Adaptare biologică (din latină adaptatio - adaptare) - adaptarea unui microorganism la condițiile externe în procesul de evoluție, inclusiv componentele morfofiziologice și comportamentale. Adaptarea poate asigura supraviețuirea într-un anumit habitat, rezistența la factori abiotici și biologici, precum și succesul în competiția cu alte specii, populații și indivizi. Fiecare specie are propria capacitate de adaptare, limitată de fiziologie (adaptare individuală).
Dezadaptare - orice încălcare a adaptării, adaptarea corpului la condițiile în continuă schimbare ale mediului extern sau intern. Starea de discrepanță dinamică între un organism viu și mediu, care duce la o încălcare a funcționării fiziologice, o schimbare a comportamentului, dezvoltarea proceselor patologice.O discrepanță completă între organism și condițiile externe ale existenței sale este incompatibilă cu viața. Gradul de dezadaptare se caracterizează prin nivelul de dezorganizare a sistemelor funcționale ale organismului. În funcție de natura funcționării, există două forme de inadaptare: - nepatologică: menținerea homeostaziei este posibilă cu un regim de funcționare fiziologică îmbunătățită, dar „normală”; – patologic: menținerea homeostaziei este posibilă numai în trecerea la funcționarea patologică.
Adaptările speciilor din cadrul aceleiași biocenoze sunt adesea strâns legate între ele. Dacă procesul de adaptare la orice specie nu este într-o stare de echilibru, atunci întreaga biocenoză poate evolua (uneori cu consecințe negative) chiar și în condiții de mediu stabile.
Conținutul principal al adaptării, conform lui T. Pilate, îl reprezintă procesele interne din sistem care asigură păstrarea funcțiilor sale externe în raport cu mediul. Dacă structura sistemului asigură funcționarea normală a acestuia în condițiile de mediu date, atunci un astfel de sistem ar trebui considerat adaptat acestor condiții. În această etapă, se stabilește echilibrul dinamic.
Exemple de adaptare: la protozoarele de apă dulce, concentrația osmotică a protoplasmei este mai mare decât concentrația apei din jur. Când apa este absorbită în ea, are loc o desalinizare constantă. Echilibrul osmotic perturbat este reglat de activitatea vacuolei contractile, care elimina excesul de apa din organism. Unele protozoare sunt însă capabile să se adapteze existenței în apă mai sărată și chiar de mare. În același timp, activitatea vacuolei contractile din ele încetinește și se poate chiar opri complet, deoarece în aceste condiții îndepărtarea apei din organism ar duce la o creștere a concentrației relative de ioni din protoplasmă și, în legătură cu cu aceasta, la o încălcare a echilibrului osmotic în ea. Astfel, în acest caz, mecanismul de adaptare se reduce la o reacție fizică și chimică directă a protoplasmei. În alte cazuri, mecanismul de adaptare pare a fi mai complex și nu poate fi întotdeauna descompus imediat în factori elementari. Așa sunt, de exemplu, adaptarea animalelor la condițiile de temperatură (alungirea blănii mamiferelor sub influența frigului), la fenomenele de energie radiantă (fototropism vegetal); decolorarea pielii animalelor cu sânge rece, din cauza reacției celulelor pigmentare; dimorfism sezonier în colorarea păsărilor și a mamiferelor; schimbarea culorii lor în funcție de condițiile climatice și geografice etc. Totuși și aici mecanismul de adaptare poate fi redus în cele din urmă la reacțiile fizico-chimice ale protoplasmei. Fenomenele de adaptare sunt strâns legate de evoluția microorganismelor și reprezintă unul dintre cei mai importanți factori de aclimatizare, lupta pentru existență și mimetism.
Adaptarea microorganismelor, acomodarea microorganismelor, adaptarea lor la mediu. Structura, proprietățile fiziologice și compoziția lor chimică depind atât de proprietățile ereditare ale unei specii date, cât și de influențele mediului. Acestea din urmă determină schimbarea microorganismului. Până de curând, aceste modificări erau considerate aleatorii și, conform învățăturilor lui Conn, de puțină importanță pentru principalele caracteristici ale microorganismului, care erau recunoscute ca de neclintit. Cu toate acestea, de-a lungul timpului, la început timid, apoi din ce în ce mai hotărât, s-a propus doctrina variabilității microorganismelor ca factor biologic, iar în prezent, modificările microorganismelor nu mai sunt considerate doar întâmplătoare, ci sunt recunoscute ca fiind mai profunde. . Natura variabilității unui microorganism depinde de doi factori: de rezistența individuală a speciei a unui anumit microorganism și de adâncimea, amploarea și puterea impactului asupra mediului. Unele tipuri de microorganisme, precum grupul rezistent la acid, formele difteriei și fungice, se modifică mai puțin și se adaptează mai rău, în timp ce grupele enterico-tifoide, capsulare, cocice, anaerobe sunt mai ușor supuse modificărilor. Adaptabilitatea microorganismelor afectează în primul rând relația lor cu oxigenul și temperatura ambiantă. Se știe că anaerobii pot fi obișnuiți atât cu oxigenul liber, cât și invers. Același lucru trebuie spus și despre atitudinea față de temperatura ambiantă, precum și față de reacția mediului, la acțiunea luminii și compoziția chimică a materialului nutritiv. O condiție trebuie îndeplinită pentru ca această adaptare să aibă loc: expunerea treptată la noi factori. Cu cât noile condiții acționează mai încet și mai treptat, cu atât microorganismul se adaptează mai ușor și mai perfect. Acest dispozitiv merge în direcții diferite. Condițiile de mediu fac ca microorganismul să devină mai puțin pretențios în funcțiile sale fiziologice, să le limiteze la minimum și să treacă în stadiul de anabioză („microbiism latent”), pentru care formează spori și este înconjurat de capsule impenetrabile mucoase, calcaroase și de țesut conjunctiv. (coci, tuburi etc.) bețișoare etc.); sau microorganismele suferă modificări morfologice, pierzând organe întregi și părți care sunt deosebit de sensibile la condițiile normale (de exemplu, tripanozomi, obișnuindu-se cu arsenic, pierd blefaroblaste (Verbitsky)), și astfel se obțin noi rase de microorganisme. Formarea de noi rase cu proprietăți noi este deosebit de ușoară atunci când un microorganism întâlnește noi substanțe chimice într-un organism în care este obișnuit să se reproducă liber. Atunci când într-un astfel de mediu apar substanțe nocive, unele dintre microorganisme mor, iar cei mai rezistenți indivizi supraviețuiesc și dau naștere la așa-numitele rase „rezistente” sau „încăpățânate” (Enrlich). O astfel de rezistență a fost dovedită în raport cu diverși compuși chimici și alcaloizi (arsen, alcool, chinină) Adaptabilitatea microorganismelor poate merge și în sens invers - spre sporirea viabilității și dobândirea unei activități mai mari. Astfel, sub influența unui organism slăbit, un microorganism ușor virulent începe să se înmulțească rapid și să producă toxine pe care nu le avea sau le avea puțin înainte. Un exemplu aici sunt numeroasele cazuri de așa-numite infecții endogene, când pneumococul, sub influența unei răceli, provoacă pneumonie sau Bact. coli, sub influența unei erori în alimentație, provoacă o boală asemănătoare dizenteriei. Această „activare” a microorganismului nu este altceva decât adaptarea lui la noile condiții. Fenomenele de adaptare sunt deosebit de bine studiate și numeroase acolo unde microorganismul se întâlnește cu un organism imunitar sau medii imunitare. Pe lângă capsulele menționate mai sus, care servesc drept strat protector pentru microbi față de mediul extern, microorganismul începe să producă agresine, care îl fac mai puțin accesibil fagocitelor. Adaptabilitatea microorganismelor merge atât de departe încât pot deveni rezistente chiar și la serurile imune. Bordet a arătat încă din 1895 cum Vibrio cholerae poate fi obișnuit cu serul bacteriolitic. O serie de autori au demonstrat posibilitatea de a obișnui microorganismele aglutinante cu faptul că acestea încetează să se aglutine. În schimb, microorganismele neaglutinabile pot fi transformate în aglutinante, de exemplu, prin trecerea prin corpul animalelor și chiar prin simple transferuri de la mediu la mediu. Reconstruindu-și caracteristicile morfologice și fiziologice, microorganismele, în funcție de solul pe care trăiesc, și în funcție de alte microorganisme care se înmulțesc pe lângă acesta, pot dobândi caracteristicile inerente unui vecin și se pot transforma într-un așa-numit „paramicrob”. Un astfel de microorganism, după cum a demonstrat Rosenow, poate dobândi noi proprietăți dobândite prin conviețuirea cu un microorganism patogen și le poate păstra pentru o perioadă destul de lungă prin moștenire. Deci, de exemplu, streptococul izolat din meningita cauzată de diplococul Weichselbaum'a dobândește capacitatea de a da meningită. Se dovedește, parcă, o imitație a unui alt agent patogen. Această imitație se exprimă fie în capacitatea de a provoca aceeași boală, fie în dobândirea de noi proprietăți antigenice. Astfel, un proteus care trăiește în corpul unui pacient cu tifos începe să se aglutine cu serul pacientului, deși nu este agentul cauzal al bolii. Din toate faptele citate, este clar cât de importante sunt fenomenele de adaptare a microorganismelor pentru patologie și epidemiologie.
