Актиномицеты

Лучистые  грибки могут развиваться и при  низкой влажности субстрата. Показано, что оптимальной влажностью для  актиномицетов является 60% (от полной влагоемкости). При 23—30-процентной влажности  почвы актиномицеты преобладают  над прочими микроорганизмами, а  при 8 — 10-процентной остаются единственными  растущими представителями почвенной  микрофлоры.

     Одна из характерных особенностей лучистых грибков — большая изменчивость. При наблюдении в микроскопе культур актиномицетов можно легко обнаружить разнообразие морфологии клеток. Одни клетки имеют однородную плазму, другие — зернистую, вакуолистую. Величина отдельных клеток может также сильно колебаться. Гифы мицелия в отдельных участках выглядят раздутыми и не окрашиваются основными красками. В других участках гифы могут покрываться почкообразными выростами. Можно сказать, что в культурах нет совершенно одинаковых двух-трех клеток. Такое явление называется полиморфизмом, или возрастной изменчивостью организма. И эта изменчивость не случайна, а биологически закономерна. Причем популяция клеток разнокачественна не только морфологически, но и биохимически. В одних клетках биохимические превращения протекают интенсивно, в других — медленно. Изменения в организме могут быть длительными и кратковременными.

     Благодаря разнообразию своих клеток лучистые грибки имеют большую возможность приспособиться к различным условиям среды. Не будь этой разнокачественности клеток, вся культура погибла бы при первом же неблагоприятном воздействии на нее. Малейшие отклонения в составе питательной среды или условий культивирования вызывают изменения организма.

     Культуральный полиморфизм у представителей лучистых грибков проявляется разнообразно. У одной и той же культуры может меняться внешний вид колонии, они могут быть гладкими, бугристыми, морщинистыми. В одних случаях колонии обильно покрыты воздушным мицелием, в других — он слабо развит или совсем отсутствует. Пигментированные культуры могут обесцвечиваться.

     Отмечаются отклонения и в образовании спороносцев. Одна и та же культура может образовывать то спиральные, то неспиральные спороносцы, то длинные, то короткие нити. Клетки могут различаться между собой быстротой роста, размножения, формирования спор. Рост и развитие организма протекает в определенных пределах, свойственных каждому организму и обусловленных его наследственными признаками. Когда же изменяется среда, переставая быть привычной для организма, организм либо гибнет, либо приспосабливается к новым условиям, меняя свои свойства. Получается новый вариант организма.

     Ученые наблюдали образование таких вариантов под влиянием изменившейся среды или под воздействием внешних факторов: лучистой энергии, рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, химических агентов и др. В результате таких воздействий получаются наследственно закрепленные варианты.

     Изменения затрагивают как внешние морфологические и культуральные признаки, так и биохимические.

     В процессе длительного выращивания лучистых грибков на той или иной питательной среде микроорганизмы постепенно начинают потреблять соединения, которых они до этого не усваивали. Адаптация к питательному субстрату особенно ярко выражена у актиномицетов.

     Такую физиологическую перестройку можно вызвать у организмов в отношении многих источников углеродного, азотного питания, а также дополнительных веществ — витаминов, аминокислот и др. Последовательно приучая микроорганизмы к тому или иному субстрату или индивидуальному веществу, можно получить так называемые зависимые мутанты. Эти мутанты уже не растут без веществ, к которым приспособились. Мутационные изменения могут быть морфологического, физиологического и биохимического характера.

     Морфологические изменения у актиномицетов хорошо проявляются при образовании мутантов, которые потеряли способность формировать воздушный мицелий. Колонии таких культур голые, на поверхности спороносцы и споры не образуются. Весьма показательны мутации организмов с потерей физиологического признака — способности окрашиваться. Такие мутанты резко отличаются от исходной культуры по цвету. Часто можно встретить культуры, которые утратили способность образовывать такие вещества, как антибиотики, аминокислоты, витамины и др.

