Таксономия микроорганизмов

Глава 3. КЛАССИФИКАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ     ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И ТАКСОНОМИЯ

                                 ________________________________________                                            

Практически все живые организмы можно разделить по структурно-морфологическому строению на две группы (надцарства, империи): прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные).

Прокариоты (Procaryota) не имеют ядерной оболочки, хромосом. Настоящий половой процесс (мейоз) и митоз отсутствуют. У них нет пластид, митохондрий, эндоплазматической сети, телец Гольджи, микротрубочек. В клеточной стенке может быть глюкопептид муреин.Жгутиков чаще всего нет либо они устроены просто. Пищевых вакуолей нет, но имеются газовые вакуоли. Многие могут фиксировать атмосферный азот, дыхание анаэробное и аэробное, чувствительны к антибиотикам, но устойчивы к облучению. К прокариотам относятся бактерии, актиномицеты, цианобактерии (сине-зеленые водоросли). Все остальные организмы относятся к эукариотам (рис.3.1.).

Эукариоты (Eucaryota) имеют ядро, окруженное мембраной, генный материал находится в хромосомах, состоящих из нитей ДНК и белков. Имеются настоящий половой процесс, мейоз и митоз. В клетках могут быть пластиды, митохондрии, эндоплазматическая сеть, тельца Гольджи, микротрубочки, пищевые вакуоли. Жгутики сложного строения. Как правило, эукариоты не фиксируют атмосферный азот, являются аэробами или вторичными анаэробами. Не чувствительны к антибиотикам, но чувствительны к облучению.

Другой принцип классификации организмов — эколого-трофический. В соответствии с ним выделяют царства: растения, животные, грибы.

К растениям относятся автотрофные(фотосинтезирующие) организмы.В экосистемах они являются продуцентами.К животным относятся зоотрофные организмы,питающиеся другими организмами.

Они составляют группу консументов.Для грибов характерно осмотрофное питание (поглощение веществ всем телом). Они являются редуцентами.

 

Рис. 3.1. Схема царств живого мира (по Whittaker, 1969)

 

ТАКСОНОМИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Систематика — наука о разнообразии организмов и их взаимоотношениях друг с другом. Задачи систематики— описание, определение видов и их классификация, восстановление путей эволюционного развития организмов.

Системы могут быть искусственными, естественными и филогенетическими. В искусственных системах объединение видов осуществлялось на основе одного или немногих общих морфологических признаков. Такие системы не всегда отражали генетические связи между группами организмов. Венцом искусственных систем явилась система органического мира, созданная К. Линнеем. В ней бактерии и некоторые другие организмы были отнесены к XXIV классу под названием ≪хаос≫. Естественные системы основаны на сходстве большого количества признаков (не только морфологических). На основе естественных создаются филогенетические системы, в которых отражаются эволюционные связи между организмами.

    Для классификации микроорганизмов, как и для других живых существ, применялись и применяются разнообразные методики, однако наиболее объективным считается метод анализа ДНК.

Метод анализа ДНК. Процентное содержание суммы гуанина и цитозина (Г+Ц) в ДНК использовалось в бактериальной таксономии в течение нескольких десятилетий, и ее использование в комбинации с анализом последовательностей 16S- и 5S-pPHK делает этот метод еще более значимым.

При использовании анализа 16S-pPHK, грамположительные эубактерии делятся на две группы на уровне типа: одна группа с мол % Г + Ц > 55 и другая <50. Первая включает роды: Streptomyces, Propionibacterium, Micrococcus,     Bifidobacterium, Corynebacterium,    Brevibacterium и др. Группа с более низким значением Г + Ц включает роды Clostridium, Bacillus, Staphylococcus, Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc, Listeria,      Erysipelothrix и др. В случае, когда два организма отличаются по количеству Г + Ц более, чем на 10%, они не имеют почти ничего общего в последовательностях нуклеотидных оснований.

Считается, что полная последовательность ДНК организмакогда-нибудь будет идеальной референсной (эталонной) системой для бактериальной таксономии. Общепринято, что бактериальные виды могут быть разделены в филогенетическом отношении при помощи результатов ДНК-ДНК гибридизации, где вид определен как группа штаммов, уровень ДНК-ДНК гомологии которых 70% и более, а Тп (точка плавления) поднимается на 5 °С и ниже.

При использовании метода ДНК-ДНК гибридизации  нельзя не учитывать фенотипические характеристики, за исключением особенных случаев. Род, как полагают, труднее определить филогенетически, минимальным уровнем ДНК-ДНК гомологии для него является 20%.

Если нет удовлетворительного филогенетического определения бактериального рода, длительное применение методов анализа нуклеиновых кислот, наряду с некоторыми из других упомянутых выше методов, должно привести в конечном счете к филогенетически обоснованной системе бактерий. Можно ожидать, что будут происходить изменения в существующих таксонах.

3.2.               КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ГРУПП     МИКРОБИОТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

 

   3.2.1. ПРОТЕОБАКТЕРИИ

Наиболее широко распространены в пищевых продуктах грамотрица-тельные бактерии, принадлежащие классу Proteo b acteria, который был выделен после обширных исследований нуклеотидных последовательностей рРНК многочисленных родов грамотрицательных бактерий. Класс разделен на пять подклассов, определенных как а, ß, у, и т. д. (подклассы выделяют на основании анализа нуклеотидных последовательностей 16S-pPHK). В результате исследований уникальных участков нуклеотидной последовательности (инсерционных вставок и делеций) генов различных белков были представлены эволюционные отношения Proteobacteria. Предполагают, что самые первые прокариоты возникли 3,5-3,8 млрд лет назад.

Важные роды, часто встречающиеся в продуктах питания, упомянуты ниже в алфавитном порядке. Некоторые из них желательны в определенных пищевых продуктах; другие вызывают порчу или являются возбудителями болезней.

 

α - подкласс:

Acetobacter, Asaia, Brevundimonas, Devosia, Gluconobacter, Paracoccus, Pseudoaminobacter, Sphingomonas, Xanthobacter, Zymomonas.

 

β- подкласс:

Acidovorax, Alcaligenes, Burkholderia, Chromobacterium, Comamonas, Delftia, Hydrogenophaga, Janthinobacterium, Pandoraea, Pseudomonas (патогены растений), Ralstonia, Telluria, Variovorax, Vogesella, Wautersia, Xylophilus.

γ - подкласс:

Acinetobacter, Aeromonas, Alteromonas, Azomonas, Bacteriodes, Carnimonas, Enterobacteriaceae (включает Escherichia, Citrobacter, Salmonella, Shigella, Proteus, Raoultella, Klebsiella, Edwardsiella и т. д.),   Flavobacterium, Halomonas, Moraxella, Plesiomonas, Pseudoalteromonas, Pseudomonas, Psychrobacter, Photobacterium, Shewanella, Stenotrophomonas, Vibrio, Xanthomonas, Xylella.