Evoluția bacteriilor și semnificația ei medicală. Microorganismele de pe Pământ au apărut cu aproximativ trei miliarde de ani înainte de apariția omului. În 1822, E. Darwin a propus teoria evoluției, iar 100 de ani mai târziu, biochimistul rus A. Oparin (1920) a propus teoria apariției vieții biologice. Bacteriile joacă un rol important în acest sistem. Primele forme de viață biologică autoreplicabile înconjurate de o membrană (protobionți) erau incapabile de fotosinteză și obțineau energie prin reacții oxidative abiogene simple, într-o singură etapă. Acest lucru a continuat timp de aproximativ 1,0 miliarde de ani. Energia (electrochimică, termică, fotochimică) generată în aceste reacții a fost stocată în anumite molecule și folosită pentru a desfășura procese primitive. Formarea moleculelor primare și a reacțiilor a marcat începutul proceselor metabolice - anabolism și catabolism. Tranziția de la protocelulă la celulă procariotă a avut loc între 2,5-3 miliarde de ani în urmă. Nu exista oxigen în atmosfera planetei, iar procariotele primare erau anaerobe. Calea autotrofă a fixării CO 2 a stat la baza productivității primare a planetei. Trecerea de la o atmosferă reducătoare la o atmosferă de oxigen a avut loc între Precambrianul mijlociu și cel târziu (acum 2,8 miliarde de ani). Pentru comparație, conținutul de oxigen din atmosfera planetei acum 800 de milioane de ani era de aproximativ 1%, acum 400 de milioane de ani era deja de 10%, iar acum este de 21%. Pe măsură ce compoziția atmosferei s-a schimbat, au început să se formeze anaerobi facultativi fototrofici și heterotrofe, mai târziu au apărut bacterii aerobe.
Bacteriile nu au fost doar acumulatorii primari ai genelor, ci și obiectul îmbunătățirii lor evolutive. Rata de evoluție este numărul de mutații la 100 de aminoacizi ale unei anumite molecule de proteine în decurs de 100 de milioane de ani. Acesta variază foarte mult. Aceasta este baza conceptului de ceas molecular, care declară că mutațiile se acumulează treptat în genom și formează o nouă secvență pentru divergența ulterioară a speciilor într-o perioadă de timp liniară de evoluție. Diagrama prezentată în Fig.3. vă permite să afișați evoluția anumitor grupuri de bacterii și să stabiliți aproximativ timpul de evoluție în care o anumită specie (gen) s-a separat de un strămoș comun.
Rata de evoluție este constantă și depinde de mulți factori - rata proceselor metabolice, timpul de generare, fluxul de informații și presiunea selectivă. De exemplu, divergența dintre genul Salmonella și genul Escherichia coli față de un strămoș comun a avut loc acum aproximativ 100-140 de milioane de ani. Genomii bacterieni au evoluat peste 50 de miliarde de generații, acumulând mutații și dobândind noi informații genetice prin transferul orizontal al genelor, fără o rearanjare semnificativă a genelor ancestrale. Pe parcursul anului, genomul Salmonella a dobândit aproximativ 16 kb/milion de informații genetice străine. ani, iar E. coli - 22 kb / milion de ani. În prezent, genomul lor diferă cu 25%. O parte semnificativă a genomului a fost dobândită prin transfer orizontal. În general, genomul bacterian variază în mărime de la 0,6 la 9,4 Mb de informații (3 la 5 Mb în medie). Unele bacterii au doi cromozomi (Leptospira interrogans serovar icterohemorrahgiae, Brucellae melitensis). Evoluția progresivă a bacteriilor a avut loc în mai multe direcții interdependente - metabolică, morfologică (structural-moleculară) și ecologică. În natură, există o mare varietate de microorganisme, dintre care nu se cunosc în prezent mai mult de 5-7%, iar bacteriile cultivate în condiții artificiale reprezintă aproximativ 1%. Aceasta înseamnă că abia începem să cunoaștem lumea microbilor.
Strategii de secvențiere a genomului. Fiecare pereche de baze a genomului este un bit de informație. De exemplu, genomul lui Haemophilus influenzae conține 1.830.137, iar genomul Escherichia coli conține 4.639.221 biți de informații. Aspectele comparative ale secvențierii genomului bacterian fac posibilă determinarea prezenței genelor comune și a mecanismelor de reglare, stabilirea relațiilor evolutive în interiorul și între specii și stau la baza genomicii structurale și evolutive. O nouă știință, bioinformatica, este angajată în analiza matematică a genomilor microorganismelor. Obiectul cercetării îl constituie secvențierea fragmentelor sau a genomului complet de bacterii cu ajutorul programelor de calculator dezvoltate și a bazelor de date de informații despre acizi nucleici și proteine.
Pe baza analizei structurii genomilor (secvențiere), s-au format 36-40 taxoni mari (diviziuni). Membrii fiecăruia dintre ei au un strămoș comun, care la un anumit stadiu s-a îndepărtat de un alt taxon predecesor. Unele dintre diviziuni includ mai multe specii de bacterii cunoscute decât altele. Aceasta se referă de obicei la cele care sunt bine cultivate în laborator. Cel mai mare număr de specii bacteriene (de la 40 la 80%) a fost descris printre taxonii de Proteobacterii, Actinobacteria, bacterii Gram-pozitive cu un conținut scăzut de G+C. În același timp, în unele departamente, reprezentanții cultivați ai bacteriilor nu sunt cunoscuți. Trebuie remarcat faptul că din 36-40 de diviziuni ale regnului Bacteriile, doar reprezentanții a 7 taxoni mari sunt capabili să provoace boli la om. Specializarea și adaptarea acestor bacterii la organismul animal a dus la formarea de blocuri de gene care controlează factorii de patogenitate (insule de patogenitate). Ele pot fi localizate în cromozom, plasmide și, eventual, în fagii bacterieni. Stabilirea direcției și ordinii evoluției microorganismelor pe baza variabilității genomului lor este o direcție promițătoare în epidemiologia moleculară.
Bacteriile sunt cel mai vechi grup de organisme care există în prezent pe Pământ. Primele bacterii au apărut probabil cu mai bine de 3,5 miliarde de ani în urmă și timp de aproape un miliard de ani au fost singurele creaturi vii de pe planeta noastră. Deoarece aceștia au fost primii reprezentanți ai vieții sălbatice, corpul lor avea o structură primitivă.
Cu timpul, structura lor a devenit mai complexă, dar și astăzi bacteriile sunt considerate cele mai primitive organisme unicelulare. Interesant este că unele bacterii păstrează încă trăsăturile primitive ale strămoșilor lor antici. Acest lucru se observă la bacteriile care trăiesc în izvoarele fierbinți cu sulf și în nămolurile anoxice de la fundul rezervoarelor.
Majoritatea bacteriilor sunt incolore. Doar câteva sunt colorate în violet sau verde. Dar coloniile multor bacterii au o culoare strălucitoare, care se datorează eliberării unei substanțe colorate în mediu sau pigmentării celulelor.
Descoperitorul lumii bacteriilor a fost Anthony Leeuwenhoek, un naturalist olandez al secolului al XVII-lea, care a creat pentru prima dată un microscop perfect cu lupă care mărește obiectele de 160-270 de ori.
Bacteriile sunt clasificate ca procariote și sunt separate într-un regn separat - Bacteriile.
forma corpului
Bacteriile sunt organisme numeroase și diverse. Ele diferă ca formă.
| denumirea bacteriei | Forma bacteriilor | Imaginea bacteriilor |
| coci | sferic | |
| Bacil |  | în formă de tijă |
| Vibrio | virgulă curbată | |
| Spirillum |  | Spirală |
| streptococi |  | Lanț de coci |
| stafilococi |  | Ciorchini de coci |
| diplococi | Două bacterii rotunde, închise într-o capsulă lipicioasă |
Modalitati de transport
Printre bacterii există forme mobile și imobile. Cele mobile se deplasează prin contracții ondulate sau cu ajutorul flagelilor (fire elicoidale răsucite), care constau dintr-o proteină specială flagelină. Pot exista unul sau mai mulți flageli. Ele sunt localizate în unele bacterii la un capăt al celulei, în altele - pe două sau pe toată suprafața.
Dar mișcarea este, de asemenea, inerentă multor alte bacterii care nu au flageli. Deci, bacteriile acoperite cu mucus la exterior sunt capabile să alunece.
Unele bacterii din apă și sol fără flageli au vacuole de gaz în citoplasmă. Într-o celulă pot exista 40-60 de vacuole. Fiecare dintre ele este umplut cu gaz (probabil azot). Prin reglarea cantității de gaz din vacuole, bacteriile acvatice se pot scufunda în coloana de apă sau se pot ridica la suprafața acesteia, în timp ce bacteriile din sol se pot deplasa în capilarele solului.
Habitat
Datorită simplității organizării și lipsei de pretenții, bacteriile sunt larg distribuite în natură. Bacteriile se găsesc peste tot: într-o picătură chiar și din cea mai pură apă de izvor, în grăunte de sol, în aer, pe stânci, în zăpezile polare, nisipurile deșertului, pe fundul oceanului, în uleiul extras din adâncimi mari și chiar în izvorul cald. apă cu o temperatură de aproximativ 80ºС. Ei trăiesc pe plante, fructe, la diferite animale și la oameni în intestine, gură, membre și pe suprafața corpului.
Bacteriile sunt cele mai mici și mai numeroase viețuitoare. Datorită dimensiunilor mici, pătrund cu ușurință în orice fisuri, crăpături, pori. Foarte rezistent și adaptat la diverse condiții de existență. Tolerează uscarea, frigul extrem, încălzirea până la 90ºС, fără a-și pierde viabilitatea.
Practic nu există niciun loc pe Pământ unde bacteriile să nu fie găsite, ci în cantități diferite. Condițiile de viață ale bacteriilor sunt variate. Unii dintre ei au nevoie de oxigen din aer, alții nu au nevoie de el și sunt capabili să trăiască într-un mediu fără oxigen.
În aer: bacteriile se ridică în atmosfera superioară până la 30 km. și altele.
Mai ales multe dintre ele în sol. Un gram de sol poate conține sute de milioane de bacterii.
În apă: în straturile de apă de suprafață ale rezervoarelor deschise. Bacteriile acvatice benefice mineralizează reziduurile organice.
În organismele vii: bacteriile patogene pătrund în organism din mediul extern, dar numai în condiții favorabile provoacă boli. Simbiotice trăiesc în organele digestive, ajutând la descompunerea și asimilarea alimentelor, sintetizarea vitaminelor.