3.2 Биологически активные вещества, продуцируемые актиномицетами

      Лучистые грибки обладают очень ценным свойством — способностью образовывать весьма разнообразные вещества, многие из которых имеют большое практическое значение. В естественных местах обитания между микроорганизмами складываются различные взаимоотношения.

     В природе широко распространено явление симбиоза и антибиоза.

     Подавление жизнедеятельности одних микроорганизмов другими связано с выделением различных продуктов жизнедеятельности, в том числе специфических химических веществ — антибиотиков, обладающих способностью убивать окружающих микробов или препятствовать их росту.

Подробнее об антибиотиках, в том числе и  о продуцируемых актиномицетами, будет рассказано в других главах книги. Актиномицеты могут продуцировать  также вещества, угнетающие рост и  развитие растений и полезной микрофлоры. К этим веществам относятся фитотоксины. Некоторые из них резко подавляют  рост растений (смоченные ими семена не прорастают). Другие токсины действуют слабее, они только задерживают прорастание семян и рост проростков.

     Некоторые токсины вызывают внешне слабо выраженное угнетение роста растений, которое, однако, отражается на биохимических процессах, протекающих в тканях. В таких растениях нарушается химический состав. Актиномицеты-ингибиторы живут в различных почвах, особенно часто их обнаруживают в подзолистых и красноземах. При большом скоплении токсинов происходит отравление почвы (утомление). На таких почвах развитие растений угнетается, урожай снижается.

     Но если в такую почву внести препараты, содержащие актиномицеты-антагонисты, специально подобранные к микробам, которые образуют токсические вещества, то под действием таких актиномицетов происходит устранение микробов-токсинообразователей и почва становится менее токсичной для растений. Оздоровляющее действие они оказывают также на организм человека и животных при инфекционных заболеваниях. Между микробами положительного и отрицательного действия возникают сложные взаимоотношения, в результате которых создаются определенные микробные ценозы — сообщества.

     Живое население почвы следует рассматривать как важный фактор плодородия почвы, от которого зависит урожайность растений. Представители лучистых грибков играют в этом процессе одну из ведущих ролей.

     Лучистые грибки обладают способностью образовывать биологически активные вещества, которые стимулируют рост и развитие высших и низших организмов. Из культур актиномицетов были выделены такие вещества, как биотин, тиамин, рибофлавин, пантотеновая и никотиновая кислоты, каротиноидные пигменты, аминокислоты, ауксины и другие ростовые вещества. Часть образованных актиномицетами веществ утилизируется самими продуцентами, а избыток выделяется в среду обитания. Обогащение субстрата биологически активными веществами происходит и за счет распадающихся микробных клеток. Продуцирование лучистыми грибками тех или иных веществ зависит от возраста культуры, вида микроорганизмов и условий культивирования. В почве происходят непрерывные процессы синтеза и разрушения биологически активных веществ. Их количество в почве определяется интенсивностью деятельности микробов и скоростью разрушения или длительностью сохранения.

     Биовещества микробного происхождения положительно влияют на растения, усиливая в них биологические процессы, увеличивая содержание белков, аминокислот, витаминов и ряда других соединений, повышающих качество урожая.

     Активные вещества актиномицетного происхождения применяются в животноводстве, а также для защиты растений от вредоносных насекомых.

     Для борьбы с непарным шелкопрядом  очень эффективным оказался виоларин, выделенный из культур фиолетовых  актиномицетов (Act. violaceus). На рисунке 10 показано действие антибиотика на гусениц непарного шелкопряда.

 

                 Рисунок 10.  Действие антибиотика актиномицетного  

                 происхождения на непарного шелкопряда.

                 Обозначение: 1 — лиственница, не пораженная шелкопрядом;

                 2, 3 — лиственницы, пораженные шелкопрядом; 4 — дубовые

                 ветки, обработанные антибиотиком и зараженные шелкопрядом;

                 5 — дубовые ветки (контроль); 6 — бабочка шелкопряда.

