Բակտերիաներ ընդդեմ հակաբիոտիկների. տեսողական փորձ. Բակտերիաներ Բակտերիաները լավ են հարմարվում շրջակա միջավայրի պայմաններին

Կենսաբանական ադապտացիան (լատ. Adaptatio - ադապտացիա) միկրոօրգանիզմի հարմարեցումն է արտաքին պայմաններին էվոլյուցիայի գործընթացում, ներառյալ մորֆոֆիզիոլոգիական և վարքային բաղադրիչները։ Հարմարվողականությունը կարող է ապահովել գոյատևումը հատուկ միջավայրում, դիմադրություն աբիոտիկ և կենսաբանական գործոնների ազդեցությանը, ինչպես նաև հաջողություն այլ տեսակների, պոպուլյացիաների և անհատների հետ մրցակցության մեջ: Յուրաքանչյուր տեսակ ունի հարմարվելու իր կարողությունը՝ սահմանափակված ֆիզիոլոգիայով (անհատական ​​հարմարվողականություն)։

Դիսադապտացիա - հարմարվողականության ցանկացած խախտում, մարմնի հարմարվողականություն արտաքին կամ ներքին միջավայրի անընդհատ փոփոխվող պայմաններին: Կենդանի օրգանիզմի և արտաքին միջավայրի միջև դինամիկ անհամապատասխանության վիճակ, որը հանգեցնում է ֆիզիոլոգիական գործունեության խախտման, վարքի ձևերի փոփոխության, պաթոլոգիական պրոցեսների զարգացման: Մարմնի և նրա գոյության արտաքին պայմանների միջև լիակատար անհամապատասխանությունը անհամատեղելի է: կյանքի հետ։ Անհամապատասխանության աստիճանը բնութագրվում է մարմնի ֆունկցիոնալ համակարգերի անկազմակերպվածության մակարդակով: Կախված ֆունկցիոնալության բնույթից, առանձնանում են անհամապատասխանության երկու ձև. - պաթոլոգիական. հոմեոստազի պահպանումը հնարավոր է միայն պաթոլոգիական գործունեության անցման ժամանակ:

Նույն բիոցենոզում տեսակների հարմարեցումները հաճախ սերտորեն կապված են միմյանց հետ: Եթե ​​որևէ տեսակի հարմարվողականության գործընթացը հավասարակշռության մեջ չէ, ապա ամբողջ կենսացենոզը կարող է զարգանալ (երբեմն բացասական հետևանքներով) նույնիսկ կայուն շրջակա միջավայրի պայմաններում:

Հարմարվողականության հիմնական բովանդակությունը, ըստ Տ.Պիղատոսի, համակարգում առկա ներքին գործընթացներն են, որոնք ապահովում են նրա արտաքին ֆունկցիաների պահպանումը շրջակա միջավայրի նկատմամբ։ Եթե ​​համակարգի կառուցվածքն ապահովում է նրա բնականոն գործունեությունը տվյալ միջավայրի պայմաններում, ապա նման համակարգը պետք է հարմարեցված համարել այդ պայմաններին: Այս փուլում հաստատվում է դինամիկ հավասարակշռություն:

Հարմարվողականության օրինակներ. քաղցրահամ ջրերի նախակենդանիների մոտ պրոտոպլազմայի օսմոտիկ կոնցենտրացիան ավելի բարձր է, քան շրջակա ջրինը: Երբ ջուրը ներծծվում է, այն անընդհատ աղազրկվում է: Խաթարված օսմոտիկ հավասարակշռությունը կարգավորվում է կծկվող վակուոլի գործունեությամբ, որն օրգանիզմից հեռացնում է ավելորդ ջուրը։ Այնուամենայնիվ, որոշ նախակենդանիներ կարողանում են հարմարվել գոյությանը ավելի աղի և նույնիսկ ծովի ջրում: Այս դեպքում դրանցում կծկվող վակուոլի ակտիվությունը դանդաղում է և կարող է նույնիսկ ամբողջությամբ կանգնել, քանի որ այս պայմաններում մարմնից ջրի արտազատումը կհանգեցնի պրոտոպլազմայում իոնների հարաբերական կոնցենտրացիայի ավելացմանը և դրանում. հաշվի առնելով դրանում օսմոտիկ հավասարակշռության խախտումը։ Այսպիսով, այս դեպքում հարմարվողական մեխանիզմը վերածվում է պրոտոպլազմայի ուղղակի ֆիզիկաքիմիական ռեակցիայի: Այլ դեպքերում հարմարվողականության մեխանիզմը կարծես ավելի բարդ է և միշտ չէ, որ կարող է անմիջապես տարրալուծվել տարրական գործոնների: Այդպիսիք են, օրինակ, կենդանիների հարմարվողականությունը ջերմաստիճանային պայմաններին (կաթնասունների մորթի երկարացում ցրտի ազդեցության տակ), ճառագայթային էներգիայի երեւույթներին (բույսերի ֆոտոտրոպիզմ); սառնասրտության մաշկի գունաթափում, պիգմենտային բջիջների ռեակցիայի պատճառով. թռչունների և կաթնասունների գույնի սեզոնային դիմորֆիզմ; դրանց գույնի փոփոխություն՝ կախված կլիմայական և աշխարհագրական պայմաններից և այլն: Այնուամենայնիվ, այստեղ նույնպես հարմարվողական մեխանիզմը, ի վերջո, կարող է կրճատվել մինչև պրոտոպլազմայի ֆիզիկաքիմիական ռեակցիաների: Հարմարվողականության երևույթները սերտորեն կապված են միկրոօրգանիզմների էվոլյուցիայի հետ և ներկայացնում են կլիմայականացման, գոյության պայքարի և միմիկայի ամենաէական գործոններից մեկը։

Միկրոօրգանիզմների հարմարեցում, միկրոօրգանիզմների հարմարեցում, շրջակա միջավայրին նրանց հարմարեցում։ Նրանց կառուցվածքը, ֆիզիոլոգիական հատկությունները և քիմիական բաղադրությունը կախված են ինչպես տվյալ տեսակի ժառանգական հատկություններից, այնպես էլ շրջակա միջավայրի ազդեցությունից: Վերջիններս առաջացնում են միկրոօրգանիզմի փոփոխություն։ Մինչև վերջերս այս փոփոխությունները համարվում էին պատահական և, ըստ Կոնի ուսմունքի, քիչ նշանակալից միկրոօրգանիզմի հիմնական հատկանիշների համար, որոնք ճանաչվում էին անձեռնմխելի: Այնուամենայնիվ, ժամանակի ընթացքում սկզբում երկչոտ, իսկ հետո ավելի ու ավելի վճռականորեն առաջ քաշվեց միկրոօրգանիզմների փոփոխականության վարդապետությունը որպես կենսաբանական գործոն, և ներկայումս միկրոօրգանիզմների փոփոխություններն այլևս չեն համարվում միայն պատահական, այլ ճանաչվում են որպես ավելի խորը: . Միկրոօրգանիզմի փոփոխականության բնույթը կախված է երկու գործոնից՝ տվյալ միկրոօրգանիզմի առանձին տեսակների դիմադրողականությունից և շրջակա միջավայրի խորությունից, ծավալից և ուժից: Միկրոօրգանիզմների որոշ տեսակներ, ինչպիսիք են թթվակայուն խումբը, դիֆթերիան և սնկային ձևերը, ավելի քիչ են փոխվում և ավելի քիչ են հարմարվում, մինչդեռ էնտերիկ-տիֆային, կապսուլյար, կոկային, անաէրոբ խմբերն ավելի հեշտությամբ են ենթարկվում փոփոխություններին: Միկրոօրգանիզմների հարմարվողականությունը հիմնականում արտահայտվում է թթվածնի և շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի հետ նրանց հարաբերություններում: Հայտնի է, որ անաէրոբները կարող են վարժվել ինչպես ազատ թթվածնին, այնպես էլ հակառակը։ Նույնը պետք է ասել շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի, ինչպես նաև շրջակա միջավայրի ռեակցիայի, լույսի գործողության և սննդանյութի քիմիական կազմի հետ կապված: Այս հարմարվողականությունը հայտնաբերելու համար պետք է կատարվի մեկ պայման՝ նոր գործոնների աստիճանական ազդեցությունը: Որքան դանդաղ և աստիճանական են գործում նոր պայմանները, այնքան ավելի հեշտ և կատարյալ է հարմարվում միկրոօրգանիզմը։ Այս հարմարվողականությունը գնում է տարբեր ուղղություններով։ Շրջակա միջավայրի պայմանները ստիպում են միկրոօրգանիզմին դառնալ ավելի քիչ պահանջկոտ իր ֆիզիոլոգիական ֆունկցիաների մեջ, սահմանափակել դրանք նվազագույնի և անցնել կասեցված անիմացիայի («թաքնված միկրոբիզմ») փուլ, որի համար նա կազմում է սպորներ և շրջապատված է անթափանց լորձաթաղանթով, կրային։ և շարակցական հյուսվածքի պարկուճներ (կոկիներ, խողովակներ. ձողիկներ և այլն); կամ միկրոօրգանիզմները ենթարկվում են մորֆոլոգիական փոփոխությունների՝ կորցնելով ամբողջ օրգաններն ու մասերը, որոնք հատկապես զգայուն են նորմալ պայմանների նկատմամբ (օրինակ՝ տրիպանոսոմները, որոնք սովոր են մկնդեղի, կորցնում են բլեֆարոբլաստները (Վերբիցկի)), և այդպիսով ստացվում են միկրոօրգանիզմների նոր ցեղեր։ Նոր հատկություններով նոր ցեղերի ձևավորումը հատկապես հեշտ է տեղի ունենում, երբ միկրոօրգանիզմը հանդիպում է նոր քիմիական նյութերի մի օրգանիզմում, որտեղ նա սովոր է ազատորեն բազմանալ։ Երբ նման միջավայրում հայտնվում են վնասակար նյութեր, միկրոօրգանիզմների մի մասը մահանում է, իսկ առավել դիմացկուն անհատները գոյատևում են և տալիս են այսպես կոչված «դիմացկուն» կամ «դիմացկուն» ռասաներ (Էնրլիխ): Նման դիմադրությունն ապացուցված է տարբեր քիմիական միացությունների և ալկալոիդների նկատմամբ (մկնդեղ, սպիրտ, քինին) - Միկրոօրգանիզմների հարմարվողականությունը կարող է գնալ հակառակ ուղղությամբ՝ բարձրացնելով նրանց կենսունակությունը և ձեռք բերել ավելի մեծ ակտիվություն: Այսպիսով, մի փոքր վիրուսային միկրոօրգանիզմը, մարմնի թուլացման ազդեցության տակ, սկսում է արագորեն բազմանալ և արտադրել տոքսիններ, որոնք նախկինում չուներ կամ քիչ ուներ: Դրա օրինակն են, այսպես կոչված, էնդոգեն վարակների բազմաթիվ դեպքերը, երբ թոքաբորբը, մրսածության ազդեցության տակ, առաջացնում է թոքաբորբ կամ Բակտ։ coli-ն, դիետայի սխալի ազդեցության տակ, առաջացնում է դիզենտերիանման հիվանդություն։ Միկրոօրգանիզմի այս «ակտիվացումը» ոչ այլ ինչ է, քան նրա հարմարվելը նոր պայմաններին։ Հարմարվողականության երևույթները հատկապես լավ ուսումնասիրված և բազմաթիվ են, որտեղ միկրոօրգանիզմը հանդիպում է իմունային օրգանիզմին կամ իմունային միջավայրերին: Բացի վերը նշված պարկուճներից, որոնք ծառայում են որպես արտաքին միջավայրից միկրոբի համար պաշտպանիչ շերտ, միկրոօրգանիզմում սկսում են արտադրվել ագրեսիններ, որոնք նրան քիչ հասանելի են դարձնում ֆագոցիտներին: Միկրոօրգանիզմների հարմարվողականությունն այնքան հեռու է գնում, որ նրանք կարող են դառնալ կայուն նույնիսկ իմունային շիճուկների նկատմամբ: Բորդեն 1895 թվականին ցույց է տվել, թե ինչպես կարելի է Vibrio cholerae-ն վարժվել բակտերիոլիտիկ շիճուկին: Մի շարք հեղինակներ ապացուցել են սոսնձվող միկրոօրգանիզմներին սովորեցնելու ունակությունը այն փաստին, որ նրանք դադարում են սոսնձվել: Ընդհակառակը, ոչ սոսնձվող միկրոօրգանիզմները կարող են վերածվել ագլյուտինացնող միկրոօրգանիզմների, օրինակ՝ անցնելով կենդանիների մարմնի միջով և նույնիսկ պարզ ենթամշակույթներով՝ միջինից միջին: Վերականգնելով իրենց մորֆոլոգիական և ֆիզիոլոգիական առանձնահատկությունները՝ միկրոօրգանիզմները, կախված հողից, որտեղ ապրում են, և կախված այլ միկրոօրգանիզմներից, որոնք բազմանում են դրա կողքին, կարող են ձեռք բերել հարևանին բնորոշ հատկանիշներ և վերածվել այսպես կոչված «պարամիկրոբի»: Նման միկրոօրգանիզմը, ինչպես ապացուցեց Ռոզենոն, կարող է ձեռք բերել նոր հատկություններ, որոնք ստացվել են պաթոգեն միկրոօրգանիզմի հետ համատեղ ապրելուց և երկար ժամանակ պահպանել դրանք ժառանգաբար: Այսպիսով, օրինակ, Վեյխսելբաումի դիպլոկոկով առաջացած մենինգիտից մեկուսացված streptococcus-ը ձեռք է բերում մենինգիտ տալու հատկություն։ Ստացվում է, կարծես, այլ հարուցչի իմիտացիա։ Այս իմիտացիան արտահայտվում է կա՛մ նույն հիվանդությունը առաջացնելու ունակությամբ, կա՛մ նոր հակագենային հատկությունների ձեռքբերմամբ։ Այսպիսով, Պրոտեուսը, ապրելով տիֆով հիվանդի մարմնում, սկսում է սոսնձվել հիվանդի շիճուկի հետ, թեև դա հիվանդության հարուցիչը չէ։ Վերոնշյալ բոլոր փաստերից պարզ է դառնում, թե որքան կարևոր են միկրոօրգանիզմների հարմարվողականության երևույթները պաթոլոգիայի և համաճարակաբանության համար։