Structura externă
Celula bacteriană este îmbrăcată într-o înveliș special dens - peretele celular, care îndeplinește funcții de protecție și de susținere și, de asemenea, conferă bacteriei o formă permanentă, caracteristică. Peretele celular al unei bacterii seamănă cu învelișul unei celule vegetale. Este permeabil: prin ea, nutrienții trec liber în celulă, iar produsele metabolice ies în mediu. Bacteriile dezvoltă adesea un strat protector suplimentar de mucus, o capsulă, peste peretele celular. Grosimea capsulei poate fi de multe ori mai mare decât diametrul celulei în sine, dar poate fi foarte mică. Capsula nu este o parte obligatorie a celulei, se formează în funcție de condițiile în care intră bacteriile. Împiedică bacteriile să nu se usuce.
Pe suprafața unor bacterii există flageli lungi (unul, doi sau mai mulți) sau vilozități scurte și subțiri. Lungimea flagelului poate fi de multe ori mai mare decât dimensiunea corpului bacteriei. Bacteriile se mișcă cu ajutorul flagelilor și vilozităților.
Structura interna
În interiorul celulei bacteriene se află o citoplasmă densă imobilă. Are o structură stratificată, nu există vacuole, astfel încât diferite proteine (enzime) și nutrienți de rezervă se află în însăși substanța citoplasmei. Celulele bacteriene nu au nucleu. În partea centrală a celulelor lor, este concentrată o substanță care transportă informații ereditare. Bacterii, - acid nucleic - ADN. Dar această substanță nu este încadrată în nucleu.
Organizarea internă a unei celule bacteriene este complexă și are propriile sale caracteristici specifice. Citoplasma este separată de peretele celular prin membrana citoplasmatică. În citoplasmă, se disting substanța principală sau matricea, ribozomii și un număr mic de structuri membranare care îndeplinesc o varietate de funcții (analogi ai mitocondriilor, reticulului endoplasmatic, aparatului Golgi). Citoplasma celulelor bacteriene conține adesea granule de diferite forme și dimensiuni. Granulele pot fi compuse din compuși care servesc ca sursă de energie și carbon. Picături de grăsime se găsesc și în celula bacteriană.
În partea centrală a celulei, substanța nucleară, ADN-ul, este localizată, neseparată de citoplasmă printr-o membrană. Acesta este un analog al nucleului - nucleoidul. Nucleoidul nu are membrană, nucleol și un set de cromozomi.
Metode de nutriție
Bacteriile au moduri diferite de hrănire. Printre aceștia se numără autotrofe și heterotrofe. Autotrofele sunt organisme care pot forma independent substanțe organice pentru nutriția lor.
Plantele au nevoie de azot, dar ele însele nu pot absorbi azotul din aer. Unele bacterii combină moleculele de azot din aer cu alte molecule, rezultând substanțe disponibile plantelor.
Aceste bacterii se instalează în celulele rădăcinilor tinere, ceea ce duce la formarea unor îngroșări pe rădăcini, numite noduli. Astfel de noduli se formează pe rădăcinile plantelor din familia leguminoaselor și a altor plante.
Rădăcinile furnizează bacteriilor carbohidrați, iar bacteriile dau rădăcinilor substanțe care conțin azot care pot fi absorbite de plantă. Relația lor este reciproc avantajoasă.
Rădăcinile plantelor secretă multe substanțe organice (zaharuri, aminoacizi și altele) cu care bacteriile se hrănesc. Prin urmare, în special multe bacterii se instalează în stratul de sol din jurul rădăcinilor. Aceste bacterii transformă reziduurile de plante moarte în substanțe disponibile plantei. Acest strat de sol se numește rizosferă.
Există mai multe ipoteze despre pătrunderea bacteriilor nodulare în țesuturile radiculare:
- prin afectarea țesutului epidermic și cortical;
- prin firele de păr din rădăcină;
- numai prin membrana celulară tânără;
- datorită bacteriilor însoțitoare care produc enzime pectinolitice;
- datorită stimulării sintezei acidului B-indoleacetic din triptofan, care este întotdeauna prezent în secrețiile rădăcinilor plantelor.
Procesul de introducere a bacteriilor nodulare în țesutul radicular constă în două faze:
- infecția firelor de păr din rădăcină;
- procesul de formare a nodulilor.
În cele mai multe cazuri, celula invadatoare se înmulțește activ, formează așa-numitele fire de infecție și deja sub forma unor astfel de fire se deplasează în țesuturile plantei. Bacteriile nodulare care au apărut din firul de infecție continuă să se înmulțească în țesutul gazdă.
Umplute cu celule care se înmulțesc rapid de bacterii nodulare, celulele plantelor încep să se dividă intens. Conectarea unui nodul tânăr cu rădăcina unei plante leguminoase se realizează datorită fasciculelor vascular-fibroase. În timpul perioadei de funcționare, nodulii sunt de obicei denși. Până în momentul manifestării activității optime, nodulii capătă o culoare roz (datorită pigmentului de legoglobină). Numai acele bacterii care conțin legoglobină sunt capabile să fixeze azotul.
Bacteriile nodulare creează zeci și sute de kilograme de îngrășăminte cu azot pe hectar de sol.
Metabolism
Bacteriile diferă unele de altele în metabolism. Pentru unii, merge cu participarea oxigenului, pentru alții - fără participarea acestuia.
Majoritatea bacteriilor se hrănesc cu substanțe organice gata preparate. Doar câteva dintre ele (albastru-verde, sau cianobacteriile) sunt capabile să creeze substanțe organice din cele anorganice. Ele au jucat un rol important în acumularea de oxigen în atmosfera Pământului.
Bacteriile absorb substanțele din exterior, le rup moleculele, își adună învelișul din aceste părți și își reumple conținutul (așa cresc) și aruncă moleculele inutile. Învelișul și membrana bacteriei îi permit să absoarbă numai substanțele potrivite.
Dacă învelișul și membrana bacteriei ar fi complet impermeabile, nicio substanță nu ar intra în celulă. Dacă ar fi permeabile la toate substanțele, conținutul celulei s-ar amesteca cu mediul - soluția în care trăiește bacteria. Pentru supraviețuirea bacteriilor este nevoie de o înveliș care să permită trecerea substanțelor necesare, dar nu și a celor care nu sunt necesare.
Bacteria absoarbe nutrienții care se află în apropierea ei. Ce se întâmplă mai departe? Dacă se poate mișca independent (prin mișcarea flagelului sau împingând mucusul înapoi), atunci se mișcă până găsește substanțele necesare.
Dacă nu se poate mișca, atunci așteaptă până când difuzia (capacitatea moleculelor unei substanțe de a pătrunde în grosimea moleculelor unei alte substanțe) aduce moleculele necesare la ea.
Bacteriile, împreună cu alte grupuri de microorganisme, efectuează o muncă chimică uriașă. Prin transformarea diverșilor compuși, aceștia primesc energia și nutrienții necesari activității lor vitale. Procesele metabolice, modalitățile de obținere a energiei și nevoia de materiale pentru a construi substanțele organismului lor în bacterii sunt diverse.
Alte bacterii satisfac toate nevoile de carbon necesare sintezei substantelor organice ale organismului in detrimentul compusilor anorganici. Se numesc autotrofi. Bacteriile autotrofe sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice. Printre acestea se disting:
Chemosinteza
Utilizarea energiei radiante este cea mai importantă, dar nu singura modalitate de a crea materie organică din dioxid de carbon și apă. Sunt cunoscute bacterii care nu folosesc lumina solară ca sursă de energie pentru o astfel de sinteză, ci energia legăturilor chimice care apar în celulele organismelor în timpul oxidării anumitor compuși anorganici - hidrogen sulfurat, sulf, amoniac, hidrogen, acid azotic, compuși feroși de fier și mangan. Ei folosesc materia organică formată folosind această energie chimică pentru a construi celulele corpului lor. Prin urmare, acest proces se numește chimiosinteză.
Cel mai important grup de microorganisme chemosintetice sunt bacteriile nitrificatoare. Aceste bacterii trăiesc în sol și efectuează oxidarea amoniacului, format în timpul degradarii reziduurilor organice, la acid azotic. Acesta din urmă, reacționează cu compușii minerali ai solului, se transformă în săruri de acid azotic. Acest proces are loc în două etape.
Bacteriile de fier transformă fierul feros în oxid. Hidroxidul de fier format se depune și formează așa-numitul minereu de fier de mlaștină.
Unele microorganisme există datorită oxidării hidrogenului molecular, oferind astfel un mod autotrof de nutriție.
O trăsătură caracteristică a bacteriilor cu hidrogen este capacitatea de a trece la un stil de viață heterotrof atunci când sunt furnizate cu compuși organici și în absența hidrogenului.
Astfel, chimioautotrofele sunt autotrofe tipice, deoarece sintetizează în mod independent compușii organici necesari din substanțe anorganice și nu îi iau gata preparati din alte organisme, cum ar fi heterotrofele. Bacteriile chimioautotrofe diferă de plantele fototrofe prin independența lor completă față de lumină ca sursă de energie.
fotosinteza bacteriană
Unele bacterii cu sulf care conțin pigment (violet, verde), care conțin pigmenți specifici - bacterioclorofilele, sunt capabile să absoarbă energia solară, cu ajutorul căreia hidrogenul sulfurat este împărțit în organismele lor și dă atomi de hidrogen pentru a restabili compușii corespunzători. Acest proces are multe în comun cu fotosinteza și diferă doar prin aceea că, la bacteriile violet și verzi, hidrogenul sulfurat (ocazional acizi carboxilici) este donatorul de hidrogen, iar la plantele verzi este apa. În acestea și altele, scindarea și transferul hidrogenului se realizează datorită energiei razelor solare absorbite.
