Разнообразие прокариот

Вопрос о месте прокариотических организмов в системе живых существ еще окончательно не выяснено и является одной из центральных проблем микробиологии. В 1977 году на основании данных молекулярной систематики надцарство доядерных организмы, или Прокариоты были разделены на царства архебактерий (Archeobacteria) и эубактерий (Eubacteria). Впоследствии, чтобы подчеркнуть различия между ними, они были переименованы на домены (таксономический ранг выше царство) Архей и Бактерий соответственно. Эти два домена, вместе с эукариоты, стали основой системы трех доменов, которая сегодня является общепринятой клисификациею в биологии.

По определителем Берг, все прокариоты разделены на группы, которые не имеют таксономического статуса. В нем все обнаруженные бактерии отнесены к царству Прокариоты, которое разделено на 33 группы. Мы ознайомимся только с отдельными из них.

Спирохеты ( Spirochaetes ) - грамотрицательные бактерии, которые имеют клетки спирально й формы с жгутиками. Они вызывают вращательное движение тела бактерии, который позволяет спирохеты передвигаться с места на место. Большинство из них - свободноживущие. Многие спирохет являются патогенными для человека и животных. Виды рода Leptospira вызывают лептоспироз, Treponema pallidum - сифилис. Также спирохеты вызывают перидонтит, цифровой дерматит рогатого скота и свиней и человеческое дизентерией. Некоторые нехвороботворни спирохеты представляют определенный интерес, как симбионты кишечника термитов.

Актинобактерии ( Actinobacteria, устаревшее название актиномицеты ) - грамположительные бактерии с подобной грибов мицеллярной строением. Обладают способностью образовывать внеклеточные ферменты для разложения сложных биополимеров, поэтому является основным звеном разложения органического вещества. Распространены в почве, иле водоемов, на растительных остатках. Есть среди них азотфиксирующие симбионты ольхи и других небобовых растений (например, Франкии), патогенные формы, вызывающие актиномикоз. Актиномицеты (например, стрептомицеты) являются активными продуцентами антибиотиков.

Микоплазмы ( Mycoplasma ) - самые маленькие среди известных клеточных прокариотических организмов. Они, в отличие от эубактерий, не имеют клеточной стенки, не образуют спор и у них вдвое меньше генетического материала, чем в остальных прокариот. Микоплазмы могут быть паразитами или сапрофитами. Несколько видов - патогены человека, в частности Mycoplasma pneumoniae, который является одним из возбудителей пневмонии и Mycoplasma genitalium, которая вызывает воспалительные заболевания половых органов. Сейчас известно около 40 заболеваний растений, которые обусловлены микоплазмами. Они устойчивы к антибиотикам, подобных пенициллина.

Протеобактерий ( Proteobacteria ) - это грамотрицательные бактерии с внешней мембраной, построенной, в основном, полисахаридов. Многие из них движутся, применяя жгутики, ворсинки или другие механизмы бактериального скольжения. Среди патогенных бактерий этой группы следует назвать возбудителя брюшного тифа ( Salmonella typhi ), холеры ( Vibrio cholerae ), чумы ( Yersinia pestis ), язвы желудка ( Helicobacterpylori ) и др. Другие свободноживущими организмами. Кроме того, к этой группе относят также многие виды бактерий, которые отвечают за фиксацию азота миксобактерии- уникальную группу бактерий, которые могут образовывать многоклеточные плодовые тела. Миксобактерии питаются за счет охоты на других бактерий. Они обычно путешествуют в больших группах, составленных из многих бактерий. Это им необходимо для обеспечения высокой концентрации внеклеточных ферментов для того, чтобы убивать и переваривать добычу. Миксобактерии производят и выделяют целый ряд химических веществ

спирохеты

спирохеты

актинобактерии

актинобактерии

Риккетсий, проникающего в клетку мыши

Риккетсий, проникающего в клетку мыши

полезных для биомедицинской промышленности, например некоторые антибиотики. К этой группе относятся и риккетсии, названные по имени Г. Рикеттса, который в 1909 году впервые описал возбудителя пятнистой лихорадки Скалистых гор. Большинство описанных видов живут как ендосимбионты внутри других клеток. У человека риккетсии вызывают острые лихорадочные заболевания - риккетсиозы. Наибольшее значение имеют возбудители эпидемического сыпного тифа ( Rickettsia prowazekii ), клещевого риккетсиозами ( Rickettsia sibirica ), пятнистой лихорадки Скалистых гор {Rickettsia rickettsii ), лихорадки цуцугамуши ( Rickettsia tsutsugamushi ). Патогенные для человека риккетсии, за редким исключением, передаются при укусе зараженных вшей, клещей и блох.

Археи ( Archaea ) - одна из основных и древнейших групп прокариотических организмов, которые имеют ряд отличий от других бактерий. В их стенке форуме пептидогликанов, в генах есть участки, которые не кодируют белки (интроны), что характерно для эукариот. Описано более 40 видов архей, которые часто находят там, где жизнь других организмов невозможно: в соленых и горячих источниках, вечной мерзлоте, больших глубинах океанов и земной коры и т. Многие архей - экстремофилы. Некоторые живут при очень высоких температурах в океанах, часто выше 100 ° С, как те, которых нашли в гейзерах и черных курильщиках. Другие найдены в очень холодных средах или в чрезвычайно соленой, кислой или щелочной воде. Однако другие археи - мезофилы, живут в средах, подобных болота, сточных вод и почвы. Многие метаногенных архей найдено в пищеварительных трактах животных, например, жвачных, термитов и людей. Археи не патогенны, и неизвестно, чтобы какие-либо из них вызвали болезнь. Среди архебактерий выделяют несколько групп: метаногены (бактерии, которые восстанавливают СО2 до метана), экстремальные галофилы (бактерии, которые живут при высоких концентрациях NaCI), термоацидофилы (бактерии, обитающие в кислой среде при высокой температуре) и др.

