систему организма.

Отправляя зародыш, находящийся в капсуле, в глубокую спячку и, соответственно, — в неизвестность, родительский организм щедро наделяет его питательными веществами. Повышенная концентрация белков, жиров и углеводов, с одной стороны, затрудняет промерзание и возникновение кристалликов льда, которые могут разрушить клетку. И одновременно весь этот запас является стартовым капиталом, который понадобится новому организму в первые часы пробуждения. В цистах одноклеточных животных есть гликоген — важнейшее запасное вещество организмов с животным типом обмена веществ, а в цистах бактерий помимо гликогена — богатый азотом полимер цианофицин. С таким запасом в стадиях покоя одноклеточные могут пребывать десятки лет, дожидаясь возрождения водоема.

Мхи, папоротники, хвощи и плауны — первопроходцы сухопутной среды обитания. Своим успехом они во многом обязаны мелким летучим спорам, которые позволили им размножаться вне водной среды, расселяться по воздуху и выживать при засухе. Споры этих растений защищены тремя оболочками, а на внешней есть орнамент из шипов, колец, бляшек, по которому можно определить род и даже вид растения. Предполагают, что этот орнамент служит для лучшего заякоривания в той среде, где спорам предстоит прорастать. Зачастую «украшения» расположены не на всей поверхности, а только на одной полусфере, что сказывается на ходе прорастания: трещины, сквозь которые содержимое споры выходит наружу, располагаются именно в той ее части, где орнамента нет. Шероховатости на оболочке могут играть и роль в распространении спор. Так, у хвоща они снабжены длинными выростами в виде нитей с булавовидными утолщениями на концах. Этими нитями споры сцепляются в комки и так разносятся по воздуху. Попав в подходящее место, они прорастают и оказываются способными к перекрестному скрещиванию, которое было бы невозможно, если бы спора прорастала в одиночестве.

Читайте так же:  Договор снт с электриком

У семенных растений есть два варианта стадий покоя: пыльца и семена. По строению и способу образования пыльца больше всего похожа на споры их эволюционных предшественников — споровых растений, но функция у нее другая. Из одного пыльцевого зерна не может вырасти целое растение. Предназначение пыльцы — обеспечить широкое распространение мужских половых клеток. «Отцовского» растения, на котором образовалась пыльца, может уже не быть в живых, а пыльца с его генами сохраняется и, попав на женскую особь, опыляет ее и производит новое поколение.

Настоящая новация в стадиях покоя принадлежит цветковым растениям — это семя. Оно как космический корабль, где есть надежный корпус, путешественник и полный запас провизии. В семени скрыт зародыш, он очень мал, но в нем уже заложены все органы целого растения, чтобы сразу после раскрывания капсулы, без промедления запустить все жизненные функции, начиная от всасывания воды маленьким корешком, кончая фотосинтезом в зародышевых листьях — семядолях. Для надежности маленькому путешественнику в дорогу дан с собой запас провизии — эндосперм.

Как же живым существам удается прекратить биохимические реакции и впасть в состояние, близкое к смерти? Механизмы анабиоза лучше всего изучены у микроорганизмов. Здесь действуют три фактора. Первый — обезвоживание: биохимические процессы могут идти только в водных растворах, а при недостатке воды они останавливаются. Второй фактор — блокирование ферментов с помощью особых веществ, которые в избытке накапливаются в покоящихся клетках, в частности ионов металлов. И третий — изменение конфигурации молекул самих ферментов, при котором они приходят в нерабочее состояние. У спор грибов есть еще одно приспособление: внутри они разделены на отсеки, и биохимические реагенты хранятся по отдельности, отгороженные друг от друга мембранами. Возможно, похожие процессы действуют и у других организмов, но об этом известно очень мало.

Впадающие в анабиоз зародыши — «изобретение» очень ценное, особенно для паразитов. Однако, обеспечив себе полный комфорт и дармовое продовольствие, они в то же время оказываются в полной зависимости от жизни своего хозяина. Смерть его была бы катастрофой для целой популяции паразитов, если бы природа не приспособила их к стадиям длительного хранения в виде яиц и личинок. Яйца человеческой аскариды так хорошо изолированы от внешних невзгод плотной оболочкой из пяти слоев, что способны лежать во влажной почве многие годы, а в странах с ветреным климатом переносятся по воздуху и заражают людей при случайном попадании в рот дорожной пыли.

А что, если хорошо защищенную капсулу сделать самоходной и самонаводящейся? Этот вариант отработан у круглых червей из отряда Rhabditida, к которым относится ценорабдитис (Caenorhabditis elegans) — важнейший модельный объект современной биологии, за изучение которого вручили две Нобелевские премии. Обычные личинки ценорабдитис при очередной линьке в случае дефицита пищи или перенаселенности переходят в спящее состояние, называемое дауэр-личинками. У дауэр-личинок плотнее оболочка-кутикула, ротовое и анальное отверстия заросшие, а в стенках кишечника содержатся большие запасы жира. Обмен веществ в них сильно замедлен, они не питаются, устойчивы к химическим воздействиям, высоким температурам и глубокому охлаждению и, что самое поразительное, сохраняют способность к активному движению. Одним из сигналов к пробуждению для них служит запах, вернее, его отсутствие. Взрослые червяки выделяют определенный феромон — пахучее вещество, улавливаемое личинками. Когда его концентрация снижается, что означает малочисленность или отсутствие взрослых особей, «уснувшие дети» начинают просыпаться.