O astfel de fotosinteză bacteriană, care are loc fără eliberarea de oxigen, se numește fotoreducere. Fotoreducerea dioxidului de carbon este asociată cu transferul de hidrogen nu din apă, ci din hidrogen sulfurat:
6CO 2 + 12H 2 S + hv → C6H 12 O 6 + 12S \u003d 6H 2 O
Semnificația biologică a chimiosintezei și fotosintezei bacteriene la scară planetară este relativ mică. Doar bacteriile chemosintetice joacă un rol semnificativ în ciclul sulfului din natură. Absorbit de plantele verzi sub formă de săruri ale acidului sulfuric, sulful este restabilit și devine parte a moleculelor proteice. Mai mult, în timpul distrugerii reziduurilor de plante și animale moarte de către bacteriile putrefactive, sulful este eliberat sub formă de hidrogen sulfurat, care este oxidat de bacteriile sulfuroase la sulf liber (sau acid sulfuric), care formează sulfiți disponibili pentru plante în sol. Bacteriile chimio- și fotoautotrofe sunt esențiale în ciclul azotului și sulfului.
sporulare
Sporii se formează în interiorul celulei bacteriene. În procesul de formare a sporilor, o celulă bacteriană suferă o serie de procese biochimice. Cantitatea de apă liberă din el scade, activitatea enzimatică scade. Aceasta asigură rezistența sporilor la condițiile de mediu nefavorabile (temperatură ridicată, concentrație mare de sare, uscare etc.). Formarea sporilor este caracteristică doar unui grup mic de bacterii.
Sporii nu sunt o etapă esențială în ciclul de viață al bacteriilor. Sporularea începe doar cu lipsa nutrienților sau acumularea de produse metabolice. Bacteriile sub formă de spori pot rămâne latente mult timp. Sporii bacterieni rezistă la fierbere prelungită și la înghețare foarte lungă. Când apar condiții favorabile, disputa germinează și devine viabilă. Sporii bacterieni sunt adaptări pentru supraviețuirea în condiții nefavorabile.
reproducere
Bacteriile se reproduc prin împărțirea unei celule în două. După ce a atins o anumită dimensiune, bacteria se împarte în două bacterii identice. Apoi fiecare dintre ei începe să se hrănească, crește, se împarte și așa mai departe.
După alungirea celulei, se formează treptat un sept transversal, iar apoi celulele fiice diverg; în multe bacterii, în anumite condiții, celulele după diviziune rămân conectate în grupuri caracteristice. În acest caz, în funcție de direcția planului de diviziune și de numărul de diviziuni, apar diferite forme. Reproducerea prin înmugurire are loc în bacterii ca o excepție.
În condiții favorabile, diviziunea celulară în multe bacterii are loc la fiecare 20-30 de minute. Cu o reproducere atât de rapidă, descendenții unei bacterii în 5 zile sunt capabili să formeze o masă care poate umple toate mările și oceanele. Un calcul simplu arată că se pot forma 72 de generații (720.000.000.000.000.000.000 de celule) pe zi. Dacă se traduce în greutate - 4720 de tone. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă în natură, deoarece majoritatea bacteriilor mor rapid sub influența razelor solare, uscării, lipsei de hrană, încălzirii până la 65-100ºС, ca urmare a luptei dintre specii etc.
Bacteria (1), după ce a absorbit suficientă hrană, crește în dimensiune (2) și începe să se pregătească pentru reproducere (diviziunea celulară). ADN-ul său (într-o bacterie, molecula de ADN este închisă într-un inel) se dublează (bacteria produce o copie a acestei molecule). Ambele molecule de ADN (3.4) par a fi atașate de peretele bacterian și, atunci când sunt alungite, bacteriile diverg în părțile laterale (5.6). Mai întâi, nucleotida se divide, apoi citoplasma.
După divergența a două molecule de ADN asupra bacteriilor, apare o constricție, care împarte treptat corpul bacteriei în două părți, fiecare conținând o moleculă de ADN (7).
Se întâmplă (în bacilul de fân), două bacterii se lipesc împreună și se formează o punte între ele (1,2).
ADN-ul este transportat de la o bacterie la alta prin jumper (3). Odată ajunse într-o singură bacterie, moleculele de ADN se întrepătrund, se lipesc în unele locuri (4), după care schimbă secțiuni (5).
Rolul bacteriilor în natură
Circulaţie
Bacteriile sunt cea mai importantă verigă în circulația generală a substanțelor din natură. Plantele creează substanțe organice complexe din dioxid de carbon, apă și săruri minerale din sol. Aceste substanțe revin în sol cu ciuperci moarte, plante și cadavre de animale. Bacteriile descompun substanțele complexe în unele simple, care sunt reutilizate de plante.
Bacteriile distrug materia organică complexă a plantelor moarte și cadavrele animalelor, excrețiile organismelor vii și diverse deșeuri. Hranindu-se cu aceste substante organice, bacteriile saprofite le transforma in humus. Acestea sunt genul de ordonatori ai planetei noastre. Astfel, bacteriile sunt implicate activ în ciclul substanțelor din natură.
formarea solului
Deoarece bacteriile sunt distribuite aproape peste tot și se găsesc în număr mare, ele determină în mare măsură diferitele procese care au loc în natură. Toamna, frunzele copacilor și arbuștilor cad, lăstarii de iarbă de deasupra solului mor, ramurile bătrâne cad și din când în când trunchiurile copacilor bătrâni cad. Toate acestea se transformă treptat în humus. În 1 cm 3. Stratul de suprafață al solului forestier conține sute de milioane de bacterii saprofite ale solului din mai multe specii. Aceste bacterii transformă humusul în diferite minerale care pot fi absorbite din sol de rădăcinile plantelor.
Unele bacterii din sol sunt capabile să absoarbă azotul din aer, folosindu-l în procesele vieții. Aceste bacterii fixatoare de azot trăiesc pe cont propriu sau își au reședința în rădăcinile plantelor leguminoase. După ce au pătruns în rădăcinile leguminoaselor, aceste bacterii provoacă creșterea celulelor radiculare și formarea de noduli pe ele.
Aceste bacterii eliberează compuși de azot pe care îi folosesc plantele. Bacteriile obțin carbohidrați și săruri minerale din plante. Astfel, există o relație strânsă între planta leguminoasă și bacteriile nodulare, care este utilă atât pentru unul cât și pentru celălalt organism. Acest fenomen se numește simbioză.
Datorită simbiozei lor cu bacteriile nodulare, leguminoasele îmbogățesc solul cu azot, ajutând la creșterea recoltelor.
Distribuția în natură
Microorganismele sunt omniprezente. Singurele excepții sunt craterele vulcanilor activi și zonele mici din epicentrele bombelor atomice detonate. Nici temperaturile scăzute ale Antarcticii, nici jeturile de fierbere ale gheizerelor, nici soluțiile saturate de sare din bazinele de sare, nici insolația puternică a vârfurilor muntilor, nici radiațiile dure ale reactoarelor nucleare nu interferează cu existența și dezvoltarea microflorei. Toate ființele vii interacționează constant cu microorganismele, fiind adesea nu doar depozitele acestora, ci și distribuitori. Microorganismele sunt nativele planetei noastre, dezvoltând activ cele mai incredibile substraturi naturale.
Microflora solului
Numărul de bacterii din sol este extrem de mare - sute de milioane și miliarde de indivizi într-un gram. Sunt mult mai abundente în sol decât în apă și aer. Numărul total de bacterii din sol variază. Numărul de bacterii depinde de tipul de sol, de starea acestora, de adâncimea straturilor.
Pe suprafața particulelor de sol, microorganismele sunt localizate în microcolonii mici (20-100 de celule fiecare). Adesea se dezvoltă în grosimea cheagurilor de materie organică, pe rădăcinile plantelor vii și pe moarte, în capilare subțiri și în interiorul bulgări.
Microflora solului este foarte diversă. Aici se găsesc diferite grupe fiziologice de bacterii: bacterii putrefactive, nitrificante, fixatoare de azot, sulfuroase etc. printre ele se numără aerobe și anaerobe, forme de spori și non-spori. Microflora este unul dintre factorii de formare a solului.
Zona de dezvoltare a microorganismelor în sol este zona adiacentă rădăcinilor plantelor vii. Se numește rizosferă, iar totalitatea microorganismelor conținute în ea se numește microfloră rizosferă.
Microflora rezervoarelor
Apa este un mediu natural în care microorganismele cresc în număr mare. Majoritatea intră în apa din sol. Un factor care determină numărul de bacterii din apă, prezența nutrienților în aceasta. Cele mai curate sunt apele fântânilor și izvoarelor arteziene. Rezervoarele deschise și râurile sunt foarte bogate în bacterii. Cel mai mare număr de bacterii se găsește în straturile de suprafață ale apei, mai aproape de țărm. Odată cu creșterea distanței față de coastă și creșterea adâncimii, numărul bacteriilor scade.
Apa pură conține 100-200 de bacterii la 1 ml, în timp ce apa contaminată conține 100-300 de mii sau mai mult. Există multe bacterii în nămolul inferior, în special în stratul de suprafață, unde bacteriile formează o peliculă. Există o mulțime de bacterii cu sulf și fier în acest film, care oxidează hidrogenul sulfurat în acid sulfuric și, prin urmare, împiedică moartea peștilor. Există mai multe forme purtătoare de spori în nămol, în timp ce formele care nu poartă spori predomină în apă.
Din punct de vedere al compoziției speciilor, microflora apei este similară cu microflora solului, dar se găsesc și forme specifice. Distrugând diferite deșeuri care au căzut în apă, microorganismele realizează treptat așa-numita purificare biologică a apei.
Microflora aerului
Microflora aerului este mai puțin numeroasă decât microflora solului și a apei. Bacteriile se ridică în aer cu praf, pot rămâne acolo o vreme, apoi se așează la suprafața pământului și mor din lipsă de nutriție sau sub influența razelor ultraviolete. Numărul de microorganisme din aer depinde de zona geografică, teren, anotimp, poluarea cu praf etc. Fiecare fir de praf este un purtător de microorganisme. Cele mai multe bacterii în aer peste întreprinderile industriale. Aerul din mediul rural este mai curat. Cel mai curat aer este peste păduri, munți, spații înzăpezite. Straturile superioare ale aerului conțin mai puțini germeni. În microflora aerului există multe bacterii pigmentate și purtătoare de spori, care sunt mai rezistente decât altele la razele ultraviolete.
Microflora corpului uman
Corpul unei persoane, chiar și unul complet sănătos, este întotdeauna un purtător de microfloră. Când corpul uman intră în contact cu aerul și solul, o varietate de microorganisme, inclusiv agenți patogeni (bacili tetanici, gangrena gazoasă etc.), se instalează pe îmbrăcăminte și pe piele. Părțile expuse ale corpului uman sunt cel mai frecvent contaminate. E. coli, stafilococii se găsesc pe mâini. Există peste 100 de tipuri de microbi în cavitatea bucală. Gura, cu temperatura, umiditatea, reziduurile sale nutritive, este un mediu excelent pentru dezvoltarea microorganismelor.