Բակտերիաների էվոլյուցիան և դրա բժշկական նշանակությունը. Երկրի վրա միկրոօրգանիզմները առաջացել են մարդու հայտնվելուց մոտ երեք միլիարդ տարի առաջ: 1822 թվականին Է.Դարվինը առաջարկեց էվոլյուցիայի տեսությունը, իսկ 100 տարի անց ռուս կենսաքիմիկոս Ա.Օպարինը (1920թ.)՝ կենսաբանական կյանքի ծագման տեսությունը։ Այս համակարգում բակտերիաները շատ կարեւոր տեղ ունեն։ Կենսաբանական կյանքի առաջին ինքնակրկնվող ձևերը (պրոտոբիոնտները), որոնք շրջապատված են թաղանթով, ունակ չէին ֆոտոսինթեզի և էներգիա էին ստանում պարզ, միաստիճան աբիոգեն օքսիդատիվ ռեակցիաների միջոցով։ Սա տևեց մոտ 1,0 միլիարդ տարի: Այդ ռեակցիաների ժամանակ առաջացած էներգիան (էլեկտրաքիմիական, ջերմային, ֆոտոքիմիական) պահվում էր որոշակի մոլեկուլներում և օգտագործվում էր պարզունակ գործընթացներ իրականացնելու համար։ Առաջնային մոլեկուլների և ռեակցիաների ձևավորումը հիմք դրեց նյութափոխանակության գործընթացներին՝ անաբոլիզմին և կատաբոլիզմին: Նախաբջիջից պրոկարիոտային բջիջի անցումը տեղի է ունեցել 2,5-3 միլիարդ տարի առաջ ընկած ժամանակահատվածում։ Մոլորակի մթնոլորտում թթվածին չկար, իսկ առաջնային պրոկարիոտները անաէրոբներն էին։ Ավտոտրոֆ CO 2-ի ամրագրման ուղին մոլորակի առաջնային արտադրողականության հիմքն էր: Նվազեցնող մթնոլորտից թթվածնի մթնոլորտի փոփոխությունը տեղի է ունեցել միջին և ուշ նախաքեմբրյան շրջանների միջև (2,8 միլիարդ տարի առաջ): Համեմատության համար նշենք, որ 800 մլն տարի առաջ մոլորակի մթնոլորտում թթվածնի պարունակությունը կազմում էր մոտ 1%, 400 մլն տարի առաջ արդեն 10%, իսկ այժմ՝ 21%։ Մթնոլորտի բաղադրության փոփոխության հետ մեկտեղ սկսեցին ձևավորվել ֆակուլտատիվ ֆոտոտրոֆ և հետերոտրոֆ անաէրոբներ, իսկ ավելի ուշ առաջացան աերոբ բակտերիաներ։

Բակտերիաները ոչ միայն գեների առաջնային կուտակիչներն էին, այլև դրանց էվոլյուցիոն բարելավման առարկան: Էվոլյուցիոն արագությունը որոշակի սպիտակուցի մոլեկուլի 100 ամինաթթվի մուտացիաների քանակն է 100 միլիոն տարվա ընթացքում: Այն լայնորեն տարբերվում է: Սա մոլեկուլային ժամացույցի հայեցակարգի հիմքն է, որը հայտարարում է, որ մուտացիաները աստիճանաբար կուտակվում են գենոմում և ձևավորում նոր հաջորդականություն՝ էվոլյուցիայի ժամանակաշրջանի հետ գծային տեսակների հետագա շեղման համար: Նկար 3-ում ներկայացված դիագրամը: թույլ է տալիս ցուցադրել բակտերիաների որոշակի խմբերի էվոլյուցիան և մոտավորապես սահմանել էվոլյուցիոն ժամանակը, երբ որոշակի տեսակ (սեռ) շեղվել է ընդհանուր նախնուց:

Էվոլյուցիայի արագությունը հաստատուն է և կախված է բազմաթիվ գործոններից՝ նյութափոխանակության պրոցեսների արագությունից, առաջացման ժամանակից, տեղեկատվության հոսքերից և ընտրողական ճնշումից: Օրինակ, Salmonella սեռի և Escherichia coli սեռի տարաձայնությունը ընդհանուր նախահայրից տեղի է ունեցել մոտ 100-140 միլիոն տարի առաջ: Բակտերիաների գենոմները զարգացել են ավելի քան 50 միլիարդ սերունդների ընթացքում՝ կուտակելով մուտացիաներ և ձեռք բերելով նոր գենետիկ տեղեկատվություն հորիզոնական գեների փոխանցման միջոցով՝ առանց նախնիների գեների էական վերադասավորման: Տարվա ընթացքում սալմոնելլայի գենոմը ձեռք է բերել օտարերկրյա գենետիկական տեղեկատվություն մոտավորապես 16 կբ/մլն. տարի, իսկ Escherichia coli - 22 kb / միլիոն տարի: Ներկայումս նրանց գենոմը տարբերվում է 25%-ով։ Գենոմի զգալի մասը ձեռք է բերվել հորիզոնական փոխանցման միջոցով։ Ընդհանուր առմամբ, բակտերիաների գենոմի չափերը տատանվում են տեղեկատվության 0,6-ից 9,4 Մբ (միջինում 3-ից 5 Մբ): Որոշ բակտերիաներ ունեն երկու քրոմոսոմ (Leptospira interrogans serovar icterohemorrahgiae, Brucellae melitensis): Բակտերիաների առաջադեմ էվոլյուցիան տեղի է ունեցել մի քանի փոխկապակցված ուղղություններով՝ մետաբոլիկ, մորֆոլոգիական (կառուցվածքային-մոլեկուլային) և էկոլոգիական։ Բնության մեջ կա միկրոօրգանիզմների հսկայական բազմազանություն, որոնցից ներկայումս հայտնի է ոչ ավելի, քան 5-7%-ը, իսկ արհեստական ​​պայմաններում մշակվող բակտերիաները կազմում են մոտ 1%-ը։ Սա նշանակում է, որ մենք նոր ենք սկսում ճանաչել մանրէների աշխարհը։

Գենոմի հաջորդականության ռազմավարություններ. Գենոմի յուրաքանչյուր բազային զույգ մեկ բիթ տեղեկատվություն է: Օրինակ, Haemophilus influenzae-ի գենոմը պարունակում է 1,830,137, իսկ Escherichia coli-ի գենոմը պարունակում է 4,639,221 բիթ տեղեկատվություն: Բակտերիաների գենոմների հաջորդականության համեմատական ​​կողմերը հնարավորություն են տալիս որոշել ընդհանուր գեների առկայությունը, կարգավորող մեխանիզմները, հաստատել էվոլյուցիոն ներտեսակային և միջտեսակային հարաբերություններ և հիմք են հանդիսանում կառուցվածքային և էվոլյուցիոն գենոմիկայի: Նոր գիտություն՝ կենսաինֆորմատիկան, զբաղվում է միկրոօրգանիզմների գենոմների մաթեմատիկական վերլուծությամբ։ Հետազոտության առարկան բակտերիաների բեկորների կամ ամբողջական գենոմների հաջորդականությունն է՝ օգտագործելով մշակված համակարգչային ծրագրերը և նուկլեինաթթուների և սպիտակուցների վերաբերյալ տեղեկատվության բազաները:

Գենոմների կառուցվածքի վերլուծության հիման վրա (հաջորդականություն) ձևավորվել են 36-40 խոշոր տաքսոններ (բաժանումներ): Նրանցից յուրաքանչյուրի անդամներն ունեն ընդհանուր նախահայր, որը որոշակի փուլում շեղվել է մեկ այլ նախորդ տաքսոնից։ Որոշ բաժանումներ ներառում են հայտնի բակտերիաների ավելի շատ տեսակներ, քան մյուսները: Սա սովորաբար վերաբերում է լաբորատորիայում լավ մշակվածներին: Բակտերիաների տեսակների ամենամեծ քանակությունը (40-ից 80%) նկարագրված է պրոտեոբակտերիաների, ակտինոբակտերիաների, ցածր G + C պարունակությամբ գրամ դրական բակտերիաների տաքսոնների մեջ: Միաժամանակ, որոշ բաժանմունքներում անհայտ են բակտերիաների աճեցված ներկայացուցիչները։ Նշենք, որ թագավորության Բակտերիաների 36-40 ստորաբաժանումներից միայն 7 խոշոր տաքսոնների ներկայացուցիչներն են ունակ մարդկանց մոտ հիվանդություններ առաջացնել։ Այս բակտերիաների մասնագիտացումը և հարմարեցումը կենդանիների օրգանիզմին հանգեցրել են գենային բլոկների ձևավորմանը, որոնք վերահսկում են պաթոգենության գործոնները (ախտածինության կղզիներ): Նրանք կարող են տեղայնացվել քրոմոսոմում, պլազմիդներում և, հնարավոր է, բակտերիալ ֆագերում։ Միկրոօրգանիզմների էվոլյուցիայի ուղղության և կարգի հաստատումը` հիմնված նրանց գենոմների փոփոխականության վրա, մոլեկուլային համաճարակաբանության հեռանկարային ոլորտ է:

Բակտերիաները Երկրի վրա ներկայումս գոյություն ունեցող օրգանիզմների ամենահին խումբն են: Առաջին բակտերիաները հայտնվեցին, հավանաբար, ավելի քան 3,5 միլիարդ տարի առաջ, և գրեթե մեկ միլիարդ տարի մեր մոլորակի միակ կենդանի արարածներն էին: Քանի որ սրանք կենդանի բնության առաջին ներկայացուցիչներն էին, նրանց մարմինն ուներ պարզունակ կառուցվածք։

Ժամանակի ընթացքում դրանց կառուցվածքը դարձել է ավելի բարդ, սակայն մինչ օրս բակտերիաները համարվում են ամենապրիմիտիվ միաբջիջ օրգանիզմները։ Հետաքրքիր է, որ որոշ բակտերիաներ դեռ պահպանում են իրենց հին նախնիների պարզունակ առանձնահատկությունները: Սա նկատվում է բակտերիաների մոտ, որոնք ապրում են տաք ծծմբի աղբյուրներում և ջրամբարների հատակի անօքսիկ տիղմերում:

Բակտերիաների մեծ մասը անգույն է: Միայն մի քանիսն են գունավոր մանուշակագույն կամ կանաչ: Բայց շատ բակտերիաների գաղութները վառ գույն ունեն, ինչը պայմանավորված է շրջակա միջավայր գունավոր նյութի արտանետմամբ կամ բջիջների պիգմենտացմամբ։

Բակտերիաների աշխարհի առաջամարտիկը 17-րդ դարի հոլանդացի բնագետ Էնթոնի Լեուվենհուկն էր, ով առաջինն էր ստեղծել կատարյալ խոշորացույցով մանրադիտակ, որը մեծացնում է առարկաները 160-270 անգամ:

Բակտերիաները դասակարգվում են որպես պրոկարիոտներ և մեկուսացված են առանձին թագավորության մեջ՝ բակտերիաներ։

Մարմնի ձեւը

Բակտերիաները բազմաթիվ և բազմազան օրգանիզմներ են։ Նրանք տարբերվում են ձևով:

Բակտերիաների անվանումը	Բակտերիաների ձևը	Բակտերիաների պատկեր
Կոկկիներ		Գնդաձեւ
Բացիլուս		Ձողաձև
Վիբրիո		Ստորակետը՝ կոր
Spirillum		Պարույր
Streptococci		Cocci շղթա
Ստաֆիլոկոկներ		Կոկիների փնջեր
Դիպլոկոկներ		Երկու կլոր բակտերիաներ՝ փակված մեկ ցեխոտ պարկուճում

Շարժման եղանակներ

Բակտերիաների շարքում կան շարժական և անշարժ ձևեր։ Շարժականները շարժվում են ալիքանման կծկումների կամ դրոշակների (ոլորված պտուտակաձև թելեր) օգնությամբ, որոնք բաղկացած են հատուկ ֆլագելինի սպիտակուցից։ Կարող է լինել մեկ կամ մի քանի դրոշակ: Դրանք որոշ բակտերիաներում տեղակայված են բջջի մի ծայրում, մյուսներում՝ երկու կամ ամբողջ մակերեսի վրա:

Բայց շարժումը բնորոշ է շատ այլ բակտերիաների, որոնց բացակայում են դրոշակները: Այսպիսով, արտաքինից լորձով պատված բակտերիաները ունակ են սահող շարժման։

Դրոշակներից զուրկ որոշ ջրային և հողային բակտերիաներ ցիտոպլազմայում ունեն գազային վակուոլներ։ Բջջում կարող է լինել 40-60 վակուոլ: Նրանցից յուրաքանչյուրը լցված է գազով (ենթադրաբար ազոտով): Կարգավորելով վակուոլներում գազի քանակը՝ ջրային բակտերիաները կարող են սուզվել ջրի սյունակում կամ բարձրանալ դրա մակերես, իսկ հողի բակտերիաները կարող են շարժվել հողի մազանոթներում։

Հաբիթաթ

Կազմակերպման պարզության և ոչ հավակնոտության շնորհիվ բակտերիաները լայն տարածում ունեն բնության մեջ։ Բակտերիաները հանդիպում են ամենուր՝ նույնիսկ ամենամաքուր աղբյուրի ջրի մի կաթիլում, հողի հատիկներում, օդում, ժայռերի վրա, բևեռային ձյան, անապատի ավազների, օվկիանոսի հատակին, մեծ խորություններից արդյունահանվող յուղի և նույնիսկ տաք աղբյուրների մեջ։ մոտ 80 ° C ջերմաստիճանով: Ապրում են բույսերի, մրգերի, տարբեր կենդանիների և մարդկանց մոտ՝ աղիներում, բերանի խոռոչում, վերջույթների վրա, մարմնի մակերեսին։

Բակտերիաները ամենափոքր և ամենաբազմաթիվ կենդանի արարածներն են։ Փոքր չափերի պատճառով դրանք հեշտությամբ թափանցում են ցանկացած ճաքերի, ճեղքերի, ծակոտիների մեջ։ Նրանք շատ դիմացկուն են և հարմարեցված գոյության տարբեր պայմաններին։ Նրանք հանդուրժում են չորացումը, ծայրահեղ ցուրտը, տաքացումը մինչև 90 ° C, առանց կորցնելու իրենց կենսունակությունը:

Երկրի վրա գործնականում չկա մի տեղ, որտեղ բակտերիաներ չհայտնաբերվեին, բայց տարբեր քանակությամբ։ Բակտերիաների կենսապայմանները բազմազան են. Նրանցից մեկին օդում թթվածին է հարկավոր, մյուսներինը՝ ոչ ու կարողանում են ապրել թթվածնազուրկ միջավայրում։

Օդում. բակտերիաները բարձրանում են մինչև 30 կմ դեպի վերին մթնոլորտ: եւ ավելին.