Цианобактерии ( Cyanobacteria ) - группа грамотрицательных одноклеточных колониальных и нитчатых прокариот, способные к фотосинтезу с выделением кислорода и азотфиксации. В этих организмов сформирован крупнейший геном среди прокариот. их также иногда называют сине-зелеными водорослями, ссылаясь на внешний вид и экологическую нишу этих организмов. Именно благодаря этим организмам изменился качественный состав атмосферы Земли, в которой постепенно накопился кислород и стало меньше углекислого газа. Цианобактерии - это крупнейшая и важнейшая по влиянию на биосферу группа живых организмов на Земле, которая составляет 90% живой массы всей биосферы.

Цианобактерии характеризуются прокариотических строением клеток. Вокруг клетки является слизистая капсула, которая выполняет защитную и двигательную функции. Цитоплазма имеет два слоя: фотосинтезирующие и наследственный. Внешний фотосинтезирующих содержит пигменты, которые осуществляют фотосинтез. В центре клетки находится наследственный слой с наследственной веществом этих организмов. Еще вакуоль с запасными веществами и так называемые "газовые вакуоли", заполненные азотом. Благодаря им вся масса водорослей всплывает на поверхность,

представитель архей

представитель архей

цианобактерия

цианобактерия

ближе к солнечным лучам. Окраска цианобактерий может быть светло-золотистым, желтым, коричневым, красным, изумрудным, голубым, фиолетовым и темно синим. Такое многообразие обусловлено веществами, которые содержатся в слизистой капсуле, и их зелеными и синими пигментами. Несмотря на свое название, лишь около половины "сине-зеленых водорослей" действительно имеют этот цвет. Красное море получило свое название благодаря "цветению" морских планктонных цианобактерий из рода триходесмиум, которые часто встречаются на поверхности этого моря. Благодаря специфическому набору фотосинтезирующих пигментов-фикобилины цианобактерии заселили даже глубокие пещеры, где удовлетворяются слабыми проблесками света. Фотосинтез в этих организмов, как и у растений, сопровождается выделением кислорода, тогда как фотосинтезирующие бактерии его не выделяют. Цианобактерии по типу питания являются автотрофами. Для многих видов характерен смешанный тип питания: при наличии света - фотосинтезирующие, а при отсутствии - поглощают из окружающей среды готовые органические вещества. Жгутиков и ресничек эти микроорганизмы не имеют, но все-таки способны перемещаться. Они скользят опорной поверхностью, вращаются вокруг длинной оси вследствие выделения слизи. В отличие от растений и большинства бактерий цианобактерии способны к азотфиксации. Фиксация азота происходит в гетероцистах - больших клетках, которые образуются в нитчатых форм. Размножаются цианобактерии, как и бактерии, делением клеток пополам или частями колоний. Разделение нитей на части осуществляется с участием гетероцист, по которым и происходит разрыв.

Группа цианобактерий объединяет около 2000 видов, распространенных во влажной почве, поверхностных слоях морских и пресных водоемов. Они могут жить на голых скалах и пустынях, в горячих источниках с температурой 85 ° С и в замерзших озерах подо льдом толщиной 5 м. Они первыми поселяются на пожарищах, вулканических островах, поэтому их называют пионерами в освоении новых территорий. Цианобактерии часто образуют скопления в виде кустиков, корки или плотной массы, которая может достигать нескольких сотен квадратных метров и до 1 м толщины. Колонии и нити образуются после того, как клетки цианобактерий поделились, Силе не разошлись, поскольку оболочка покрыта слизью. Цианобактерии часто вступают в взаимовыгодное сосуществование с водорослями, мхами, папоротниками, грибами и животными. Некоторые живут в мехах ленивцев, обеспечивая камуфляжный цвет. Цианобактерии составляют значительную долю океанического фитопланктона. Распространению многих цианобактерий способствует и то, что они способны образовывать устойчивые к высыханию споры. В Украине обычными представителями отдела является спирулина, н ост ок, анабена и др.

Цианобактерии - это древнейшие организмы среди способных выделять кислород. Именно они способствовали в далеком прошлом повышению в первоначальной атмосфере содержания кислорода, что сделало возможным существование на планете грибов, растений и животных. Отмирая, они участвуют в создании горных пород и почв.

Однако цианобактерии могут наносить природе и человеку большие убытки. Они нередко размножаются в огромных количествах и обусловливают «цветение воды», которое в настоящее время является настоящей экологической проблемой, поскольку в водоемы попадает все больше стоков, удобрений, вредных веществ с полей и тому подобное. Меры предосторожности известны: нельзя строить неподалеку рек и озер склады минеральных удобрений и ядохимикатов, мыть в водоемах машины, распахивать берега, выкашивать камыш и тому подобное. Некоторые цианобактерии человек употребляет в пищу. Например, носток потребляют в Китае и Японии, а спирулину - местное население в районе озера Чад в Африке. С спирулины получают пищевой белок (спирулина), который используют как дополнение к еде. На плантациях риса цианобактерии могут использовать как удобрения благодаря способности к азотфиксации (например, анабена в сосуществовании с папоротником Азолы). Некоторые виды токсичные ( Microcystis aeruginosa , которая производит токсин микроцистин) или условно-патогенные ( Апаbаепа ). На сегодня цианобактерии служат важнейшими модельными объектами исследований в биологии.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >