Светящиеся бактерия
Cтраница 3
 |
Двухфазное маслянокислое и ацетонобутиловое брожение клостридий ( - - - биомасса. - А-А - нейтральные продукты. - кисло. [31] |
К роду Erwinia относятся фитопатогенные виды, вызывающие мягкие гнили. Sermtia marcescens ( Bacterium prodigiosum) - чудесная палочка, образует ярко-красный пигмент продигиозин, похожий по цвету на кровь. Подобный вид смешанного брожения в анаэробных условиях осуществляют и светящиеся бактерии. [32]
Эта гипотеза имеет известное сходство с концепцией дисмутации энергии, описанной в главе IX. Возможно, что нет нужды в специальном объяснении роли кислорода в фотосинтезе, так как не доказана его необходимость для этого процесса. Так, Харвей [5] воспользовался исключительно чувствительными к кислороду светящимися бактериями и показал, что у водорослей выделение кислорода начинается в течение первой секунды с начала освещения даже в среде, лишенной всяких следов кислорода. Франк и Прингсхейм, наблюдая тушение фосфоресценции адсорбированных красителей, обнаружили, что водоросли выделяют кислород при первой вспышке даже после 2-часового пребывания в чистейшем азоте. После выяснения сходства фотохимического процесса у зеленых растений и пурпурных бактерий Гаффрон [8, 10] отметил, что многие пурпурные бактерии живут лишь в строго анаэробных условиях. Это также служит доказательством, что кислород не необходим для фотосинтеза. [33]
С другой стороны, Чурда [23], наблюдавший окисление лейко-красителей этими бактериями на свету, и Накамура [31], отметивший у них уменьшение поглощения кислорода на свету, истолковали эти факты как косвенное доказательство фотохимического образования кислорода. Ван Ниль [46] полагает, что первое наблюдение можно объяснить использованием лейкокрасок в качестве восстановителей при фотосинтезе, второе же наблюдение доказывает, что дыхание пурпурных бактерий подавляется светом. Ван Ниль подвергал длительному освещению в закрытых сосудах концентрированные суспензии пурпурных бактерий, смешанных со светящимися бактериями, и не смог открыть даже малейших следов кислорода. [34]
Для объяснения этого различия можно предположить, что при фотохимическом образовании кислорода внутри клетки должно создаться высокое внутреннее давление, прежде чем какое-либо количество газа сможет выделиться в атмосферу. Поэтому химическая и фотохимическая потери адаптации могут отвечать одному и тому же внутреннему содержанию кислорода в хлоро-пластах. Гаффрон, однако, полагает, что опыты с кислородным электродом, а также наблюдения со светящимися бактериями и флуоресцентными красителями показывают, что кислород появляется в окружающей среде через 0 01 сек. [35]
Было показано, что спектр люминесценции рибофлавина с максимумом при 565 м л почти тождественен с его спектром флуоресценции. Это заставляло предположить, что рибофлавин или близко родственное ему вещество и служит излучающей субстанцией в светящихся бактериях. Тот факт, что наибольшая интенсивность люминесценции рибофлавина наблюдается в почти нейтральном растворе, делает это предположение для живых организмов вполне правдоподобным. [36]
К температуре различные микроорганизмы относятся по-разному. Большинство почвенных и водных бактерий мезофильны; температурный оптимум для их роста лежит в пределах от 20 до 42 С. На другом конце температурной шкалы находятся психрофильные ( или криофильные) организмы; это прежде всего некоторые морские светящиеся бактерии и железобактерии ( Gallionelld); максимальной скорости их рост достигает при температурах ниже 20 С. [37]
Светящиеся бактерии легко выделить из морской и солоноватой воды. На мясе и рыбе они образуют естественные накопительные культуры, юсобенно при низких температурах. Если морскую рыбу в неглубокой посуде наполовину залить соленой водой и оставить на несколько дней в холодильнике ( при 4 - 6 С), то на поверхности рыбы появятся колонии светящихся бактерий, которые можно выделить и получить в чистой культуре. Как правило, они не вызывают гниения и не образуют токсичных веществ, но выделяют амины. [38]
