Постановка опыта по определению хемотаксиса

Таксис – это активное движение организмов под влиянием одностороннего стимула: света, температуры, кислорода, химических веществ и т.д. Такое активное движение является универсальным средством, помогающим микроорганизмам находить оптимальные биологические ниши. Смена направления движения позволяет бактериям активно тестировать окружающее пространство. Если бактерия попадает в пространственный градиент благоприятного стимула (аттрактанта), то суммарное перемещение, складывающееся из отдельных пробежек в разных направлениях, оказывается смещенным в сторону этого стимула.

Это происходит в результате функционирования системы хемотаксиса, основной смысл которой заключается в том, чтобы снизить вероятность остановки клетки, если направление движения приближает ее к источнику пространственного градиента концентрации аттрактанта. И, напротив, увеличить эту вероятность, если движение ведет в обратную сторону от этого источника.

В случае действия неблагоприятного стимула (репеллента) картина диаметрально противоположна действию аттрактанта. Снижение концентрации аттрактанта и увеличение концентрации репеллента приводит к отрицательному таксису. Снижение концентрации репелента и увеличение аттрактанта – к положительному таксису.

Хемотаксис является достоянием наиболее прогрессивных (с эволюционной точки зрения) бактериальных форм (энтеробактерии E. coli и S. typhimurium). В основе хемотаксиса лежит хеморецепция. У E. coli обнаружено полтора десятка хеморецепторов, воспринимающих информацию от нескольких десятков хемоэффекторов.

Способы регистрации хемотаксиса

Наиболее часто используются чашечные методы.

1. Для изучения трофического таксиса бактериальную суспензию инокулируют в центре чашки Петри, содержащей исследуемый хеморецептор в качестве единственного источника углерода в полужидком агаре. Используя хемоэффекторы в качестве субстрата, микроорганизмы создают его градиент и перемещаются по этому градиенту в форме кольца из центра чашки к периферии. По скорости образования хемотаксического кольца (диаметру) можно судить об эффективности субстрата как продуктивного аттрактанта. Время регистрации таксической реакции – около суток.

2. Пространственный градиент можно задавать диффузией хеморецептора из плотного в полужидкий агар. В чашку Петри помещают бактерии, которые ранее суспензировали в полужидком агаре. В суспензию помещают блоки, вырезанные из плотного агара, содержащего хеморецептор (или кусочки ткани). Хемоэффектор, диффундируя из плотного агара в суспензию, формирует градиент. В случае аттрактанта привлеченные градиентом бактерии образуют кольцо вокруг блока плотного агара. Для исследования отрицательного хемотаксиса в чашке с плотным агаром, содержащим репеллент, вырезаются колодцы, которые заполняются суспензией бактерий в полужидком агаре. Репеллент образует градиент, под действием которого клетки собираются в центре вырезанного колодца в виде плотной мутной точки. Время определения – 20–60 мин.