Черви-штейнернемы (Steinernema) паразитируют на насекомых. Их «спящие» личинки запрограммированы на то, чтобы выследить жертву, проникнуть в нее, впрыснуть смертельные бактерии Xenorhabdus, которые живут в симбиозе с этими червями, а потом превратиться в обычную прожорливую личинку и пировать, поедая трупные ткани. Из-за этих способностей штейнернем применяют в сельском хозяйстве и декоративном цветоводстве как средство борьбы с насекомыми-вредителями.

Коловратки и мелкие рачки дафнии в процессе спаривания самцов и самок производят особые зимовальные яйца. Эти яйца снабжены толстой оболочкой и порядочным запасом питания, необходимым для будущего зародыша. Развиваться они могут только после длительного периода покоя, который измеряется месяцами и даже годами. Выходит из зимовального яйца только самка, которая дает начало следующему поколению дочерей.

У рачка артемии, которого аквариумисты используют как живой корм, яйца выдерживают высушивание и ионизирующее облучение, замораживание и нагревание до 100°С, не погибают ни в вакууме, ни в агрессивных жидкостях, а в одной из глубоких скважин в районе Большого Соленого озера в США обнаружили жизнеспособные яйца артемии, пролежавшие в земной толще 10 тысяч лет.

Многие сидячие животные зимой отмирают, в их числе — губки и мшанки. Однако маленькие почки, состоящие из сгустка клеток и защитной оболочки и образующиеся внутри родительской колонии, зиму переживают. У губок — это геммулы, у мшанок — статобласты. И те, и другие могут всплывать к поверхности и попадать в воздушные потоки благодаря полостям на оболочке. Эти плотные, богатые питательными веществами комочки были бы лакомой добычей для любого хищника, если бы не защита из колючек: у геммул между двумя слоями оболочки проложен ажурный каркас из кремнеземных иголок, а статобласты вооружены венчиком из крючков.

Яйца коловраток, почки губок и мшанок с зимовальными яйцами дафний плавают на поверхности воды, скапливаются у уреза и вместе с пылью перелетают в другие места. Скопления этих покоящихся форм в иле представляют собой генетический резерв водоема, благодаря им в пересыхающих природных резервуарах каждый год возрождается один и тот же фаунистический комплекс, а в текучих — не оскудевает.

Распространение спор бактерий

‘> Входит в РИНЦ ® : да

‘> Цитирований в РИНЦ ® : 0

‘> Входит в ядро РИНЦ ® : да

‘> Цитирований из ядра РИНЦ ® : 0

‘> Норм. цитируемость по журналу: 0

‘> Импакт-фактор журнала в РИНЦ: 0,91

‘> Норм. цитируемость по направлению: 0

‘> Дециль в рейтинге по направлению: 8

‘> Тематическое направление: Clinical medicine

Ученые объяснили влияние дождя на распространение бактерий

Образование аэрозоля при падении дождевой капли

Дождевые капли, падающие на землю, способны приводить к распространению бактерий по поверхности и вспышкам различных заболеваний у людей и животных. К такому выводу пришли ученые из Массачусетского технологического института, выяснившие, что при ударе о землю капли дождя образуют аэрозоль. Их работа опубликована в журнале Nature Communications.

В почве и на ее поверхности обитают множество бактерий, как безвредных для людей и животных, так и представляющих опасность для их здоровья. Кроме того, в некоторых видах почв содержится особое вещество — геосмин. Запах этого вещества люди описывают как запах земли. Именно такой запах существенно усиливается после дождя.

По результатам нового исследования американские ученые выяснили, что после дождя появляется аэрозоль, который поднимает в воздух бактерии с земли и молекулы геосмина. Дождевой аэрозоль представляет собой воздушную взвесь мельчайших капелек воды. Осаждение такой взвеси может занимать значительное время.

Для своего исследования американские ученые напитали типичные земляные бактерии флуоресцентным красителем родамином B. Объектом исследований стали бактерии Corynebacterium glutamicum, Bacillus subtilis и Pseudomonas syringae. Эти бактерии были помещены в шесть видов почвы: два вида глины, суглинок и песок, а также две пористые пластины, имитирующие «идеальную землю».

Затем образцы почв исследователи орошали каплями воды, имитирующими дождь. Падение капель снималось высокоскоростными камерами. В результате выяснилось, что по мере падения капли в ней формируются мельчайшие пузырьки воздуха. При ударе о землю капля разбивается на множество мелких капелек, внутри которых пузырьки быстро всплывают и схлопываются, выбрасывая мельчайшие частицы воды.

Во время этого процесса бактерии попадают в дождевую каплю, из которой уже поднимаются в воздух аэрозолем и могут разноситься на существенные расстояния воздушными потоками. Наиболее подходящей почвой для образования аэрозоля оказался суглинок. Он не успевает быстро поглотить дождевую каплю и имеет достаточную плотность для разбивания капель. На песке аэрозоль, напротив, почти не образуется.

В ноябре 2015 года исследователи из Университета Майами в Огайо выяснили, что базидиоспоры грибов, отделяющиеся активным способом, то есть выбрасываемые грибами в воздух, способны вновь формировать вокруг себя капли влаги во влажной атмосфере. Благодаря этому свойству большое количество спор в атмосфере создает аэрозоль, накапливающий много влагу и способный спровоцировать ливневый дождь.