Место бактерий в живой природе

До создания электронного микроскопа бактерии относили к царству растений. Это связано с тем, что бактерии и синезеленые водоросли (цианобактерии) имеют сходство в строении клеток, а растения и сине-зеленые водоросли обладают способностью к фотосинтезу. Поэтому эти три группы живых организмов по традиции относили к объектам ботаники и утверждали, что бактерии являются, как правило, одноклеточными растениями. При электронной микроскопии было замечено, что в клетках различных живых существ ядерное вещество, или генофор, может быть не отделено от цитоплазмы ядерной мембраной (бактерии и синезеленые водоросли) или иметь собственную ядерную оболочку (растения, грибы, животные и простейшие). На этой основе различают прокариотический и эукариотический типы клеточной организации и в связи с этим организмы подразделяют на прокариоты (доядерные) и эукариоты (истинно ядерные). К прокариотам относятся бактерии.

Наиболее существенные особенности прокариот следующие:

• генофор (нуклеотид, нуклеоплазма, диффузное ядро) состоит из двойной спиральной нити дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Он не отделен от цитоплазмы какой-либо мембраной, поэтому генофор иногда называют диффузным ядром;

• отсутствие внутриплазматических органелл, окруженных элементарной мембраной, что маскирует их разнообразие;

• рибосомы малого размера рассеяны в цитоплазме, а не расположены на поверхности мембран, как у эукариот.

У эукариот ядро имеет собственную ядерную мембрану, поэтому его называют дифференцированным. Помимо этого имеются признаки, характерные для многих, но не для всех прокариот.

В состав клеточных стенок прокариот входит пептидогликан (муреин или мукопептид). Наличие пептидогликана не является особенностью всех прокариот, его нет у лишенных клеточной стенки микоплазм.

Характерными органами движения (плавания) служат жгутики, которые встречаются у бактерий определенных видов. Среди прокариот много обязательных анаэробов, среди эукариот их почти нет.

В отличие от эукариот некоторые бактерии способны к фиксации (окислению) атмосферного азота.

В то же время нет никаких данных о существовании у прокариот эндоцитоза (способность захватывать частицы в пищевые вакуоли в качестве добычи), весьма характерного для эукариотических клеток.

Предложено выделить на высшем уровне прокариоты (доядерные микроорганизмы) в отдельное царство Procariotae наряду с царствами растений и животных.

ПОНЯТИЕО СИСТЕМАТИКЕ МИКРООРГАНИЗМОВ

Микроорганизмы, как и все живые существа, обладают определенными признаками, с помощью которых их идентифицируют (от лат. identificatio – отождествление), т.е. распознают, или дифференцируют (от лат. differentialis – отличительный) и разделяют на устойчивые, отчетливо различающиеся группы.

Систематика (от греч. systematicos – упорядоченный, относящийся к системе) – это наука о разнообразии и сходстве объектов органического мира, основанном на общности происхождения и генетических связей различных групп живых существ.

Основными разделами систематики являются классификация и номенклатура.

Под классификацией понимают закономерность распределения микроорганизмов по систематическим группам, которые называют категориями, уровнями, рангами и таксонами, а классификацию поэтому называют еще таксономией.

Номенклатура обусловливает принципы определения названия для установленных таксонов. Основным таксоном, т.е. основной классификационной единицей в системе живых организмов, является вид.

Вид – это совокупность особей микроорганизмов, сходных по биологическим свойствам, имеющих единые происхождение и генотип, обладающих наследственно закрепленной способностью вызывать в среде естественного обитания определенные специфические процессы (изменения).

Виды, обладающие многими общими признаками, объединяют в таксоны более высокого уровня, называемые родами, которые, в свою очередь, группируются в таксоны еще более высокого порядка – семейства и т.д. Такое расположение соподчиненных таксонов в восходящий ряд составляет иерархическую систему классификации, или таксономическую иерархию.

В бактериологии используют следующие основные уровни таксономической иерархии: царство (Regnum), отдел (Divisio), класс (Klassis), порядок (Ordo), семейство (Familia), род (Genus), вид (Species).

Кроме перечисленных имеются промежуточные таксоны подцарство, подотдел, подкласс, подпорядок, подсемейство, подрод, подвид.

Названия бактерий (включая актиномицеты) регламентируются Международным кодексом номенклатуры бактерий.

Названия микроорганизмов пишут буквами латинского алфавита и подчиняют правилам латинской грамматики, т.е. они являются латинскими, или латинизированными, если даже заимствованы из других языков.

Названия таксонов, у которых ранг выше вида, состоят только из одного слова и поэтому относятся к одинарным, или унитарным..

Для обозначения видов микроорганизмов применяют бинарную (биноминальную), или двойную, номенклатуру, т.е. названия видов состоят из двух слов. Первое слово обозначает название рода, к которому этот вид принадлежит, второе – вид, например Lactobacterium acidophilum (молочная палочка кислотолюбивая), Streptococcus thermophilus (стрептококк теплолюбивый). Родовое слово пишут с прописной буквы, видовое – со строчной. После того как полное название вида было упомянуто в тексте, первое слово (родовое название) можно сократить при последующем упоминании.

Если при изучении бактерий обнаруживают отклонения от типичных видовых свойств, то такие культуры рассматривают как подвиды. Название подвида состоит из полного названия вида, к которому он относится, и следующего за ним слова, обозначающего сам подвид, перед которым сокращенно указывают промежуточный таксон subspecies (подвид). Например, Lactococcus lactis subsp. cremoris -лактококк молочный, подвид сливочный. Названия подвидов состоят из трех слов (исключая слово subspecies – подвид) и называются поэтому тринарными.

В микробиологии широко применяют термины «штамм» и «клон». Штамм – более узкое понятие, чем вид. Штаммами называют различные культуры одного и того же вида микроорганизма, выделенные из конкретного источника. Если микроорганизм выделен из воды, его называют водным штаммом, из сыра – сырным и т.п.

Они могут различаться отдельными незначительными признаками, например интенсивностью кислотообразования, устойчивостью к лекарственным и дезинфицирующим препаратам, способностью синтезировать ароматические вещества и антибиотики и др.

Клон является потомством одной клетки. Популяция микробов, состоящая из особей одного вида, называется чистой или аксенической культурой, а состоящая из особей разных видов – смешанной.

КЛАССИФИКАЦИЯ БАКТЕРИЙ

Все бактерии объединены в царство прокариот, состоящее из двух отделов: автотрофных фотобактерий и гетеротрофных хемобактерий, в каждый из которых входит 3 класса бактерий (схема 1).

Микроорганизмы первого отдела (сапрофитные фототрофные микроорганизмы) широко распространены в природе. Они находятся в почве, пресной и морской воде, сточных водах, богатых органическими веществами. Для хлебобулочной промышленности эта группа бактерий значения не имеет.

Гетеротрофные хемобактерии потребляют для своего развития энергию химических реакций, происходящих с использованием органических веществ. Они являются индифферентными к свету. Объектом изучения курса в нашем случае являются в основном собственно бактерии.

 

Схема 1. Классификация бактерий

 

В девятом издании «Определителя бактерий Берджи» все прокариоты с целью дифференциации (но не классификации) разделены по фенотипическим признакам на четыре основные категории:

1. Грамотрицательные эубактерии (собственно бактерии), имеющие клеточные стенки.

2. Грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки.

3.Микоплазмы.

4.Архебактерии (преимущественно почвенные или водные микроорганизмы).