МИКРОБНОЕ БИОРАЗНООБРАЗИЕ. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА МИКРООРГАНИЗМЫ

РАЗНООБРАЗИЕ И СИСТЕМАТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ

После изучения данной главы студент должен: знать

• • современную систематику микроорганизмов; уметь
• • объяснить различия систематического положения эукариотов и прокариотов; владеть
• • современными методами идентификации микроорганизмов.

Место микроорганизмов в системе живого и принципы их классификации

Основные понятия систематики микроорганизмов

Микроорганизмы — это большая сборная группа, внутри которой представители объединены микроскопическими размерами, но могут существенно различаться клеточной организацией, морфологией и возможностями обмена веществ. Поэтому термин «микроорганизм» не имеет таксономического смысла. Представители мира микробов относятся к самым разным таксономическим группам, другие члены которых могут быть многоклеточными организмами, иногда гигантских размеров. Например, низшие плесневые грибы родственны шляпочным грибам, а микроводоросли объединены с такими крупными особями, как ламинария. Микроорган измм — это самая обширная по количеству представителей группа, члены которой повсеместно распространены. У микроорганизмов встречаются все известные типы обмена веществ.

Накопление огромного фактического материала и необходимость сравнивать результаты, полученные разными исследователями, потребовали ввести правила описания объектов и распределения (классификации) их по группам. Под классификацией понимают отнесение конкретного биологического объекта к определенной группе однородности (таксону) но совокупности присущих ему признаков. В современной классификации микроорганизмов принята следующая иерархия таксонов: домен, филум, класс, порядок, семейство, род, вид. Отношения соподчиненное™ и взаимосвязи таксонов различных уровней изучает систематика. Вид является основной таксономической единицей. В микробиологии используют биномиальную систему обозначения объекта (номенклатуры), включающей родовое и видовое названия, например, Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Pseudomonas aeruginosa и т.д. В ряде случаев допускается применение исгорически сложившихся русскоязычных наименований (кишечная палочка, пекарские дрожжи, синегнойная палочка).

Для классификации важно договориться о наборе критериев, которые будут определяющими при объединении объектов в группу. Большинство микроорганизмов устроено крайне просто и универсально, поэтому для их разбиения на таксоны недостаточно морфологических описаний. Исследователи вынуждены привлекать функциональные характеристики микроорганизмов, т.е. отмечать особенности их метаболизма. При этом в зависимости от подхода признаки могут иметь неодинаковую значимость (одни обязательны для помещения в данную группу, а другие могут варьировать).

Представление о месте микроорганизмов среди других живых существ эволюционировало с течением времени. А. Левенгук называл их маленькими «зверушками», позже микроорганизмы относили к низшим растениям. Об этом напоминает устаревший термин «микрофлора», часто используемый и в современной литературе. Для классификации и систематизации всего живого необходимо было взять за основу некий важный признак, который имелся бы у всех организмов и незначительно менялся бы в течение длительных временных периодов. Тогда различия в этом консервативном признаке позволят распределить живые объекты по группам, взаимоотношения между которыми будут отражать родственные связи и пути эволюции организмов. В этом случае иерархия таксонов по сути дела будет отражать генеалогическое древо, поскольку в подавляющем большинстве случаев невозможно напрямую установить исторический путь эволюции микроорганизмов из-за отсутствия их ископаемых остатков.

В настоящее время микробиологический объект невозможно классифицировать, не изучив совокупность морфофизиологических, биохимических и молекулярно-биологических данных. При определении неизвестного микроорганизма (идентификации) исследуют следующие свойства:

• 1. Тип клеточной организации (прежде всего, отнесение к про- или эукариотам).
• 2. Морфологию клеток и колоний (на определенных средах и при определенных условиях).
• 3. Культуральные признаки (характер роста на твердых и жидких средах).
• 4. Физиологические свойства (способность к использованию различных субстратов, отношение к температуре, аэрации, pH и т.д.).
• 5. Биохимические свойства (наличие тех или иных метаболических путей).
• 6. Молекулярно-биологические свойства (последовательность нуклеотидов 16S рРНК, содержание ГЦ-пар в мол.%, возможность гибридизации нуклеиновых кислот с материалом типовых штаммов).
• 7. Хемотаксономические свойства (химический состав различных соединений и структур, например, спектр жирных и тейхоевых кислот у актино- бактерий, миколовых кислот у нокардий, микобактерий, коринебактерий).
• 8. Серологические свойства, основанные на реакциях «антиген — антитело» (особенно для патогенных микроорганизмов).
• 9. Чувствительность к специфическим фагам (фаготипирование).

Иногда отмечают наличие у микроорганизма внехромосомных элементов, в том числе молчащих (криптических) плазмид. При этом следует помнить, что плазмиды могут легко утрачиваться. При идентификации микроорганизмов-прокариот современные исследователи опираются на указания «Руководства Берджи по систематике бактерий» («Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology»).