Դրանք հատկապես շատ են հողում։ Մեկ տարվա հողը կարող է պարունակել հարյուր միլիոնավոր բակտերիաներ։

Ջրի մեջ՝ բաց ջրամբարներում ջրի մակերեսային շերտերում։ Օգտակար ջրային բակտերիաները հանքայնացնում են օրգանական մնացորդները:

Կենդանի օրգանիզմներում՝ պաթոգեն բակտերիաները օրգանիզմ են ներթափանցում արտաքին միջավայրից, բայց միայն բարենպաստ պայմաններում առաջացնում են հիվանդություն։ Սիմբիոտիկն ապրում է մարսողական օրգաններում՝ նպաստելով սննդի քայքայմանը և յուրացմանը և վիտամինների սինթեզմանը։

Արտաքին կառուցվածքը

Բակտերիալ բջիջը հագցված է հատուկ խիտ թաղանթով` բջջային պատով, որն իրականացնում է պաշտպանիչ և աջակցող գործառույթներ, ինչպես նաև տալիս է բակտերիաներին մշտական ​​բնորոշ ձև: Բակտերիաների բջջային պատը նման է բուսական բջջի թաղանթին։ Այն թափանցելի է. դրա միջոցով սննդանյութերն ազատորեն անցնում են բջիջ, իսկ նյութափոխանակության արտադրանքները դուրս են գալիս շրջակա միջավայր: Հաճախ բակտերիաները բջջային պատի վերևում զարգացնում են լորձի լրացուցիչ պաշտպանիչ շերտ՝ պարկուճ: Պարկուճի հաստությունը կարող է շատ անգամ գերազանցել բջջի տրամագիծը, բայց այն կարող է լինել շատ փոքր: Պարկուճը բջջի պարտադիր մաս չէ, այն ձևավորվում է կախված բակտերիաների ներթափանցման պայմաններից։ Այն կանխում է բակտերիաների չորացումը:

Որոշ բակտերիաների մակերեսին կան երկար դրոշակներ (մեկ, երկու կամ շատ) կամ կարճ բարակ վիլլիներ։ Դրոշակի երկարությունը կարող է շատ անգամ ավելի մեծ լինել, քան բակտերիալ մարմնի չափսերը։ Դրոշակների և վիլիզի օգնությամբ բակտերիաները շարժվում են։

Ներքին կառուցվածքը

Բակտերիալ բջջի ներսում կա խիտ, անշարժ ցիտոպլազմա: Այն ունի շերտավոր կառուցվածք, չկա վակուոլներ, հետևաբար, տարբեր սպիտակուցներ (ֆերմենտներ) և պահուստային սննդանյութեր տեղակայված են ցիտոպլազմայի հենց նյութում։ Բակտերիալ բջիջները կորիզ չունեն։ Նրանց բջիջների կենտրոնական մասում խտացված է մի նյութ, որը կրում է ժառանգական տեղեկատվություն։ Բակտերիաներ, - նուկլեինաթթու - ԴՆԹ: Բայց այս նյութը չի ձևավորվում միջուկի մեջ:

Բակտերիալ բջջի ներքին կազմակերպումը բարդ է և ունի իր առանձնահատկությունները: Բջջային պատից ցիտոպլազմը բաժանվում է ցիտոպլազմային թաղանթով։ Ցիտոպլազմայում առանձնանում են հիմնական նյութ կամ մատրիցա, ռիբոսոմներ և մի շարք գործառույթներ կատարող թաղանթային կառուցվածքների փոքր քանակություն (միտոքոնդրիաների, էնդոպլազմային ցանցի անալոգներ, Գոլջիի ապարատ): Բակտերիալ բջիջների ցիտոպլազմը հաճախ պարունակում է տարբեր ձևերի և չափերի հատիկներ: Գրանուլները կարող են կազմված լինել միացություններից, որոնք ծառայում են որպես էներգիայի և ածխածնի աղբյուր: Բակտերիալ բջիջում հայտնաբերվում են նաև ճարպի կաթիլներ:

Բջջի կենտրոնական մասում տեղայնացված է միջուկային նյութ՝ ԴՆԹ, որը ցիտոպլազմայից չի սահմանազատվում թաղանթով։ Սա միջուկի անալոգն է՝ նուկլեոիդ։ Նուկլեոիդը չունի թաղանթ, միջուկ և քրոմոսոմների հավաքածու։

Սնունդ

Բակտերիաները կերակրման տարբեր եղանակներ ունեն։ Դրանցից են ավտոտրոֆներն ու հետերոտրոֆները։ Ավտոտրոֆները օրգանիզմներ են, որոնք կարող են ինքնուրույն ձևավորել օրգանական նյութեր իրենց սնուցման համար:

Բույսերը ազոտի կարիք ունեն, բայց նրանք իրենք չեն կարողանում յուրացնել օդի ազոտը։ Որոշ բակտերիաներ օդում ազոտի մոլեկուլները համատեղում են այլ մոլեկուլների հետ՝ նյութերը բույսերին հասանելի դարձնելու համար:

Այս բակտերիաները բնակվում են երիտասարդ արմատների բջիջներում, ինչը հանգեցնում է արմատների խտացումներին, որոնք կոչվում են հանգույցներ: Նման հանգույցներ առաջանում են լոբազգիների ընտանիքի բույսերի և որոշ այլ բույսերի արմատների վրա։

Արմատները բակտերիաներին ապահովում են ածխաջրերով, իսկ բակտերիաները՝ արմատներին ազոտ պարունակող նյութերով, որոնք կարող են կլանվել բույսի կողմից։ Նրանց համատեղ կյանքը փոխշահավետ է։

Բույսերի արմատները արտազատում են բազմաթիվ օրգանական նյութեր (շաքարներ, ամինաթթուներ և այլն), որոնցով սնվում են բակտերիաները։ Հետեւաբար, արմատները շրջապատող հողաշերտում առանձնապես մեծ քանակությամբ բակտերիաներ են նստում։ Այս բակտերիաները մահացած բույսերի մնացորդները վերածում են բույսին հասանելի նյութերի: Հողի այս շերտը կոչվում է ռիզոսֆերա։

Կան մի քանի վարկածներ հանգուցային բակտերիաների արմատային հյուսվածքի ներթափանցման վերաբերյալ.

• էպիդերմիսի և կեղևի հյուսվածքի վնասման միջոցով;
• արմատային մազերի միջոցով;
• միայն երիտասարդ բջջային թաղանթի միջոցով;
• շնորհիվ արբանյակային բակտերիաների, որոնք արտադրում են պեկտինոլիտիկ ֆերմենտներ;
• խթանելով տրիպտոֆանից B-indoleacetic թթվի սինթեզը, որը միշտ առկա է բույսերի արմատային սեկրեցներում:

Արմատային հյուսվածքի մեջ հանգույց բակտերիաների ներմուծման գործընթացը բաղկացած է երկու փուլից.

• արմատային մազերի վարակ;
• հանգույցների ձևավորման գործընթացը.

Շատ դեպքերում ներխուժած բջիջը ակտիվորեն բազմանում է, ձևավորում այսպես կոչված վարակիչ թելեր, և արդեն նման թելերի տեսքով տեղափոխվում է բուսական հյուսվածք։ Վարակիչ թելից ազատված հանգույցային բակտերիաները շարունակում են բազմանալ հյուրընկալող հյուսվածքում:

Բուսական բջիջները, որոնք լցված են հանգույցային բակտերիաների արագ բազմացող բջիջներով, սկսում են արագ բաժանվել: Երիտասարդ հանգույցի կապը հատիկաընդեղենային բույսի արմատի հետ իրականացվում է անոթային-թելքավոր կապոցների շնորհիվ։ Գործելու ժամանակահատվածում հանգույցները սովորաբար խիտ են լինում։ Օպտիմալ ակտիվության դրսևորման պահին հանգույցները ձեռք են բերում վարդագույն գույն (պիգմենտային լեգեմոգլոբինի շնորհիվ): Միայն այն բակտերիաները, որոնք պարունակում են լեգեմոգլոբին, կարող են ամրացնել ազոտը։

Հանգույց բակտերիաները ստեղծում են տասնյակ և հարյուրավոր կիլոգրամ ազոտական ​​պարարտանյութեր մեկ հեկտար հողի վրա:

Նյութափոխանակություն

Բակտերիաները տարբերվում են միմյանցից իրենց նյութափոխանակությամբ։ Ոմանց մոտ այն անցնում է թթվածնի մասնակցությամբ, մյուսների մոտ՝ առանց նրա մասնակցության։

Բակտերիաների մեծ մասը սնվում է պատրաստի օրգանական նյութերով: Դրանցից միայն մի քանիսը (կապտա-կանաչ կամ ցիանոբակտերիաներ) ունակ են անօրգանականներից օրգանական նյութեր ստեղծել։ Նրանք կարևոր դեր են խաղացել Երկրի մթնոլորտում թթվածնի կուտակման գործում։

Բակտերիաները դրսից ներծծում են նյութերը, պատառոտում նրանց մոլեկուլները, այդ մասերից հավաքում են իրենց պատյանը և լրացնում պարունակությունը (այսպես են աճում), իսկ ավելորդ մոլեկուլները դուրս են շպրտվում։ Մանրէի պատյանը և թաղանթը թույլ են տալիս նրան կլանել միայն անհրաժեշտ նյութերը։

Եթե ​​բակտերիաների թաղանթն ու թաղանթը լիովին անթափանց լինեին, ոչ մի նյութ բջիջ չէր մտնի։ Եթե ​​դրանք թափանցելի լինեին բոլոր նյութերի համար, ապա բջջի պարունակությունը կխառնվեր շրջակա միջավայրի հետ՝ այն լուծույթին, որտեղ ապրում է բակտերիան: Բակտերիաների գոյատևման համար անհրաժեշտ է պատյան, որը թույլ է տալիս անցնել անհրաժեշտ նյութերը, բայց ոչ ավելորդը։

Բակտերիան կլանում է սննդանյութերն իր մոտակայքում: Ի՞նչ կլինի հետո։ Եթե ​​այն կարող է ինքնուրույն շարժվել (դրոշակը շարժելով կամ լորձը հետ մղելով), ապա այն շարժվում է այնքան ժամանակ, մինչև գտնի անհրաժեշտ նյութերը։

Եթե ​​այն չի կարող շարժվել, ապա սպասում է, մինչև դիֆուզիան (մի նյութի մոլեկուլների՝ մեկ այլ նյութի մոլեկուլների մեջ ներթափանցելու ունակությունը) բերի նրան անհրաժեշտ մոլեկուլները։

Բակտերիաները, միկրոօրգանիզմների այլ խմբերի հետ համատեղ, հսկայական քանակությամբ քիմիական աշխատանք են կատարում: Փոխակերպելով տարբեր միացություններ՝ նրանք ստանում են իրենց կյանքի համար անհրաժեշտ էներգիան և սննդանյութերը։ Նյութափոխանակության պրոցեսները, էներգիա ստանալու մեթոդները և դրանց օրգանիզմում շինանյութերի համար նյութերի անհրաժեշտությունը բակտերիաներում բազմազան են։

Այլ բակտերիաները բավարարում են ածխածնի բոլոր պահանջները, որոնք անհրաժեշտ են օրգանիզմում օրգանական նյութերի սինթեզի համար՝ անօրգանական միացությունների հաշվին։ Նրանք կոչվում են ավտոտրոֆներ: Ավտոտրոֆ բակտերիաները կարողանում են օրգանական նյութեր սինթեզել անօրգանականներից։ Դրանց թվում առանձնանում են.

Քիմոսինթեզ

Ճառագայթային էներգիայի օգտագործումը ածխաթթու գազից և ջրից օրգանական նյութեր ստեղծելու ամենակարևոր, բայց ոչ միակ միջոցն է: Հայտնի են բակտերիաներ, որոնք օգտագործում են ոչ թե արևի լույսը որպես էներգիայի աղբյուր նման սինթեզի համար, այլ օրգանիզմների բջիջներում առաջացող քիմիական կապերի էներգիան որոշ անօրգանական միացությունների՝ ջրածնի սուլֆիդ, ծծումբ, ամոնիակ, ջրածին, ազոտական ​​թթու, գունավոր միացությունների օքսիդացման ժամանակ։ երկաթ և մանգան: Նրանք օգտագործում են օրգանական նյութերը, որոնք առաջացել են այս քիմիական էներգիայի օգտագործմամբ՝ իրենց մարմնի բջիջները կառուցելու համար: Հետեւաբար, այս գործընթացը կոչվում է քիմոսինթեզ:

Քիմոսինթետիկ միկրոօրգանիզմների ամենակարևոր խումբը կազմված է նիտրացնող մանրէներից։ Այս բակտերիաները ապրում են հողում և իրականացնում են ամոնիակի օքսիդացում, որը ձևավորվել է օրգանական մնացորդների քայքայման ժամանակ մինչև ազոտաթթու: Վերջինս, փոխազդում է հողի հանքային միացությունների հետ, վերածվում ազոտաթթվի աղերի։ Այս գործընթացը տեղի է ունենում երկու փուլով.

Երկաթի բակտերիաները սեւ երկաթը վերածում են օքսիդի: Ձևավորված երկաթի հիդրօքսիդը նստում է և ձևավորում այսպես կոչված ճահճի երկաթի հանքաքար։

Որոշ միկրոօրգանիզմներ գոյություն ունեն մոլեկուլային ջրածնի օքսիդացման միջոցով՝ դրանով իսկ ապահովելով սնվելու ավտոտրոֆ եղանակ։

Ջրածնային բակտերիաների բնորոշ հատկանիշը հետերոտրոֆ ապրելակերպի անցնելու ունակությունն է, երբ դրանք ապահովված են օրգանական միացություններով և ջրածնի բացակայության դեպքում:

Այսպիսով, քիմոավտոտրոֆները բնորոշ ավտոտրոֆներ են, քանի որ նրանք ինքնուրույն սինթեզում են անհրաժեշտ օրգանական միացությունները անօրգանական նյութերից և դրանք պատրաստ չեն վերցնում այլ օրգանիզմներից, օրինակ՝ հետերոտրոֆները։ Քիմիաավտոտրոֆ բակտերիաները տարբերվում են ֆոտոտրոֆ բույսերից լույսից որպես էներգիայի աղբյուրի ամբողջական անկախությամբ:

Բակտերիալ ֆոտոսինթեզ

Որոշ պիգմենտ պարունակող ծծմբային բակտերիաներ (մանուշակագույն, կանաչ), որոնք պարունակում են հատուկ պիգմենտներ՝ բակտերիոքլորոֆիլներ, ունակ են կլանել արևի էներգիան, որի օգնությամբ նրանց օրգանիզմներում ջրածնի սուլֆիդը քայքայվում է և ազատում ջրածնի ատոմները՝ վերականգնելու համապատասխան միացությունները։ Այս գործընթացը շատ ընդհանրություններ ունի ֆոտոսինթեզի հետ և տարբերվում է միայն նրանով, որ մանուշակագույն և կանաչ բակտերիաներում ջրածնի սուլֆիդը ջրածնի դոնորն է (երբեմն՝ կարբոքսիլաթթուներ), իսկ կանաչ բույսերում՝ ջրի։ Դրանցում և մյուսներում ջրածնի վերացումն ու փոխանցումն իրականացվում է կլանված արևի ճառագայթների էներգիայի շնորհիվ։

Այս բակտերիալ ֆոտոսինթեզը, որը տեղի է ունենում առանց թթվածնի արտազատման, կոչվում է ֆոտոռեդուկցիա։ Ածխածնի երկօքսիդի ֆոտովերականգնումը կապված է ջրածնի փոխանցման հետ ոչ թե ջրից, այլ ջրածնի սուլֆիդից.

