Спорообразующие аэробные термофильные бактерии

Экстремально-термофильные бактерии

В последние годы американскими исследователями Т. Д. Броком и X. Фризом была описана новая группа бактерий — экстремальные термофилы, в которую вошли виды, способные развиваться при крайне высоких (экстремальных) температурах. Эти формы выделены из различных термальных источников, вода которых имела температуру 85—95 °С и слабощелочную реакцию.

Бактерии — неподвижные грамотрицательные палочки; оптимальная температура развития 70 °С. Они описаны как виды нового рода термус (Thermus). Позднее подобные формы бактерий были найдены многими исследователями.

Как известно, при повышении температуры изменяется характер воздействия на клетку ряда физических и химических факторов. Так, при высокой температуре уменьшаются вязкость и увеличивается степень ионизации воды, уменьшается растворимость кислорода и других газов в водной среде, ускоряется течение химических реакций и т. д. Брок указывает, что в подобных условиях существования происходит эволюционная адаптация, при которой организм полностью зависит от определенного значения решающего фактора, летального (губительно действующего) на другие микроорганизмы.

По мере повышения температуры разнообразие обнаруживаемых групп различных микроорганизмов сужается. Первыми исчезают наиболее сложные по строению организмы. Высокие температуры хорошо переносят только бактерии.

В большинстве случаев при экстремальных условиях (в частности, при наиболее высоких температурах, 80—90 °С) существующие микроорганизмы приближаются к чистой культуре в местах обитания, т. е. к одному виду. Необходимо отметить, что в источниках с высокой температурой часто обнаруживаются наряду с указанными бактериями также и термофильные водоросли. Такие водоросли благодаря их способности фиксировать углекислый газ и молекулярный азот могут развиваться в воде горячих источников с низким содержанием органических веществ. По-видимому, углерод и азот органических соединений, содержащихся в водорослях, ассимилируется бактериями. Эта зависимость развития бактерий от контакта с водорослями может быть, по мнению Б рока, настолько велика, что без водорослей в горячих источниках с низким содержанием органических веществ рост бактерий становился бы невозможным.

Способность неспорообразующих бактерий, обитающих в горячих источниках, существовать в природе при температуре от 40 до 93 °С и выше дает основание для выделения этих микроорганизмов в новую группу экстремально-термофильных бактерий. Сверхтермофиль-ность этих бактерий по сравнению с облигатно-термофильными бациллами характеризуется более высокими температурными параметрами роста. Указанная группа экстремально-термофильных бактерий специфическая, что обусловлено местом обитания этих микроорганизмов.

Thermus aquaticus широко распространен в природе. Бактерии этого нового вида плохо развиваются при 55 °С, температурный минимум роста 42 °С, при 40 °С рост не отмечен. Оптимальная температура роста 70 °С, максимальная 79 °С. Эти бактерии являются обли-гатными аэробами. Оптимум рН роста 7,5—7,8. Культура имеет желтую или оранжевую окраску. Размер палочек 0,5 X 5 — 10 мкм.

При температурах выше и ниже оптимальной рост происходит при образовании длинных нитей.

Из различных горячих источников были выделены бактерии подобного вида, способные расти при 84 °С и даже при 91 °С; клетки их бледно-желтого цвета. Выделены также бактерии, не образующие пигмента; температурный диапазон развития их от 40 до 80 °С, оптимальная температура роста 69—71 °С.

Эти формы бактерий, как указывалось выше, широко распространены в природе. Многие мезофильные виды бацилл имеют своих аналогов среди термофилов.

Рис. 189. Термофильная бактерия Вас. stearotliermophilus. Увел. X 3000.

В настоящее время известно всего лишь два самостоятельных вида термофильных спо-рообразующих бактерий — Вас. stearother-mophilus и Вас. coagulans. Клетки Вас. stearo-thermophilus представлены на рисунке 189.

Процессы роста и размножения у термофильных микроорганизмов проходят с большей скоростью, чем у мезофильных форм микробов. У облигатно-термофильных бактерий, которые не способны развиваться при температурах ниже 37—40 °С и имеют оптимальную температуру роста 55—65 °С, весь цикл развития проходит за 5—8 ч.

Скорость роста мезофильных культур по сравнению со скоростью роста термофилов значительно ниже.

Продолжительность фазы интенсивного роста (лаг-фаза) облигатно-термофильных бактерий чрезвычайно коротка. Продолжительность лаг-фазы термофильных микроорганизмов меньше, чем мезофильных. Так, у Вас. coagulans наименьшая продолжительность лаг-фазы равна 15 мин при 65 °С роста культуры и 20— 25 мин при 55 °С.

Максимальное количество клеток, накапливаемое в культурах облигатно-термофиль-ных бактерий, колеблется в пределах 109— 1,3-109 на 1 мл при 55—60 °С и снижается до 6.Ю8-8-108 при 65-70 °С.