Светящиеся бактерии разделяют на две группы. К первой относятся бактерии, которые могут обитать свободно в морской воде. Они часто поселяются на мертвой рыбе, в результате гниющая рыба начинает светиться. Вторую группу светящихся бактерий составляют бактерии, являющиеся сожителями рыб и головоногих моллюсков. Световые органы некоторых рыб представляют собой специальные культиваторы для таких светящихся бактерий. Кровеносная система рыбы обеспечивает бактерии питательными веществами, доставляет им кислород, выводит продукты обмена. Когда кровеносные сосуды рыбы сжимаются, уменьшается приток крови, а вместе с тем и доступ кислорода к бактериям; в результате свечение бактерий ослабевает или даже прекращается. Расширение сосудов вызывает, напротив, вспышку свечения. [39]
Микроорганизмы могут использоваться в качестве биосенсоров и других научных инструментов. Биосенсор - это гибридный прибор, где живые организмы ( органеллы, ферменты) связаны с электродами, и биологическая реакция конвертируется в электрический ток. Биосенсоры применяют при определении различных индивидуальных веществ, поллютантов, контроля газов и жидкостей в медицине, сельском хозяйстве, экологических исследованиях и различных производствах. Примером может служить биосенсор для определения загрязнения ( токсичности) на основе люциферазной системы светящихся бактерий. [40]
Например, у рыбы Lophius piscatoris имеется щупальце, на конце которого находится фонарик, играющий роль приманки. В других случаях, например у светляков, световая сигнализация является типичным внутривидовым взаимодействием. Но в очень многих случаях роль биолюминесценции остается неясной. У рыбы Anotnalops на передней оконечности головы имеется шарнироподобный мускул, с помощью которого светящийся орган, населенный светящимися бактериями, может поворачиваться на 180; таким образом, рыба по собственной воле может посылать световой сигнал в определенном направлении. В период размножения живущие около Бермудских островов огненные черви Odontosyllis выпускают в воду светящееся вещество. Живущий в Японском море рачок Cyprinida hilgendorfii, обороняясь, выпускает в воду жидкость, образующую светящееся облачко и этим отвлекает внимание противника. Постановка такой световой завесы осуществляется с помощью двух желез, из которых одна содержит люциферин, а другая - фермент люциферазу. [41]
Светящиеся бактерии разделяют на две группы. К первой относятся бактерии, которые могут обитать свободно в морской воде. Они часто поселяются на мертвой рыбе, в результате гниющая рыба начинает светиться. Вторую группу светящихся бактерий составляют бактерии, являющиеся сожителями рыб и головоногих моллюсков. Световые органы некоторых рыб представляют собой специальные культиваторы для таких светящихся бактерий. Кровеносная система рыбы обеспечивает бактерии питательными веществами, доставляет им кислород, выводит продукты обмена. Когда кровеносные сосуды рыбы сжимаются, уменьшается приток крови, а вместе с тем и доступ кислорода к бактериям; в результате свечение бактерий ослабевает или даже прекращается. Расширение сосудов вызывает, напротив, вспышку свечения. [42]
Своеобразен симбиоз многих глубоководных рыб со светящимися бактериями. Эта форма мутуализма обеспечивает столь важную в абсолютной темноте световую сигнализацию. Светящиеся бактерии, поселяясь в теле рыб, концентрируются в особых участках тканей, формирующих светящиеся органы - фотофоры. Например, у глубоководных удильщиков Chaenophryne draco такой орган имеет вид железы, в просвете которой поселяются палочковидные бактерии. Излучаемый ими свет через систему специальных световодов ( соединительно-тканный стержень, окруженный отражающими и пигментными слоями) испускается узкими пучками ( О. Показано, что ткани светящихся органов обильно снабжаются питательными веществами, необходимыми для жизни бактерий. Светящиеся бактерии активно проникают в покровы рыб, а по некоторым данным и в яйцеклетки, передаваясь таким путем потомству. Светящиеся органы имеются и у некоторых других животных, в частности у некоторых головоногих моллюсков. [43]
Страницы: 1 2 3