Stomacul are o reacție acidă, astfel încât cea mai mare parte a microorganismelor din el mor. Pornind de la intestinul subțire, reacția devine alcalină, adică. favorabil microbilor. Microflora din intestinul gros este foarte diversă. Fiecare adult excretă zilnic aproximativ 18 miliarde de bacterii cu excremente, adică. mai mulți indivizi decât oameni de pe glob.
Organele interne care nu sunt conectate la mediul extern (creier, inimă, ficat, vezică urinară etc.) sunt de obicei lipsite de microbi. Microbii intră în aceste organe numai în timpul bolii.
Bacteriile în ciclism
Microorganismele în general și bacteriile în special joacă un rol important în ciclurile importante din punct de vedere biologic ale substanțelor de pe Pământ, efectuând transformări chimice care sunt complet inaccesibile fie plantelor, fie animalelor. Diverse etape ale ciclului elementelor sunt efectuate de organisme de diferite tipuri. Existența fiecărui grup separat de organisme depinde de transformarea chimică a elementelor efectuată de alte grupuri.
ciclul azotului
Transformarea ciclică a compușilor azotați joacă un rol primordial în furnizarea formelor necesare de azot diverselor organisme din biosfere în ceea ce privește nevoile nutriționale. Peste 90% din fixarea totală a azotului se datorează activității metabolice a anumitor bacterii.
Ciclul carbonului
Conversia biologică a carbonului organic în dioxid de carbon, însoțită de reducerea oxigenului molecular, necesită activitatea metabolică comună a diferitelor microorganisme. Multe bacterii aerobe efectuează oxidarea completă a substanțelor organice. În condiții aerobe, compușii organici sunt descompuși inițial prin fermentație, iar produsele finale ale fermentației organice sunt oxidate în continuare prin respirație anaerobă dacă sunt prezenți acceptori anorganici de hidrogen (nitrat, sulfat sau CO2).
Ciclul sulfului
Pentru organismele vii, sulful este disponibil în principal sub formă de sulfați solubili sau compuși organici cu sulf redus.
Ciclul fierului
Unele rezervoare de apă dulce conțin concentrații mari de săruri reduse de fier. În astfel de locuri, se dezvoltă o microfloră bacteriană specifică - bacterii de fier, care oxidează fierul redus. Ei participă la formarea minereurilor de fier din mlaștină și a surselor de apă bogate în săruri de fier.
Bacteriile sunt cele mai vechi organisme, apărând în urmă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în Arhee. Timp de aproximativ 2,5 miliarde de ani, ei au dominat Pământul, formând biosfera și au participat la formarea unei atmosfere de oxigen.
Bacteriile sunt una dintre cele mai simplu organisme vii aranjate (cu excepția virușilor). Se crede că acestea sunt primele organisme care au apărut pe Pământ.
Echipa lui Richard Lensky, un microbiolog evoluționist cunoscut pentru experimentul său evolutiv pe termen lung, a studiat diferențele genetice (mutații cumulate) dintre populațiile de bacterii care s-au adaptat la cinci regimuri diferite de temperatură de peste 2.000 de generații. În ciuda varietății de modalități posibile de adaptare, majoritatea mutațiilor s-au dovedit a fi specifice, adică au apărut în acele și numai acele populații care s-au dezvoltat în aceleași regimuri de temperatură sau similare. Cu toate acestea, cele mai multe dintre aceste mutații au devenit mai târziu fixate în experimentul evolutiv pe termen lung în curs. Aparent, la diferite temperaturi, diferite mutații se dovedesc a fi mai utile decât altele (dar rareori se transformă din cele utile în altele dăunătoare) - iar selecția naturală funcționează tocmai cu aceste diferențe de utilitate relativă, reparând mutațiile anterioare care s-au dovedit a fi mai favorabile. în anumite condiţii.
„Elements” a vorbit în mod repetat despre activitatea laboratorului lui Richard Lenski (Richard Lenski), timp de multe decenii angajat în studiul experimental al evoluției bacteriilor. Aceste studii nu numai că fac posibilă o mai bună înțelegere a tiparelor de adaptare a acestor microorganisme la mediu (care poate fi, de asemenea, de importanță practică, de exemplu rezistența la antibiotice), dar oferă și o oportunitate de a vedea direct procese evolutive nebanale și rezultatele lor, ceea ce este important pentru știința fundamentală (vezi. Stadiile incipiente ale adaptării sunt previzibile, etapele ulterioare sunt aleatorii, „Elemente”, 03.03.2015; Într-un experiment evolutiv pe termen lung, a fost dezvăluită selecția pentru „perspective evolutive” , „Elemente”, 25.03.2011; Rezultatele unui experiment evolutiv de 40.000 de generații au fost rezumate, „Elemente” , 01.11.2009).
Dar, pe lângă binecunoscutul experiment evolutiv pe termen lung (LEE) (vezi. E coli Proiectul de evoluție experimentală pe termen lung), care durează în prezent 50.000 de generații, echipa lui Richard Lensky efectuează și studii pe termen mai scurt care sunt „straturi” ale experimentului principal.
În noua lucrare, cercetătorii au studiat baza genetică a adaptării E. coli Escherichia coli la diferite temperaturi peste 2000 de generații în câteva zeci de linii. În această situație, ne-am putea aștepta atât la divergență datorată proceselor stocastice - apariția mutațiilor și a derivării genetice (vezi Deriva genetică) - cât și la evoluție paralelă, când linii diferite ar dobândi adaptări similare în același mediu. Cel puțin pentru animalele complexe, la care dezvoltarea individuală complică semnificativ calea de la genotip la fenotip, aceste două opțiuni nu se contrazic neapărat: aceeași adaptare poate avea loc pe o bază genetică diferită. Cu această multiplicitate de rezultate acceptabile (subliniem că fiecare dintre ele se dovedește a fi posibilă) este, de asemenea, legată de întrebarea predictibilității evoluției, care a intrigat de multă vreme oamenii de știință - sau mai degrabă, întrebarea este la ce nivel putem prezice cum o anumită populație se va adapta la o populație schimbată într-un fel sau altul.mediu (vezi D. L. Stern, V. Orgogozo, 2009. Este evoluția genetică previzibilă?).
În experiment, 30 de linii individuale de E. coli, luate dintr-un experiment pe termen lung, au dezvoltat peste 2000 de generații la cinci regimuri diferite de temperatură, câte șase linii fiecare. Unele dintre bacterii au fost crescute la 37°C optime (permiteți-mi să vă reamintesc că, în mod normal, aceste bacterii locuiesc în intestinele animalelor cu sânge cald) și „tolerante” la 32°C, iar unele - la frig extrem (20°C) și căldură. (42°C), situat la limitele inferioare și superioare ale zonei de toleranță (vezi. Reacția organismului la modificările factorilor de mediu). În plus, un alt mod includea alternarea condițiilor moderate și extreme - temperatura a fluctuat între 32°C și 42°C. Schema experimentului este prezentată mai detaliat în Fig. 1. 2A.
Toate populațiile de bacterii din timpul experimentului și-au crescut rata de creștere, adică adaptabilitatea lor la mediu a crescut. Mai mult decât atât, bacteriile de obicei evoluate s-au dovedit a avea mai mult succes decât cele ancestrale nu numai în mediul în care au fost cultivate, ci și în altele. Dar acest lucru nu s-a întâmplat întotdeauna - de exemplu, populațiile din medii de 20, 32 - și 37 de grade la 42 ° C au crescut mai rău decât strămoșii lor. Cu toate acestea, aceste rezultate au fost publicate cu mult timp în urmă (vezi A. F. Bennett, R. E. Lenski, J. E. Mittler, 1992. Evolutionary adaptation to temperature. I. Fitness responses of Escherichia coli la modificările mediului său termic; J. A. Mongold, A. F. Bennett, R. E. Lenski, 1996. Adaptarea evolutivă la temperatură. IV. Adaptare a Escherichia coli la limita unei nişe). Și într-o lucrare recentă, autorii s-au ocupat de „lucrurile din interior” genetice ale adaptărilor de temperatură. Pentru a face acest lucru, au secvențiat complet ADN-ul de la reprezentanții fiecărei populații din generația finală, a 2000-a.
În total, pe toată durata experimentului, toate liniile studiate au acumulat 159 de mutații (amintim că experimentul folosește o populație E coli reproducându-se asexuat, prin urmare, procesele evolutive sunt studiate prin acumularea de mutații), în timp ce fiecare linie individuală a acumulat de la două până la opt mutații - în mod interesant, doar una dintre aceste populații „extreme” nu a crescut la 37 de grade optime, ci la „moderat”. " 32- X. Dar, în medie, numărul de mutații acumulate de bacterii de 37 de grade este semnificativ mai mic decât cel al tuturor celorlalte (dar numai dacă le considerăm pe toate împreună; atunci când comparăm opțiunile experimentale în perechi, diferențele în numărul de mutații acumulate se transformă în a fi nesemnificativ – poate din cauza numărului mic de populații din fiecare din experiență). Astfel de rezultate sunt destul de așteptate, deoarece bacteriile au crescut la temperatura optimă pentru ele, în care, în plus, strămoșii comuni ai liniilor experimentale s-au dezvoltat pentru încă 2000 de generații (Fig. 2A). Astfel, bacteriile s-au dovedit deja a fi destul de adaptate la aceste condiții și s-au acționat asupra lor mai degrabă prin purificarea selecției - screening-ul mutațiilor care distrug adaptările deja existente - decât prin determinarea selecției, ducând la formarea de noi adaptări. Mutațiile detectate au aparținut de diferite tipuri: au fost substituții de nucleotide sinonime și nesinonime (vezi Mutații: substituții de nucleotide: tipuri), deleții (pierderi de secțiuni de ADN), etc. Distribuția lor pe tipuri și populații individuale este prezentată în Figura 2B. Trei dintre mutațiile identificate pot duce la hipermutabilitate - o rată crescută de mutație. Astfel de mutații sunt adesea dobândite în experimentele evolutive pe bacterii, deoarece cresc șansele de apariție a mutațiilor favorabile. Cu toate acestea, în acest caz, populațiile purtătoare de gene potențiale mutatoare nu au prezentat niciun exces semnificativ al numărului de mutații obținute față de cel așteptat.
