Взаимоотношения в мире микроорганизмов и образование бактериями и актиномицетами антибиотиков

Роль бактерий в круговороте железа и марганца

Железобактерии известны очень давно. В 1836 г. Эренберг высказал предположение, что эти организмы принимают участие в образовании болотных и дерновых железных руд. Из-за трудностей культивирования железобактерий в лабораторных условиях физиологические свойства этих микроорганизмов мало изучены.

Клетки железобактерий покрыты чехлом, состоящим из гидроокиси железа. В древних водоемах благодаря развитию железобактерий происходило постепенное накопление железа. Эти микроорганизмы могли принимать участие в самых ранних этапах образования железных руд (например, Криворожского). Изучение круговорота железа в почвах и озерах подтверждает ведущую роль бактерий в процессах окисления и восстановления железа.

Участие микроорганизмов в круговороте марганца заключается, во-первых, в восстановлении марганца до двухвалентного, в результате чего образуются подвижные формы, и, во-вторых, в его окислении, в результате которого марганец выпадает в осадок.

Восстанавливать марганец способны многие гетеротрофные организмы, но в наибольшей степени этой способностью обладают Bacillus circulans, Вас. polymyxa и сульфатвосстанав-ливающие бактерии. Марганец растворяется органическими кислотами, образуемыми бактериальным путем, и одновременно восстанавливается до двухвалентного при участир! неспецифических ферментов или такого восстановителя, как сероводород. Под действием восстанавливающих марганец бактерий происходит перераспределение форм марганца в илах, а также в конкрециях, образующихся в рудоносных озерах и на месторождениях.

В окислении марганца ведущая роль принадлежит своеобразному организму, описанному под названием Metallogenium. В условиях, когда марганец не окисляется химически, скорость его окисления при культивировании Metallogenium совместно с грибом, по Г. А. 3 а-варзину, достигает 100—200 мг/л в сутки. В природе, вероятно, этот процесс идет более медленно. При развитии Metallogenium в воде происходит окисление и осаждение окиси марганца в иловые отложения. Metallogenium обычно обнаруживается в конкрециях при высеве на питательные среды и прямыми наблюдениями под микроскопом. Этот организм непосредственно участвует в формировании конкреций, а его своеобразная морфология способствует цементированию и удержанию окислов на поверхности конкреций.

Аналогичную роль Metallogenium играет не только в рудообразующих озерах, но и на месторождениях. Этот организм широко распространен на Чиатурском месторождении

В конкретных экологических условиях между разными группами микробов устанавливаются определенные взаимоотношения, характер которых зависит от физиологических особенностей и потребностей совместно развивающихся микробов. Кроме того, микроорганизмы вступают в различного рода взаимоотношения не только между собой, но и с простейшими, высшими растениями и другими группами организмов, составляющих почвенное население.

В основном эти взаимоотношения можно условно подразделить на две большие группы: благоприятные — синергизм и неблагоприятные — антагонизм (рис. 193 и 194). Однако взаимоотношения между микробными сообществами далеко не всегда укладываются в рамки этих подразделений, так как они чрезвычайно сложны, разносторонни и вариабельны. Изменения во взаимоотношениях происходят вследствие изменений окружающих условий существования или в результате перехода микробов из одной стадии развития в другую. Можно отметить следующие формы взаимоотношений между микроорганизмами: сосуществование, метабиоз, симбиоз, конкуренция, хищничество, паразитизм, антагонизм.

Сосуществованием, или нейтрализмом, называется такая форма взаимоотношений, когда организмы, развиваясь совместно, не приносят друг другу ни вреда, ни пользы. Метабиоз — использование продуктов жизнедеятельности одних микробов другими.

Это явление наблюдается, например, при ступенчатом разложении растительных и животных остатков в почве. Симбиоз характеризуется взаимовыгодным влиянием микроорганизмов друг на друга в единой ассоциации (совокупности). Так, классическим примером симбиоза между водорослями и грибами являются лишайники. Тесный симбиоз между этими двумя группами микроорганизмов зашел так далеко, что в процессе эволюции данная микробная ассоциация выделилась в особый морфо-физиологический класс, отличный как от грибов, так и от водорослей. При этом гриб, составляющий основу лишайника, расщепляет питательный субстрат и поставляет необходимые для усвоения вещества водорослям, а водоросли снабжают гриб продуктами фотосинтеза. Конкуренция наблюдается тогда, когда совместно развивающиеся организмы нуждаются в одних и тех же питательных веществах и условиях развития. Хищничество заключается в поглощении клеток одних микроорганизмов другими для использования их в качестве питания. Паразитизм характеризуется тем, что один вид микроорганизма (паразит) поселяется в клетке другого (хозяина) и питается за счет хозяина. Абсолютные (облигатные) паразиты не могут развиваться в отсутствие хозяина. Известны паразитические формы бактерий и плесневых грибов, развивающиеся в клетках или в гифах хозяев. Примером паразитизма В известной мере может также служить явление бактерио- и актинофагии. Антагонизм — подавление развития одних форм микробов другими с помощью вырабатываемых ими антимикробных веществ. Этими веществами могут быть: химические соединения неспецифического действия (кислоты, спирты, перекиси и др.), которые подавляют рост микробов при высоких концентрациях; антибиотики, обладающие специфичностью действия и проявляющие антимикробные свойства при низких концентрациях.