 

      Почти все культуры актиномицетов способны продуцировать витамины группы В. Так, Act. olivaceus образует антианемический витамин В19. Витамин В12 практически не встречается в растениях. Его получают из печени крупного рогатого скота и из микробов — пропионовокислых бактерий и актиномицетов. Актиномицеты хорошо растут, развиваются и образуют витамин В12 на питательной среде, в состав которой входит молочная сыворотка, янтарнокислый аммоний и мочевина.

     Бродильной, текстильной, кожевенной и другим отраслям промышленности требуются химически чистые препараты ферментов. Для удовлетворения потребности народного хозяйства в ферментах весьма перспективно использование актиномицетов. Так, кератиназу, применяемую в кожевенной промышленности для удаления шерсти со шкур, получают из культур Act. fradiae. На рисунке 11 показано действие кератиназы на коровий волос.

                        

                 Рисунок 11. Действие фермента кератиназы, полученной из

                 актнномицета, на волос: I — волос, не обработанный ферментом;

                 2 — волос, обработанный ферментом кератиназой.

 

     При помощи некоторых культур актиномицетов были получены стероидные гормоны. В медицине гормоны широко применяются для лечения различных заболеваний. Стероидные гормоны до недавнего времени получали из желез внутренней секреции животных. Но для выработки, например, 1 кг кортизона нужно забить несколько тысяч голов крупного рогатого скота.

     Некоторые растения, например паслен птичий, содержат химические вещества, из которых можно получить кортизон. Но выделить эти вещества из растений очень трудно, выход гормона низок.

     В связи с этим большое значение имеет получение стероидных гормонов путем трансформации стероидов с помощью микроорганизмов. Например, микробиологический метод получения кортизона состоит в том, что к углероду, находящемуся в 12-м положении, присоединяется атом кислорода. Ученые показали, что эту реакцию могут легко и быстро осуществлять актиномицеты.

     Впервые превращение стероидов микроорганизмами наблюдал Т. А. Таусон в 1932 г. При помощи микроорганизмов были получены кортикостероиды: кортизон и гидрокортизон, а из них — преднизон и преднизолон.

     Приведенным перечнем веществ, продуцируемых лучистыми грибками, не исчерпываются их возможности как продуцентов биологически активных веществ. Так, актиномицеты способны образовывать из простых углеводородов сложные органические вещества: белки, жиры, углеводы и другие соединения.

    

 

 

    Заключение

     Эта группа организмов, а именно  «лучистые грибки», имеет весьма  широкое и повсеместное распространение,  встречается во всех географических  зонах, от крайних точек полюса  до тропиков. Встречаются лучистые  грибки на разнообразных субстратах: в воде, в почве, на гниющих  растительных и животных остатках, в навозе и других органических  веществах; в большом количестве  находятся они в воздухе, но  особенно много их в почве.

     Хотя большинство видов приурочено  к жизни на мертвом субстрате,  вызывая там определенные процессы, все же многие из представителей  лучистых грибков обладают способностью  паразитировать в теле человека, животных и тканях растений.

     Вследствие этого, лучистые грибки  имеют особое место в медицине  и ветеринарии. Они вызывают  широко распространенное заболевание  – актиномикоз, поражая различные  органы и ткани у человека  и рогатого скота. Всем известные  возбудители туберкулеза, дифтерии, лепры являются представителями  микобактерий, т.е группой организмов, относящейся к лучистым грибкам.

     Этим, собственно, и определяется  значение последних в жизни  человека.

     Кроме того, среди лучистых грибков – актиномицетов, проактиномицетов и микобактерий – имеется много видов, которые прекрасно развиваясь на зерне злаков, овощах, плодах, мясе, в жирах и других пищевых продуктов, вызывают их порчу и тем самым наносят значительный ущерб народному хозяйству. Развиваясь на растительном сырье, актиномицеты вызывают часто нежелательные процессы и порчу его.

      Весьма широкое распространение  лучистых грибков в почве привлекает  внимание специалистов с точки  зрения почвообразовательных процессов.  Им приписывают активную роль  в динамике органического вещества  и в образовании гумуса в  почве. Большое число видов  их способно разлагать клетчатку, а также соединения, малодоступные многим другим микроорганизмам.