În continuare, oamenii de știință au evaluat asemănarea mutațiilor care au apărut în diferite populații prin calcularea coeficientului de similitudine Dice, cunoscut și sub numele de coeficientul Sørensen (S = 2 (X∩Y)/(X + Y), unde X și Y sunt numărul de gene mutante în primul și al doilea grup comparat, iar X∩Y este numărul de gene mutante în ambele grupuri). În acest caz, au fost luate în considerare doar acele mutații care ar putea fi atribuite cu exactitate unei anumite gene (de exemplu, nu au fost luate în considerare toate ștergerile mari). În primul rând, coeficientul de similaritate pentru populații din cadrul fiecărei variante a experimentului s-a dovedit a fi semnificativ mai mare decât între diferite variante: 0,168 față de 0,042. În același timp, doar diferența dintre linia cultivată la 42°C și cultivată la temperatură variabilă s-a dovedit a fi nesemnificativă statistic (Fig. 3A). În al doilea rând, a fost posibil să se identifice mutații specifice care apar mult mai des (și uneori chiar unice) pentru un anumit regim de temperatură. În total, au fost patru dintre ele - doar regimul de temperatură variabilă nu avea o genă specifică (Fig. 3C).
Dar, aparent, adaptările nu se limitează la aceste patru mutații. Deoarece unele dintre celelalte gene mutante prezintă, de asemenea, o tendință de agregare într-una dintre variantele experimentului. Interesant este că toate genele „specifice” și suspectate de acest lucru aparțin mai multor grupuri funcționale: afectează dimensiunea și forma celulelor ( mrdA, hslU), reglează căile metabolice asociate procesării nutrienților ( nadR, iclR) și modifică activitatea enzimei metabolice ( gltB) (vezi Fig. 3B). De asemenea, printre populațiile „reci” există o tendință de mutare a genelor asociate cu transcripția și traducerea. Astfel, avem în fața noastră un exemplu tipic de adaptare complexă care implică diferite mecanisme - și, prin urmare, potențial multivariat. Din fericire, metodele genetice moleculare moderne fac posibilă izolarea genelor individuale și a trăsăturilor implicate în adaptarea la un anumit factor de mediu, deși cu câteva decenii în urmă, aproape toți evoluționiștii credeau că este imposibil să deslușească această încurcătură și mecanismele exacte ale unor astfel de adaptări complexe. erau de necunoscut.. Într-adevăr, atunci s-ar putea spune doar ceva de genul: „multe gene sunt implicate în răspunsul de selecție, fiecare populație are propriile sale”. Acum putem spune ce fel de gene sunt acestea. Și se dovedește că, cel puțin în unele cazuri, acest set de gene implicate în adaptare este reproductibil.
Rezultate interesante au fost obținute prin compararea experimentului descris cu experimentul evolutiv pe termen lung în derulare. S-a dovedit că bacteriile din DEE acumulează mutații în aceleași gene în timp ca și cele care se adaptează la temperaturi diferite! Pe de o parte, trebuie să se adapteze nu numai la temperatură - de exemplu, în mediul ambelor experimente nu există suficientă glucoză. Pe de altă parte, unde este specificul adaptărilor? Da, linia cultivată la 37°C prezintă cea mai mare asemănare cu DEE la aceeași temperatură, dar restul capătă și mutații care ulterior se dovedesc a fi utile la alte temperaturi (Fig. 4).
Autorii explică acest paradox prin faptul că diferitele regimuri de temperatură modifică valoarea relativă a diferitelor mutații, dar rareori fac dăunătoare o mutație benefică - adică, de exemplu, o mutație fixată în linii „reci” se dovedește a fi mai favorabilă la nivel scăzut. temperaturi decât în condiții optime, ceea ce îi crește șansa pentru o fixare mai timpurie. Acest lucru este susținut de o evaluare directă a valorii adaptative a mutațiilor individuale. Cercetătorii le-au injectat în genomul bacteriilor ancestrale și au urmărit cum se comportă aceste organisme modificate la diferite temperaturi. Niciuna dintre mutații nu a arătat diferențe semnificative în efectul pozitiv asupra ratei de creștere în diferite condiții de temperatură, deși comparațiile în perechi au relevat o ușoară tendință ca mutația să fie mai favorabilă în varianta experimentului în care a apărut. Acest lucru confirmă interpretarea autorilor: cu o schimbare a temperaturii, toate mutațiile fixe rămân favorabile, dar utilitatea lor relativă se modifică și selecția naturală funcționează cu ele: mutațiile care se dovedesc a fi mai favorabile în condiții date sunt fixate mai devreme.
Acest studiu ne permite să subliniem încă o dată că evoluția poate continua în detrimentul unor diferențe aparent slabe, greu de observat. Nu prezența unor căi eficiente și ineficiente, ci mici diferențe în eficacitatea anumitor adaptări la diferite temperaturi modifică probabilitățile de fixare a acestora prin selecție naturală, ceea ce duce la diferite căi evolutive.
La finalul articolului, autorii subliniază că, având în vedere gama largă de posibilități de adaptare, rezultatele lor arată o predictibilitate neașteptat de mare a evoluției. Și se sugerează că prezența unor astfel de urme specifice de adaptare la condiții specifice de mediu poate ajuta, de exemplu, la descifrarea istoriei evolutive a microbilor patogeni, la urmărirea istoriei tranziției între diferite specii sau chiar la indivizi gazdă (ceea ce va ajuta la urmărirea dinamica bolilor), precum și în microbiologia criminalistică, ajutând la clarificarea circumstanțelor morții sau a istoriei mișcării articolelor individuale (vezi R. E. Lenski, P. Keim, 2005.
Problema schimbării naturii organismelor sub influența condițiilor de viață a fost ridicată de mult timp.
Totuși, așa cum subliniază Timiryazev, abia în Filosofia zoologiei a lui Lamarck (1809) problema originii organismelor a fost elucidată pentru prima dată nu în trecere, ci cu toată lărgimea necesară de acoperire și pe deplin înarmată cu cunoștințele științifice ale acesteia. timp.
Lamarck a acordat o importanță enormă condițiilor externe și exercițiului în schimbarea formei și organizării animalelor. Explicând oportunitatea structurii lor, el a atribuit un rol semnificativ „sentimentelor interioare” și „aspirațiilor” animalelor. Critica acerbă la adresa acestei prevederi a dus la vremea sa la o defăimare nerezonabilă a întregii învățături a lui Lamarck.
Marele nostru om de știință Mechnikov a apreciat foarte mult opiniile lui Lamarck. În binecunoscuta sa lucrare An Essay on the Origin of Species, el numește teoria lui Lamarck remarcabilă.
Mechnikov credea că știința până la începutul secolului al XX-lea. a dovedit ereditabilitatea proprietăților dobândite de organism: „Viziunea exprimată de el (adică Lamarck) asupra importanței adaptării animalelor la condițiile de mediu și asupra rolului eredității în transmiterea caracteristicilor dobândite este pe deplin recunoscută astăzi. ” În binecunoscuta lucrare „Metoda istorică în biologie”, Timiryazev scrie: „Gândurile profund inovatoare, împrăștiate cu generozitate pe paginile Filosofiei zoologiei, au rămas ascunse de o încercare nereușită de a explica oportunitatea structurii organismelor animale și și-a împărtășit soarta. Subliniem în mod deliberat cuvintele „organisme animale”, deoarece în raport cu plantă, această teorie a „aspirațiilor”, „sentimentelor interioare” care dau naștere organului corespunzător, desigur, nu și-a găsit aplicație, iar aici Lamarck a rămas un strict om de știință care nu a părăsit solul faptelor observate.
Cea mai mare etapă a științei dezvoltării lumii organice a fost apariția doctrinei evoluționiste a lui Darwin, care a oferit baza corectă pentru teoria dezvoltării plantelor și animalelor. Darwin a explicat în mod materialist așa-numita oportunitate a aranjamentului formelor și comportamentului plantelor și animalelor care are loc la fiecare pas. Darwin a acordat o mare importanță selecției naturale și artificiale în neoformarea formelor regnului animal și vegetal.
După cum notează Timiryazev, Darwin a interpretat conceptul de selecție naturală în sens larg - metaforic. Această prevedere trebuie subliniată, deoarece ulterior unii cercetători care împărtășeau conceptul de geneticieni formali au încercat să înlocuiască conceptul darwinian de selecție creativă cu o prevedere care reduce selecția la rolul de sită.
Între timp, selecția în înțelegerea lui Darwin este selecția organismelor vii care continuă să trăiască și să se schimbe, de regulă, în direcția începută. Darwin a subliniat de mai multe ori că variabilitatea este în direcția selecției. „Fără selecție și întreținere adecvată, acele rase de animale și soiuri de plante care au fost create prin practica agricolă nu ar fi apărut niciodată.”
Astfel, selecția naturală și artificială ar trebui privite ca creatori, creatori de noi forme de ființe vii. Acest punct de vedere este acceptat de biologii sovietici.
Doctrina evoluționistă nu a putut fi dezvoltată de Darwin în toate detaliile. Astfel, el nu a analizat în esență cauzele care dau naștere modificărilor naturii ființelor vii, deși a subliniat rolul mare al condițiilor de mediu în apariția lor. Spre sfârșitul vieții, Darwin a scris: „Cu toate acestea, sunt convins că condițiile schimbate dau naștere la variabilitate...”.
Darwin a apreciat foarte mult opera lui Lamarck. Cu această ocazie, Engels scrie: „Nici Darwin, nici adepții săi dintre naturaliști nu se gândesc să slăbească cumva marile merite ale lui Lamarck: la urma urmei, Darwin și adepții săi au fost primii care l-au ridicat din nou la scut”.