6СО 2 + 12Н 2 S + hv → С6Н 12 О 6 + 12S = 6Н 2 О

Քիմոսինթեզի և բակտերիալ ֆոտոսինթեզի կենսաբանական նշանակությունը մոլորակային մասշտաբով համեմատաբար փոքր է։ Բնության մեջ ծծմբի ցիկլում էական դեր են խաղում միայն քիմոսինթետիկ բակտերիաները: Ծծմբաթթվի աղերի տեսքով կանաչ բույսերի կողմից կլանված ծծումբը կրճատվում է և մտնում է սպիտակուցի մոլեկուլների մեջ։ Ավելին, երբ մեռած բույսերի և կենդանիների մնացորդները ոչնչացվում են փտած բակտերիաների կողմից, ծծումբն ազատվում է ջրածնի սուլֆիդի տեսքով, որը ծծմբային բակտերիաներով օքսիդացվում է ազատ ծծմբի (կամ ծծմբաթթվի), որը կազմում է հողում բույսի համար հասանելի սուլֆիտներ: Քիմիա և ֆոտոավտոտրոֆ բակտերիաները կարևոր են ազոտի և ծծմբի ցիկլում:

Սպորի ձևավորում

Սպորները ձևավորվում են բակտերիաների բջջի ներսում: Սպորացման գործընթացում բակտերիալ բջիջը ենթարկվում է մի շարք կենսաքիմիական գործընթացների։ Նրանում նվազում է ազատ ջրի քանակը, նվազում է ֆերմենտային ակտիվությունը։ Սա ապահովում է սպորների դիմադրությունը շրջակա միջավայրի անբարենպաստ պայմաններին (բարձր ջերմաստիճան, աղի բարձր կոնցենտրացիա, չորացում և այլն): Սպորացումը բնորոշ է միայն մանրէների փոքր խմբին։

Սպորները կամընտիր են բակտերիաների կյանքի ցիկլում: Սպորների առաջացումը սկսվում է միայն սննդանյութերի պակասից կամ նյութափոխանակության արտադրանքի կուտակումից: Սպորների տեսքով բակտերիաները կարող են երկար ժամանակ քնած մնալ։ Բակտերիալ սպորները կարող են դիմակայել երկարատև եռման և շատ երկար սառեցման: Բարենպաստ պայմանների ստեղծմամբ սպորը բողբոջում է և դառնում կենսունակ։ Բակտերիալ սպորը անբարենպաստ պայմաններում գոյատևման հարմարեցում է:

Վերարտադրություն

Բակտերիաները բազմանում են՝ մեկ բջիջը երկուսի բաժանելով։ Որոշակի չափի հասնելով՝ բակտերիան բաժանվում է երկու միանման բակտերիաների։ Հետո նրանցից յուրաքանչյուրը սկսում է կերակրել, աճել, բաժանվել և այլն։

Բջիջների երկարացումից հետո աստիճանաբար ձևավորվում է լայնակի միջնապատ, այնուհետև դուստր բջիջները շեղվում են. Շատ բակտերիաների դեպքում, որոշակի պայմաններում, բջիջները բաժանումից հետո մնում են կապված բնորոշ խմբերի: Այս դեպքում, կախված բաժանման հարթության ուղղությունից և բաժանումների քանակից, առաջանում են տարբեր ձևեր։ Բացառության կարգով վերարտադրումը բողբոջումներով տեղի է ունենում բակտերիաների մոտ:

Բարենպաստ պայմաններում բազմաթիվ բակտերիաների բջիջների բաժանումը տեղի է ունենում 20-30 րոպեն մեկ: Նման արագ բազմացման դեպքում մեկ բակտերիաի սերունդը 5 օրվա ընթացքում կարողանում է զանգված կազմել, որը կարող է լցնել բոլոր ծովերն ու օվկիանոսները։ Պարզ հաշվարկը ցույց է տալիս, որ մեկ օրում կարող է ձևավորվել 72 սերունդ (720,000,000,000,000,000,000 բջիջ): Եթե ​​թարգմանվի քաշի` 4720 տոննա: Այնուամենայնիվ, բնության մեջ դա տեղի չի ունենում, քանի որ բակտերիաների մեծ մասը արագ մահանում է արևի լույսի ազդեցության տակ, չորացման, սննդի պակասի, 65-100 ° C տաքացման, տեսակների միջև պայքարի և այլնի ժամանակ:

Բակտերիան (1), որը բավականաչափ սնունդ է կլանել, մեծանում է չափսերով (2) և սկսում է պատրաստվել վերարտադրության (բջիջների բաժանման): Նրա ԴՆԹ-ն (բակտերիաներում ԴՆԹ-ի մոլեկուլը փակված է օղակի մեջ) կրկնապատկվում է (մանրէը արտադրում է այս մոլեկուլի կրկնօրինակը)։ ԴՆԹ-ի երկու մոլեկուլներն էլ (3,4) պարզվում է, որ կցված են մանրէի պատին և, երբ բակտերիաները երկարանում են, շեղվում են դեպի կողքերը (5,6): Սկզբում բաժանվում է նուկլեոտիդը, ապա ցիտոպլազմը։

ԴՆԹ-ի երկու մոլեկուլների շեղումից հետո բակտերիաների վրա առաջանում է կծկում, որն աստիճանաբար մանրէի մարմինը բաժանում է երկու մասի, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է ԴՆԹ մոլեկուլ (7):

Դա տեղի է ունենում (խոտի բացիլի դեպքում), երկու բակտերիաներ կպչում են միմյանց, և նրանց միջև կամուրջ է առաջանում (1,2):

Կամուրջի միջոցով ԴՆԹ-ն տեղափոխվում է մի բակտերիայից մյուսը (3): Մեկ բակտերիայից մեկում ԴՆԹ-ի մոլեկուլները միահյուսվում են, որոշ տեղերում կպչում իրար (4), որից հետո փոխանակում են հատվածները (5):

Բակտերիաների դերը բնության մեջ

Ցիկլը

Բակտերիաները բնության մեջ նյութերի ընդհանուր շրջանառության ամենակարեւոր օղակն են։ Բույսերը բարդ օրգանական նյութեր են ստեղծում ածխաթթու գազից, ջրից և հողի հանքային աղերից։ Այս նյութերը հող են վերադառնում սատկած սնկերի, բույսերի և կենդանիների դիակներով։ Բակտերիաները բարդ նյութերը բաժանում են պարզ նյութերի, որոնք նորից օգտագործում են բույսերը։

Բակտերիաները ոչնչացնում են մահացած բույսերի և կենդանիների դիակների բարդ օրգանական նյութերը, կենդանի օրգանիզմների արտազատումները և տարբեր թափոններ: Սնվելով այս օրգանական նյութերով՝ սապրոֆիտ փտող բակտերիաները դրանք վերածում են հումուսի։ Սրանք մեր մոլորակի կարգուկանոններ են: Այսպիսով, բակտերիաները ակտիվորեն ներգրավված են բնության նյութերի ցիկլում:

Հողի ձևավորում

Քանի որ բակտերիաները տարածված են գրեթե ամենուր և հանդիպում են հսկայական քանակությամբ, նրանք մեծապես որոշում են բնության մեջ տեղի ունեցող տարբեր գործընթացները: Աշնանը ծառերի և թփերի տերևներն են թափվում, խոտերի օդային կադրերը սատկում են, ծեր ճյուղերը թափվում են, ժամանակ առ ժամանակ ծեր ծառերի բները ընկնում են։ Այս ամենն աստիճանաբար վերածվում է հումուսի։ 1 սմ 3-ում: Անտառային հողի մակերևութային շերտը պարունակում է մի քանի տեսակների հարյուր միլիոնավոր հողի սապրոֆիտ բակտերիաներ։ Այս բակտերիաները հումուսը վերածում են տարբեր հանքանյութերի, որոնք կարող են ներծծվել հողից բույսերի արմատներով:

Հողի որոշ բակտերիաներ ունակ են կլանել օդից ազոտը՝ այն օգտագործելով կյանքի գործընթացներում։ Ազոտը ամրագրող այս բակտերիաները ապրում են ինքնուրույն կամ նստում են հատիկեղենի արմատներում։ Այս բակտերիաները, ներթափանցելով հատիկաընդեղենի արմատներին, առաջացնում են արմատային բջիջների աճ և դրանց վրա հանգույցների ձևավորում։

Այս բակտերիաները արձակում են ազոտային միացություններ, որոնք օգտագործում են բույսերը: Բակտերիաները բույսերից ստանում են ածխաջրեր և հանքային աղեր։ Այսպիսով, լոբազգիների բույսի և հանգուցային բակտերիաների միջև կա սերտ հարաբերություն, որն օգտակար է և՛ մեկի, և՛ մյուս օրգանիզմի համար։ Այս երեւույթը կոչվում է սիմբիոզ։

Հանգույց բակտերիաների հետ իրենց սիմբիոզի շնորհիվ հատիկաբույսերը հարստացնում են հողը ազոտով՝ նպաստելով բերքատվության բարձրացմանը։

Բաշխումը բնության մեջ

Միկրոօրգանիզմները ամենուր են: Բացառություն են կազմում միայն ակտիվ հրաբուխների խառնարանները և պայթած ատոմային ռումբերի էպիկենտրոններում գտնվող փոքր տարածքները: Ոչ Անտարկտիդայի ցածր ջերմաստիճանը, ոչ գեյզերների եռացող շիթերը, ոչ աղի ավազաններում աղերի հագեցած լուծույթները, ոչ լեռնագագաթների ուժեղ մեկուսացումը, ոչ միջուկային ռեակտորների խիստ ճառագայթումը չեն խանգարում միկրոֆլորայի գոյությանը և զարգացմանը: Բոլոր կենդանի արարածները մշտապես փոխազդում են միկրոօրգանիզմների հետ՝ հաճախ լինելով ոչ միայն դրանց շտեմարանները, այլև տարածողները։ Միկրոօրգանիզմները մեր մոլորակի բնիկներն են, որոնք ակտիվորեն յուրացնում են ամենաանհավանական բնական սուբստրատները:

Հողի միկրոֆլորա

Հողի մեջ բակտերիաների թիվը չափազանց մեծ է՝ հարյուրավոր միլիոնավոր և միլիարդավոր անհատներ մեկ գրամում: Հողի մեջ դրանք շատ ավելի շատ են, քան ջրում և օդում: Հողերում բակտերիաների ընդհանուր թիվը տարբեր է։ Բակտերիաների թիվը կախված է հողի տեսակից, նրանց վիճակից, շերտերի խորությունից։

Հողի մասնիկների մակերեսին միկրոօրգանիզմները տեղակայված են փոքր միկրոգաղութներում (յուրաքանչյուրում 20-100 բջիջ)։ Նրանք հաճախ զարգանում են օրգանական նյութերի հաստ խցանումների, կենդանի և մեռնող բույսերի արմատների վրա, բարակ մազանոթներում և ներսի գնդիկների մեջ։

Հողի միկրոֆլորան շատ բազմազան է։ Տարբերում են բակտերիաների ֆիզիոլոգիական տարբեր խմբեր՝ փտող բակտերիաներ, նիտրացնող, ազոտային, ծծմբային բակտերիաներ և այլն։ Միկրոֆլորան հողի գոյացման գործոններից է։

Հողի մեջ միկրոօրգանիզմների զարգացման տարածքը կենդանի բույսերի արմատներին հարող տարածքն է: Այն կոչվում է ռիզոսֆերա, իսկ դրանում պարունակվող միկրոօրգանիզմների ագրեգատը՝ ռիզոսֆերային միկրոֆլորա։

Ջրամբարների միկրոֆլորան

Ջուրը բնական միջավայր է, որտեղ մեծ քանակությամբ միկրոօրգանիզմներ են աճում: Դրանց մեծ մասը ջուրը մտնում է հողից։ Գործոն, որը որոշում է ջրի մեջ բակտերիաների քանակը, դրա մեջ սննդանյութերի առկայությունը։ Ամենամաքուրը արտեզյան հորերն ու աղբյուրների ջրերն են։ Բաց ջրամբարներն ու գետերը շատ հարուստ են մանրէներով։ Բակտերիաների ամենամեծ քանակությունը հայտնաբերված է ջրի մակերեսային շերտերում՝ ափին ավելի մոտ։ Ափից հեռավորության և խորության ավելացման հետ բակտերիաների թիվը նվազում է։

Մաքուր ջուրը 1 մլ-ում պարունակում է 100-200 բակտերիա, իսկ աղտոտված ջուրը՝ 100-300 հազար և ավելի։ Ներքևի տիղմում կան բազմաթիվ բակտերիաներ, հատկապես մակերեսային շերտում, որտեղ մանրէները թաղանթ են կազմում։ Այս թաղանթը պարունակում է շատ ծծմբի և երկաթի բակտերիաներ, որոնք օքսիդացնում են ջրածնի սուլֆիդը մինչև ծծմբաթթու և դրանով իսկ կանխում ձկների սպանությունը: Տիղմը պարունակում է ավելի շատ սպորակիր ձևեր, մինչդեռ ջրում գերակշռում են ոչ սպորաբեր ձևերը։

Տեսակային կազմի առումով ջրի միկրոֆլորան նման է հողի միկրոֆլորան, սակայն կան նաև հատուկ ձևեր։ Ոչնչացնելով ջրի մեջ մտած զանազան թափոնները՝ միկրոօրգանիզմները աստիճանաբար իրականացնում են ջրի այսպես կոչված կենսաբանական մաքրումը։

Օդի միկրոֆլորան

Օդի միկրոֆլորան ավելի քիչ առատ է, քան հողի և ջրի միկրոֆլորան։ Բակտերիաները օդ են բարձրանում փոշու հետ, նրանք կարող են որոշ ժամանակ մնալ այնտեղ, այնուհետև նստել երկրի մակերեսին և մահանալ սննդի պակասից կամ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ազդեցության տակ: Օդում միկրոօրգանիզմների թիվը կախված է աշխարհագրական գոտուց, տեղանքից, սեզոնից, փոշու աղտոտվածությունից և այլն: Փոշու յուրաքանչյուր բծը միկրոօրգանիզմների կրող է: Բակտերիաների մեծ մասը գտնվում է արդյունաբերական գործարանների վերևում գտնվող օդում: Գյուղի օդն ավելի մաքուր է։ Ամենամաքուր օդը անտառների, լեռների, ձնառատ տարածքների վրա։ Օդի վերին շերտերն ավելի քիչ մանրէներ են պարունակում։ Օդի միկրոֆլորան պարունակում է բազմաթիվ պիգմենտային և սպորակիր բակտերիաներ, որոնք մյուսներից ավելի դիմացկուն են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների նկատմամբ։

Մարդու մարմնի միկրոֆլորան

Մարդու մարմինը, նույնիսկ լիովին առողջ, միշտ միկրոֆլորայի կրող է։ Երբ մարդու մարմինը շփվում է օդի և հողի հետ, հագուստի և մաշկի վրա նստում են տարբեր միկրոօրգանիզմներ, այդ թվում՝ հարուցիչներ (տետանուսի ձողիկներ, գազային գանգրենա և այլն)։ Ամենից հաճախ մարդու մարմնի բաց հատվածները աղտոտված են: Ձեռքերին հայտնաբերվում են էշերիխիա կոլի, ստաֆիլոկոկներ։ Բերանի խոռոչում կան ավելի քան 100 տեսակի մանրէներ։ Բերանը իր ջերմաստիճանով, խոնավությամբ, սննդանյութերի մնացորդներով հիանալի միջավայր է միկրոօրգանիզմների զարգացման համար։

Ստամոքսը թթվային ռեակցիա է ունենում, ուստի դրա մեջ գտնվող միկրոօրգանիզմների հիմնական մասը մահանում է: Սկսած բարակ աղիքից, ռեակցիան դառնում է ալկալային, այսինքն. բարեկամական մանրէների համար: Հաստ աղիքում միկրոֆլորան շատ բազմազան է: Յուրաքանչյուր մեծահասակ ամեն օր արտազատում է մոտ 18 միլիարդ բակտերիա, այսինքն. ավելի շատ անհատներ, քան մարդիկ ամբողջ աշխարհում:

Ներքին օրգանները, որոնք չեն կապվում արտաքին միջավայրի հետ (ուղեղ, սիրտ, լյարդ, միզապարկ և այլն), սովորաբար զերծ են մանրէներից։ Մանրէները այս օրգաններ են մտնում միայն հիվանդության ժամանակ։

Բակտերիաները ցիկլի մեջ

Միկրոօրգանիզմներն ընդհանրապես և բակտերիաները հատկապես կարևոր դեր են խաղում Երկրի վրա նյութերի կենսաբանորեն կարևոր ցիկլերում՝ իրականացնելով քիմիական փոխակերպումներ, որոնք լիովին անհասանելի են ոչ բույսերի, ոչ կենդանիների համար: Տարրերի ցիկլի տարբեր փուլերն իրականացվում են տարբեր տեսակի օրգանիզմների կողմից։ Օրգանիզմների յուրաքանչյուր առանձին խմբի գոյությունը կախված է այլ խմբերի կողմից իրականացվող տարրերի քիմիական փոխակերպումից։

Ազոտի ցիկլը

Ազոտային միացությունների ցիկլային փոխակերպումը առաջնային դեր է խաղում կենսոլորտի օրգանիզմներին ազոտի անհրաժեշտ ձևերի մատակարարման հարցում սննդային տարբեր կարիքների համար: Ընդհանուր ազոտի ֆիքսացիայի ավելի քան 90%-ը պայմանավորված է որոշակի բակտերիաների նյութափոխանակության ակտիվությամբ:

Ածխածնի ցիկլը

Օրգանական ածխածնի կենսաբանական վերափոխումը ածխածնի երկօքսիդի, որն ուղեկցվում է մոլեկուլային թթվածնի կրճատմամբ, պահանջում է տարբեր միկրոօրգանիզմների համատեղ նյութափոխանակության ակտիվություն: Շատ աերոբ բակտերիաներ իրականացնում են օրգանական նյութերի ամբողջական օքսիդացում: Աերոբ պայմաններում օրգանական միացությունները սկզբնապես քայքայվում են ֆերմենտացման արդյունքում, և ֆերմենտացման օրգանական վերջնական արտադրանքը հետագայում օքսիդացվում է անաէրոբ շնչառության արդյունքում, եթե կան անօրգանական ջրածնի ընդունիչներ (նիտրատ, սուլֆատ կամ CO 2):

Ծծմբի ցիկլը

Ծծումբը հասանելի է կենդանի օրգանիզմների համար հիմնականում լուծվող սուլֆատների կամ օրգանական ծծմբային միացությունների տեսքով։

Երկաթե ցիկլ

Որոշ քաղցրահամ ջրային մարմիններ պարունակում են բարձր կոնցենտրացիաներով նվազեցված երկաթի աղեր: Նման վայրերում զարգանում է կոնկրետ բակտերիալ միկրոֆլորա՝ երկաթի բակտերիաներ, որոնք օքսիդացնում են կրճատված երկաթը։ Նրանք մասնակցում են ճահճային երկաթի հանքաքարերի և երկաթի աղերով հարուստ ջրի աղբյուրների ձևավորմանը։

Բակտերիաները ամենահին օրգանիզմներն են, որոնք հայտնվել են մոտ 3,5 միլիարդ տարի առաջ Արխեում: Մոտ 2,5 միլիարդ տարի նրանք գերիշխում էին Երկրի վրա՝ ձևավորելով կենսոլորտը, մասնակցում էին թթվածնային մթնոլորտի ձևավորմանը։

Բակտերիաները ամենապարզ կենդանի օրգանիզմներից են (բացի վիրուսներից): Ենթադրվում է, որ դրանք Երկրի վրա հայտնված առաջին օրգանիզմներն են:

Էվոլյուցիոն միկրոբիոլոգ Ռիչարդ Լենսկիի թիմը, որը հայտնի է իր երկարաժամկետ էվոլյուցիոն փորձով, ուսումնասիրել է գենետիկ տարբերությունները (կուտակված մուտացիաները) բակտերիաների պոպուլյացիաների միջև, որոնք ավելի քան 2000 սերունդ հարմարվել են հինգ տարբեր ջերմաստիճաններին: Չնայած հարմարվողականության հնարավոր ուղիների բազմազանությանը, մուտացիաների մեծ մասը պարզվեց, որ կոնկրետ է, այսինքն, դրանք առաջացել են այդ և միայն այն պոպուլյացիաներում, որոնք զարգացել են նույն կամ նմանատիպ ջերմաստիճանի պայմաններում: Այնուամենայնիվ, այս մուտացիաների մեծ մասը հետագայում արմատավորվեց շարունակական երկարաժամկետ էվոլյուցիոն փորձի մեջ: Ըստ երևույթին, տարբեր ջերմաստիճաններում տարբեր մուտացիաներ ավելի օգտակար են դառնում, քան մյուսները (բայց հազվադեպ են օգտակարներից դրանք դառնում վնասակար) - և բնական ընտրությունը աշխատում է հենց այս տարբերությունների հարաբերական օգտակարության հետ՝ ամրագրելով ավելի վաղ մուտացիաները, որոնք ավելի բարենպաստ էին այս պայմանները.

The Elements-ը բազմիցս խոսել է Ռիչարդ Լենսկիի լաբորատորիայի աշխատանքի մասին, որը տասնամյակներ շարունակ փորձեր է կատարել բակտերիաների էվոլյուցիայի հետ: Այս ուսումնասիրությունները ոչ միայն հնարավորություն են տալիս ավելի լավ հասկանալ այս միկրոօրգանիզմների շրջակա միջավայրին հարմարվելու օրինաչափությունները (որը կարող է գործնական նշանակություն ունենալ, առնվազն հակաբիոտիկների նկատմամբ դիմադրողականություն ունենալ), այլ նաև հնարավորություն է տալիս անմիջականորեն տեսնել ոչ աննշան էվոլյուցիոն գործընթացները և դրանց: արդյունքները, որոնք կարևոր են ֆունդամենտալ գիտության համար (տես. Հարմարվողականության վաղ փուլերը կանխատեսելի են, վերջինները՝ պատահական, «Էլեմենտներ», 03.03.2015; Երկարաժամկետ էվոլյուցիոն փորձի ժամանակ բացահայտվել է «էվոլյուցիոն հեռանկարների» ընտրությունը, «Elements», 25.03.2011; 40,000 սերունդ երկարությամբ էվոլյուցիոն փորձի արդյունքներ, «Elements», 01.11.2009):

Բայց, ի լրումն հայտնի երկարաժամկետ էվոլյուցիոն փորձի (DEE) (տես. E. coliԵրկարաժամկետ փորձարարական էվոլյուցիայի նախագիծ), որը ներկայումս տևում է 50000 սերունդ, Ռիչարդ Լենսկիի թիմը նաև ավելի կարճաժամկետ ուսումնասիրություններ է անցկացնում, որոնք հիմնական փորձի «դասավորություններն» են։

Նոր աշխատանքում գիտնականներն ուսումնասիրել են E. coli-ի ադապտացիայի գենետիկական հիմքը Էշերիխիա կոլիտարբեր ջերմաստիճանների 2000 սերունդների համար մի քանի տասնյակ տողերում: Այս իրավիճակում կարելի էր ակնկալել և՛ շեղումներ՝ պայմանավորված ստոխաստիկ պրոցեսներով՝ մուտացիաների և գենետիկ դրեյֆի առաջացում (տես Գենետիկ դրեյֆ), և՛ զուգահեռ էվոլյուցիա, երբ տարբեր տոհմերը նույն միջավայրում ձեռք կբերեն նմանատիպ հարմարվողականություններ: Առնվազն բարդ կենդանիների համար, որոնց անհատական ​​զարգացումը զգալիորեն բարդացնում է ճանապարհը գենոտիպից ֆենոտիպ, այս երկու տարբերակները պարտադիր չէ, որ հակասեն միմյանց. նույն հարմարվողականությունը կարող է տեղի ունենալ տարբեր գենետիկական հիմքի վրա: Թույլատրելի արդյունքների այս բազմազանությունը (շեշտում ենք, որ դրանցից յուրաքանչյուրը հնարավոր է դառնում) կապված է գիտնականների համար էվոլյուցիայի կանխատեսելիության երկար ինտրիգային հարցի հետ. այս կամ այն ​​կերպ կհարմարվի փոփոխված միջավայրին (տես DL Stern, V. Orgogozo, 2009 թ.: Կանխատեսելի՞ է արդյոք գենետիկ էվոլյուցիան):

Փորձի ժամանակ Escherichia coli-ի 30 առանձին տողեր, որոնք վերցվել են երկարաժամկետ փորձից, զարգացել են ավելի քան 2000 սերունդ հինգ տարբեր ջերմաստիճանային պայմաններում՝ յուրաքանչյուրը վեց տող: Բակտերիաների մի մասն աճեցվել է օպտիմալ 37 ° C ջերմաստիճանում (հիշեցնեմ, որ սովորաբար այդ բակտերիաները բնակվում են տաքարյուն կենդանիների աղիքներում) և «հանդուրժող» 32 ° C, իսկ որոշները՝ ծայրահեղ ցրտին (20 ° C) և ջերմություն (42 ° C), որը գտնվում է հանդուրժողականության գոտու ստորին և վերին սահմանների վրա (տես. Մարմնի արձագանքը շրջակա միջավայրի գործոնների փոփոխություններին): Բացի այդ, մեկ այլ ռեժիմ ներառում էր չափավոր և ծայրահեղ պայմանների փոփոխություն՝ ջերմաստիճանը տատանվում էր 32 ° C-ից 42 ° C: Փորձի մանրամասն դիագրամը ներկայացված է Նկ. 2Ա.

Բոլոր բակտերիաների պոպուլյացիաները փորձի ընթացքում ավելացրել են իրենց աճի տեմպը, այսինքն՝ աճել է նրանց հարմարվողականությունը շրջակա միջավայրին։ Ավելին, սովորաբար զարգացած բակտերիաները ավելի հաջողակ են, քան նախնիները, ոչ միայն այն միջավայրում, որտեղ նրանք աճեցվել են, այլ նաև մյուսների վրա: Բայց դա միշտ չէ, որ տեղի է ունեցել, օրինակ, 20, 32 և 37 աստիճանի միջավայրերի պոպուլյացիաները 42 ° C ջերմաստիճանում աճել են ավելի վատ, քան իրենց նախնիները: Այնուամենայնիվ, այս արդյունքները հրապարակվել են շատ վաղուց (տես A. F. Bennett, R. E. Lenski, J. E. Mittler, 1992 թ. Էվոլյուցիոն հարմարվողականությունը ջերմաստիճանին. I. Fitness responses of Էշերիխիա կոլիիր ջերմային միջավայրի փոփոխությունները. J. A. Mongold, A. F. Bennett, R. E. Lenski, 1996. Էվոլյուցիոն հարմարվողականությունը ջերմաստիճանին: IV. -ի հարմարեցում Էշերիխիա կոլիխորշի սահմանին): Եվ վերջերս կատարած աշխատության մեջ հեղինակները հասկացան ջերմաստիճանի հարմարվողականության գենետիկական «ներս ու դրսևորումները»: Դա անելու համար նրանք ամբողջությամբ սեկվենավորեցին ԴՆԹ-ն վերջին՝ 2000-րդ սերնդի յուրաքանչյուր պոպուլյացիայի ներկայացուցիչներից:

Ընդհանուր առմամբ, փորձի ողջ ժամանակահատվածում բոլոր ուսումնասիրված գծերը կուտակել են 159 մուտացիա (հիշենք, որ փորձը օգտագործում է պոպուլյացիան E. coli,անսեռ բազմանալով, հետևաբար, էվոլյուցիոն գործընթացներն ուսումնասիրվում են մուտացիաների կուտակմամբ), մինչդեռ յուրաքանչյուր առանձին տող կուտակել է երկուից ութ մուտացիաներ. հետաքրքիր է, որ այս «ծայրահեղ» պոպուլյացիաներից միայն մեկն է աճել ոչ թե օպտիմալ 37 աստիճանով, այլ «չափավոր» «32- Ն.Ս. Սակայն միջինում 37 աստիճանի բակտերիաների կողմից կուտակված մուտացիաների թիվը զգալիորեն ավելի քիչ է, քան մնացած բոլորը (բայց միայն եթե դրանք բոլորը միասին դիտարկենք. փորձարարական տարբերակների զույգ-զույգ համեմատության դեպքում կուտակված մուտացիաների քանակի տարբերությունները պարզվում են. լինել աննշան, հնարավոր է, որ յուրաքանչյուրում պոպուլյացիաների փոքր քանակն է պայմանավորված փորձի տարբերակներից): Նման արդյունքները միանգամայն սպասելի են. չէ՞ որ բակտերիաներն աճել են իրենց օպտիմալ ջերմաստիճանում, որում, ավելին, փորձարարական գծերի ընդհանուր նախնիները զարգացել են ևս 2000 սերունդ (նկ. 2Ա): Այսպիսով, բակտերիաներն արդեն շատ հարմարված էին այս պայմաններին, և դրանք ավելի հավանական է, որ ազդեն մաքրող սելեկցիայի վրա՝ վերացնելով գոյություն ունեցող հարմարվողականությունները ոչնչացնող մուտացիաները, այլ ոչ թե մղիչը՝ հանգեցնելով նոր հարմարվողականությունների ձևավորմանը: Հայտնաբերված մուտացիաները տարբեր տեսակի էին. դրանք հոմանիշ և ոչ հոմանիշ նուկլեոտիդային փոխարինումներ էին (տես Մուտացիաներ. նուկլեոտիդային փոխարինումներ. տեսակներ), ջնջումներ (ԴՆԹ-ի հատվածների կորուստ) և այլն: Նրանց բաշխումն ըստ տեսակի և առանձին պոպուլյացիաների ներկայացված է Նկար 2B-ում: Հայտնաբերված մուտացիաներից երեքը կարող են հանգեցնել հիպերմուտացիայի՝ մուտացիայի բարձրացման: Նման մուտացիաները հաճախ ձեռք են բերվում բակտերիաների վրա էվոլյուցիոն փորձերի ժամանակ, քանի որ դրանք մեծացնում են բարենպաստ մուտացիաների առաջացման հավանականությունը: Սակայն այս դեպքում պոտենցիալ մուտատոր գեներ կրող պոպուլյացիաները չեն ցույց տվել ստացված մուտացիաների քանակի էական գերազանցում սպասվողի նկատմամբ։

