СОВРЕМЕННАЯ БОТАНИКА - П. РЕЙВН - 1990

РАЗДЕЛ IV. РАЗНООБРАЗИЕ

ГЛАВА 11. БАКТЕРИИ

Заключение

Бактерии относятся к прокариотам, они лишены сформированного ядра, окруженных мембранами клеточных органелл и не размножаются половым путем. Генетический материал бактерий представлен единственной кольцевой молекулой двухцепочечной ДНК. За исключением микоплазм и спироплазм, бактерии имеют прочную клеточную оболочку. У всех групп, кроме архебактерий, клеточная оболочка состоит из макромолекулы пептидогликана и иногда содержит липополисахариды, составляющие бoльшую часть ее наружного слоя. Бактерии, как правило, одноклеточные организмы, хотя после деления могут и соединяться друг с

другом, образуя нити или другие «мнимые» многоклеточные структуры.

Большинство бактерий являются гетеротрофами; наряду с грибами они выполняют функции редуцентов в экосистеме земного шара. По типу метаболизма бактерии можно разделить на разнообразные группы; большинство бактерий — гетеротрофы, но есть фотосинтезирующие формы (фотоавтотрофы); другие относятся к хемоавтотрофам. Некоторые бактерии — строгие аэробы, другие — облигатные анаэробы, встречаются и факультативные анаэробы. Многие виды играют важную роль в круговороте азота, серы и углерода. Другие вызывают болезни животных и растений.

Фотосинтезирующие бактерии делятся по крайней мере на пять групп, в том числе цианобактерии и Рrochloron, которые содержат хлорофилл а, характерный для фотосинтезирующих эукариот. Хемосинтетические бактерии получают энергию путем окисления неорганических молекул. Некоторые из них окисляют белки и аминокислоты и превращают аммиак в нитриты, другие преобразуют нитриты в нитраты и, таким образом, играют незаменимую роль в круговороте азота. Кроме того, многие цианобактерии могут фиксировать атмосферный азот или образуют слоистые меловые структуры, называемые строматолитами.

Бактерии могут быть палочковидными (бациллы), шаровидными (кокки), спиральными (спириллы). Если клеточная оболочка не разделилась полностью, дочерние клетки могут образовать группы, нити или плотные скопления. Бактерии иногда имеют жгутики и способны к движению; жгутики могут покрывать всю поверхность клетки или локализоваться на одном конце. Вращательные движения жгутиков позволяют бактерии перемещаться в воде, устремляться к пище или избегать токсического вещества. Некоторые бактерии имеют короткие палочковидные выросты — фимбрии. Бактерии могут передвигаться скольжением.

Архебактерии, многие из которых метанобразующие, имеют уникальную последовательность нуклеотидов рРНК. Архебактерии выживают в экстремальных экологических условиях и напоминают организмы, существовавшие на ранних этапах развития жизни.

Мутации, как и высокая интенсивность размножения, являются основной причиной изменчивости бактерий. Генетическая рекомбинация также имеет место и предполагает перенос ДНК из одной клетки в другую. Этот перенос может происходить путем конъюгации, трансформации (пассивное включение фрагментов ДНК, содержащихся в среде) или трансдукции (инъекция ДНК в бактериальную клетку с помощью бактериофага).

Приложение 1. Бактерии и ископаемое топливо

Ранее считали, что залежи нефти, угля и природного газа образовались в основном из морского планктона и наземных растений, обитавших на болотах или в аналогичных условиях в теплом, мягком климате. В настоящее время оказалось, что именно бактерии, разлагавшие остатки этих организмов, сыграли решающую роль в образовании ископаемого топлива. Французские исследователи обнаружили следы биохимической деятельности бактерий в нефти, а недавно и сами бактерии были идентифицированы в ней с помощью электронного микроскопа.

Эти бактерии были обнаружены в нефтеносных сланцах в Тулбаке (Квинсленд, Австралия) и иллюстрируют работу Мириам Гликсон. Исследуемые сланцы относятся к меловому периоду и имеют возраст 120 млн. лет. А. Нитчатые бактерии, вероятно цианобактерии; можно видеть частицы этих нитей. Такие бактериальные остатки вместе с обильными известняковыми вкраплениями в массе нефтеносных сланцев позволили доктору Гликсон сделать заключение, что цианобактерии были основным источником органических веществ, присутствующих в сланцах. Б. Бактерии в виде пончиков напоминают Flectobacillus marinus. Они разлагают планктонных протистов и изредка сохраняются в нефтяных отложениях, которые в значительной степени образовались в результате деятельности этих бактерий

В Австралийском национальном университете в Канберре геолог Мириам Гликсон собрала и сконцентрировала органический материал из богатых нефтью сланцев, имеющих возраст 120 млн. лет. Исследовательница высушила его, заключила в смолу, сделала срезы для электронной микроскопии и обнаружила несколько типов бактерий. Одни напоминали ныне живущие морские виды, разлагающие водоросли и другой органический материал, а другие — цианобактерии. Предварительные результаты, полученные доктором Гликсон, позволяют предположить, что бактерии сыграли меньшую роль в образовании нефти в пресноводных водоемах, чем в морских.

Приложение 2. Рак цитрусовых

Одна из самых острых вспышек этого заболевания началась сравнительно недавно — в августе 1984 г., когда в питомнике Эйвон-Парка во Флориде были обнаружены сеянцы цитрусовых с желтыми и бурыми крапинами. Они оказались больны раком, вызванным одной из более 100 разновидностей бактерии Xanthomonas campestris. Другие представители этого вида заражают персиковые деревья, бобовые, капусту и другие растения, однако штамм, инфицирующий цитрусовые, представляет особую опасность для растениеводов. За четыре месяца с того момента, как обнаружили больные растения, во Флориде погибло 7 млн. сеянцев цитрусовых, несмотря на все попытки остановить распространение заболевания. В изучение данной болезни в США были вложены громадные ассигнования.

Рак цитрусовых, чрезвычайно быстро распространившийся по Флориде в 1984 г. А. Пораженные плоды и листья апельсина. Б. Поврежденный стебель апельсинового дерева

Рак цитрусовых (симптомы — повреждение стеблей, листьев и плодов) распространяется очень быстро; он передается через упаковочные ящики, обертку, транспортируемые растения и многими другими путями. Штаммы бактерий, поражающих цитрусовые, различаются по симптомам заболевания, местам поражения, тому, какие виды цитрусовых к ним чувствительны.

До трагедии 1984 г. во Флориде рак не поражал цитрусовые сорок лет. В чем причина новой вспышки болезни? К сожалению, ни один штамм, поразивший растения в 30-е годы, не сохранился, хотя было важно сравнить его с новым штаммом. Новый штамм был завезен из-за границы: почти 5800 партий фруктов, зараженных раком, были задержаны инспекцией в портах США между 1971 и 1983 гг., что иллюстрирует большое экономическое значение строгого контроля за сельскохозяйственной продукцией.

Только создание устойчивых сортов цитрусовых, подобных тем, которые произрастают в Японии, восстановит индустрию цитрусовых во Флориде, которая в 1983 г. имела оборот в 2,5 млрд, долларов. Около 58% всех апельсиновых соков, которые потребляли американцы в 80-х годах, поставлялось из Флориды, еще 35% — из Бразилии.