Vorbind despre neajunsurile învățăturii lui Darwin, Engels a remarcat: „Dar darwinismul „își produce transformările și diferențele din nimic. Într-adevăr, atunci când Darwin vorbește despre selecția naturală, el face abstracție de la cauzele care au provocat schimbări la indivizi individuali și tratează în primul rând modul în care astfel de abateri individuale devin treptat semne ale unei anumite rase, soiuri sau specii... Totuși, imboldul către Studiul întrebării unde apar de fapt aceste transformări și diferențe a fost din nou dat de nimeni altul decât Darwin.
Michurin și Lysenko, care au dezvoltat darwinismul în mod creativ, au umplut golul tocmai indicat în învățătura lui Darwin, marcând natura adaptativă a schimbărilor în organism.
Oamenii de știință ruși remarcabili precum V. Kovalevsky, Timiryazev și Pavlov au fost înclinați către această opinie, recunoscând influența directă a condițiilor de existență a organismelor asupra naturii lor ereditare.
Timiryazev a scris că ereditatea în sine, în cele din urmă, este o proprietate dobândită și singura întrebare este când au loc exact aceste sau acele schimbări: „Opportunitatea formelor organice poate fi explicată doar prin procesul istoric de formare a acestora”.
Michurin spune: „Fiecare organ, fiecare proprietate, fiecare membru, toate părțile interne și externe ale oricărui organism sunt condiționate de mediul extern al existenței sale. Dacă organizarea plantelor este ceea ce este, este pentru că fiecare dintre detaliile sale îndeplinește o anumită funcție, posibilă și necesară doar în condiții date. Dacă aceste condiții se schimbă, funcția va deveni imposibilă sau inutilă, iar organul care o realizează se va atrofia treptat.
S-a făcut mult de către Lysenko în domeniul analizei cauzelor care determină ereditatea și variabilitatea acesteia. Ereditatea este, parcă, un concentrat de condiții de mediu asimilate de organismele vegetale într-un număr de generații anterioare”, scrie Lysenko. „O modificare a eredității este de obicei rezultatul dezvoltării unui organism în condiții de mediu care, într-o măsură sau alta, nu corespund nevoilor naturale, adică eredității sale. Schimbările în condițiile de viață obligă dezvoltarea organismelor vegetale să se schimbe. Ele sunt cauza principală a schimbărilor în ereditate.
Avakian (1948) subliniază:
„Dacă este necesar să se schimbe anumite etape ale dezvoltării unui organism, este necesar să se schimbe condițiile pentru finalizarea procesului unei anumite etape, oferind procesului acele condiții în direcția cărora se plănuiește să se schimbe. ereditatea urmașilor unui anumit organism.
Din faptele date acestui sistem de vederi, poziţia principală în învăţătura lui Acad. T. D. Lysenko, că o schimbare a eredității unui organism merge întotdeauna în mod adecvat (respectiv) la influența factorilor externi care provoacă o schimbare. Prin natura lor, schimbările sunt întotdeauna adaptative, dar pentru descendenții unor organisme date pot fi benefice, dăunătoare sau indiferente, în funcție de relația acestor modificări cu toate condițiile de viață în general.
„Oportunitatea relativă, armonia plantelor și animalelor în natura naturală a fost creată doar de selecția naturală, adică de ereditate, variabilitatea și supraviețuirea ei”.
Lysenko dezvoltă și aprofundează teoria darwinismului prin dezvăluirea cauzelor anumitor fenomene, a căror gestionare este cerută de practica agricolă. Aceasta aduce la viață marele principiu al unității teoriei și practicii.
Părerile școlii sovietice a darwiniștilor, așa cum sa indicat deja, trebuie să fie opuse ideilor lui Weisman-Morgan. Respingând complet posibilitatea de a schimba natura organismelor sub influența condițiilor de viață, morganiștii reduc evoluția la apariția unor mutații aleatorii. Capacitatea de a moșteni anumite trăsături este atribuită unei substanțe speciale localizate în nucleul celulei.
Sesiunea VASKhNIL din august 1948 a condamnat punctele de vedere ale morganiștilor și a arătat că acestea sunt nefondate. De asemenea, a devenit mai evidentă esența reacționară a morganismului, care afirmă existența „factorilor interni” care controlează dezvoltarea organismului și acționează fără participarea mediului extern.
Teza despre incognoscibilitatea forțelor motrice ale evoluției este incompatibilă cu materialismul filozofic marxist, care demonstrează, în cuvintele tovarășului Stalin, „că lumea și legile ei sunt complet cognoscibile, că cunoașterea noastră a legilor naturii, verificată de experiența, practica, este cunoașterea de încredere care are valoarea adevărurilor obiective, că nu există lucruri de necunoscut în lume, ci doar lucruri necunoscute încă, care vor fi dezvăluite și cunoscute de forțele științei și practicii.
Fascinația lui Darwin pentru „teoria” lui Malthus și încercarea sa de a o folosi pentru a explica procesul evolutiv trebuie recunoscută ca fiind eronată. Deja la vremea lui, F. Engels a observat că dispariția formelor imperfecte are loc de fapt fără vreun malthusianism.
În esență, datele lui Darwin au infirmat „teoria” lui Malthus; Marx scria: „În lucrarea lui Darwin, de exemplu, în discuția despre cauzele dispariției speciilor, există și o detaliată – ca să nu mai vorbim de principiul său de bază – respingere natural-istoric a teoriei malthusiane”.
Revizuind teza lui Darwin despre rolul suprapopulării în procesul selecției naturale, care contrazice în esență teoria evoluționistă, Lysenko a ajuns să nege această teză. Suprapopularea în natură, de regulă, nu a fost și nu poate fi. „Prin urmare, prin selecția naturală darwiniană, înțeleg factorii cumulativi - variabilitate, ereditate și supraviețuire...
În fine, trebuie remarcat faptul că problema speciilor nu este suficient dezvoltată în teoria lui Darwin.
Engels, evaluând semnificația conceptului de specie, a scris: „Dar fără conceptul de specie, toată știința sa transformat în nimic. Toate ramurile sale aveau nevoie ca bază de conceptul de specie: fără conceptul de specie, ce ar fi anatomia umană și anatomia comparată, embriologia, zoologia, paleontologia, botanica etc.?
Defectul fundamental al conceptului darwinian de dezvoltare a fost remarcat de tovarășul Stalin, care scria că „darwinismul respinge nu numai cataclismele lui Cuvier, ci și dezvoltarea înțeleasă dialectic, care include revoluția, în timp ce din punctul de vedere al metodei dialectice, evoluția. iar revoluția, schimbări cantitative și calitative, sunt două forme necesare ale aceleiași mișcări.
Biologia lui Michurin, dezvoltată pe baza materialismului dialectic, respinge ideea unei evoluții plate care se desfășoară fără schimbări bruște. Subliniind această poziție, Lysenko subliniază că speciile nu sunt o abstractizare, ci noduri (legături) din viața reală într-un lanț biologic general.
Astfel, conceptul de specie are un conținut dublu. Pe de o parte, denotă certitudinea calitativă și stabilitatea relativă a speciei, pe de altă parte, posibilitatea transformării sale abrupte ca urmare a acumulării de schimbări treptate.
Momentele notate de noi sunt dezvăluite colorat într-una dintre lucrările lui Lysenko; el scrie: „Dar teoria evoluţionistă a lui Darwin porneşte din recunoaşterea doar a schimbărilor cantitative, doar a creşterii sau scăderii, şi pierde din vedere obligativitatea şi regularitatea transformărilor, trecerilor de la o stare calitativă la alta. Între timp, fără transformarea unei stări calitative a formelor organice într-o altă stare calitativă, nu există dezvoltare, nu există transformare a unei specii în alta, ci există doar o creștere sau o scădere a cantității, există doar ceea ce se numește de obicei. creştere.
Din acest motiv, teoria darwinismului, care a aprobat conceptul de dezvoltare în știința biologică, doar conceptul de evoluție plată nu putea decât să explice dezvoltarea lumii organice. Dar această explicație nu putea deveni o teorie eficientă, o bază teoretică pentru transformarea practică, pentru schimbarea naturii organice.
„Vechea știință biologică, bazată pe teoria evoluționismului plat, de la recunoașterea numai transformărilor cantitative treptate ale unei forme organice în alta, a unei stări în altă stare, nu și-a putut armoniza principiile teoretice cu existența reală și naturală a speciilor în natură. Prin urmare, chiar și oamenii de știință talentați, avansați, progresiști, cu teoria lor a tranziției treptate, a creșterii în interior a unei specii în alta, nouă, au fost forțați, recunoscând speciile ca o realitate în practică, în teorie să le considere doar o convenție, doar o conceptul de serviciu al sistematicii.
Încercând să iasă din această contradicție, fără a se îndepărta de pozițiile evoluționismului plat, Darwin, în teoria sa a evoluției speciației, a recurs la falsa doctrină reacționară malthusiană a suprapopulării intraspecifice și competiției intraspecifice presupuse rezultate din aceasta, ca forță motrice a evoluţie.
Microbiologii au acum la dispoziție o mulțime de materiale care confirmă corectitudinea teoriei lui Michurin-Lysenko. În această lucrare, insistând doar asupra adaptării la temperatură a microorganismelor, putem arăta multe exemple care vorbesc despre modificări ale proprietăților creaturilor microscopice sub influența mediului. Astfel, în monografia noastră recent publicată (1947) „Variabilitatea ecologică și geografică a bacteriilor din sol”, care rezumă lucrările pentru anii 1925-1945, s-a arătat că clima promovează formarea curselor de temperatură în bacterii. Smaragdova (1941) a stabilit un fapt similar cu privire la cele mai simple soluri.
Adaptarea la temperatură a microorganismelor, în special formarea formelor termofile de microbi, oferă o mare valoare pentru studierea modificărilor proprietăților ereditare ale organismelor sub influența mediului. Acest material este cu atât mai important cu cât multe microorganisme, cum ar fi majoritatea bacteriilor, nu au un nucleu format structural, în timp ce altele îl posedă. Cu toate acestea, după cum se poate observa din materialul prezentat mai jos, stabilitatea proprietăților ereditare și schimbarea lor nu depind de nivelul de organizare al unui sau al unui microb.
Am observat deja că în cadrul laboratorului, deși cu ceva efort, este încă posibilă modificarea poziției punctelor cardinale de temperatură în microorganisme. Evident, un fenomen similar ar trebui să apară în natură, unde influența mediului duce la apariția unei variabilitati adaptative adecvate la microorganisme.
Pe baza celor de mai sus, se poate argumenta că apariția unor forme de microbi iubitoare de căldură nu are loc ca urmare a „mutațiilor” fără cauză, ci sub influența condițiilor de mediu adecvate. Cu toate acestea, microorganismele mezofile tipice nu se pot transforma imediat în termofile.
Dintre experimentele de adaptare a mezofililor la termofilie trebuie menționată lucrarea lui Dallinger (Dallinger, 1887). Acest cercetător a reușit, prin creșterea treptată a temperaturii de cultivare a Flagellatei, să ridice poziția punctului maxim de dezvoltare a acestora de la 23 la 70° în șapte ani.
Ch. Darwin a devenit foarte interesat de lucrările lui Dallinger. În scrisoarea sa către Dallinger, el a scris: „Nu știam că sunteți implicat în schimbarea organismelor inferioare sub influența schimbărilor condițiilor de viață și nu mă îndoiesc că rezultatele voastre vor fi extrem de interesante și valoroase. Faptul ca mentionezi ca traiesc la temperaturi diferite, dar se pot obisnui treptat cu altele mult mai ridicate, este destul de remarcabil. Ea explică existența algelor în izvoarele termale”.
Lucrările privind obișnuirea bacteriilor la temperaturi ridicate au fost efectuate de Dieudonné, care a experimentat cu bacilul antraxului Bad. fluorescens și Bad. prodigiosum. Dieudonné a crescut treptat temperatura la care au crescut bacteriile și a urmărit dezvoltarea lor. Acest cercetător, după o serie de inoculări, a reușit să ridice poziția punctului maxim de temperatură în bacterii cu 4-5°.
În mod similar, Tsiklinskaya (1898) a obținut cursa Bac. subtilis cu o temperatură cu maxim 8° mai mare decât cea a culturii originale.
Gage și Stogton au scos la iveală o cursă mai rezistentă la căldură - Bact. coli, iar Magun a reușit să facă același lucru pentru Bac. mycoides.
Kron (Krohn, 1923) a arătat că Bac. thermophilus Negre, care a avut un optim de 50°C, a crescut acest punct la 62,5°C după doi ani de cultivare la o temperatură ridicată.
Lucrări foarte asemănătoare ca caracter cu cele menționate recent au fost efectuate cu bacterii și ciuperci de către Ruzicka, Pfeiffer, Thiel și alții.
În experimentele majorității cercetătorilor, adaptarea microbilor la temperaturi ridicate a fost foarte lentă.Adesea, la încercarea de a izola culturi care tolerează temperaturi relativ ridicate, s-au obținut forme neviabile care au murit după mai multe transferuri. Un fenomen similar a fost observat, de exemplu, în experimentele lui Jancke, care a încercat să obțină o rasă Bac termofilă. mezenteric.
O creștere treptată a temperaturii se dovedește uneori a fi ineficientă în reproducerea formelor de microbi rezistente la căldură. Deci, Kasman și Rettger (Casman și Rettger, 1933) folosind această metodă în timpul anului nu au putut obține rezultate semnificative în obținerea de rase rezistente la căldură de bacterii purtătoare de rășină. Prin urmare, unii cercetători au recomandat utilizarea unor presiuni puternice pentru a induce un număr mare de celule tolerante la căldură în cultură. Această tehnică, deoarece nu afectează direct proprietățile ființelor vii, desigur, nu ar putea da rezultate tangibile. În special, a fost folosit de Burkey și Rugosa (Burkey a. Rugosa, 1940). În acest caz, cultura microbului experimental a fost de obicei supusă la fluctuații bruște de temperatură, expunere la săruri etc.
Opinia lui Kluiver și Baars, care admit că mulți termofili sunt mutanți care apar cu ușurință în mediile de laborator nutritive, diferă brusc de la alți cercetători. Acest punct de vedere a fost dezvoltat de microbiologi remarcați pe baza studiului Vibrio thermodesulfuricans, aparent derivat din Vibrio desulfuricans. După cum sa menționat deja, opinia lui Kluiver și Baars nu poate fi considerată justificată.
Recent, Imshenetsky și Loginova (1944-1948) au efectuat studii foarte detaliate privind adaptarea microorganismelor mezofile (bacterii și drojdii) la temperaturi ridicate. În munca lor, experimentatorii au încercat să identifice condițiile care duc la producerea mai rapidă a formelor dorite de microbi. Aceste informații sunt extrem de interesante, deoarece în practică sunt adesea necesare microorganisme cu temperaturi de dezvoltare ridicate. Forme similare au fost de obicei căutate de microbiologi în natură, dar nu întotdeauna cu succes. Prin urmare, este oportun să se pună pe ordinea de zi problema creșterii artificiale a culturilor microbiene cu proprietăți predeterminate, adică crearea unui domeniu de lucru în microbiologie care până acum a fost practic absent.
Conform ideilor dezvoltate de Imshenetsky, sub influența temperaturilor supra-optime, în cultură apar celule care sunt capabile să se dezvolte mai bine la temperaturi ridicate. Dacă proprietățile celulelor noi sunt în consonanță cu mediul extern, atunci ele se dovedesc a fi mai viabile decât culturile originale.
Astfel, mediul creat contribuie la o anumită direcție a procesului de variabilitate. Microorganismele mezofile în condiții adecvate pot fi transformate în termofile. Trebuie subliniat, însă, încă o dată că acest proces are loc cu dificultate cunoscută, iar condițiile optime pentru accelerarea lui nu au fost încă clarificate. Cu toate acestea, faptele remarcate ne permit să presupunem existența unei relații filogenetice între microbii termofili și mezofili. Deoarece o anumită plasticitate este inerentă tuturor microbilor, ne devine clar că există o mare varietate de grupuri fiziologice în bacteriile termofile.
Este destul de remarcabil că revenirea formelor termofile și termotolerante ale microbilor la forme mezofile are loc cu nu mai puțină dificultate. Acest lucru a fost observat de Dieudonné (1895) și Golikova (1926) care au lucrat cu bacterii, Gilbert (1904) care a lucrat cu mucegai termotolerant și Noak (1912) a experimentat cu actinomicetul termofil.
Cu toate acestea, cultivarea prelungită a microbilor la temperaturi scăzute reduce temperatura maximă a acestora și rezistența termică (Lowenstein, 1903; Mishustina, 1949 etc.).
Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.
Teste
666-01. Cum este un spor bacterian diferit de o bacterie liberă?
A) Sporul are o înveliș mai densă decât o bacterie liberă.
B) Un spor este o formațiune multicelulară, iar o bacterie liberă este unicelulară.
C) Sporul este mai puțin durabil decât bacteria liberă.
D) Sporul se hrănește autotrof, în timp ce bacteria liberă se hrănește heterotrof.
Răspuns
Răspuns
666-03. Precizați un caz de simbioză a unei bacterii cu un alt organism.
A) holera și vibrionul uman
B) salmonella și pui
B) bacilul antraxului și oaie
D) E. coli și om
Răspuns
666-04. Bacteriile nodulare furnizează plantele de molii
A) materie organică din plante moarte
B) săruri de azot
B) acizi nucleici
d) carbohidrați
Răspuns
666-05. Condiții nefavorabile pentru viața bacteriilor se creează atunci când
A) varză murată
B) conserve de ciuperci
B) prepararea chefirului
D) așezarea silozurilor
Răspuns
Răspuns
666-07. Bacteriile antraxului pot exista pentru o lungă perioadă de timp în zonele de înmormântare a animalelor sub formă de
A) disputa
B) chist
B) celule vii
D) zoospori
Răspuns
Răspuns
666-09. Care este caracteristica bacteriilor saprotrofe?
A) există prin hrănirea cu țesuturile organismelor vii
C) folosiți substanțe organice din secrețiile organismelor vii
Răspuns
666-10. Bacteriile există pe Pământ de milioane de ani împreună cu organisme foarte organizate, de atunci
A) se hrănesc cu substanțe organice gata preparate
B) atunci când apar condiții nefavorabile, acestea formează dispute
B) participă la ciclul substanțelor din natură
D) au o structură simplă și dimensiuni microscopice
Răspuns
666-11. Care dintre următoarele afirmații este corectă?
A) bacteriile se reproduc prin meioză
B) toate bacteriile sunt heterotrofe
B) bacteriile se adaptează bine la condițiile de mediu
D) unele bacterii sunt organisme eucariote
Răspuns
666-12. Asemănarea activității vitale a cianobacteriilor și a plantelor cu flori se manifestă în capacitatea de a
A) alimentaţia heterotrofă
B) alimentatia autotrofa
B) formarea semințelor
D) dubla fertilizare
Răspuns
666-13. Bacteriile de degradare care trăiesc în sol
A) formează compuși organici din compuși anorganici
B) se hrănesc cu materie organică a organismelor vii
C) contribuie la neutralizarea otrăvurilor din sol
D) descompune rămășițele moarte ale plantelor și animalelor în humus
Răspuns
666-14. Care sunt caracteristicile bacteriilor putrefactive?
A) folosiți substanțe organice gata preparate ale organismelor vii
B) sintetiza substante organice din anorganice, folosind energia soarelui
B) folosiți materia organică a organismelor moarte
D) sintetizează substanţe organice din substanţe anorganice, folosind energia reacţiilor chimice
Răspuns
666-15. Ce bacterii sunt considerate „ordinele” planetei?
a) acid acetic
B) nodul
B) dezintegrare
D) acid lactic
Răspuns
666-16. Ameba dizenteriei, pantoful ciliat, euglena verde aparțin aceluiași subregn deoarece au
A) planul general al clădirii
B) tip similar de alimente
C) aceleași metode de reproducere
D) habitat general
Răspuns
666-17. Ce proces fiziologic la animalele unicelulare este asociat cu absorbția gazelor de către celulă?
Mancare
B) selecția
B) reproducere
d) respiratie