Այնուհետև գիտնականները գնահատեցին տարբեր պոպուլյացիաներում ի հայտ եկած մուտացիաների նմանությունը՝ հաշվարկելով Dyse-ի նմանության գործակիցը, որը նաև հայտնի է որպես Սորենսենի գործակից (S = 2 (X∩Y) / (X + Y), որտեղ X-ը և Y-ը թվերն են: մուտացված գեներ առաջին և երկրորդ համեմատվող խմբում, իսկ X∩Y-ն երկու խմբերում մուտացված գեների թիվն է): Այս դեպքում հաշվի են առնվել միայն այն մուտացիաները, որոնք կարող են ճշգրիտ վերագրվել կոնկրետ գենի (օրինակ, բոլոր մեծ ջնջումները հաշվի չեն առնվել)։ Նախ, փորձի յուրաքանչյուր տարբերակում պոպուլյացիաների նմանության գործակիցը զգալիորեն ավելի բարձր է եղել, քան տարբեր տարբերակների միջև՝ 0,168՝ 0,042-ի դիմաց: Այս դեպքում միայն 42°C-ում մշակված և փոփոխական ջերմաստիճանում մշակվող գծի տարբերությունը վիճակագրորեն աննշան է ստացվել (նկ. 3Ա): Երկրորդ, հնարավոր եղավ բացահայտել հատուկ մուտացիաները, որոնք զգալիորեն ավելի հաճախ են տեղի ունենում (և երբեմն ընդհանուր առմամբ եզակի են) որոշակի ջերմաստիճանի ռեժիմի համար: Ընդհանուր առմամբ, դրանք չորսն էին. միայն փոփոխական ջերմաստիճանի ռեժիմը չուներ կոնկրետ գեն (նկ. 3B):

Բայց, ըստ երեւույթին, հարմարվողականությունները չեն սահմանափակվում այս չորս մուտացիաներով։ Քանի որ որոշ այլ մուտացված գեներ նույնպես ցույց են տալիս փորձի տարբերակներից մեկում ագրեգացման միտում: Հետաքրքիր է, որ բոլոր «սպեցիֆիկ» և կասկածվող գեները պատկանում են մի քանի ֆունկցիոնալ խմբերի. դրանք ազդում են բջիջների չափի և ձևի վրա ( mrdA, hslUկարգավորում է նյութափոխանակության ուղիները, որոնք կապված են սննդանյութերի վերամշակման հետ ( nadR, iclRև փոխել մետաբոլիկ ֆերմենտի ակտիվությունը ( gltB) (տես նկ.3B): Նաև «սառը» պոպուլյացիաների մեջ կա տառադարձման և թարգմանության հետ կապված գեների մուտացիայի միտում: Այսպիսով, մենք մեր առջև ունենք բարդ հարմարվողականության տիպիկ օրինակ, որը ներառում է տարբեր մեխանիզմներ, և, հետևաբար, պոտենցիալ բազմաչափ: Բարեբախտաբար, ժամանակակից մոլեկուլային գենետիկական մեթոդները հնարավորություն են տալիս առանձնացնել առանձին գեներ և հատկություններ, որոնք ներգրավված են շրջակա միջավայրի որոշակի գործոնին հարմարվելու մեջ, թեև մի քանի տասնամյակ առաջ գրեթե բոլոր էվոլյուցիոնիստները կարծում էին, որ անհնար է բացահայտել այս խճճվածքը և նման բարդ հարմարվողականության ճշգրիտ մեխանիզմները: անճանաչելի էին… Իսկապես, այդ դեպքում կարելի էր միայն նման բան ասել. «Սելեկցիայի արձագանքին մասնակցում են շատ գեներ, յուրաքանչյուր պոպուլյացիա ունի իր սեփականը»: Այժմ մենք կարող ենք ասել, թե որ գեներն են դրանք: Եվ պարզվում է, որ գոնե որոշ դեպքերում հարմարվողականության մեջ ներգրավված գեների այս խումբը վերարտադրելի է դառնում։

Հետաքրքիր արդյունքներ են ստացվել՝ համեմատելով նկարագրված փորձը շարունակվող երկարաժամկետ էվոլյուցիոն փորձի հետ։ Պարզվեց, որ DEE-ից բակտերիաները ժամանակի ընթացքում կուտակում են նույն գեների մուտացիաները, ինչ տարբեր ջերմաստիճաններին հարմարվողները: Մի կողմից, նրանք պետք է հարմարվեն ոչ միայն ջերմաստիճանին, օրինակ, երկու փորձերի միջավայրում բավարար գլյուկոզա չկա: Մյուս կողմից, որտե՞ղ է այստեղ ադապտացիաների առանձնահատկությունը։ Այո, 37 ° C-ում մշակված գիծը ցույց է տալիս ամենամեծ նմանությունը DEE-ի հետ, որն ընթանում է նույն ջերմաստիճանում, բայց մնացածը ձեռք են բերում մուտացիաներ, որոնք հետագայում պարզվում են, որ օգտակար են այլ ջերմաստիճաններում (նկ. 4):

Հեղինակները բացատրում են այս պարադոքսը նրանով, որ տարբեր ջերմաստիճանային ռեժիմները փոխում են տարբեր մուտացիաների հարաբերական արժեքը, բայց հազվադեպ են վնասակար մուտացիան, այսինքն, օրինակ, «ցուրտ» գծերում ամրագրված մուտացիան ավելի բարենպաստ է ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում, քան ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում։ օպտիմալ պայմաններ, ինչը մեծացնում է դրա ավելի վաղ ամրացման հնարավորությունը: Սա նաև հաստատվում է առանձին մուտացիաների հարմարվողական արժեքի ուղղակի գնահատմամբ: Հետազոտողները դրանք մտցրել են նախնիների բակտերիաների գենոմի մեջ և ուսումնասիրել, թե ինչպես են այս փոփոխված օրգանիզմները զգում տարբեր ջերմաստիճաններում: Մուտացիաներից և ոչ մեկը տարբեր ջերմաստիճանային ռեժիմներում աճի տեմպի վրա դրական ազդեցության զգալի տարբերություն չի ցուցաբերել, թեև զույգ-զույգ համեմատությունները ցույց են տվել թույլ միտում, որ մուտացիան ավելի բարենպաստ լինի փորձի այն տարբերակում, որտեղ այն առաջացել է: Սա հաստատում է հեղինակների մեկնաբանությունը. ջերմաստիճանի փոփոխությամբ բոլոր ֆիքսված մուտացիաները մնում են բարենպաստ, բայց դրանց հարաբերական օգտակարությունը փոխվում է, և բնական ընտրությունն աշխատում է դրանց հետ. մուտացիաները, որոնք պարզվել են, որ ավելի բարենպաստ են այս պայմաններում, ամրագրվում են ավելի վաղ:

Այս ուսումնասիրությունը թույլ է տալիս ևս մեկ անգամ ընդգծել, որ էվոլյուցիան կարող է տեղի ունենալ թույլ թվացող, նուրբ տարբերությունների հաշվին: Ոչ թե արդյունավետ և անարդյունավետ ուղիների առկայությունը, այլ տարբեր ջերմաստիճաններում որոշակի հարմարվողականությունների արդյունավետության փոքր տարբերությունները փոխում են բնական ընտրության միջոցով դրանց ամրագրման հավանականությունը, ինչը հանգեցնում է էվոլյուցիայի տարբեր ուղիների:

Հոդվածի վերջում հեղինակները շեշտում են, որ, հաշվի առնելով հարմարվողականության լայն հնարավորությունները, դրանց արդյունքները ցույց են տալիս էվոլյուցիայի անսպասելի բարձր կանխատեսելիությունը։ Եվ նրանք ենթադրում են, որ հատուկ միջավայրի պայմաններին հարմարվելու նման հատուկ հետքերի առկայությունը կարող է օգնել, օրինակ, ախտածին մանրէների էվոլյուցիոն պատմության վերծանման, տարբեր տեսակների կամ նույնիսկ առանձին հյուրընկալողների միջև անցման պատմության հետագծման հարցում (ինչը կօգնի հետևել հիվանդությունների դինամիկային), ինչպես նաև դատաբժշկական մանրէաբանության մեջ: Օգնում է պարզել մահվան հանգամանքները կամ առանձին առարկաների շարժման պատմությունը (տե՛ս RE Lenski, P. Keim, 2005 թ.

Կենցաղային պայմանների ազդեցության տակ օրգանիզմների բնույթը փոխելու հարցը վաղուց է բարձրացվել։

Այնուամենայնիվ, ինչպես նշում է Տիմիրյազևը, միայն Լամարկի «Կենդանաբանության փիլիսոփայությունում» (1809 թ.) է, որ օրգանիզմների ծագման հարցը առաջին անգամ պարզվել է ոչ թե պատահաբար, այլ ընդգրկման ողջ անհրաժեշտ լայնությամբ և լիովին զինված այն ժամանակվա գիտական ​​գիտելիքներով։ .

Լամարկը կենդանիների ձևն ու կազմակերպվածությունը փոխելու համար մեծ նշանակություն է տվել արտաքին պայմաններին և վարժություններին: Բացատրելով դրանց կառուցվածքի նպատակահարմարությունը՝ նա նշանակալի դեր է հատկացրել կենդանիների «ներքին ապրումներին» ու «նկրտումներին»։ Այս դրույթի կատաղի քննադատությունը ժամանակին հանգեցրեց Լամարկի ողջ ուսմունքի անհիմն նվաստացմանը:

Մեր մեծ գիտնական Մեչնիկովը բարձր է գնահատել Լամարկի տեսակետները։ Իր հայտնի «Տեսակների ծագման ուրվագիծ» աշխատության մեջ նա ուշագրավ է անվանում Լամարկի տեսությունը։

Մեչնիկովը կարծում էր, որ գիտությունը XX դարի սկզբին. ապացուցեց օրգանիզմի կողմից ձեռք բերված հատկությունների ժառանգականությունը. «Նրա (այսինքն՝ Լամարկի) արտահայտած տեսակետը կենդանիների շրջակա միջավայրի պայմաններին հարմարվելու կարևորության և ձեռք բերված կերպարների փոխանցման մեջ ժառանգականության դերի մասին այսօր լիովին ճանաչված է»։ Իր «Պատմական մեթոդ կենսաբանության մեջ» հայտնի աշխատության մեջ Տիմիրյազևը գրում է. «Խորապես նորարար մտքերը, որոնք առատաձեռնորեն ցրված են «Կենդանաբանության փիլիսոփայության» էջերում, մթագնում էին կենդանական օրգանիզմների կառուցվածքի նպատակահարմարությունը բացատրելու անհաջող փորձով և կիսում դրա ճակատագիրը։ . Մենք միտումնավոր շեշտում ենք «կենդանական օրգանիզմներ» բառերը, քանի որ բույսի հետ կապված «ձգտումների», «ներքին զգացմունքների» տեսությունը, որոնք առաջացնում են համապատասխան օրգանը, իհարկե, կիրառություն չգտավ, և այստեղ Լամարկը մնաց խիստ գիտնական, ով. չհեռացավ տեսանելի փաստերի հողից»։

Օրգանական աշխարհի զարգացման գիտության ամենամեծ փուլը Դարվինի էվոլյուցիոն վարդապետության առաջացումն էր, որը ճիշտ հիմք տվեց բույսերի և կենդանիների զարգացման տեսությանը: Դարվինը նյութապաշտորեն բացատրեց բույսերի և կենդանիների ձևերի և վարքագծի դասավորության, այսպես կոչված, նպատակահարմարությունը, որը հանդիպում է ամեն քայլափոխի։ Դարվինը կենդանական և բույսերի թագավորության ձևերի ձևավորման մեջ մեծ նշանակություն է տվել բնական և արհեստական ​​ընտրությանը։

Ինչպես նշում է Տիմիրյազևը, Դարվինը բնական ընտրության հայեցակարգը մեկնաբանել է լայնորեն՝ փոխաբերական: Այս դիրքորոշումը պետք է ընդգծել, քանի որ ավելի ուշ որոշ հետազոտողներ, ովքեր կիսում էին ֆորմալ գենետիկայի հայեցակարգը, փորձեցին փոխարինել ստեղծագործական ընտրության դարվինյան հայեցակարգը այնպիսի դիրքով, որը ընտրությունը նվազեցրեց մաղի դերի:

Մինչդեռ ընտրությունը Դարվինի ընկալմամբ կենդանի օրգանիզմների ընտրությունն է, որոնք շարունակում են ապրել և փոխվել, որպես կանոն, իրենց սկսած ուղղությամբ։ Դարվինը մեկ անգամ չէ, որ նշել է, որ փոփոխականությունը գնում է ընտրության ուղղությամբ: «Առանց ընտրության և համապատասխան պահպանման, կենդանիների և բույսերի այն ցեղատեսակները, որոնք ստեղծվել են գյուղատնտեսական պրակտիկայով, երբեք չէին հայտնվի»։

Այսպիսով, բնական և արհեստական ​​ընտրությունը պետք է դիտարկել որպես կենդանի էակների նոր ձևերի ստեղծողներ: Այս տեսակետն ընդունվել է խորհրդային կենսաբանների կողմից։

Էվոլյուցիոն դոկտրինան չկարողացավ մշակել Դարվինը բոլոր մանրամասներով: Այսպիսով, նա ըստ էության չի վերլուծել կենդանի էակների էության մեջ փոփոխությունների պատճառ հանդիսացող պատճառները, թեև մատնանշել է շրջակա միջավայրի պայմանների մեծ դերը դրանց արտաքին տեսքի մեջ։ Իր կյանքի վերջում Դարվինը գրել է. «Այնուամենայնիվ, ես ... համոզված եմ, որ փոփոխված պայմանները խթան են տալիս փոփոխականությանը ...»:

Դարվինը գնահատեց Լամարկի աշխատանքը։ Այս կապակցությամբ Էնգելսը գրում է. «Ո՛չ Դարվինը, ո՛չ էլ բնագետների մեջ նրա հետևորդները չեն մտածում, թե ինչպես կարելի է ինչ-որ կերպ նսեմացնել Լամարկի մեծ արժանիքները. ի վերջո, Դարվինը և նրա հետևորդներն առաջինն էին, ովքեր կրկին բարձրացրին նրան վահանի վրա: «

Խոսելով Դարվինի ուսմունքի թերությունների մասին՝ Էնգելսը նշել է. «Բայց դարվինիզմը» ոչնչից է արտադրում իր փոխակերպումները և տարբերությունները։ Իրոք, երբ Դարվինը խոսում է բնական ընտրության մասին, նա շեղվում է այն պատճառներից, որոնք առաջացրել են անհատների փոփոխություններ և առաջին հերթին վերաբերվում է, թե ինչպես են այդպիսի անհատական ​​շեղումները աստիճանաբար դառնում որոշակի ռասայի, տարատեսակի կամ տեսակի նշաններ... Այնուամենայնիվ, խթան է Հարցի ուսումնասիրությունը, թե իրականում որտեղից են ծագում այդ փոխակերպումները և տարբերությունները, կրկին տրվել է ոչ այլ ոքի, քան Դարվինը»:

Միչուրինը և Լիսենկոն, ովքեր ստեղծագործորեն զարգացրել են դարվինիզմը, լրացրել են Դարվինի ուսմունքներում նշված բացը, նշելով օրգանիզմների փոփոխության հարմարվողական բնույթը:

Այս կարծիքին հակված էին այնպիսի նշանավոր ռուս գիտնականներ, ինչպիսիք են Վ.Կովալևսկին, Տիմիրյազևը և Պավլովը, որոնք գիտակցում էին օրգանիզմների գոյության պայմանների անմիջական ազդեցությունը նրանց ժառանգական բնույթի վրա։

Տիմիրյազևը գրել է, որ ժառանգականությունն ինքնին, ի վերջո, ձեռքբերովի սեփականություն է, և հարցն այն է, թե կոնկրետ երբ են տեղի ունենում այս կամ այն ​​փոփոխությունները. «Օրգանական ձևերի նպատակահարմարությունը կարելի է բացատրել միայն դրանց ձևավորման պատմական գործընթացով»:

Միչուրինն ասում է. «Յուրաքանչյուր օրգանիզմի յուրաքանչյուր օրգան, յուրաքանչյուր հատկություն, յուրաքանչյուր անդամ, բոլոր ներքին և արտաքին մասերը պայմանավորված են նրա գոյության արտաքին միջավայրով։ Եթե ​​բույսերի կազմակերպվածությունն այնպիսին է, ինչպիսին կա, դա այն պատճառով է, որ դրա յուրաքանչյուր դետալ կատարում է որոշակի գործառույթ՝ հնարավոր և անհրաժեշտ միայն տվյալ պայմաններում: Եթե ​​այս պայմանները փոխվեն, գործառույթը կդառնա անհնարին կամ ավելորդ, և այն կատարող օրգանը աստիճանաբար ատրոֆիայի կդիմի»։

Լիսենկոն շատ բան է արել ժառանգականությունը և դրա փոփոխականությունը որոշող պատճառների վերլուծության ոլորտում։ Ժառանգականությունը, այսպես ասած, շրջակա միջավայրի պայմանների խտացում է, որը յուրացվել է բույսերի օրգանիզմների կողմից նախորդ մի շարք սերունդների մեջ», - գրում է Լիսենկոն: «Ժառանգականության փոփոխությունը սովորաբար արտաքին միջավայրում օրգանիզմի զարգացման արդյունք է, որն այս կամ այն ​​չափով չի համապատասխանում բնական կարիքներին, այսինքն՝ ժառանգականությանը: Կենցաղային պայմանների փոփոխությունները ստիպում են փոխվել բույսերի օրգանիզմների զարգացումը։ Դրանք ժառանգականության փոփոխության հիմնական պատճառն են:

Ավակյանը (1948) մատնանշում է.

«Եթե անհրաժեշտ է փոխել օրգանիզմի զարգացման որոշակի փուլեր, ապա անհրաժեշտ է փոխել այս փուլի գործընթացի ավարտի պայմանները՝ գործընթացին ապահովելով այն պայմաններով, որոնց ուղղությամբ նախատեսվում է փոխել. այս օրգանիզմի սերունդների ժառանգականությունը.

Այս տեսակետների համակարգին բերված փաստերից հիմնական դիրքը դասավանդման մեջ ակադ. Տ.Դ.Լիսենկոն, որ օրգանիզմի ժառանգականության փոփոխությունը միշտ համարժեքորեն (համապատասխանաբար) ընթանում է փոփոխություն առաջացնող արտաքին գործոնների ազդեցությանը։ Իրենց բնույթով փոփոխությունները միշտ հարմարվողական են, բայց այդ օրգանիզմների սերունդների համար դրանք կարող են լինել օգտակար, վնասակար կամ անտարբեր՝ կախված այդ փոփոխությունների առնչությունից ընդհանրապես բոլոր կենսապայմանների հետ »:

«Բնական բնության մեջ բույսերի և կենդանիների հարաբերական նպատակահարմարությունը, ներդաշնակությունը ստեղծվել է միայն բնական ընտրությամբ, այսինքն՝ ժառանգականությամբ, դրա փոփոխականությամբ և գոյատևմամբ»։

Լիսենկոն մշակում և խորացնում է դարվինիզմի տեսությունը՝ բացահայտելով որոշ երեւույթների պատճառները, որոնց կառավարումը պահանջում է գյուղատնտեսական պրակտիկան։ Սա մարմնավորում է տեսության և պրակտիկայի միասնության մեծ սկզբունքը։

Դարվինիստների խորհրդային դպրոցի տեսակետները, ինչպես արդեն նշվեց, պետք է հակադրվեն Վայսման-Մորգանի տեսակետներին: Լիովին մերժելով կենսապայմանների ազդեցության տակ օրգանիզմների բնույթը փոխելու հնարավորությունը՝ Մորգանիստները էվոլյուցիան նվազեցնում են մինչև պատահական մուտացիաների տեսք։ Որոշ հատկություններ ժառանգելու ունակությունը վերագրվում է հատուկ նյութի, որը տեղայնացված է բջջի միջուկում:

1948-ի օգոստոսին կայացած ՎԱՍԽՆԻԼ-ի նիստը դատապարտեց Մորգանիստների տեսակետները և ցույց տվեց նրանց անհամապատասխանությունը։ Առավել ակնհայտ է դարձել մորգանիզմի ռեակցիոն էությունը, որը պնդում է օրգանիզմի զարգացումը վերահսկող և առանց արտաքին միջավայրի մասնակցության «ներքին գործոնների» առկայությունը։

Էվոլյուցիայի շարժիչ ուժերի անճանաչելիության մասին թեզը անհամատեղելի է մարքսիստական ​​փիլիսոփայական մատերիալիզմի հետ, որը ապացուցում է, ընկեր Ստալինի խոսքերով, «որ աշխարհը և նրա օրինաչափությունները լիովին ճանաչելի են, որ բնության օրենքների մեր իմացությունը ստուգված է. փորձն ու պրակտիկան հուսալի գիտելիք է, որն ունի օբյեկտիվ ճշմարտությունների արժեք, որ աշխարհում չկան անհայտ բաներ, այլ միայն բաներ, որոնք դեռ չեն ճանաչվել, որոնք կբացահայտվեն և կճանաչվեն գիտության և պրակտիկայի ուժերի կողմից»:

Դարվինի հմայվածությունը Մալթուսի «տեսությամբ» և այն օգտագործելու փորձը էվոլյուցիոն գործընթացը բացատրելու համար պետք է սխալ ճանաչվի: Արդեն իր ժամանակ Ֆ.Էնգելսը նշել է, որ անկատար ձևերի անհետացումը իրականում տեղի է ունենում առանց մալթուսիզմի։

Ըստ էության, Դարվինի տվյալները հերքեցին Մալթուսի «տեսությունը». Մարքսը գրել է. «Դարվինի աշխատության մեջ, օրինակ, տեսակների անհետացման պատճառների քննարկման ժամանակ կա նաև մանրամասն, էլ չասած նրա հիմնական սկզբունքը՝ Մալթուսի տեսության բնական-պատմական հերքումը»։

Վերանայելով Դարվինի թեզը գերբնակչության դերի մասին բնական ընտրության գործընթացում, որն էապես հակասում է էվոլյուցիոն տեսությանը, Լիսենկոն եկավ մերժելու այս թեզը։ Բնության մեջ գերբնակեցումը, որպես կանոն, չի եղել և չի կարող լինել։ «Հետևաբար, դարվինյան բնական ընտրություն ասելով ես նկատի ունեմ կուտակային գործող գործոնները՝ փոփոխականությունը, ժառանգականությունը և գոյատևումը…

Ի վերջո, պետք է նշել, որ Դարվինի տեսության մեջ տեսակի խնդիրը բավականաչափ զարգացած չէ։

Էնգելսը, գնահատելով տեսակ հասկացության իմաստը, գրել է. «Բայց առանց տեսակի հասկացության ողջ գիտությունը վերածվեց ոչնչի։ Նրա բոլոր ճյուղերին անհրաժեշտ էր տեսակի հայեցակարգը որպես հիմք. ինչպիսի՞ն կլիներ մարդու անատոմիան և համեմատական ​​անատոմիան, սաղմնաբանությունը, կենդանաբանությունը, պալեոնտոլոգիան, բուսաբանությունը և այլն, առանց տեսակի հասկացության»:

Զարգացման դարվինյան հայեցակարգի հիմնարար թերությունը նկատել է ընկեր Ստալինը, ով գրել է, որ «Դարվինիզմը մերժում է ոչ միայն Կյուվիեի կատակլիզմները, այլև դիալեկտիկորեն հասկացված զարգացումը, ներառյալ հեղափոխությունը, մինչդեռ դիալեկտիկական մեթոդի, էվոլյուցիայի և հեղափոխության տեսանկյունից. քանակական և որակական փոփոխությունները նույն շարժման երկու անհրաժեշտ ձևերն են»։

Միչուրինի կենսաբանությունը, որը մշակվել է դիալեկտիկական մատերիալիզմի հիման վրա, մերժում է հարթ էվոլյուցիայի գաղափարը, որն ընթանում է առանց կտրուկ փոփոխությունների: Ընդգծելով այս դիրքորոշումը՝ Լիսենկոն նշում է, որ տեսակները աբստրակցիաներ չեն, այլ իրականում գոյություն ունեցող հանգույցներ (շղթաներ) ընդհանուր կենսաբանական շղթայում։

Այսպիսով, տեսակ հասկացությունը երկակի նշանակություն ունի. Դա մի կողմից նշանակում է տեսակի որակական որոշակիությունն ու հարաբերական կայունությունը, մյուս կողմից՝ աստիճանական փոփոխությունների կուտակման արդյունքում նրա կտրուկ վերափոխման հնարավորությունը։

Մեր նշած պահերը գունեղ կերպով բացահայտված են Լիսենկոյի ստեղծագործություններից մեկում. Նա գրում է. «Սակայն Դարվինի էվոլյուցիոն տեսությունը բխում է միայն քանակական փոփոխությունների ճանաչումից, միայն աճի կամ նվազման, և տեսադաշտից կորցնում է փոխակերպումների պարտադիր բնույթն ու օրինաչափությունը, անցումները մի որակական վիճակից մյուսին: Եվ այնուամենայնիվ, առանց օրգանական ձևերի մի որակական վիճակի մյուսի փոխակերպման, չկա զարգացում, չկա որոշ տեսակների փոխակերպում մյուսների, այլ կա միայն քանակի աճ կամ նվազում, կա միայն այն, ինչ սովորաբար կոչվում է աճ: .

Հենց այս պատճառով է, որ դարվինիզմի տեսությունը, որը հաստատեց զարգացման հայեցակարգը կենսաբանական գիտության մեջ, միայն հարթ էվոլյուցիայի հայեցակարգը կարող էր բացատրել միայն օրգանական աշխարհի զարգացումը: Բայց այս բացատրությունը չէր կարող դառնալ արդյունավետ տեսություն, տեսական հիմք գործնական վերափոխման, օրգանական բնույթը փոխելու համար»:

«Հին կենսաբանական գիտությունը, ելնելով հարթ էվոլյուցիոնիզմի տեսությունից, որոշ օրգանական ձևերի միայն աստիճանական քանակական փոխակերպումների ճանաչումից, որոշ վիճակների՝ այլ վիճակների, չկարողացավ հաշտեցնել իր տեսական սկզբունքները տեսակների իրական և կանոնավոր գոյության հետ։ բնությունը։ Հետևաբար, նույնիսկ տաղանդավոր, առաջադեմ, առաջադեմ գիտնականները՝ աստիճանական անցման իրենց տեսությամբ, մի տեսակի աճը մյուսի, նորի, ստիպեցին, տեսակը գործնականում իրականություն ճանաչելով, տեսականորեն դրանք համարել միայն պայմանական, միայն. տաքսոնոմիայի ծառայության հայեցակարգ:

Փորձելով դուրս գալ այս հակասությունից, չշեղվելով հարթ էվոլյուցիոնիզմի դիրքերից, Դարվինը, տեսակավորման էվոլյուցիայի իր տեսության մեջ, դիմեց ներտեսակային գերբնակեցման և ներտեսակային մրցակցության ռեակցիոն մալթուսական կեղծ վարդապետությանը, որն իբր առաջացել է դրանից՝ որպես շարժիչ ուժ։ էվոլյուցիա»։

Մինչ այժմ մանրէաբաններն իրենց տրամադրության տակ ունեն հսկայական քանակությամբ նյութեր, որոնք հաստատում են Միչուրին-Լիսենկոյի ուսմունքների ճիշտությունը: Այս աշխատանքում խոսելով միայն միկրոօրգանիզմների ջերմաստիճանի հարմարվողականության մասին՝ մենք կարող ենք ցույց տալ բազմաթիվ օրինակներ, որոնք խոսում են շրջակա միջավայրի ազդեցության տակ գտնվող մանրադիտակային արարածների հատկությունների փոփոխությունների մասին: Այսպիսով, մեր վերջերս հրատարակված (1947 թ.) «Հողի բակտերիաների էկոլոգիական և աշխարհագրական փոփոխականությունը» մենագրությունում, որն ամփոփում է 1925-1945 թվականների աշխատանքը, ցույց է տրվել, որ կլիման նպաստում է բակտերիաների մեջ ջերմաստիճանի մրցավազքի ձևավորմանը։ Սմարագդովան (1941 թ.) նմանատիպ փաստ հաստատեց ամենապարզ հողի հետ կապված։

Միկրոօրգանիզմների ջերմաստիճանի հարմարեցումը, մասնավորապես միկրոբների ջերմաֆիլ ձևերի ձևավորումը մեծ արժեք է տալիս շրջակա միջավայրի ազդեցության տակ գտնվող օրգանիզմների ժառանգական հատկությունների փոփոխությունների ուսումնասիրությանը: Այս նյութն առավել ևս կարևոր է, քանի որ շատ միկրոօրգանիզմների, ինչպիսիք են բակտերիաների գերակշռող մասը, չունեն կառուցվածքով ձևավորված միջուկ, մինչդեռ մյուսներն ունեն այն: Այնուամենայնիվ, ինչպես երևում է ստորև ներկայացված նյութից, ժառանգական հատկությունների կայունությունը և դրանց փոփոխությունը կախված չեն որոշակի միկրոբի կազմակերպման բարձրությունից:

Մենք արդեն նշել ենք, որ լաբորատոր պայմաններում, թեև որոշակի ջանքերով, այնուամենայնիվ հնարավոր է փոխել միկրոօրգանիզմների կարդինալ ջերմաստիճանի կետերի դիրքը: Ակնհայտ է, որ նմանատիպ երևույթ պետք է տեղի ունենա բնության մեջ, որտեղ շրջակա միջավայրի ազդեցությունը հանգեցնում է միկրոօրգանիզմների համապատասխան հարմարվողական փոփոխականության առաջացմանը:

Ելնելով վերոգրյալից՝ կարելի է պնդել, որ միկրոբների ջերմաֆիլ ձևերի առաջացումը տեղի է ունենում ոչ թե անհիմն «մուտացիաների» արդյունքում, այլ շրջակա միջավայրի համապատասխան պայմանների ազդեցության տակ։ Այնուամենայնիվ, բնորոշ մեզոֆիլ միկրոօրգանիզմները չեն կարող անմիջապես վերածվել ջերմաֆիլների:

Մեզոֆիլների թերմոֆիլային հարմարվելու փորձերից պետք է նշել Դալինգերի (Դալինգեր, 1887) աշխատությունը։ Այս հետազոտողին հաջողվեց, աստիճանաբար բարձրացնելով Flagellata-ի մշակման ջերմաստիճանը, յոթ տարվա ընթացքում բարձրացնել դրանց զարգացման առավելագույն կետի դիրքը 23-ից մինչև 70 °:

Չարլզ Դարվինը մեծ հետաքրքրություն առաջացրեց Դալինգերի ստեղծագործություններով։ Դալլինգերին ուղղված իր նամակում նա գրել է. «Ես չգիտեի, որ դուք զբաղվում եք ցածր օրգանիզմների փոփոխությամբ՝ փոփոխվող կենսապայմանների ազդեցության տակ, և ես կասկած չունեմ, որ ձեր արդյունքները չափազանց հետաքրքիր և արժեքավոր կլինեն: Բավականին ուշագրավ է այն փաստը, որ դուք նշեցիք, որ նրանք ապրում են տարբեր ջերմաստիճաններում, բայց աստիճանաբար կարող են ընտելանալ շատ ավելի բարձր ջերմաստիճանի։ Նա բացատրում է ջրիմուռների առկայությունը տաք աղբյուրներում»։

Բակտերիաներին բարձր ջերմաստիճաններին ընտելացնելու աշխատանքները կատարել է Դիուդոնը, ով փորձարկել է սիբիրախտի Bad bacillus-ը։ fluorescens եւ Bad. ապշեցուցիչ. Դիուդոնն աստիճանաբար բարձրացրեց բակտերիաների աճեցման ջերմաստիճանը և հետևեց դրանց զարգացմանը: Այս հետազոտողին մի շարք պատվաստումներից հետո հաջողվել է բակտերիաների մեջ առավելագույն ջերմաստիճանի կետի դիրքը բարձրացնել 4-5 °-ով։

Նման կերպ Ցիկլինսկայան (1898) ստացել է մրցավազքը Բակ. subtilis, որի ջերմաստիճանը առավելագույնը 8 ° բարձր է, քան սկզբնական մշակույթի ջերմաստիճանը:

Գեյջը և Ստոգթոնը մշակեցին ավելի ջերմակայուն մրցավազք՝ Բակտը: coli-ն, և Մագունը նույնն արեց Բաքի համար: միկոիդներ.

Կրոնը (1923) ցույց է տվել, որ Բակ. thermophilus Negre-ը, որն ուներ 50°-ի օպտիմալ ցուցանիշ, երկու տարվա ընթացքում բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում աճեցրեց այս կետը մինչև 62,5°:

Աշխատանքները, որոնք իրենց բնույթով շատ մոտ են նշվածներին, իրականացվել են բակտերիաների և Ruzicka, Pfeiffer, Til և այլն սնկով:

Հետազոտողների մեծամասնության փորձերում միկրոբների հարմարեցումը բարձր ջերմաստիճաններին շատ դանդաղ է տեղի ունեցել: Հաճախ, երբ փորձում էին մեկուսացնել այն մշակույթները, որոնք հանդուրժում են համեմատաբար բարձր ջերմաստիճանը, ստացվում էին ոչ կենսունակ ձևեր, որոնք մահանում էին մի քանի անցումներից հետո: Նմանատիպ երևույթ է նկատվել, օրինակ, Յանկեի փորձերում, ով փորձել է ստանալ ջերմասեր ցեղը Bac. mesentericus.

Ջերմաստիճանի աստիճանական բարձրացումը երբեմն այնքան էլ արդյունավետ չէ միկրոբների ջերմակայուն ձևերը հեռացնելու համար: Այսպիսով, Kasman-ը և Rettger-ը (Casman a. Rettger, 1933), օգտագործելով այս մեթոդը մեկ տարվա ընթացքում, չկարողացան էական արդյունքների հասնել ջերմակայուն խեժ բակտերիաների ստացման հարցում: Հետևաբար, որոշ հետազոտողներ խորհուրդ են տվել օգտագործել ուժեղ ազդեցություններ՝ մշակույթում մեծ թվով բջիջների տեսք առաջացնելու համար, որոնք կարող են հանդուրժել բարձր ջերմաստիճանը: Այս տեխնիկան, քանի որ ուղղակիորեն չի ազդում կենդանի էակների հատկությունների վրա, իհարկե, չէր կարող շոշափելի արդյունքներ տալ։ Մասնավորապես, այն օգտագործվել է Բուրկիի և Ռուգոսայի կողմից (Burkey a. Rugosa, 1940): Այս դեպքում փորձնական միկրոբի կուլտուրան սովորաբար ենթարկվում էր ջերմաստիճանի կտրուկ տատանումների, աղերի ազդեցության և այլն։

Կլայվերի և Բաարսի կարծիքը, ովքեր ընդունում են, որ շատ թերմոֆիլներ մուտանտներ են, որոնք հեշտությամբ առաջանում են սննդարար լաբորատոր միջավայրերում, կտրուկ հակասում է այլ հետազոտողների հետ: Այս տեսակետը մշակվել է նշանավոր մանրէաբանների կողմից Vibrio thermodesulfuricans-ի ուսումնասիրության հիման վրա, որն ակնհայտորեն ստացվել է Vibrio desulfuricans-ից: Ինչպես արդեն նշվեց, Կլայվերի և Բաարսի կարծիքը չի կարելի ողջամիտ համարել։

Վերջերս Մեզոֆիլ միկրոօրգանիզմների (բակտերիաներ և խմորիչներ) բարձր ջերմաստիճաններին հարմարվելու վերաբերյալ շատ մանրամասն ուսումնասիրություններ են իրականացվել Իմշենեցկի և Լոգինովայի կողմից (1944-1948): Իրենց աշխատանքում փորձարարները փորձել են բացահայտել այն պայմանները, որոնք հանգեցնում են միկրոբների ցանկալի ձևերի ավելի արագ արտադրությանը: Այս տեղեկատվությունը չափազանց հետաքրքիր է, քանի որ գործնականում հաճախ անհրաժեշտ են բարձր զարգացման ջերմաստիճան ունեցող միկրոօրգանիզմներ: Նման ձևերը սովորաբար հայտնաբերվել են բնության մեջ մանրէաբանների կողմից, բայց ոչ միշտ հաջողությամբ: Հետևաբար, նպատակահարմար է օրակարգում դնել մանրէաբանական մշակույթների արհեստական ​​բուծման հարցը՝ կանխորոշված ​​հատկություններով, այսինքն՝ մանրէաբանության մեջ դեռևս գործնականում բացակայող աշխատանքի գծի ստեղծումը:

Իմշենեցկու մշակած գաղափարների համաձայն՝ գերօպտիմալ ջերմաստիճանի ազդեցության տակ մշակույթում հայտնվում են բջիջներ, որոնք ունակ են ավելի լավ զարգանալ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում։ Եթե ​​նոր բջիջների հատկությունները համահունչ են արտաքին միջավայրին, ապա պարզվում է, որ դրանք ավելի կենսունակ են, քան սկզբնական մշակույթները:

Այսպիսով, ստեղծված միջավայրը նպաստում է փոփոխականության գործընթացի որոշակի ուղղությանը։ Մեզոֆիլ միկրոօրգանիզմները համապատասխան պայմաններում կարող են վերածվել ջերմաֆիլների: Պետք է, սակայն, ևս մեկ անգամ ընդգծել, որ այս գործընթացը տեղի է ունենում որոշակի դժվարությամբ, իսկ դրա արագացման օպտիմալ պայմանները դեռևս հստակեցված չեն։ Այնուամենայնիվ, նշված փաստերը թույլ են տալիս ենթադրել ջերմաֆիլ և մեզոֆիլ մանրէների միջև ֆիլոգենետիկ կապի առկայությունը։ Քանի որ որոշակի պլաստիկություն բնորոշ է բոլոր մանրէներին, մեզ համար պարզ է դառնում, որ ջերմաֆիլ բակտերիաներում առկա են ֆիզիոլոգիական խմբերի լայն տեսականի:

Ուշագրավ է այն փաստը, որ ոչ պակաս դժվար է միկրոբների ջերմաֆիլ և ջերմատոլերանտ ձևերի վերածումը մեզոֆիլ ձևերի։ Սա նշվել է Դիուդոնի (1895) և Գոլիկովայի (1926 թ.), ով աշխատել է բակտերիաների հետ, Գիլբերտի (1904 թ.), ով զբաղվել է ջերմատոլերանտ բորբոսով և Նոակի (1912 թ.), ով փորձեր է կատարել ջերմասեր ակտինոմիցետով։

Այնուամենայնիվ, ցածր ջերմաստիճանում մանրէների երկարատև աճեցումը նվազեցնում է դրանց առավելագույն ջերմաստիճանը և ջերմային դիմադրությունը (Lowenstein, 1903; Mishustina, 1949 և այլն):

Եթե ​​սխալ եք գտնում, խնդրում ենք ընտրել տեքստի մի հատված և սեղմել Ctrl + Enter.

Թեստեր

666-01 թթ. Ինչպե՞ս է բակտերիալ սպորը տարբերվում ազատ բակտերիայից:
Ա) Սպորն ունի ավելի խիտ թաղանթ, քան ազատ բակտերիաները:
Բ) Սպորը բազմաբջիջ գոյացություն է, իսկ ազատ բակտերիան՝ միաբջիջ։
Գ) Սպորը ավելի քիչ դիմացկուն է, քան ազատ բակտերիաները:
Դ) սպորը սնվում է ավտոտրոֆ, իսկ ազատ բակտերիաները՝ հետերոտրոֆ:

Պատասխանել

Պատասխանել

666-03 թթ. Նշեք մանրէի սիմբիոզի դեպք այլ օրգանիզմի հետ։
Ա) վիբրիո խոլերա և մարդիկ
Բ) սալմոնելլա և հավ
Գ) սիբիրյան խոցի բացիլ և ոչխար
Դ) Escherichia coli և մարդիկ

Պատասխանել

666-04 թթ. Nodule բակտերիաները մատակարարում են ցեց բույսեր
Ա) մեռած բույսերի օրգանական նյութեր
Բ) ազոտի աղեր
Բ) նուկլեինաթթուներ
Դ) ածխաջրեր

Պատասխանել

666-05 թթ. Բակտերիաների կյանքի համար անբարենպաստ պայմաններ են ստեղծվում, երբ
Ա) կաղամբ թթու դնելը
Բ) սնկի պահածոյացում
գ) կեֆիր պատրաստելը
Դ) սիլոսի տեղադրում

Պատասխանել

Պատասխանել

666-07 թթ. Սիբիրախտի բակտերիաները երկար ժամանակ կարող են պահվել գերեզմաններում՝ տեսքով
Ա) վեճ
Բ) կիստաներ
գ) կենդանի բջիջներ
Դ) zoospores

Պատասխանել

Պատասխանել

666-09 թթ. Ի՞նչն է բնորոշ սապրոտրոֆ բակտերիաներին:
Ա) գոյություն ունեն կենդանի օրգանիզմների հյուսվածքների մատակարարման շնորհիվ

Գ) օգտագործել օրգանական նյութեր կենդանի օրգանիզմների սեկրեցներից

Պատասխանել

666-10 թթ. Բակտերիաները Երկրի վրա գոյություն ունեն միլիոնավոր տարիներ, բարձր կազմակերպված օրգանիզմների հետ միասին, սկսած
Ա) կերակրել պատրաստի օրգանական նյութերով
Բ) երբ անբարենպաստ պայմաններ են առաջանում, դրանք վեճեր են առաջացնում
Գ) մասնակցել բնության մեջ առկա նյութերի ցիկլին
Դ) ունեն պարզ կառուցվածք և մանրադիտակային չափսեր

Պատասխանել

666-11 թթ. Հետևյալներից ո՞րն է ճիշտ.
Ա) բակտերիաները բազմանում են մեյոզի միջոցով
Բ) բոլոր բակտերիաները հետերոտրոֆներ են
Գ) մանրէները լավ են հարմարվում շրջակա միջավայրի պայմաններին
Դ) որոշ բակտերիաներ էուկարիոտ օրգանիզմներ են

Պատասխանել

666-12 թթ. Ցիանոբակտերիաների և ծաղկող բույսերի կենսագործունեության նմանությունը դրսևորվում է ունակությամբ.
Ա) հետերոտրոֆիկ սնուցում
Բ) ավտոտրոֆիկ սնուցում
գ) սերմերի ձևավորում
Դ) կրկնակի բեղմնավորում

Պատասխանել

666-13 թթ. Հողի մեջ ապրող փտած բակտերիաներ
Ա) անօրգանականից առաջացնել օրգանական նյութեր
Բ) սնվում է կենդանի օրգանիզմների օրգանական նյութերով
Գ) նպաստում է հողի թույների չեզոքացմանը
Դ) բույսերի և կենդանիների մեռած մնացորդները վերածել հումուսի

Պատասխանել

666-14 թթ. Որո՞նք են փտած բակտերիաների առանձնահատկությունները:
Ա) օգտագործել կենդանի օրգանիզմների պատրաստի օրգանական նյութեր
Բ) սինթեզել օրգանական նյութեր անօրգանականներից՝ օգտագործելով արեգակի էներգիան
գ) օգտագործել մահացած օրգանիզմների օրգանական նյութեր
Դ) սինթեզել օրգանական նյութերը անօրգանականներից՝ օգտագործելով քիմիական ռեակցիաների էներգիան

Պատասխանել

666-15 թթ. Ո՞ր բակտերիաներն են համարվում մոլորակի «կարգերը»:
Ա) քացախաթթու
Բ) հանգույց
Գ) քայքայումը
Դ) կաթնաթթու

Պատասխանել

666-16 թթ. Դիզենտերիային ամեոբա, թարթիչավոր կոշիկ, էուգլենա կանաչը պատկանում են մեկ ենթագավության, քանի որ նրանք ունեն
Ա) շենքի գլխավոր հատակագիծը
Բ) նմանատիպ սննդամթերք
Գ) բուծման նույն մեթոդները
Դ) ընդհանուր բնակավայր

Պատասխանել

666-17 թթ. Ո՞րն է ֆիզիոլոգիական պրոցեսը միաբջիջ կենդանիների մոտ՝ կապված բջջի կողմից գազերի կլանման հետ:
Ա) սնունդ
Բ) ընտրություն
գ) վերարտադրում
Դ) շնչառություն